Návrh a konstrukce antén

Předmět je zaměřen na praktický návrh moderních antén, které dnes nalezneme v mnoha zařízeních a oblastech lidské činnosti. Studenti si v rámci předmětu osvojí návrhové postupy a elektromagnetické modelování s využitím profesionálních softwarových nástrojů, seznámí se s fyzikálními (principiálními) omezeními jejich vlastností. Vybrané typy antén si zrealizují a to od návrhu geometrie, přes softwarové modelování, po výrobu a měření.

---

PRO KOHO JE PŘEDMĚT URČENÝ?

• Pro každého, kdo má zájem či potřebu seznámit se s výhodami a úskalími praktického návrhu antén pro moderní aplikace.
• Užitečné informace zde získají nejen budoucí návrháři antén a vf techniky, ale i jiné elektroniky, která bývá v blízkosti antén umístěna a zásadně tak ovlivňuje jejich vlastnosti.

---

POTŘEBUJETE ABSOLVOVAT NĚJAKÉ PŘEDMĚTY PŘEDEM?

• Není třeba předem absolvovat žádné specializované předměty, ale teorie obvodů či základy anténní teorie (Antény a EMC v rádiové komunikaci) jsou výhodou.
• Předmět je koncipován jako samostatný kurz, kde se dozvíte vše potřebné pro praktický návrh antén.
• Je tedy vhodný pro studenty všech studijních programů.
  • Elektronika
  • Audiovizuální technika a zpracování signálů
  • Fotonika
  • Technologie internetu věcí
  • Komunikační sítě a Internet
  • Mobilní komunikace
  • Rádiové komunikace a systémy
  • Komunikace a zpracování informace

---

CO SE DOZVÍTE?

Předmět je zaměřený především na návrh a miniaturizaci takových typů antén, se kterými se setkáváme v běžném životě. Mimo ně se však seznámíte i s vlastnostmi a fyzikálními omezeními dalších typů antén, jako jsou širokopásmové spirály a trychtýře, šroubovicové antény nebo třeba anténní řady integrované do substrátů (DPS).

Vícepásmové planární antény pro mobilní telefony a jiná zařízení            Mobilní telefon, zařízení, které řada lidí nedá z ruky, nás propojuje radiovými vlnami s okolním světem na mnoha kmitočtových pásmech: NFC (13,56 MHz), E-GSM (880 – 935 MHz), DCS (1710 – 1880 MHz), UMTS (1920 – 2170 MHz), LTE (2 500 – 2 690 MHz), WIFI (2,4 a 5 GHz), 5G (již a současně zatím 28 GHz!). Jakým způsobem se však z jeho útrob vlny dostanou do éteru a dále k základnovým stanicím? Pomocí vícepásmové antény. Dozvíte se, jak na návrh takových antén. Jednu takovou jednodušší dvoupásmovou anténku si můžete sami vyzkoušet navrhnout, vyrobit a změřit její parametry.		Systémy pro bezkontaktní identifikaci (RFID) osob a (ne)vodivých objektů Identifikace osob, ale i jiných vodivých a dielektrických objektů se potýká s řadou potíží a není dosud uspokojivě vyřešena. Hlavním problémem je omezení vlivu identifikovaného objektu na anténu transpondéru při zachování dostatečné účinnosti, malých půdorysných rozměrech a především výšce profilu takové antény. To jsou stěžejní parametry umožňující spolehlivou a pohodlnou identifikaci. Prozradíme vám „finty“ jak takový RFID systém navrhnout a také změřit jeho parametry.		Čipové antény pro miniaturní přijímače a vysílače Miniaturní čipové anténky jsou jedním z možných řešení pro zařízení, v jejichž pouzdrech hraje roli každý milimetr prostoru. Jejich účinnost není nijak ohromující a samy o sobě (bez vodivé zemní roviny v okolí) by v podstatě nefungovaly, zato s nimi lze pracovat téměř jako s diskrétními součástkami. Seznámíte se zde s jejich dalšími výhodami i nedostatky a především s podmínkami návrhu jejich umístění.
Antény a anténní řady pro automobilové radary a senzory Automobilovými radarovými senzory nedisponují jen návrhy autonomních vozítek budoucnosti, ale čím dál více jsou jimi doslova “prošpikovány” i dnešní sériově vyráběné vozy. Ukážeme si, jaké principy jsou zde využívány a jaké požadavky je třeba zohlednit při umísťování těchto antén v náročných podmínkách automobilů.		Antény a anténní řady pro sítě 5G „5G“ je zaklínadlo, které na nás útočí čím dál více… Dozvíte se, co přesně se za tímto pojmem skrývá a jaké požadavky z této koncepce vyplývají pro návrh antén a anténních řad.		A mnohem více … To samozřejmě není vše. Antén kolem sebe můžeme vidět mnohem více. Např. paraboly a ozařovače, širokopásmové spirály a trychtýře, šroubovicové antény, … Z praktického hlediska se tak seznámíte i s dalšími typy běžně využívaných antén.

---

ZKUSÍTE SI ANTÉNU VYROBIT SAMI?

V rámci předmětu si zrealizujete dva typy antének. A to od vlastního návrhu, přes modelování v profesionálním softwaru CST Microwave Studio po výrobu a ověření jejich parametrů měřením. Jak už to tak bývá, teorie je krásná věc, ale až při skutečně praktickém návrhu narazíte na různá úskalí a volbu jejich řešení, která Vám přinesou pro praxi cenné zkušenosti.

Vícepásmová anténa (Planární invertovaná F-anténa – PIFA) Z její koncepce vychází vícepásmové antény používané v mobilních telefonech a dalších zařízeních, přestože konkrétní realizace často klasickou PIFA anténu příliš nepřipomínají. Hlavní výhody tohoto typu antén představují především malé rozměry a relativně snadné pokrytí více kmitočtových pásem.

Mikropásková anténa s kruhovou polarizací pro GNSS S anténami s kruhovou polarizací se dnes setkáváme mimo jiné u zařízení pro příjem GNSS signálu pro navigační úlohy. Zde si můžete vyzkoušet návrh a realizaci takového typu anténky v jednopásmové popř. dvoupásmové verzi.

---

VYUČUJÍCÍ

	Milan Polívka, garant předmětu Planární a elektricky malé antény Symetrizační členy Antény pro 5G Širokopásmové spirálové antény		Miloš Mazánek Parabolické antény Šroubovicové antény
	Milan Švanda RFID systémy „Nositelné“ antény Antény pro automobilové radary		Zdeněk Hradecký Širokopásmové trychtýřové antény
	Pavel Hazdra Elektromagnetické modelování (CST) Teorie charakteristických módů