Detail předmětu

Simulace komunikačních subsystémů

FEKT-BPC-SKSAk. rok: 2020/2021

Studenti se seznámí s možností návrhu a simulace pasivních a aktivních mikrovlnných obvodů s využitím softwaru Ansoft HFSS a Designer. Teoretické znalosti získané v předchozích předmětech (antény, vedení, zesilovače, filtry…) si studenti ověří díky praktickému počítačovému návrhu. Studenti se dále naučí principům několika numerických výpočetních metod a metodám lokální a globální optimalizace. V rámci zápočtového projektu studenti aplikují získané dovednosti a navrhnou model vybraného mikrovlnného obvodu.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Výsledky učení předmětu

Absolvent je schopen:
- porozumět principům a vlastnostem vlnovodů, koaxiálních a mikropáskových vedení, vlnovodných a planárních antén, výkonových děličů, filtrů, mikrovlnných zesilovačů
- navrhovat tyto obvody a použít k simulaci jejich vlastností vhodný simulátor
- porozumět principům vybraných optimalizačních metod a vybrat vhodný typ metody pro zadaný problém a formulovat kriteriální funkci.

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti matematiky a fyziky na úrovni bakalářského studia. Výhodou je předchozí absolvování předmětů Antény a vedení, Vysokofrekvenční technika a Mikrovlnná technika.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky a cvičení na počítači. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

Za aktivní účast v počítačových cvičeních lze získat 30 bodů. Ve dvou testech během semestru lze získat celkem 30 bodů. Klasifikovaný zápočet je udělen za vypracování závěrečného projektu s hodnocením max 40 bodů.

Osnovy výuky

1. Ansoft HFSS a obecné vlastnosti fullwave simulátorů elektromagnetických problémů
2. Mikrovlnná vedení (vlnovody, koaxiální a mikropáskové vedení)
3. Vlnovodové antény
4. Vybrané typy mikrovlnných antén
5. Antény s parabolickým zrcadlem a vlastnosti jejich ozařovačů
6. Děliče a slučovače výkonu, směrové odbočnice
7. Filtry - dolní propusti
8. Filtry - pásmové propusti
9. Lineární model zesilovače. Vlastnosti a návrh LNA
10. Optimalizace - základní pojmy, podmínky optimality, agregace kritérií, gradientní metody
11. Optimalizace - stochastické jednokriteriální metody
12. Optimalizace - stochastické vícekriteriální metody
13. Prezentace výsledků individuálních projektů

Učební cíle

Cílem předmětu je prohloubit znalosti studentů o mikrovlnných obvodech. Získané znalosti studenti aplikují při návrhu těchto obvodů (systémů) pomocí počítačových modelů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

RAIDA, Z. Počítačové řešení komunikačních systémů. Skrtiptum FEKT VUT. (CS)

Doporučená literatura

VÁGNER, P. Vysokofrekvenční technika. Skripta FEKT VUT, 2013. (CS)
HANUS, S., SVAČINA, J. Vysokofrekvenční a mikrovlnná technika. Skripta FEKT VUT v Brně, 2002, ISBN: 80-214-2222-X (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-EKT bakalářský, 3. ročník, letní semestr, povinně volitelný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

13 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Rádiový komunikační řetězec. Počítačový model spojení prostorovou vlnou.
Přenosová vedení. Modelování vlnovodů a planárních vedení v programu FEMLAB.
Antény. Modelování trychtýřových antén v programu FEMLAB.
Antény. Modelování planárních antén v programu ANSOFT Designer.
Filtry. Modelování planárních filtrů v programu ANSOFT Designer.
Zesilovače. Modelování lineárních vf. obvodů v programu ANSOFT Designer.
Zdvojovače kmitočtu. Modelování nelineárních vf. obvodů v programu ANSOFT Serenade.
Oscilátory. Návrh oscilátorů v programu ANSOFT Serenade.
Systémový návrh v ANSOFT Serenade: kodéry a dekodéry.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Rádiový komunikační řetězec. Počítačový model spojení prostorovou vlnou.
Přenosová vedení. Modelování vlnovodů a planárních vedení v programu FEMLAB.
Antény. Modelování trychtýřových antén v programu FEMLAB.
Antény. Modelování planárních antén v programu ANSOFT Designer.
Filtry. Modelování planárních filtrů v programu ANSOFT Designer.
Zesilovače. Modelování lineárních vf. obvodů v programu ANSOFT Designer.
Zdvojovače kmitočtu. Modelování nelineárních vf. obvodů v programu ANSOFT Serenade.
Oscilátory. Návrh oscilátorů v programu ANSOFT Serenade.
Systémový návrh v ANSOFT Serenade: kodéry a dekodéry.