Computer Aided Modelling of Electromagnetic Devices

Nagyfrekvenciás elektromágneses eszközök számítógépes modellezése

A tantárgyleírás hatályossága

Hatályosság kezdete:

—

Hatályosság vége:

—

Subject name (Hungarian, English)

Nagyfrekvenciás elektromágneses eszközök számítógépes modellezése

Computer Aided Modelling of Electromagnetic Devices

Subject code

BMEVIHVAV10

Subject type

—

Training Level

—

Course types and hours (weekly/semester)

Course type	lecture	tutorial	laboratory
hours (weekly)	2	0	2
type (linked/independent)	—	—	derived course

Assessment type

vizsga

Credits

Subject coordinator

Dr. Nagy Lajos

position: egyetemi docens

contact: nagy.lajos@vik.bme.hu

Responsible department

—

Faculty

Subject website

—

Primary curriculum type

—

Direct prerequisites – Strong prerequisite

none

Direct prerequisites – Weak prerequisite

none

Direct prerequisites – Parallel prerequisite

none

Direct prerequisites – Milestone prerequisite

none

Direct prerequisites – Exclusion

none

Objectives

Programme

1. hét: Elmélet: Végeselem módszer (FEM): A módszer elméleti alapjai, Galjorkin módszer, előfeldolgozás-megoldás-utófeldolgozás.

Számítógépes gyakorlat: zárt eszköz modellezése és gerjesztése.

2. hét: Elmélet: Hálógenerálás: Delanuay-háló, adaptív hálógenerálás, iteratív megoldó.

Számítógépes gyakorlat: rezonátor modellezése, sajátérték megoldó.

3. hét: Elmélet: Szélessávú szimulációk a frekvencia tartományban: adaptív frekvenciatartománybeli mintavétel.

Számítógépes gyakorlat: nyitott problémák modellezése, coplanar struktúrák.

4. hét: Elmélet: Közel-távoltér transzformáció és szórási keresztmetszet (RCS), Szimmetria peremfeltétel, periodikus peremfeltétel, Impedancia peremfeltétel, (homogenizálás)

Számítógépes gyakorlat: antenna szimulálása, iránykarakterisztikák.

5. hét: Elmélet: Anyagmodellek: Debye model és Drude-model.

Számítógépes gyakorlat: frekvencia szelektív felületek.

6. hét: Elmélet: Véges differenciák módszere (FDTD): A módszer elméleti alapjai, a Yee algoritmus, a térbeli és az időbeli felosztás összehangolása.

Számítógépes gyakorlat: Zavarok csatolódása nyomtatott áramkörön.

7. hét: Elmélet: Peremfeltételek és stabilitás: Courant szám, elnyelő peremfeltétel (PML), gyakori gerjesztő jelalakok.

Számítógépes gyakorlat: antenna tömb modellezése.

8. hét: Elmélet: Idő-frekvenciatartománybeli transzformáció: FFT algoritmus.

Számítógépes gyakorlat: Árnyékolt és reflexiómentesített mérőszobák modellezése.

9. hét: Elmélet: Momentum módszer: A módszer elméleti alapjai, a feladat megfogalmazása integrálegyenlettel, a modell diszkretizálása, Pocklington egyenletet.

Számítógépes gyakorlat: tekercsek modellezése.

10. hét: Elmélet: Momentum módszer: bázis illetve súlyfüggvények választása, kiértékelése, skaláris szorzat értelmezése, lineáris egyenletrendszer elemeinek kiértékelése egy dipólus esetén.

Számítógépes gyakorlat: anyagparaméterek megadása, árnyékolások vizsgálata

11. hét: Elmélet: Sugárkövetés módszere: SBR algoritmus és reflexiók leírása.

Számítógépes gyakorlat: sarokreflektor modellezése, szórási keresztmetszet.

12. hét: Elmélet: Diffrakció és diffrakciós modellek: geometriai-fizikai optika, Physical Theory of Diffraction (PTD), Shooting and Bouncing Rays (SBR).

Számítógépes gyakorlat: DC-DC konverterek modellezése.

13. hét: Elmélet: Házi feladatként megoldandó problémák ismertetése (EMC).

Számítógépes gyakorlat: PCB importálása, 3D és áramköri együttszimuláció felépítése.

