Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Nagyfrekvenciás elektromágneses eszközök számítógépes modellezése

    A tantárgy angol neve: Computer Aided Modelling of Electromagnetic Devices

    Adatlap utolsó módosítása: 2016. november 2.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki Szak
    Műszaki Informatika Szak

    Szabadon választható tárgy

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIHVAV10   2/0/2/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Nagy Lajos, Szélessávú Hírközlés és Villamosságtan Tanszék
    4. A tantárgy előadója

     Dr. Nagy Lajos Egyetemi Docens HVT

    Szalay Zoltán Attila Egyetemi Tanársegéd HVT

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít Elektromágneses alapfogalmak
    6. Előtanulmányi rend
    Ajánlott:
    -
    7. A tantárgy célkitűzése

    A tantárgy célkitűzése, hogy a hallgatók a félév során elsajátítsák a nagyfrekvenciás elektromágneses eszközök tervezéséhez és modellezéséhez elengedhetetlen mérnöki szemléletet, megismerkedjenek a legfontosabb szimulációs módszerekkel. Az elektromágneses kompatibilitás (Electromagnetic Compatibility - EMC) néhány jellemző gyakorlati problémájának tárgyalásán keresztül bemutatjuk a CST Microwave Studio szimulációs szoftver helyes használatának - a modellalkotástól a számítás elvégzésén keresztül az eredmények értékeléséig terjedő - teljes folyamatát.

     

    A tantárgy gyakorlat orientált szemléletben került kialakításra a Bosch EMC laboratóriumával együttműködve. Ennek megfelelően a félév folyamán néhány óra mérnökei által kerül előadásra, valós szimulációs feladatok bemutatásával és megoldásával.

     

    Napjainkban az elektromos áramkörök és alkatrészek számának növekedésével és sűrűségük emelkedésével a berendezések „együttélése" fontos kutatási és tervezési kérdéssé vált. A szimuláció idő és költséghatékony módja a tervezésnek, a problémák feltárásának és egyre szélesebb körben alkalmazzák. Éppen ezért egy frissen végzett villamosmérnök számára elengedhetetlen a térszimulátorok felhasználói szintű ismerete.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    1.                                 hét:         Elmélet: Végeselem módszer (FEM): A módszer elméleti alapjai, Galjorkin módszer, előfeldolgozás-megoldás-utófeldolgozás.

    Számítógépes gyakorlat: zárt eszköz modellezése és gerjesztése.

    2.          hét:         Elmélet: Hálógenerálás: Delanuay-háló, adaptív hálógenerálás, iteratív megoldó.

    Számítógépes gyakorlat: rezonátor modellezése, sajátérték megoldó.

    3.                                 hét:         Elmélet: Szélessávú szimulációk a frekvencia tartományban: adaptív frekvenciatartománybeli mintavétel.

    Számítógépes gyakorlat: nyitott problémák modellezése, coplanar struktúrák.

    4.                                 hét:         Elmélet: Közel-távoltér transzformáció és szórási keresztmetszet (RCS), Szimmetria peremfeltétel, periodikus peremfeltétel, Impedancia peremfeltétel, (homogenizálás)

    Számítógépes gyakorlat: antenna szimulálása, iránykarakterisztikák.

    5.          hét:         Elmélet: Anyagmodellek: Debye model és Drude-model.

    Számítógépes gyakorlat: frekvencia szelektív felületek.

    6.                                 hét:         Elmélet: Véges differenciák módszere (FDTD): A módszer elméleti alapjai, a Yee algoritmus, a térbeli és az időbeli felosztás összehangolása.

    Számítógépes gyakorlat: Zavarok csatolódása nyomtatott áramkörön.

    7.                                 hét:         Elmélet: Peremfeltételek és stabilitás: Courant szám, elnyelő peremfeltétel (PML), gyakori gerjesztő jelalakok.

    Számítógépes gyakorlat: antenna tömb modellezése.

    8.                                 hét:         Elmélet: Idő-frekvenciatartománybeli transzformáció: FFT algoritmus.

    Számítógépes gyakorlat: Árnyékolt és reflexiómentesített mérőszobák modellezése.

    9.                                 hét:         Elmélet: Momentum módszer: A módszer elméleti alapjai, a feladat megfogalmazása integrálegyenlettel, a modell diszkretizálása, Pocklington egyenletet.

    Számítógépes gyakorlat: tekercsek modellezése.

    10.                              hét:         Elmélet: Momentum módszer: bázis illetve súlyfüggvények választása, kiértékelése, skaláris szorzat értelmezése, lineáris egyenletrendszer elemeinek kiértékelése egy dipólus esetén.

    Számítógépes gyakorlat: anyagparaméterek megadása, árnyékolások vizsgálata

    11.      hét:         Elmélet: Sugárkövetés módszere: SBR algoritmus és reflexiók leírása.

    Számítógépes gyakorlat: sarokreflektor modellezése, szórási keresztmetszet.

    12.                              hét:         Elmélet: Diffrakció és diffrakciós modellek: geometriai-fizikai optika, Physical Theory of Diffraction (PTD), Shooting and Bouncing Rays (SBR).

    Számítógépes gyakorlat: DC-DC konverterek modellezése.

    13.      hét:         Elmélet: Házi feladatként megoldandó problémák ismertetése (EMC).

    Számítógépes gyakorlat: PCB importálása, 3D és áramköri együttszimuláció felépítése.

    14.      hét:         Elmélet: Házi feladatként megoldandó problémák ismertetése (antennás).

    Számítógépes gyakorlat: motormodellezés.

     

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

    Hetente két óra előadás és két óra számítógépes laboratóriumi gyakorlat.

    10. Követelmények

    a. A szorgalmi időszakban: Az aláírás megszerzésének feltétele az előadásokon és a laborgyakorlatokon való legalább 70 %-os részvétel, valamint egy darab zárthelyi dolgozat (ZH) legalább elégséges teljesítése.
    b. A vizsgaidőszakban: Szóbeli vizsga. A vizsga anyaga egy, a tanultakhoz kapcsolódó, a hallgatóval előre megbeszélt témakör feldolgozása és egy ehhez illeszkedő feladat önálló megoldása. A vizsga a kurzus többi résztvevője előtt tartott szemináriumi formában történő előadás, amely keretében a hallgató beszámol az önállóan végzett munka eredményeiről.
    c. Elővizsga: Igény szerint.

    11. Pótlási lehetőségek

    A sikertelen zárthelyi a pótlási héten javítható.

    Igény esetén a vizsgaidőszakban egyeztetett időpontban pót-pót zárthelyi megírását biztosítjuk a TVSZ szabályai szerint.

    12. Konzultációs lehetőségek

    A tantárgy oktatói minden héten egy alkalommal adott időben személyesen konzultálnak azokkal, akik erre igényt tartanak.

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    Jian-Ming Jin: Finite element analysis of antennas and arrays, Wiley, 2009, ISBN: 978-0-470-40128-6

    Kuczmann Miklós, Iványi Amália: The finite element method in magnetics, Akadémiai kiadó, 2008,
     ISBN: 978 963 05 8649 8

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra20
    Felkészülés zárthelyire10
    Házi feladat elkészítése 
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
    Vizsgafelkészülés34
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Zombory László

    Professor Emeritus

    HVT

    Dr. Nagy Lajos

    Egyetemi Docens

    HVT

    Dr. Bánky Tamás

    EMC laboratórium csoportvezető

    Bosch

    Szalay Zoltán Attila

    Egyetemi Tanársegéd

    HVT