Μάθημα : Ασύρματες Επικοινωνίες [open]

Περιεχόμενο μαθήματος

Ηλεκτρομαγνητικά Κύματα στο Χώρο, Εισαγωγή στη θεωρία κεραιών, μηχανισμοί ακτινοβολίας. Χαρακτηριστικά κεραιών, διαγράμματα ακτινοβολίας, κέρδος, εύρος ζώνης, συντελεστής ποιότητας. Θεωρία απλών γραμμικών κεραιών. Στοιχειώδες δίπολο. Κεραίες οδεύοντος κύματος. Γραμμική κεραία μεγάλου μήκους. Βροχοκεραίες. Θεώρημα της αμοιβαιότητας και ισοδύναμα κυκλώματα εκπομπής και λήψης. Κεραία σαν δέκτης, ενεργός επιφάνεια κεραίας. Κεραίες επιφανείας. Αντίσταση εισόδου κεραίας. Εφαρμογές και παραδείγματα αναλύσεως και συνθέσεως κεραιών. Διπολικές γραμμικές κεραίες, κατευθυντικότητα και κέρδος κεραιών, παραδείγματα εφαρμογής. Στοιχειοκεραίες. Κεραίες λήψης. Πόλωση κεραιών. Θόρυβος σε τηλεπικοινωνιακά συστήματα και θερμοκρασία θορύβου κεραίας. Τροποσφαιρικά και Ιονοσφαιρικά κύματα. Κύματα εδάφους. Βασικές μέθοδοι διάδοσης (εξίσωση Friis, ανάκλαση, περίθλαση, διάθλαση). Εφαρμογές και μετρήσεις κεραιών.

Μαθησιακοί στόχοι

Στόχος του μαθήματος είναι η κατανόηση της θεωρίας του ηλεκτρομαγνητισμού και τις εφαρμογές του στις μεταδόσεις των ηλεκτρομαγνητικών σημάτων που μεταφέρουν την πληροφορία, καθώς και των κεραιών. Το μάθημα προσφέρει τις απαραίτητες γνώσεις για την κατανόηση των βασικών αρχών του τρόπου διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων σε ελεύθερο χώρο. Σχετικά με τις κεραίες που αποτελούν τη διεπαφή των τηλεπικοινωνιακών συστημάτων με τα μέσα μετάδοσης στις ασύρματες επικοινωνίες, γίνεται εκτενής παρουσίαση των βασικών χαρακτηριστικών των κεραιών και των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων που παράγουν. Έτσι, ο φοιτητής εξοικειώνεται με τα φαινόμενα διάδοσης κύματος που προκαλούνται σε πραγματικό περιβάλλον και τις μεθόδους μέτρησης που χρησιμοποιούνται στην πράξη.

Βιβλιογραφία

Βιβλία

• Α. Κανάτας, Φ. Κωνσταντίνου, Γ. Πάντος «Ασύρματες Α. Κανάτας, Φ. Κωνσταντίνου, Γ. Πάντος «Ασύρματες Επικοινωνίες», Αυτοέκδοση, 2010.
• Χ. Καψάλης και Π. Κωττής, «Κεραίες Ασύρματες Ζεύξεις», Εκδόσεις Τζιόλα
• C. A. Balanis, «Κεραίες - Ανάλυση και Σχεδίαση», Εκδόσεις ΙΩΝ
• J.D. Kraus and D.A. Fleisch, Electromagnetics with Applications, 5th Edition, McGraw Hill, 1999.
• Herbert P. Neff, Introductory Electromagnetics, John Wiley & Sons, 1991.
• C.A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd Edition, John Wiley, 2005.
• C. A. Balanis, Advanced engineering electromagnetics, Wiley, 1989.
• J.D. Kraus, Antennas, Second Edition, Mc Graw-Hill, 1988.
• Theodore Rappaport, Wireless Communications, Principles and Practice, Prentice Hall, 1996

Online readings

• Εξισώσεις Maxwell, Εξισώσεις Maxwell και εφαρμογές
• Antenna Fundamentals, Εισαγωγή στη Θεωρία Κεραιών
• Antenna Theory, Εισαγωγή στη Θεωρία Κεραιών
• MIT Electromagnetics and Applications, Open Course

Μέθοδοι διδασκαλίας

Διδασκαλία καθ΄ έδρας και συμπληρωματική-ενισχυτική εκπαίδευση μέσω ασύγχρονης πλατφόρμας.