14. hét: Elmélet: Házi feladatként megoldandó problémák ismertetése (antennás).

Számítógépes gyakorlat: motormodellezés.

A tantárgy célkitűzése, hogy a hallgatók a félév során elsajátítsák a nagyfrekvenciás elektromágneses eszközök tervezéséhez és modellezéséhez elengedhetetlen mérnöki szemléletet, megismerkedjenek a legfontosabb szimulációs módszerekkel. Az elektromágneses kompatibilitás (Electromagnetic Compatibility - EMC) néhány jellemző gyakorlati problémájának tárgyalásán keresztül bemutatjuk a CST Microwave Studio szimulációs szoftver helyes használatának - a modellalkotástól a számítás elvégzésén keresztül az eredmények értékeléséig terjedő - teljes folyamatát. A tantárgy gyakorlat orientált szemléletben került kialakításra a Bosch EMC laboratóriumával együttműködve. Ennek megfelelően a félév folyamán néhány óra mérnökei által kerül előadásra, valós szimulációs feladatok bemutatásával és megoldásával. Napjainkban az elektromos áramkörök és alkatrészek számának növekedésével és sűrűségük emelkedésével a berendezések „együttélése" fontos kutatási és tervezési kérdéssé vált. A szimuláció idő és költséghatékony módja a tervezésnek, a problémák feltárásának és egyre szélesebb körben alkalmazzák. Éppen ezért egy frissen végzett villamosmérnök számára elengedhetetlen a térszimulátorok felhasználói szintű ismerete.

Learning outcomes

Ez a tantárgy a KKK rendeletben meghatározott, következő kompetenciák fejlesztését szolgálja:

Knowledge

No learning outcomes recorded.

Skills

No learning outcomes recorded.

Attitudes

No learning outcomes recorded.

Autonomy and responsibility

No learning outcomes recorded.

Oktatási módszertan

Hetente két óra előadás és két óra számítógépes laboratóriumi gyakorlat.

Tanulástámogató anyagok

Not provided.

Recommended preliminary knowledge for completing the subject

Knowledge type competencies

(azon előzetes ismeretek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

Elektromágneses alapfogalmak

Skill type competencies

(azon előzetes képességek és készségek összessége, amelyek megléte nem kötelező, de a tantárgy eredményes teljesítését nagyban elősegíti)

nincs

Recommended (non-compulsory) preliminary competencies

(azon ajánlott (nem kötelező) előzetesen megszerzendő kompetenciák összessége, amelyek jelentősen hozzájárulnak a tantárgy eredményes teljesítéséhez)

Elektromágneses alapfogalmak

General rules

Követelmények: a. A szorgalmi időszakban: Az aláírás megszerzésének feltétele az előadásokon és a laborgyakorlatokon való legalább 70 %-os részvétel, valamint egy darab zárthelyi dolgozat (ZH) legalább elégséges teljesítése. b. A vizsgaidőszakban: Szóbeli vizsga. A vizsga anyaga egy, a tanultakhoz kapcsolódó, a hallgatóval előre megbeszélt témakör feldolgozása és egy ehhez illeszkedő feladat önálló megoldása. A vizsga a kurzus többi résztvevője előtt tartott szemináriumi formában történő előadás, amely keretében a hallgató beszámol az önállóan végzett munka eredményeiről. c. Elővizsga: Igény szerint. Pótlási lehetőségek: A sikertelen zárthelyi a pótlási héten javítható. Igény esetén a vizsgaidőszakban egyeztetett időpontban pót-pót zárthelyi megírását biztosítjuk a TVSZ szabályai szerint.

Assessment methods

In-term assessments

No detailed assessments provided.

Weight of in-term assessments

No weights provided.

Exam-period assessments

No detailed assessments provided.

Weight of exam elements

No weights provided.

Grade calculation

No grade thresholds provided.

Attendance requirements

No attendance requirements provided.

Rules for retake and resubmission

Not provided.

Short description

Not provided.

Detailed description

Not provided.

Recommended courses

Workload to complete the subject

No workload breakdown provided.

Validity of subject requirements

Requirements valid from:

—

Requirements valid until:

—

Curriculum placement

No curriculum placements recorded for this subject version.