Instytut Łączności

Kierownik zadania:

inż. Bartosz Głowacz

Cel zadania:

Celem ogólnym było zaprojektowanie i wytworzenie anten pomiarowych EMC z zastosowaniem druku 3D. Weryfikacja założeń i porównanie parametrów obwodowych i polowych wytworzonych anten z wynikami z przeprowadzonych symulacji. Zakres częstotliwości pracy anten 1-18 GHz. Cele cząstkowe to: (1) symulacja anten pomiarowych tubowych i obliczenie podstawowych parametrów; (2) wydruk zaprojektowanych anteny oraz ich galwanizacja; (3) pomiary wytworzonych anten, weryfikacja parametrów: WFS, zysk, współczynnik antenowy, charakterystyka promieniowania i porównanie z wartościami obliczonymi w symulacji.

Opis zrealizowanych prac:

Opisano założenia teoretyczne stojące za celem głównym pracy. Wyjaśniono zjawisko widma elektromagnetycznego i fal elektromagnetycznych. Opisano wykorzystanie poszczególnych pasm częstotliwości, wspominając także o badaniach EMC, które również odbywają się w paśmie radiowym. Zaakcentowano ważność pasma mikrofalowego 1–18 GHz oraz wypisano „bandy”, które się na nie składają. W kolejnym kroku wyjaśniono teoretyczne podstawy działania i konstrukcji anteny tubowej wraz z krótkim wstępem historycznym. Następnie przedstawiono metody wytwarzania tych anten (obróbka skrawaniem CNC), a kolejno zaproponowano nowe – z wykorzystaniem druku 3D. Wytypowano wymagania dotyczące parametrów polowych i obwodowych dla projektowanej anteny, tj. pasmo pracy, współczynnik fali stojącej WFS, impedancję wejściową, zysk, współczynniki antenowe i kąt połowy mocy. Model anteny stworzono w oprogramowaniu CST Studio Suite, z wykorzystaniem dodatku Antenna Magus. Zasymulowano jej działanie i zebrano potrzebne wyniki symulacji. Powstały model przeniesiono do programu Sharp3d w celu wymiarowania oraz wytworzenia otworów mocujących, podstawy złącza, przetłoczeń na śruby itp. Następnie model został wgrany do programu Orca Slicer, który umożliwia bezpośrednią komunikację z drukarką 3D oraz określenie parametrów druku.  Wydrukowaną antenę poddano badaniom polowym i obwodowym. Wyniki zebrano w pracy i porównano z wynikami symulacji oraz założeniami projektowymi. Następnie zostały poddane analizie, gdzie wyjaśniono wszelkie odstępstwa od wyników symulacji, a także zaproponowano działania korekcyjne, które mogłyby poprawić wyniki wytworzonej anteny.

Opis najważniejszych osiągnięć:

Wytworzono trzy działające anteny tubowe.

Wykorzystanie uzyskanych wyników:

Wyniki powstałej pracy mogą zostać wykorzystane w artykułach naukowych, a także jako swoisty przewodnik dla innych, umożliwiający wydrukowanie własnej anteny. Po uzyskaniu odpowiedniej licencji dla oprogramowania CST Studio Suite możliwe jest również skomercjalizowanie wyników zadania w postaci drukowania anten na zamówienie, pod poszczególne zastosowania.