Semestr letni 2012/13
Semestr zimowy 2018/2019
Semestr letni 2018/19
Semestr zimowy 2019/2020
Anteny i transmisja fal TZ2C100005
WYKŁAD
1. Wiadomości wstępne. Przeznaczenie i klasyfikacja anten. Strukturalny schemat anteny. Źródła promieniowania. Zasada podobieństwa. Zasada wzajemności. Strefy pola w otoczeniu źródła promieniowania. Elektromagnetyczna fala płaska. Polaryzacja fali.
2. Podstawowe parametry anten. Charakterystyka promieniowania. Kierunkowość, sprawność, zysk energetyczny. Długość skuteczna i powierzchnia skuteczna. Rezystancja promieniowania, impedancja wejściowa, rezystancja strat. Rozkład pola elektromagnetycznego w otoczeniu dipola Hertza. Parametry charakteryzujące dipol Hertza. Elementarny dipol magnetyczny.
3. Charakterystyki promieniowania symetrycznych anten liniowych. Rezystancja promieniowania, kierunkowość i długość skuteczna wibratora symetrycznego. Właściwości dipola krótkiego. Impedancja wejściowa wibratora symetrycznego.
4. Metoda odbić lustrzanych. Anteny liniowe nad ziemią. Poziomy i pionowy wibrator symetryczny nad ziemią. Pionowy wibrator niesymetryczny. Anteny GP (Ground Plane). Współpraca anten dipolowych z symetrycznymi liniami transmisyjnymi i liniami koncentrycznymi. Dopasowanie impedancji. Współczynnik skrócenia ramion dipola półfalowego. Półfalowy dipol zwinięty (pętlowy). Szerokość pasma częstotliwości roboczych. Symetryzatory.
5. Układy antenowe. Sumowanie pól, charakterystyki grupowe (mnożniki układów). Promieniowanie grupy liniowej. Prostokątny układ antenowy. Układy antenowe z rezonansowymi elementami pasywnymi - reflektorami i direktorami. Anteny Yagi-Uda.
6. Anteny aperturowe. Promieniowanie równomiernie oświetlonej apertury prostokątnej i kołowej. Wpływ zmian rozkładu amplitudy i fazy pola w aperturze na charakterystykę promieniowania. Anteny tubowe: sektorowe, piramidalne, stożkowe. Tuby optymalne. Zagadnienie dopasowania impedancji.
7. Anteny z reflektorami parabolicznymi. Dobór wymiarów geometrycznych anteny parabolicznej. Paraboliczne anteny podświetlone. Promienniki i polaryzatory anten parabolicznych. Dwureflektorowe układy antenowe.
8. Anteny przewodowe z falą bieżącą - anteny typu V i rombowe. Idea anten częstotliwościowo-niezależnych. Anteny logarytmicznie periodyczne. Logarytmicznie periodyczna antena dipolowa. Anteny soczewkowe. Anteny planarne: mikropaskowe i szczelinowe. Inne konstrukcje antenowe. Trendy rozwojowe.
9. Rozchodzenie się fal radiowych w atmosferze. Podział atmosfery na warstwy. Częstotliwości krytyczne i graniczne warstw jonosferycznych. Tradycyjny podział widma częstotliwości radiowych na zakresy. Klasyfikacja sposobów rozchodzenia się fal radiowych. Rozchodzenie się fal długich, wzór Austina. Rozchodzenie się fal średnich, obszary zasięgu fal średnich, interferencje fali powierzchniowej i jonosferycznej. Efekt luksemburski. Rozchodzenie się fal krótkich, sposoby propagacji fal jonosferycznych. Strefy martwe. Zaniki w zakresie fal krótkich, zjawisko Dopplera, echo. Rozchodzenie się fal ultrakrótkich i mikrofal.
10. Zasady bezpieczeństwa w polu elektromagnetycznym. Mechanizmy i efekty biologiczne oddziaływań pól elektromagnetycznych na organizm człowieka. Podstawowe przepisy prawne dotyczące ochrony środowiska pracy oraz ochrony ludności przed działaniem silnych pól elektromagnetycznych.
LABORATORIUM
Zapoznanie studentów z technikami pomiarów podstawowych parametrów anten, z wybranymi konstrukcjami anten stosowanych w sprzęcie powszechnego użytku, w tym w sieciach Wi-Fi, oraz z elektroniczną aparaturą pomiarową i przykładami automatyzacji procesu pomiarowego.
Rodzaj przedmiotu
Koordynatorzy przedmiotu
W cyklu 2012L: | W cyklu 2018Z: |
Efekty kształcenia
EK1 - ma szczegółową wiedzę w zakresie podstawowych konstrukcji antenowych, stosowanych m.in. w systemach telekomunikacji bezprzewodowej; ma szczegółową i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie pomiarów parametrów anten;
EK2 - ma szczegółową i podbudowaną teoretycznie wiedzę w zakresie transmisji fal elektromagnetycznych w systemach i sieciach bezprzewodowych;
EK3 - ma szczegółową wiedzę w zakresie bezpieczeństwa w polu elektromagnetycznym;
EK4 - ma wiedzę o trendach rozwojowych oraz najważniejszych osiągnięciach w zakresie konstrukcji antenowych;
EK5 - potrafi pozyskiwać informacje z literatury i innych źródeł; potrafi integrować uzyskane informacje, dokonywać ich interpretacji i krytycznej oceny, a także wyciągać wnioski oraz formułować i wyczerpująco uzasadniać opinie;
EK6 - potrafi pracować indywidualnie i w małym zespole;
EK7 - potrafi opracować dokumentację dotyczącą realizacji eksperymentu;
EK8 - potrafi zaplanować proces testowania anteny oraz przeprowadzić eksperyment.
Kryteria oceniania
System oceniania – wykład
Student, który otrzymuje ocenę dostateczny (3), powinien:
– znać najbardziej popularne konstrukcje antenowe, stosowane w telekomunikacji i elektronicznym sprzęcie powszechnego użytku, oraz ich podstawowe parametry i właściwości;
– wiedzieć, jaki jest wpływ ziemi na właściwości anten; znać podstawowe właściwości propagacji fal radiowych w atmosferze ziemskiej;
– znać podstawowe efekty biologiczne oddziaływań pól elektromagnetycznych na organizm ludzki; potrafić wymienić i opisać strefy ochronne przed działaniem silnych pól elektromagnetycznych oraz ich oznakowanie;
– potrafić wymienić systemy elektroniki powszechnego użytku, w których w ostatnich latach pojawiły się nowe konstrukcje antenowe oraz krótko omówić te anteny;
– przygotować się do egzaminu na podstawie literatury i innych źródeł (np. informacji z Internetu); integrować uzyskane informacje podczas odpowiedzi na zadany temat.
Student, który otrzymuje ocenę dobry (4), powinien ponadto:
– mieć szczegółową wiedzę na temat parametrów i charakterystyk anten stosowanych w telekomunikacji i elektronicznym sprzęcie powszechnego użytku, znać rolę układów dopasowania impedancji;
– znać podstawy teorii promieniowania, parametry elektryczne gruntu i ich wpływ na charakterystyki kierunkowe anten, wpływ składu powietrza na propagację fal wielkiej częstotliwości;
– potrafić porównać właściwości różnych konstrukcji antenowych i uzasadnić te porównania.
Student, który otrzymuje ocenę bardzo dobry (5), powinien ponadto:
– poprzeć wywodami teoretycznymi, w tym zależnościami matematyczno-fizycznymi, wypowiedzi na temat właściwości omawianych anten;
– wiedzieć, jakie są podstawowe przepisy prawne dotyczące ochrony przed działaniem silnych pól elektromagnetycznych; potrafić wymienić pozytywne oddziaływania fal elektromagnetycznych na organizm ludzki oraz przykłady zastosowań medycznych;
– potrafić szczegółowo omówić nowe konstrukcje antenowe w sprzęcie powszechnego użytku;
– wykazać się wiedzą wykraczającą poza treści przekazane w trakcie wykładów.
Niecałkowite spełnienie warunków do otrzymania oceny dobrej albo bardzo dobrej skutkuje wystawieniem oceny pośredniej: dostateczny plus (3,5) albo dobry plus (4,5).
System oceniania – laboratorium
Student, który otrzymuje ocenę dostateczny (3), powinien:
– znać konstrukcje i podstawowe właściwości anten badanych w trakcie ćwiczenia; znać metody pomiarowe stosowane w trakcie ćwiczenia;
– przygotować się do zajęć poprzez zapoznanie się z instrukcją do ćwiczenia;
– czynnie uczestniczyć w zajęciach;
– brać udział w opracowaniu sprawozdania z ćwiczenia;
– brać udział w zmontowaniu zestawu pomiarowego oraz obsłudze przyrządów pomiarowych.
Student, który otrzymuje ocenę dobry (4), powinien ponadto:
– potrafić określić sposoby redukcji wpływu otoczenia na badane parametry anten;
– potrafić sformułować wnioski z ćwiczenia i je uzasadnić;
– potrafić opracować dokumentację dotyczącą realizacji eksperymentu.
Student, który otrzymuje ocenę bardzo dobry (5), powinien ponadto:
– wykazać się szczegółową wiedzą na temat właściwości badanych anten oraz metod pomiarowych;
– potrafić oszacować błędy pomiarowe, określić możliwe sposoby ich redukcji;
– wykazać ponadprzeciętną aktywność podczas zajęć oraz dążenie do sporządzenia bardzo dobrej dokumentacji z przebiegu zajęć.
Niecałkowite spełnienie warunków do otrzymania oceny dobrej albo bardzo dobrej skutkuje wystawieniem oceny pośredniej: dostateczny plus (3,5) albo dobry plus (4,5).
Literatura
1. Bem D. J.: Anteny i rozchodzenie się fal radiowych, WNT, Warszawa 1973.
2. Kubacki R.: Anteny mikrofalowe. Technika i środowisko, WKŁ, Warszawa 2008.
3. Pieniak J.: Anteny telewizyjne i radiowe, WKŁ, Warszawa 2004.
4. Rosłoniec S.: Podstawy techniki antenowej, Oficyna Wyd. PW, Warszawa 2006.
5. 4NEC2 Antenna Modeler and Optimizer. Oprogramowanie dostępne w Internecie
6. Aniserowicz K.: Materiały pomocnicze do wykładów.
7. Szóstka J.: Fale i anteny, WKŁ, Warszawa 2006.