Česky English

Antény, EMC a simulace elmag. polí

Katedra elektromagnetického pole, Technická 2, Praha 6, 166 27
prof. Miloš Mazánek, mazanekm@fel.cvut.cz, +420 2 2435 2282

Kdo jsme?

Miloš Mazánek
Na katedře elektromagnetického koordinuje aktivity související mj. s vývojem a návrhem antén.

Hynek Bártík
Zabývá se zejména přesným měřením parametrů antén.

Milan Polívka
Navrhuje planární (mikropáskové) antény, vícepásmové a rozměrově zmenšené antény.

Zdeněk Hradecký
Navrhuje širokopásmové anténní struktury, RFID antény.

Miloslav Čapek
Zabývá se programováním v MATLABu, vývojem numerických kódů pro modelování a optimalizaci antén.

Jan Eichler
Zabývá se modelováním antén v CST a programováním v MATLABu.

Milan Švanda
Zabývá se nízkoprofilovými RFID anténami nositelnými na povrchu těla a identifikací lidí.

Petr Piksa
Zabývá se širokopásmovými anténami, čočkovými anténami, návrhem a optimalizací mikrovlnných planárních obvodů, měřením v pásmu milimetrových vln, kvazioptikou a mikrovlnnou spektroskopií.

Tomáš Kořínek
Zabývá se problematikou elmag. kompatibility (EMC), zejména měřením stínicí účinnosti.

Petr Černý
Zejména se zabývá návrhem UWB antén a zařízení. Mezi další odborné zájmy patří návrh mikrovlnných obvodů a měřících systémů, mikrovlnná a anténní měření, paralelní optimalizace a milimetrová technika.

Pavel Hazdra
Zajímá se o malé antény, teorii elmag. pole, reflektorové antény a simulaci antén a EM pole.

Rastislav Galuščák
Navrhuje speciální ozařovače reflektorových systémů zejména pro EME (Earth-Moon-Earth) komunikaci.

Alois Holub
Zabývá se anténami obecně (s důrazem na planární struktury) a jejich návrhem pomocí příslušného software. Nyní pracuje jako OSVČ a je naším externím spolupracovníkem.

Jakým výzkumem se zabýváme

Zabýváme se návrhem a vývojem široké škály typů antén, jmenujme jen několik zástupců: planární (mikropáskové), trychtýřové, antény pro UWB, Yagi-Uda, speciální ozařovače pro reflektorové systémy apod.

Moderní návrh antén a mikrovlnných obvodů se dnes již neobejde bez pomoci sofistikovaných programových nástrojů. K naší práci používáme špičkové simulátory elmag. pole IE3D, Microwave Office, CST Microwave Studio a FEKO, které běží na moderních výpočetních stanicích. Pro výrobu vzorků antén máme k dipozici dílnu a leptací technologii, vyrobené antény lze pak měřit v katedrální bezodrazové komoře v pásmu 500MHz - 40GHz, vybavené systémem firmy NSA.

Z problematiky EMC se na našem pracovišti zabýváme především měřením stínící účinnosti stíněných komor. V poslední době se především zaměřujeme na měření stínících účinností "malých" komor či boxů (rozměry jsou menší než 2m). Postupně se dále chceme věnovat taktéž měření elektromagnetické odolnosti - pro tuto problematiku se hodí nově vybudovaná stíněná EMC komora. Některá zařízení pro měření elmag. odolnosti jsou řešena také v rámci semestrálních a diplomových prací.

K čemu to je

Anténa je klíčovým prvkem bezdrátového telekomunikačního řetězce a slouží k transformaci vedených elektromagnetických vln na vyzářené do prostoru dle předem stanovených požadavků. Elektromagnetická imunita se zabývá souvisejícími aspekty toto bezdrátového přenosu energie, který často může ovlinit negativně vlastnosti jiných přenosových zařízení.

Na čem konkrétně pracujeme

Simulace a vizualizace elektromagnetického pole

  • Kromě návrhu anténních struktur používáme simulátory elmag. pole také k vizualizaci, která usnadňuje získat fyzikální vhled do činnosti tak zdánlivě nepochopitelné struktury, jakou se anténa může zdát.

