Antennák gyakorlati alkalmazása

A tantárgy angol neve: Antennas in Practice

Adatlap utolsó módosítása: 2014. október 7.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar
Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
VIHVAV02   2/1/1/v 4  
3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Nagy Lajos, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
4. A tantárgy előadója
Név:

 

Beosztás:

 

Tanszék, Int.:

 

Dr. Nagy LajosEgyetemi docens

HVT, BME

 

Dudás Levente

 

Egyetemi tanársegédHVT, BME

Szűcs László

 

Tanszéki mérnök

HVT, BME

Dr. Zólomy Attila

 

Tudományos munkatárs

HVT, Silabs

7. A tantárgy célkitűzése A rádiós vezeték nélküli rendszerek alkalmazása napjainkra a műszaki élet minden területen, ha úgy tetszik minden háztartásban megjelenik. Elegendő csak a mobil telefonokra, WiFi összeköttetésekre vagy a rádiós távirányítókra gondolni. Az összeköttetések megteremtésének nagyon fontos elemei az antennák, melyeknek tervezését, kivitelezését és mérését sokan misztikusnak gondolják. A tárgy előadója nem az antennák elméleti vizsgálatára (Maxwell egyenletek megoldása) helyezi a hangsúlyt, hanem feladat orientáltan mutatja be az antennák típusait, és ahol az időbeli korlátok lehetővé teszik meg is tervezi, a hallgatókkal együtt meg is építi és méri az egyes típusokat. A tervezésnél az ipari gyakorlatban is legelterjedtebb EZNEC, HFSS, Microwave Office és CST tervező szoftvereket ismerik meg és használják a hallgatók a tanszéki számítógépes tervező laboratóriumban.

 

8. A tantárgy részletes tematikája 1. hét ea: Bevezetés.

2. hét ea: A rádióösszeköttetések méretezésének alapjai. Rendszerparaméterek - adóteljesítmény, vételi küszöb, jel-zaj és jel-interferencia viszony.

3. hét ea: Az elemi sugárzók, áram és felületelemek. Antennaparaméterek: iránykarakterisztika, irányítottság, bemeneti impedancia.

4. hét ea: Bemeneti impedancia, bemeneti reflexió. A bemeneti impedancia illesztése.

5. hét ea: Huzalantennák. Optimális antennahossz.

6. hét ea: Kisméretű antennák sugárzási korlátai, minimális Q, hatásfok, sávszélesség

7. hét ea: Kisméretű antennák típusai: nyomtatott monopól, meander, ILA, IFA, huzal, PIFA, hajlított monopól, hurok,

Tervezés menete, hangolás, illesztés


8. hét ea: Kisméretű keret antennák felépítése, működése. Keretantennák közeltéri mérési alkalmazása EMC feladatoknál.

9. hét ea: Antennanyereség növelése - reflektor ill. antennarendszer (Yagi) típusú nyereséges antennák.


10. hét ea: Többsávú antennák. Többsávú mobil telefon antennák a GSM és UMTS sávokra. Az antennák méretkorlátainak hatása az antennák elektromos paramétereire.

11-12. hét ea: Mikrosztrip antennák. Mikrosztrip antennák felépítése, tápvonal modellje.


13. hét ea: Mérőantennák. Szélessávú antennatípusok, tölcsér antennák.

14. hét ea: Digitális nyalábformálás antennarendszerekkel. Az antennarendszer elemei, nyaláb vezérlése, mozgatása.

Gyakorlatok
1. gyak: Az EZNEC program bemutatása, használata

2. gyak: Antennaparaméterek: iránykarakterisztika, irányítottság, bemeneti impedancia huzalantennák esetére az EZNEC program alkalmazásával (dipól, monopól antenna)
3. gyak: Antennák bemeneti impedanciájának illesztése

4. gyak: Antenna tervezés az ISM (433 MHz, 866 MHz) sávokra rádiós modulokhoz. Ground Plane típusú monopól antenna.
5. gyak: Rövidített antenna tervezése, induktivitás beiktatása

6-7. gyak: Nyereséges körsugárzó antenna tervezése - Franklin, kollineáris antenna
8-9. gyak: Szektor sugárzók tervezése - síkreflektor, sarokreflektor tervezése az EZNEC alkalmazásával

10-11. gyak: Planár struktúrájú sugárzók tervezése - CST ill. HFSS alkalmazásával
12-13. gyak: Mikrosztrip antennarendszerek tervezése GPS, WiFi és DVB-T sávokra

14. gyak: Antenna miniatürizálás, kisméretű antenna tervezése GSM, UMTS mobil eszközökhöz

Laboratóriumok

1-2. lab: Huzal elemek, koncentrált elemek jellemzése, helyettesítő képe a frekvencia függvényében. Mérés impedancia analizátorral 1-1000MHz frekvenciatartományban.
3. lab: ISM sávú Ground Plane antenna impedanciájának mérése, összevetés a szimulációs eredményekkel

4. lab: Rövidített antenna mérése (ISM sáv)
5. lab: A födlemez (ellensúly) hatása az antenna paramétereire - mérés

6-7. lab: Reflektoros szektor sugárzó antenna mérése
8-9. lab: Yagi, helix és biquad antenna mérése, összehasonlítása

10-11. lab: GPS és WiFi sávú planár antennák mérése
12-13. lab: Planár antennarendszer mérése

14. lab: Demonstrációs mérés adás ill. vételi irányú nyalábformáló antennarendszer alkalmazásával.


9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Heti 2 óra előadás, 1 óra tervezési és mérési gyakorlat, 1 óra laboratórium

 

10. Követelmények a. A szorgalmi időszakban: a kiadott tervezési feladat elvégzése

 

b. A vizsgaidőszakban: önállóan kidolgozandó beszámoló elkészítése, (tervezés, építés, mérés) és a megoldás prezentálása.

 

c. Elővizsga: van, a pótlási időszakban.

 

11. Pótlási lehetőségek A beszámoló a pótlási héten pótolható.

 

12. Konzultációs lehetőségek A szorgalmi időszakban a tárgy előadóival előzetesen egyeztetett időpontban lehet konzultálni.

 

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom Ajánlott irodalom:

 

Constantine A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, ISBN: 047166782X, Wiley-Interscience; 3 edition (April 4, 2005)

 

Thomas A. Milligan, Modern Antenna Design, John Wiley & Sons, (2005.07.11)

 

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
Kontakt óra56
Félévközi készülés órákra10
Felkészülés zárthelyire-
Házi feladat elkészítése30
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása10
Vizsgafelkészülés14
Összesen120
15. A tantárgy tematikáját kidolgozta
Név:

 

Beosztás:

 

Tanszék, Int.:

 

Dr. Nagy Lajos

 

Egyetemi docens

 

HVT, BME