Μέθοδοι αξιολόγησης

Οι φοιτητές αξιολογούνται μέσω γραπτών τελικών εξετάσεων και συμπεριλαμβάνεται ο βαθμός του εργαστηριακού μέρους του μαθήματος.

Η εξέταση γίνεται με κλειστές σημειώσεις, με χρήση τυπολογίου και υπολογιστή τσέπης (calculator)

Προαπαιτούμενα

Προαπαιτούνται γνώσεις φυσικής και τηλεπικοινωνιών.

Διδάσκοντες

Ο Δρ. Δημοσθένης Βουγιούκας είναι Μόνιμος Επίκουρος Καθηγητής στο Τμήμα Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων της Πολυτεχνικής Σχολής του Πανεπιστημίου Αιγαίου, ενώ από τον Σεπτέμβριο του 2004 διετέλεσε ως διδάσκων σύμφωνα με το Π.Δ. 407/80 στο ίδιο τμήμα. Στο εν λόγω τμήμα είναι Διευθυντής του Εργαστηρίου Συστημάτων Υπολογιστών και Επικοινωνιών. Αποφοίτησε από το τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του ΕΜΠ το 1996. Από το ίδιο τμήμα ανακηρύχθηκε Διδάκτορας Μηχανικός το 2003 με εξειδίκευση στις Ασύρματες και Κινητές Τηλεπικοινωνίες. Κατέχει επίσης μεταπτυχιακό δίπλωμα ειδίκευσης Χρηματοοικονομικών Συστημάτων (ΜΒΑ) από το διατμηματικό πρόγραμμα του Εθνικού Μετσόβιου Πολυτεχνείου σε συνεργασία με το Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών και το Πανεπιστήμιο Πειραιά το 2006. 

Ομάδα στόχος

Οι φοιτητές/απόφοιτοι του τμήματος Μηχανικών Πληροφοριακών και Επικοινωνιακών Συστημάτων και Πολυτεχνικών Σχολών Ηλεκτρολόγων  και Ηλεκτρονικών Μηχανικών.

Ενδιαφερόμενοι για τη θεματική περιοχή των ασύρματων επικοινωνιών και κεραιών.

Προτεινόμενα συγγράμματα

• Α. Κανάτας, Φ. Κωνσταντίνου, Γ. Πάντος «Ασύρματες Α. Κανάτας, Φ. Κωνσταντίνου, Γ. Πάντος «Ασύρματες Επικοινωνίες», Αυτοέκδοση, 2010.
• Χ. Καψάλης και Π. Κωττής, «Κεραίες Ασύρματες Ζεύξεις», Εκδόσεις Τζιόλα
• C. A. Balanis, «Κεραίες - Ανάλυση και Σχεδίαση», Εκδόσεις ΙΩΝ
• J.D. Kraus and D.A. Fleisch, Electromagnetics with Applications, 5th Edition, McGraw Hill, 1999.
• Herbert P. Neff, Introductory Electromagnetics, John Wiley & Sons, 1991.
• C.A. Balanis, Antenna Theory: Analysis and Design, 3rd Edition, John Wiley, 2005.
• C. A. Balanis, Advanced engineering electromagnetics, Wiley, 1989.
• J.D. Kraus, Antennas, Second Edition, Mc Graw-Hill, 1988.
• Theodore Rappaport, Wireless Communications, Principles and Practice, Prentice Hall, 1996