             

Vývoj numerických kódů v prostředí MATLAB pro modelování a optimalizaci antén

  • Generátor planárních fraktálních struktur IFSMaker
  • Analyzátor charakteristických modů pro 3D RWG struktury v MATLABu, výpočty činitele jakosti, vyzařovací účinnosti, optimalizace anténních parametrů na základě charakteristických proudů a metody momentů
  • Výpočet šumové teploty reflektorových antén

   

Návrh planárních (zejména tzv. mikropáskových) antén

  • Návrhy planárních antén dle požadavků (vícepásmovost, širokopásmovost, zisk ap.), optimalizace (genetické algoritmy, PSO)
  • Analýzy planárních antén pomocí moderních simulátorů (IE3D, FEKO, CST), modální analýzy (teorie charakteristických modů)
  • Studium nových typů planárních antén (kolineární řady, antény na bázi fraktální geometrie)
  • Nízkoprofilové RFID senzory

             

Širokopásmové anténní struktury, širokopásmové impedanční přechody

  • Spirálové antény
  • Širokopásmové trychtýřové antény (double - ridged horn)
  • Širokopásmové trychtýře s dvojitou polarizací H/V resp. RHC/LHC

           

Elektromagnetická kompatibilita (EMC)

  • Měření stínicí účinnosti
  • Simulace stínění, simulace elektricky malých stíněných komor
  • Stíněná komora pro měření elektromagnetické odolnosti

   
   

Speciální ozařovače a simulace reflektorových antén

  • Ozařovače parabolických antén se speciálními polarizačními vlastnostmi, septum polarizéry
  • Simulace elektricky velkých struktur a reflektorových systémů (Cassegrain...)

                 

Měření antén

  • Měření anténních parametrů
  • Bezodrazová anténní komora

     

Kdo financuje náš výzkum

Zde je několik projektů našeho pracoviště, které se tematicky zaměřují na problematiku antén, EMC a simulace elmag. pole:

  • Network of Excelence v rámci 6. rámcového programu EU - Antenna Centre of Excelence (2006-07)
  • Projekt COST (2007-2010) - Antenna Systems & Sensors for Information Society Technologies (ASSIST)
  • Projekt IC0803 (2008-2012) - RF/Microwave Communication Subsystems for Emerging Wireless Technologies (RFCSET)
  • Výzkumné projekty pro Národní bezpečnostní úřad - roční projekty
  • Výzkumný záměr (2006-2010)
  • Grantové projekty národních agentur a vládních ministerstev - GA ČR, MŠMT (FRVŠ), Výzkumné centrum KVASTES - Centrum pro kvazioptickou spektroskopii

S kým spolupracujeme

  • S více než 50 pracovišti v Evropě v rámci projektů COST
  • Jsme zakládajícím pracovištěm European Association on Antennas and Propagation (EurAAP)
  • Domácí Národní bezpečnostní úřad (NBÚ)
  • Časopis Radioengineering
  • European School of Antennas (ESoA)

Vybrané publikace

Kapitoly v knihách

  • Holub, A., Polívka, M. (2010). Collinear Microstrip Patch Antennas, Passive Microwave Components and Antennas, Vitaliy Zhurbenko (Ed.), ISBN: 978-953-307-083-4, InTech, Available from: http://www.intechopen.com/articles/show/title/collinear-microstrip-patch-antennas.
  • Polívka, M., Švanda, M., Hudec, P. (2009). UHF RFID of People, Development and Implementation of RFID Technology, Cristina Turcu (Ed.), ISBN: 978-3-902613-54-7, InTech, Available from: http://www.intechopen.com/articles/show/title/uhf_rfid_of_people.
  • Piksa, P., Zvánovec, S., Černý, P. Specific Millimeter-Wave Features of Fabry-Perot Resonator for Spectroscopic Measurements, In-Tech, 2010, p. 451-468, ISBN 978-953-7619-66-4, Available from: http://www.intechopen.com/articles/show/title/specific-millimeter-wave-features-of-fabry-perot-resonator-for-spectroscopic-measurements

