CAD ve VF technice

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra elektromagnetického pole

Anotace:

Cílem předmětu je seznámení studentů s výpočetními principy a technikami využívanými v moderní analýze a návrhu mikrovlnných prvků a obvodů.

Požadavky:

Osnova přednášek:

1. Úvod - mikrovlnná technika, specifické jevy, elektrický obvod jako prostředí vedoucí vlny.

2. Reálná vedení využívaná v MIO, diskontinuity.

3. Optimalizace elektrických obvodů, kriteriální funkce, optimalizační metody lokální a globální

4. Optimalizační metody inspirované živou přírodou, paretovská optimalizace.

5. Úvod do numerického řešení elektromagnetických polí.

6. Řešení statických a harmonicky časově proměnných polí metodou konečných diferencí (FD).

7. Metoda konečných prvků (FEM), metoda momentů (MoM).

8. Metody pro analýzu elektromagnetických polí v mikrovlnných prvcích. obvodech a systémech, frekvenční oblast.

9. Metoda konečných diferencí v časové oblasti (FDTD).

10. Okrajové a absorpční podmínky v časové oblasti.

11. Určení (extrakce) obvodových parametrů z výsledků analýzy elektromagnetického pole.

12. Základní metody analýzy nelineárních obvodů ve frekvenční a časové oblasti, harmonická rovnováha.

13. Analýza elektricky rozsáhlých struktur.

14. Analýza optoelektronických obvodů

Osnova cvičení:

1. Úvod, problémy způsobené konečnými rozměry obvodů - a jak jich lze naopak využít.

2. Metoda konečných diferencí (Finite Difference, FD) v elektrostatice

3. FD, rozhraní dielektrik

4. FD, analýza stíněného páskového vedení, zadání projektové úlohy

5. Metoda konečných diferencí v časové oblasti (Finite Difference Time Domain, FDTD), diskretizace Maxwell. rovnic v 1D prostoru, numerická disperze, koeficient stability řešení

6. FDTD, buzeni, absorpční hraniční podmínka (ABC), odraz na rozhraní dvou prostředí

7. FDTD, konstanta šíření, materiálová absorpce, princip dokonale přizpůsobených vrstev (PML), přechod do frekv. oblasti - koef. odrazu

8. Práce na projektové úloze

9. CST Microwave Studio - práce s profesionálním simulátorem EM pole

10. CST Microwave Studio - práce se simulátorem EM pole, pokročilé funkce

11. Metoda momentů - rozložení náboje na desce

12. Metoda momentů - rozložení proudové hustoty na dipólu, vstupní impedance, závislost anténních parametrů na hustotě segmentace

13. Seznámení s 3D MoM simulátorem EM pole AXIEM

14. Kontrola a vyhodnocení projektových úloh, zápočet

Cíle studia:

Seznámení s principy a technikami využívanými v moderních mikrovlnných obvodech, stejně jako se základními metodami návrhu takových obvodů a systémů.

Studijní materiály:

[1] Z. Škvor, CAD pro vf. techniku. Skriptum ČVUT, 3. vydání, Praha 2005.

[2] K. Hoffmann,: Mikrovlnné integrované obvody. Skriptum ČVUT, Praha 2007.

[3] R. Garg, Analytical and Computational Methods in Electromagnetics, Artech House, 2008.

[4] Gupta, K.C., Garg, R., Chadha, R.: Computer-Aided Design of Microwave Circuits. Artech House, Dedham 1981.

[5] D. M. Pozar, Microwave Engineering, 4th ed., John Wiley & Sons, 2012.

Poznámka:

Další informace:

https://moodle.fel.cvut.cz/courses/B2M17CAD

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: