Nagyfrekvenciás elektromágneses eszközök számítógépes modellezése (BMEVIHVAV10)

Az egyre növekvő felhasználói igények kielégítésére egyre több elektronikus áramkört helyezünk el egy eszközben, illetve egyre több eszközt sűrítünk egy berendezésbe. Ezen elem- és alkatrészsűrűség-növekedés miatt, egyre többször fordulna elő, hogy az egyes eszközök megzavarnák egy másik áramkör működését, ha a berendezéseinket nem terveznénk EMC szempontok alapján. Egy valóságos áramkör számos olyan alkatrészt kell, hogy tartalmazzon, amelyek nem a funkcionalitást, hanem az eszköz környezetével való együttélést biztosítják. Európában és a világ más tájain is csak akkor lehet egy adott eszközt piacra vinni, ha az megfelel a szigorú elektromágneses kompatibilitási követelményeknek. Az eszközfejlesztés akkor tud hatékony lenni, ha már a tervezési fázisban is ismerjük egy adott áramkör, eszköz vagy egész berendezés elektromágneses zavarérzékenységét és kibocsátását. Erre a legjobb mód a szimuláció, amellyel előre meg tudjuk mondani az áramkör várható viselkedését. A modern szoftverek számos modellezési és számítási lehetőséget nyújtanak, melyek ismerete elengedhetetlen az EMC tervezésben. Ilyen tudással rendelkező mérnökből nagyon nagy hiány van az iparban, éppen ezért nagy a kereslet irántuk. A tantárgy célja ezen űr betöltése, együttműködve a Bosch EMC csoportjával.

A tantárgy előadásában a hangsúly a gyakorlati hasznosságon van. A fő célunk, hogy a tárgyat elvégző hallgatók magabiztosan kezeljenek egy nagyfrekvenciás tér- és áramkörszimulátort. El tudják dönetnei, hogy a számos megoldási és beállítási lehetőség közül melyiket válasszák, hogy gorsan és pontos eredményhez jussanak. Ezen cél elérése érdekében némi elméleti összefoglalót adunk, és ezzel párhozamosan számos különböző eszköz modellezésén keresztül mutatjuk be a gyakorlati alkalmazást. Az elméleti részeknél nem kívánjuk levezetésekkel és bonyolult összefüggésekkel terhelni a hallgatóságot, helyette illusztratív példákon keresztül kvantitatíve mutatjuk be az egyes módszereket, ezzel is előkészítve a gyakorlati alkalmazást.

A számonkérés fajtája és menete, egy darab szabadon választható eszköz vagy berendezés szimulációjának elkészítése és bemutatása a vizsgaidőszakban. A házi feladatként vizsgálandó eszköz lehet a hallgató által hozott, illetve választható az általunk és a Bosch által felkínált témák közül. 

Példaként a gyakorlatban kiemelten fontos eszköz vizsgálata

  • Kapcsolóüzemű tápegység modellezése és zavarkibocsátásnak a vizsgálata: A mai modern rezonáns konverterek kapcsolójele egy MHz nagyságrendű négyszögjel, melynek felharmónikusai által keltett elektromágneses tér komoly zavarokat okozhat más elektromos berendezések működésében. Épenn ezért szigorú EMC szabályozás vonatkozik rájuk, melynek keretében a zavar kibocsátás mértékének egy adott szint alatt kell lennie, különben az eszköz nem hozható kereskedelni forgalomba. Ezen választható feladat keretében a hallgató megismerkedik a Boschnál tervezett és alkalmazott rezonáns konverterek felépítésével és modellezésének lehetőségével, melyet a Bosch mérnökei mutatnak be.
  • Elektromos motor modellezése és zavarkibocsátásának vizsgálata: Egy rosszul megtervezett ablaktörlőlapát-motor például nem építhatő be egy autóba, mert a működése közben indukált elektromágneses zavarok negatívan befolyásolhatják más az autóban elhelyezett elektromos berendezések üzemszerű működését. Épenn ezért szigorú EMC szabályozás vonatkozik rájuk, melynek keretében a zavar kibocsátás mértékének egy adott szint alatt kell lennie, különben az eszköz nem hozható kereskedelni forgalomba. Ezen választható feladat keretében a hallgató megismerkedik a Boschnál tervezett és alkalmazott motorok felépítésével és modellezésének lehetőségével, melyet a Bosch mérnökei mutatnak be.
  • Árnyélkolt mérőszobában kialakított mérési összeállítás modellezése:
  • Analóg és digitális áramköröket is tartalmazó nyomtatott áramköri lap modellezése: 
  • Nagysebességű digitális kommunikációs áramkörök átvitelének a vizsgálata:
  • 5G mobilhálózatok antenna elemeinek a vizsgálata:
  • stb... :)

Ha olyan áramkört, vagy eszközt szeretnél készíteni, amelyet el is szeretnél adni, akkor ezt a tantárgyat mindenképpen érdemes meghallgatnod!

Megszerezhető képességek

  • Nagyfrekvenciás rendszerszemlélet.
  • Gyakorlat a nagyfrekevenciás áramkörök szimulációjában.
  • CST Microwave Studio átfogó ismerete.
  • EMC fogalmának, jelentőségének és tervezésének ismerete.

Tantárgyi adatlap