Odborné články s povinným recenzním řízením

  • Švanda, M. - Polívka, M.: Horizontal Five-arm Folded Dipole over Metal Screening plane for UHF RFID of Dielectric Objects. Microwave and Optical Technology Letters. 2010, vol. 52, no. 10, p. 2291-2294. ISSN 0895-2477.
  • Švanda, M. - Polívka, M.: Two Novel Extremely Low-Profile Slot-Coupled Two-Element Patch Antennas for UHF RFID of People. Microwave and Optical Technology Letters. 2010, vol. 52, no. 2, p. 249-252. ISSN 0895-2477.
  • Polívka, M., Švanda, M., Hudec, P., Zvánovec, S., UHF Radiofrequency Identification of People in Indoor and Open Areas, Trans. on Microwave Theory and Technique, Special Issue on Hardware and Integration Challenges of RFID's, 2009, vol. 57, no. 5, p. 1341-1347. ISSN 0018-9480.
  • Švanda, M., Polívka, M., Novel Dual-loop antenna Placed over Patch Array Surface for UHF RFID of Dielectric and Metallic Objects. Microwave and Optical Technology Letters. 2009, vol. 51, no. 3, p. 709-713. ISSN 0895-2477.
  • Holub, A., Polívka, M.: Vertically Meander-Folded, Shorted-Patch Antennas. Microwave and Optical Technology Letters. 2009, vol. 51, no. 12, p. 2938-2942. ISSN 0895-2477.
  • Čapek, M. - Hazdra, P. - Hamouz, P. - Eichler, J: A method for tracking characteristic numbers and vectors, Progress In Electromagnetics Research B, Vol. 33, 115-134, 2011.
  • Čapek, M. - Hazdra, P. - Hamouz, P. - Mazánek, M.: Software Tools for Efficient Generation, Modeling and Optimisation of Fractal Radiating Structures. IET Microwaves, Antennas & Propagation. 2011, vol. 5, no. 8, p. 1002-1007. ISSN 1751-8725.
  • Hazdra, P. - Čapek, M. - Eichler, J.: Radiation Q-Factors of Thin-Wire Dipole Arrangements. IEEE Antennas and Wireless Propagation Letters. 2011, vol. 10, p. 556-560. ISSN 1536-1225.
  • Kraček, J. - Mazánek, M.: Possibilities of Wireless Power Supply. International Journal of Microwave and Wireless Technologies . 2010, vol. 2, no. 2, p. 153-157. ISSN 1759-0787.
  • Černý, P. - Nevrlý, J. - Mazánek, M.: Distortion Minimization of Radiated Impulses of Tapered Slot Vivaldi Antenna for UWB Application. Automatika. 2008, vol. 49, no. 1-2, p. 45-50. ISSN 0005-1144.
  • Černý, P. - Mazánek, M.: Optimization of Transient Response Radiation of Printed Ultra Wideband Dipole Antennas (Using Particle Swarm Optimization Method). Radioengineering. 2007, vol. 16, no. 2, p. 9-14. ISSN 1210-2512.
  • Hazdra, P. - Mazánek, M. - Čermák, J.: Wideband Rectangular Microstrip Patch Antenna. Radioengineering. 2007, vol. 16, no. 3, p. 37-41. ISSN 1210-2512.
  • Kořínek, T. - Piksa, P. - Mazánek, M.: Wideband Measurement in a Small Shielded Box Using Equiangular Spiral Antennas. Radioengineering. 2006, vol. 15, no. 4, p. 34-37. ISSN 1210-2512.
  • Piksa, P. - Mazánek, M.: A Self-Complementary 1.2 to 40 GHz Spiral Antenna with Impedance Matching. Radioengineering. 2006, vol. 15, no. 3, p. 15-19. ISSN 1210-2512.
  • Ferrero, F. - Diallo, A. - Luxey, C. - Derat, B. - Hamouz, P. - et al.: Two-Element PIFA Array Structure for Polarization Diversity in UMTS Mobile Phones. Radioengineering. 2009, vol. 2009, no. 4, p. 407-412. ISSN 1210-2512.
  • Hazdra, P. - Hamouz, P.: On the Modal Superposition Lying under the MoM Matrix Equations. Radioengineering. 2008, vol. 17, no. 3, p. 42-46. ISSN 1210-2512.
  • Piksa, P., Zvánovec, S., Černý, P. Elliptic and Hyperbolic Dielectric Lens Antennas in mm-Waves, In: Radioengineering. 2011, vol. 20, no. 1, p. 270-275. ISSN 1210-2512.
  • Zvánovec, S., Piksa, P., Mazánek, M., Pechač, P. A Study of Gas and Rain Propagation Effects at 48GHz for HAP Scenarios In: EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking [online]. 2008, vol. 5, no. 1, p. 1-7. Internet: http://www.hindawi.com/GetArticle.aspx?doi=10.1155/2008/734216. ISSN 1687-1499.

Za obsah odpovídá: doc. Ing. Milan Polívka, Ph.D.