dizertační práce

Komponenty na bázi vlnovodu integrovaného do textilu

Text práce 5.66 MB Teze 2.26 MB

Autor práce: Ing. Miroslav Cupal

Ak. rok: 2020/2021

Vedoucí: prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

Oponenti: doc. Ing. Milan Polívka, Ph.D., prof. Miroslav Joler

Abstrakt:

Práce je zaměřena na výzkum struktur založených na vlnovodu integrovaném do textilu (TIW). Pozornost je věnována elektrické charakterizaci textilních materiálů (textilní substráty, nitě), které
jsou využívány při implementaci antén, rekonfigurovatelných a aktivních obvodů integrovaných do textilu. Práce se zabývá návrhem vícevrstvých přechodů mezi mikropáskovým vedením na konvenčním substrátu a vedeními integrovanými do textilu. Dále je prezentován koncept přepínače integrovaného do textilu. Přepínač je řízen vodivými sloupky, které vytvářejí otevřenou či zavřenou stěnu prostřednictvím stejnosměrně ovládaných PIN diod. Na závěr je formulována metodika návrhu kruhově polarizovaných antén integrovaných do textilu, jež jsou určeny pro práci v ISM pásmech až do 24 GHz. Všechny postupy návrhu byly ověřeny simulacemi a měřeními reálných vzorků, které byly vyrobeny sítotiskem stříbrnou polymerovou pastou. Polovodičové komponenty byly k obvodům přilepeny vodivým stříbrným lepidlem. Komponenty vyrobené sítotiskem byly porovnávány s referenčními strukturami, které byly realizovány pomocí samolepicí měděné fólie.

Klíčová slova:

Vlnovod integrovaný do textilu (TIW), 3D tkaná textilie, vodivá nit, sítotisk, vodivé lepidlo, kruhově polarizovaná anténa, rekonfigurovatelný přepínač, přechod z konvenčního vedení na vedení integrované do textilu.

Termín obhajoby

1.9.2020

Výsledek obhajoby

obhájeno (práce byla úspěšně obhájena)

znakmkaPznamka

Průběh obhajoby

Práce Ing. Miroslava Cupala se zabývá výzkumem mikrovlnných komponentů integrovaných do textilií. K hlavním cílům práce patří hledání optimálních vazeb s vlnovodem integrovaným do textilie, analýza vlivů mikrovlnného přepínače, návrh kruhově polarizované antény a komparativní studie přenosových vlastností TIW vlnovodu tvořeného různými vlákny. Práce přináší nové poznatky v oblasti analýzy a simulací výše uvedených oblastí. Doktorand spojil ve své práci teoretické znalosti s technicko-inženýrskými schopnostmi a potvrdil tak svoji schopnost samostatné vědecké práce na velmi dobré úrovni. Komise se jednomyslně usnesla na závěru, že Ing. Miroslav Cupal splnil cíle dizertační práce a dosaženými výsledky a publikační činností splnil podmínky k udělení akademického titulu doktor.

Jazyk práce

angličtina

Fakulta

Ústav

Studijní program

Elektrotechnika a komunikační technologie (EKT-PK)

Studijní obor

Elektronika a sdělovací technika (PK-EST)

Složení komise

prof. Ing. Aleš Prokeš, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Libor Dražan, CSc. (člen)
doc. Ing. David Vrba, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Václav Kotlan, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D. (člen)
prof. Miroslav Joler - oponent (člen)
doc. Ing. Milan Polívka, Ph.D. - oponent (člen)

Posudek vedoucího
prof. Dr. Ing. Zbyněk Raida

The dissertation thesis submitted by Miroslav Cupal is focused on the integration of high-frequency electronics into textile substrates. In the thesis, several original ideas are presented. Personally, I highly appreciate:

- The design procedure for reconfigurable textile-integrated power dividers. Miroslav paid attention to a proper selection of PIN diodes, their optimal location and integration into a three-dimensional knitted textile.

- The design procedure for circularly polarized textile-integrated antennas. Miroslav designed a slot antenna excited by a textile integrated waveguide. The antenna was optimized for the ISM band 5.8 GHz and re-designed for the ISM band 24 GHz. That way, frequency limits of textile-integrated electronics were demonstrated.

The dissertation thesis is original in several aspects. This fact can be proven:

- By 12 records on Web of Science including 10 conference papers and 2 journal articles (IET Microwaves, Antennas & Propagation, and J. Wiley and Sons). The paper published in IET was cited four times.

- By an active participation in research projects funded by Ministry of Industry and Trade. The projects cover a common research with the producer of three-dimensional knitted fabrics SINTEX.

Outputs of Miroslav’s research are of a high practical impact:

- Developed design procedures can be used for the fabrication of multi-functional textile layers for vehicular applications (upholstery, textile covers of seats) and medical ones (covers of mattresses).

- The procedures can be applied in field of wearable electronics (monitoring of life functions, remote care for elderly people, etc.).

Miroslav was also highly engaged in educational activities at the university:

- He supervised 4 bachelor and diploma thesis focused on vehicular antennas, textile-integrated antennas and wearable ones.

- He contributed to teaching and updating laboratory and computer exercises in several courses oriented to applied electromagnetics.

According to my opinion, Miroslav Cupal meets all usual requirements on a PhD candidate. I therefore fully recommend PhD thesis authored by Miroslav to be defended.
viz příloha pdf
Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 78.94 kB

Posudek oponenta
prof. Miroslav Joler

viz příloha pdf
Soubor vložený oponentem Velikost
Posudek oponenta [.pdf] 141.6 kB