Inovativni elektromagnetski sustavi

Opis predmeta

Projektiranje elektromagnetskog sustava ? razlike između teorijski predviđenog ponašanja sustava i stvarnog ponašanja uzrokovanog neidealnim svojstvima komponenti. Sličnosti i razlike u pristupu preko koncentriranih parametara, teorije linija i potpunog elektromagnetskog pristupa. Komercijalni EM programski paketi - da li su oni zaista svemogući? Primjer - metoda konačnih razlika u vremenskoj domeni (točnost konačnih razlika, stabilnost algoritma, disperzijska svojstva algoritma, rubni uvjeti). Ograničenja klasične tehnologije i moguća nova rješenja: periodičke strukture u službi izvedbe materijala s EM svojstvima koji ne postoje u prirodi. Primjer: super leća i elektromagnetski plašt nevidljivosti. Praktični problemi projektiranja sklopova za komunikacijske sustave ? kako predvidjeti neželjene elektromagnetske interakcije? Primjer: uobičajene zablude kod projektiranja aktivnih i pasivnih sklopova i njihovih povezivanja u sustav. Projektiranje maloga EM sustava.

Opće kompetencije

Studenti će moći projektirati male EM sustave za specijalne namjene u RF i mikrovalnom području

Ishodi učenja

  1. identificirati razlike između koncentriranih i raposdijeljenih komponentni u radiofrekvencijskom i mikrovalnom području
  2. objasniti građu elektromagnetskih metamaterijala
  3. dizajnirati elektromagnetski sustav temeljen na standardnim komponentama i specijalnim komponentama s metamterijalima
  4. odabrati prikladnu numeričku metodu za analizu antenna i raspršivača
  5. primijeniti komercijalni elektromagentski simulator za analizu inženjerskih problema u RF i mikrovalnom području
  6. razviti program za analizu jednostavnih EM problema pomoću metode konačnih razlika ili metode momenata

Oblici nastave

Predavanja

Na predavanjima se svaka cjelina obrađuje teorijski i praktički, pomoću pokaznih eksperimenata i računalnih simualcija.

Laboratorijske vježbe

Izvode se četiri bloka laboratorijskih vježbi u grupama po 4-5 studenata.

Pokusi na predavanjima

Izvodi se 5 pokaznih eksperimenata. Svaki pokus se snima kamerom i projecira na platno kako bi svi studenti mogli pratiti tijek eksperimenta.

Konstrukcijske vježbe

Projektiranje i izvedba dijela specijalnog EM sustava.

Programske vježbe

Projektiranje, pisanje i testiranje jednostavnog elektromagnetskog programa.

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 0 % 10 % 0 % 10 %
Sudjelovanje u nastavi 0 % 3 % 0 % 3 %
Seminar/Projekt 0 % 10 % 0 % 10 %
Prisutnost 0 % 3 % 0 % 2 %
Međuispit: Pismeni 0 % 12 % 0 %
Završni ispit: Pismeni 0 % 12 %
Završni ispit: Usmeni 50 %
Ispit: Pismeni 0 % 25 %
Ispit: Usmeni 50 %

Tjedni plan nastave

  1. Građa i komponente inženjerskih elektromagnetskih sustava u komunikacijskoj i elektroničkoj tehnologiji
  2. Pojednostavljeni pristup projektiranju preko koncentriranih elemenata i i linija - primjer: projektiranje EM strukture za vođenje vala (mikrotrakaste linije ili valovoda)
  3. Potpuni elektromagnetski pristup projektiranju- primjer: projektiranje jednostavne EM zračeće strukture (antene ili raspršivača)
  4. Laboratorijska vježba -Praktične razlike između sustava projektiranih pomoću pojednostavljenog i potpunog EM pristupa
  5. Opis elektromagnetskih problema pomoću parcijalnih diferencijalnih jednadžbi; metoda konačnih diferencija (FD), točnost i stabilnost metode
  6. Metoda konačnih diferencija u vremenskoj domeni (FDTD). numerička stabilnost i disperzija kod FDTD metode, meki i tvrdi modeli izvora, apsorbirajući rubni uvjeti.
  7. Integralne metode za analizu elektromagnetskih problema, metoda momenata
  8. Provjera znanja
  9. Primjeri uporabe FD i FDTD metode kao i metode momenata: analiza mikrotrakaste prijenosne strukture i analiza valovodne strukture, analiza žičanih antena
  10. Raspoloživi pasivni i aktivni EM materijali - ograničenja klasične tehnologije
  11. Kako načiniti EM materijal sa svojstvima koje ne postoji u prirodi - koncept metamaterijala
  12. Projektiranje i primjena metamaterijala u inženjerstvu - primjeri: super leća i EM plašt nevidljivost
  13. Laboratorijska vježba -Određivanje osnovih parametara struktura za vođenje i zračenje EM enrgije temeljenih na metamaterijalima u mikrovalnom području
  14. Osjetljivost sustava na neželjena zračenja, elektromagnetsko preslušavanje; primjer projektiranja uređaja
  15. Završni ispit

Studijski programi

Sveučilišni diplomski
Bežične komunikacijske tehnologije (profil)
preporučeni izborni predmeti (3. semestar)
Elektronika (profil)
preporučeni izborni predmeti (3. semestar)

Literatura

S. Hrabar,editors. R.Ziolkowsky, N. Engheta; (2006.), "Waveguide Experiments to Characterize SNG and DNG Meatamaterials", a chapter in "Metamaterials", John Willey and Sons
C. Balanis (1989.), Advanced Engineering Electromagnetic, John Willey and Sons
W.L. Stutzman, G.A. Thiele (1998.), Antenna Theory and Design, John Willey and Sons
A. Taflove (2005.), Computational Electrodynamics:The Finite-Difference Time-Domain Method, Artech House

Laboratorijske vježbe

Dr. sc.
Davor Zaluški
Borna Vukadinović
mag. ing.

Izvedba

ID 86468
  Zimski semestar
4 ECTS
R2 Engleski jezik
R1 E-učenje
20 Predavanja
0 Auditorne vježbe
10 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe

Ocjenjivanje

90 izvrstan
80 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan