SNOV PREDMETA ANTENE IN RAZŠURJANJE VALOV V ZIMSKEM SEMESTRU 2013/2014 ---------------------------------------------------------------------- 1.10.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV -------------------------------------------------- 1. Fizikalne veličine: merske enote, skalarni in vektorji. 2. Skalarni in vektorski produkt, smeri in predznaki. 3. Koordinatni sistem: 3D, pravokotni, desnoročni. 4. Kartezični koordinatni sistem, merske enote. 5. Smerniki v kartezičnem koordinatnem sistemu. 6. Skalarni in vektorski produkt iz komponent vektorjev. 7. Krogelni koordinatni sistem, merske enote. 8. Zgled: razdalje pri potovanju iz severnega tečaja. 9. Zgled: izračun razdalje pri potovanju po poldnevniku. 10. Lame-jevi koeficienti v poljubnem krivočrtnem KS. 11. Lame-jevi koeficienti v krogelnem koordnatnem sistemu. 12. Izračun razdalje v kartezičnem in poljubnem KS. 13. Gauss-ov zakon električnega pretoka v integralni obliki. 14. Amper-ov zakon za magnetno poljsko jakost v integralni obliki. 15. Faraday-ev zakon indukcije v integralni obliki. 16. Predznaki magnetnih veličin, običajne izbire. 17. Težave s končnimi izmerami volumnov, ploskev, krivulj v integralni obliki. 18. Definicija izvornosti in prevedba Gauss-ovega zakona v diferencialno obliko. 19. Definicija vrtinčenja in prevedba Amper-ovega/Faraday-evega zakona. 20. Vrste električnih tokov: prevodniški, konvektivni, poljski. 21. Zapis Maxwell-ovih enačb v diferencialni obliki. 22. Računanje izvornosti vrtičnenja v kartezičnih, poljubnih in krogelnih koordinatah. 23. Harmonske veličine, Maxwell-ove enačbe v harmonski obliki. 24. Dielektričnost, prevodnost in permeabilnost vakuuma/snovi. 25. Antenska naloga: definicija skalarnega in vektorskega potenciala. 26. Valovni enačbi za potenciala, rešitve za zakasnjene potnciale. 27. Zgled: izračun vektorskega potenciala kratke žice v izhodišču. 28. Pretvorba vektorskega potenciala na krogelne koordinate. 29. Izračun točnega magnetnega polja, Biot-Savart in sevanje. 30. Fizikalna razlaga elektrin na koncih žice. 31. Električno polje preko ME, do konca samo za sevano polje. 32. Poyntingov izrek o pretoku moči, izračun Poynting-ovega vektorja. 33. Integracija sevane moči po krogli. 34. Razlaga sevalne upornosti s sevano močjo. 35. Nadomestno vezje kratke žice in Teslovega transformatorja. 36. Zgled: sevalni izkoristek Teslovega transofrmatorja. -------------------------------------------------------------------- *** zaključena ponovitev snovi iz Elektrodinamike za vse studente!!! 8.10.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV -------------------------------------------------- 1. Ponovitev: sevano električno in magnetno polje električnega dipola. 2. Ponovitev: gostota pretoka moči, sevana moč in sevalna upornost. 3. Ponovitev: nadomestno električno vezje malega dipola. 4. Izračun dometa neusmerjenega oddajnika, izkoristki naprav. 5. Izračun dometa usmerjenega oddajnika (stožec žarometa). 6. Definicija smernosti D in njen izračun iz kota sevanja omega. 7. Zapis sevanega polja, polarizacija, amplitudni in močnostni smerni diagram. 8. Izračun smernosti iz amplitudnega smernega diagrama. 9. Maksimalna smernost in smernost v poljubni smeri. 10. Zgled: izračun smernoosti malega dipola. 11. Definicija dobitka G oddajne antene. 12. Logaritemske enote dBi za smernost D in dobitek G. 13. Koherentni in nekoherentni sprejem valovanja z zgledi. 14. Smerni diagram nekoherentne in koherentne antene. 15. Povezava med smernostjo in površino koherentne antene. 16. Koherentna in nekoherentna oddaja z zgledi. 17. Zgled: izračun divergence HeNe laserskega žarka. 18. Kolimator za zamnjšanje divergence laserskega žarka. 19. Zgled: prenos električne energije iz vesoljske elektrarne. 20. Izračun velikosti sprejemne antene za vesoljsko elektrarno. 21. Zakaj koherentna oddaja in nekoherenten sprejem elektrarne. 22. Radijska zveza s koherentno oddajo in koherentnim sprejemom. 23. Zapis slabljenja na tri načine, smernosti in površine. 24. Izbira valovne dolžine: zgodovina in zahteve zveze. 25. Veljavnost izrazov na majnih razdaljah? 26. Neenakomerna osvetlitev nekoherentnega RX na majhnih razdaljah. 27. Napaka faze pri koherentnem sprejemu na premajhni razdalji. 28. Izračun geometrijske in fazne napake na premajhni razdalji. 29. Tabela izgub sprejete moči za različne kvadratne napake faze. 30. Fraunhofer-jev pogoj za meritve anten. 31. Globinska ostrina fotoaparata, različni pogoji za fazo in zaslonko. 32. Fraunhofer-jev pogoj pri meritvi dveh anten. 33. Zgled: Fraunhofer-jevo področje antene za SAT-TV. 34. Razmejitev polja antene na bližnje, sevano in daljnje polje. 35. Zgled: odpiranje žarka svetlobnega žarometa. 15.10.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV --------------------------------------------------- 1. Ponovitev: domet koherentne zveze v praznem prostoru. 2. Ponovitev: Fraunhoferjev pogoj za razdaljo med antenama. 3. Kako izmeriti razdaljo med antenama? Fazna središča! 4. Definicija faznega središča s kompleksnim smernim diagramom. 5. Opis in zahteve za dinamični točkasti magnetni dipol. 6. Izračun vektorskega potenciala magnetnega dipola z zanemaritvami. 7. Izračun točnega električnega polja iz vektorskega potenciala. 8. Izračun točnega magnetnega polja, samo nakazano, 5 členov. 9. Izračun Poyntingovega vektorja iz daljnjega električnega polja. 10. Sevana moč in sevalna upornost magnetnega dipola. 11. Zgled: sevalna upornost okvirne antene za srednji val. 12. Povečanje sevalne upornosti s številom ovojev okvirne antene. 13. Povečanje sevalne upornosti s feromagnetnim jedrom v feritni anteni. 14. Električne in magnetne majhne antene, zahteve za EM združljivost. 15. Izračun sevanja dolge žice z uporabo rezultata električnega dipola. 16. Pojavi bližnjega polja, L in C tanke žice. 17. Stojni val toka na simetričnih dipolih različnih dolžin. 18. Stojni val toka na nesimetričnem dipolu, J antena. 19. Izračun sevanja tankožičnega polvalovnega dipola. 20. Rešitev integracije sevanja polvalovnega dipola. 21. Sevalna upornost polvalovnega dipola, ocena izkoristka. 22. Izračun smernosti polvalovnega dipola. 23. Merske enote za smernost dBi (teorija) in dBd (meritve). 24. Potek impedance dipola z dolžino oziroma frekvenco. 25. Izogibanje polju antene z napajalnim vodom. 26. Transformacija impedance v zavitem dipolu z zgledi. 27. Zahteva za simetrirno napravo (balun) pri napajanju s koaksom. 28. Simetrirna naprava s slepim lambda/4 kablom. 29. Napajanje na koncu: rokavni dipol in J-antena. 30. Razne GP antene, izničevanje toka v nosilcu. 22.10.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV --------------------------------------------------- 1. Ponovitev: računanje polja tankožične antene, znan I(z). 2. Poenostavitve: izničenje sevanja simetričnih tokov. 3. Površina dvovoda, učinek prepletanja žic na odštevanje površin. 4. Sevanje prenosnega valovoda do antene? 5. Porazdelitev toka na valovodnem lijaku? 6. Ovijanje antene v ploskev, zamenjava z viri na ploskvi. 7. Huygens-ovo pravilo za majhno odprtino: točkasti izvor. 8. Huygens-ovo načelo za veliko odprtino: seštevanje točkastih. 9. Težava s prestopnimi pogoji, manjkajo magnetni tokovi in naboji? 10. Razširjene Maxwell-ove enačbe in prestopni z magnetimani. 11. Zgled recipročnosti v vezjih, četveropol Z21=Z12. 12. Razširjeni Lorentz-ov izrek o recipročnosti. 13. Računanje polja preko recipročnosti, primerjava z meritvami. 14. Opis elektromagnetnega Huygens-ovega izvora. 15. Izbira merilne sonde za računanje polja preko recipročnosti. 16. Električno in magnetno polje merilne sonde, zanemaritev samo sevanje. 17. Izračun Theta komponente sevanja Huygens-ovega izvora preko recipročnosti. 18. Izračun Fi komponente sevanja Huygens-ovega izvora preko recipročnosti. 19. Sestavljanje v skupni rezultat sevanja Huygens-ovega izvora. 20. Polarizacija in smerni diagram Huygens-ovega izvora. 21. Izračun sevanega polja antenske odprtine, skupina Huygensovih izvorov. 22. Integracija diferencialnih Huygensovih izvorov po pravokotni odprtini. 23. Izračun smernosti odprtine iz pretoka moči skozi odprtino. 24. Računanje smernosti poljubno osvetljene odprtine v osi z. 25. Povezava med smernostjo in dobitkom enakomerno osvetljene odprtine. 26. Definicija in izračun efektivne površine odprtine. 27. Definicija in izračun izkoristka osvetlitve odprtine. 28. *** 1. TIHA VAJA IZ ANTEN IN RAZŠIRJANJA VALOV ***. 29.10.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV --------------------------------------------------- 1. Ponovitev: sevano polje Huygens-ovega izvora. 2. Polje Huygens-ovega izvora za poljubno polarizacijo. 3. Ponovitev: računanje smernosti poljubno osvetljene odprtine v osi z. 4. Ponovitev: efektivna površina in izkoristek osvetlitve odprtine. 5. Ponovitev: pravokotni kovinski valovod, razlaga in polja. 6. Odrezan pravokotni valovod TE01 kot antenska odprtina. 7. Izračun izkoristka osvetlitve odrezanega valovoda. 8. Zgled: smernost odrezanegavalovoda za običajne izmere. 9. Izvedba piramidnega lijaka, blagi prehod omeji višje rodove. 10. Izračun polja TE01 pravokotnega lijaka brez fazne napake. 11. Izpeljava približka za fazo Huygens-ovih izvorov. 12. Izračun integrala cosThetax v ravnini E. 13. Izračun integrala cosThetay v ravnini H. 14. Smerni diagram TE01 pravokotnega lijaka brez fazne napake. 15. Primerjava smernih diagramov TE01 lijaka v ravninah E in H. 16. Napake faze piramidnih lijakov, krogelne valovne fronte v lijaku. 17. Učinek napake faze na smernost, dobitek in smerni diagram. 18. Izračun potrebne dolžine lijaka za zahtevo odstopanja faze. 19. Zgled: dolžina lijaka za satelitsko TV na 12GHz. 20. Popravljanje napake faze z lečami in zrcali, skupine. 21. Izvedba umetnega dielektrika: kroglice, palčke, rezonanca. 22. Izvedba in delovanje Yagi-Uda antene z umetnimi lečami. 23. Načrtovanje, pasovna širina in omejitve Yagi antene. 24. Strukture z upočasnjenim valovanjem: križci, zanke, Uji, diski. 25. Razporeditev palčk v prostoru z umetnim dielektrikom. 26. NBS tabele in računalniško načrtovanje Yagi anten. 27. Izvedba in delovanje vijačne antene z osnim sevanjem. 28. Vremenski učinki, dež in sneg, na strukture z upočasnjenim valovanjem. 5.11.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV -------------------------------------------------- 1. Ponovitev: popravljanje kvadratne napake faze lijaka z lečami in zrcali. 2. Izpeljava geometrijske oblike zbiralnega zrcala. 3. Izrezi zrcala: rotacijsko simetrični in izmaknjeni (offset). 4. Goriščni kot in razmerje f/d simetričnega zrcala. 5. Običajni f/d za rotacijsko simetrični izrez. 6. Zgled: goriščni kot alfa za f/d=0.4. 7. Neenakomerna osvetlitev zrcala, sevanje preko roba in senca žarilca. 8. Izkoristek osvetlitve zrcala, pravilo -10dB na robu zrcala. 9. Smiselna velikost zrcala glede na velikost sence žarilca. 10. Izmaknjeni izrez zrcala, izkoristek površine cos(theta). 11. Izbira izmika izreza offset zrcala za preprečevanje sence. 12. Običajni f/d za izmaknjeni (offset) izrez. 13. Podosvetljeno, pravilno in prekoosvetljeno zrcalo. 14. Osvetlitev zrcala z dipolom pred kovinsko ploščo. 15. Osvetlitev zrcala z valovodnimi lijaki, piramidni in stožčasti. 16. Smerni diagram krožnega kovinskega valovoda TE11 z razlago. 17. Učinek utorov na EM polje in lastnosti korugiranega lijaka. 18. Izvedbe in izkristek osvetlitve zrcala s korugiranim lijakom. 19. Dvorodovni lijak TE11+TM11 za plitva zrcala. 20. Zahteve za točnost oblike zrcala kot funkcija izgube dobitka. 21. Običajne napake paraboličnih zrcal in njihov učinek. 22. Izdelava zbiralnih zrcal, pasanje, mehanski podporniki. 23. Dvozrcalne antene: Cassegrain in Gregorijanska, razlogi in zahteve. 24. Iskanje gorišča, kvadratna napaka faze in smerni diagram. 25. Sprejem iz več smeri z enim paraboličnim zrcalom, napake. 26. Delovanje in uporaba krogelnega zrcala, goriščna daljica. 27. Izpeljava dvodimenzijske Fourier-jeve transformacije. 28. Popravek kvadratne napake z lečami na končni razdalji. 29. Obdelava slik, sito v frekvenčnem prostoru, obratna F. 30. Omejitve Fourier-jeve transformacije, zahteve izvora. 12.11.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV --------------------------------------------------- 1. Gradnja antenskih skupin na splošno, različne smeri. 2. Napake načrtovanja skupin, kazalčna vsota vektorjev. 3. Pravilo o množenju smernih diagramov elementa in skupine.. 4. Napačno pravilo o množenju smernosti elementa in skupine. 5. Izpeljava smernega diagrama skupine dveh izotropnih virov. 6. Poenostavitve v Fraunhofer-jevem področju. 7. Zanimiv zgled: enako močna vira, poljubna fazna razlika. 8. Definicija bočne skupine virov: brez fazne razlike. 9. *** 2. TIHA VAJA IZ ANTEN IN RAZŠIRJANJA VALOV ***. 10. Primeri smernih diagramov bočne skupine dveh izvorov: d=lambda/4, lambda/2, 3lambda/4, lambda, 3lambda/2, 2lambda, 4lambda. 11. Izpeljava smernosti bočne skupine dveh izotropnih izvorov. 12. Diagram smernosti bočne skupine kot funkcija razdalje. 13. Definicija osne skupine virov, možne izbire za fi. 14. Primeri smernih diagramov osne skupine dveh izvorov: d=lambda/8, lambda/4, 3lambda/8, lambda/2, 3lambda/4, lambda, 2lambda. 15. Izpeljava smernosti splošne skupine kot funkcija razdalje. 16. Vprašanje F(thetamax,fimax)=? Kdaj velja F(thetamax,fimax)=1? 17. Diagram smernosti osne skupine za dano izbiro fi. 18. Osna skupina z največjo smernostjo, faza, razdalja in izkoristek? 19. Zgled: vezava backfire antene, sevalna upornost? 20. Težave iskanja največje smernosti za skupino danih anten. 21. Iskanje smernosti bočne skupine iz medsebojne impedance. 22. Iskanje minimuma medsebojne impedance dveh enakih anten. 23. Približno pravilo za razdaljo med antenama iz kota snopa. 24. Ocena točnosti priblžnega pravila iz medsebojne impedance. 19.11.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV --------------------------------------------------- 1. Ponovitev: lastnosti skupine dveh izotropnih izvorov. 2. Skupina dveh (izotropnih) izvorov v osi X, cosThetaX. 3. Polvalovni dipol v smeri x, izračun sinThetaX, predznak? 4. Skupina dveh (izotropnih) izvorov v osi Y, cosThetaY. 5. Bočna skupina štirih izotropnih izvorov v ogliščih kvadrata v XY. 6. Bočna skupina štirih izotropnih izvorov na osi Z. 7. Štirje vodoravni dipoli v smeri X razmeščeni na osi Z. 8. Polvalovni dipol pred kovinsko ploščo, zrcaljenje. 9. Smerni diagram polvalovnega dipola pred kovinsko ploščo. 10. Delovanje in lastnosti mikrotrakastih anten. 11. Zgled: sevalni izkoritek slabo postavljene krpice na telefonu. 12. Impedanca in napajanje mikrotrakastih krpic. 13. Izračun smernega diagrama enakomerne skupine na osi Z. 14. Električni odklon snopa enakomerne skupine. 15. Zgled: napačen (mehanski) in pravilen (električni) odklon snopa navzdol. 16. Vzporedno in zaporedno napajanje skupine, kombinacije. 17. Izbira koordinatnega sistema za polarizacijo, z=maxF(theta,fi). 18. Število podatkov o polarizaciji, razmerje linearnih komponent. 19. Levi in desni smerna vektorja, pravokotnost, fiziki? 20. Računanje s kompleksnimi vektorji, skalarni produkt. 21. Razmerje krožnih komponent Q, velikost in faza. 22. Merjenje polarizacije, osno razmerje R linearno in v dB. 23. Faktor prenosa moči zaradi neskladnosti polarizacije. 24. Zgledi: tabela Q, R in faktorjev prenosa moči. 25. Sestavljanje krožne polarizacije z linearnimi antenami. 26. Fazni zasuk z vodi, z LC, z dolžinami dipolov, obliko krpice. 27. Krožna polarizacija v lijaku z dielektrikom/nesimetrijo. 28. Ureditev molekul v dvolomnih kristalih, neizotropna dielektričnost. 29. Vijačna antena z osnim sevanjem. 30. Ploščata spiralna antena, aktivni kolobar. 26.11.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV --------------------------------------------------- 1. Ponovitev: radijska zveza, koheretnini TX in RX. 2. Nekoherentni izvori: naravni toplotni šum, okolje motilcev. 3. Planck-ov zakon sevanja črnega telesa z razlago veličin. 4. Planck-ova konstanta in Boltzmann-ova konstanta. 5. Rayleigh-Jeans-ov približek za nizke frekvence: radio. 6. Wien-ov približek za visoke frekvence: optika. 7. Razlaga frekvenčnih področij: radio, toplotni IR, vidna svetloba. 8. Zgled: frekvenčna meja približkov na sobni temperaturi. 9. Koherentni sprejem sevanja na eni sami polarizaciji. 10. Izračun koherentno sprejete šumne moči v anteni. 11. Definicija šumne temperature Ta BREZIZGUBNE antene. 12. Razlaga sevalne upornosti antene na določeni temperaturi. 13. Toplotno ravnovesje uporov na različnih temperaturah. 14. Sprejemna antena v resničnem okolju, različni izvori šuma. 15. Šumna temperatura neba kot funkcija frekvence z razlago. 16. Uporabni frekvenčni pas za radijske zveze v zemeljskem ozračju. 17. Zrcalnjenje šume temperature na vodni gladini, kovniski strehi ipd. 18. Šumne razmere v sprejemniku: šum antene in ojačevalnika. 19. Primeri šumnih temperatur polprevodniških ojačevalnikov. 20. Zgled: občutljivost sprejemnika GSM telefona. 21. Logaritemske merske enote dBm, kbT v dBm/Hz in računanje z njim. 22. Izračun šumne temperature izgubne antene, sevanje izgub. 23. Zgled: izračun šumne temperature GPS sprejemnika, F=1+cos(theta). 24. Izračun šuma majhnega in vročega vira, kot je Sonce. 25. Zgled: izračun šumne temperature antene, ki gleda v Sonce. 26. *** 3. TIHA VAJA IZ ANTEN IN RAZŠIRJANJA VALOV ***. 3.12.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV -------------------------------------------------- 1. Motnje razširjanja valovanja: ovire, senca, odboj, lom in izgube v snovi. 2. Zgled: odprtina v oviri kot dve zaporedni zvezi, jakost pada s četrto potenco. 3. Obravnava ovire kot zaslon s Huygens-ovimi izvori. 4. Nastavitev integrala za računanje polja za oviro. 5. Integracija z zanemaritvami amplitude, pri majhnih x,y<ro1. 19. Uklonsko slabljenje različnih naravnih ovir, poraščenost. 20. Primerjava naraščanja polja nad oviro z ro1. 21. Izvedba uklanjalnika s trakom na vrhu prečnega grebena. 10.12.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV --------------------------------------------------- 1. Ponovitev: delitev prostora na Fresnel-ove elipsoide. 2. Ponovitev: polje za krožno odprtino v neprosojnem zaslonu, Arago 3. Podolgovate Fresnel-ove cone pri odboju valovanja. 4. Fresnel-ova zbiralna leča s senčenjem treh sodih con, kazalčna vsota. 5. Razlaga delovanja dielektrične zbiralne leče. 6. Primerjava učinkovitosti dielektrične in Fresnel-ove zbiralne leče. 7. Učinkovitost Fresnel-ove leče iz dielektričnih kolobarjev. 8. Fresnel-ova leča, izrezana iz navadne dielektrične zbiralne leče. 9. Polje na drugi strani Fresnel-ove leče, Fresnel-ovo zbiralno zrcalo. 10. Primerjava Fresnel-ovega in navadnega zbiralnega zrcala. 11. Izboljšava Fresnel-ovega zrcala z dodatno ploščo na lambda/4. 12. Primerjava med stopničastim Fresnel-ovim in pravim zbiralnim zrcalom. 13. Izvedba uklanjalnika na vrhu grebena kot del Fresnel-ove leče. 14. Slabljenje radijske zveze preko ravnega zrcala. 15. Učinkovitost radijske zveze preko uklanjalnika. 16. Primerjava uklanjalnika in zrcala, odvisnost od vpadnih kotov. 17. Izbira položaja uklanjalnika in zrcala, zahteve za izračun in ciljanje? 18. Problem ciljanja, izvedba vogalnega odbojnika in trirobnika, mačje oko. 19. Definicija odmevne (ravne) površine poljubne tarče, ista TX/RX antena. 20. Odmevna površina ravne plošče pri pravokotnem vpadu. 21. Odmevna površina velike kovinske krogle a>>lambda, Gama=-1. 22. Izpeljava izračuna dometa monostatičnega radarja. 23. Zgledi odmevnih površin različnih letal, vstavljanje krogel. 24. Zgled: izračun dometa radarja za običajna letala. 25. Zgled: izračun dometa radarja za "nevidno" letalo. 26. Zgled: sestrelitev "nedidnega" letala od spodaj, velika 1.FC. 27. Dvakratni Doppler-jev pomik frekvence v radarski zvezi. 28. Razločevanje radarskih ciljev z Doppler-jevim pojavom. 29. Izogibanje radarju: nizke hitrosti vseh delov letala. 30. Izogibanje laserski/radarski meritvi hitrosti vozila. 17.12.2013 - predavanja ANTENE IN RAZŠIRJANJE VALOV --------------------------------------------------- 1. Radijska zveza z odbojem od tal, geometrija naloge d >>ho>hs. 2. 1. Fresnel-ov elipsoid in podolgovata 1.F.C. pri odboju od tal. 3. Rayleigh-ov kriterij za hrapavost, zcralen odboj pri deltafic. 16. Skupinska hitrost valovanja v ionosferi Vg