Die Elektromagnetika en Mikrogolf-, Antenne- en Berekeningstelsels (EMACS) groep fokus op nagraadse opleiding en toonaangewende navorsing in ingenieurselektromagnetika vir hoëfrekwensie (HF) toepassings. Die omvang is breed en dek die ontwerp, analise, modellering en meting van antennas en passiewe en aktiewe mikrogolfkomponente/stelsels. Dit dek ook die ontwikkeling van berekeningselektromagnetika metodes en gereedskap vir verbeterde breë-gebaseerde en toepassingspesifieke HF EM simulasie.

Academic and technical staff

Petrie Meyer Uitnemende Professor Mikrogolwe, Antennas en Elektromagnetika [email protected]	Jacki Gilmore Dosent, PhD Antennestelsels en -ontwerp [email protected]
Dirk I. L. de Villiers Professor SARChI-leerstoel in Antennestelsels vir SKA [email protected]	Lanche L. Grootboom Junior Lektor, MEng Mikrogolfmetings en -beelding [email protected]
Matthys M. Botha Professor Berekeningselektromagnetika [email protected]	Anneke Bester Meetlaboratoriumbestuurder, MEng [email protected]
Danie J. Ludick Deeltydse Navorsingsgenoot, PhD Berekeningselektromagnetika en Hoëprestasie-rekenaarkunde [email protected]

Berekeningselektromagnetika

Elektromagnetiese strukture kan uiters kompleks raak om analities te analiseer of te ontwerp, en die meting van strukture in die mikrogolfregiomie en verder kan uiters duur wees. Berekeningselektromagnetika (BEM) handel oor die numeriese oplossing van Maxwell se vergelykings om elektromagnetiese veldgedrag en gevolglik die werkverrigting van elektromagnetiese strukture te simuleer. BEM is 'n belangrike tegnologie vir radiofrekwensie-, mikrogolf- en draadlose ingenieurswese, asook 'n tegnologie op sigself. Alle wyd gebruikte BEM-metodes is vir ons van belang, insluitend die eindige elementmetode (BEM), metode van momente (MoM), eindige verskil-tyddomeinmetode (FDTD), sowel as asimptotiese metodes en hibriede metodes. Ons werk nou saam met EM Software & Systems – S.A., ontwikkelaars van die EM-simulasiesagtewaresuite FEKO.

Kontak Prof. Matthys Botha vir meer inligting oor hierdie navorsingsaktiwiteit.

HF-metrologie en elektromagnetiese verenigbaarheid

Hoëfrekwensie (HF) metrologie handel oor betroubare metings by hoë frekwensies deur die volgende te gebruik:

Instrumente soos vektornetwerk-analiseerders, spektrum-analiseerders, kragmeters en monsternemingsossilloskope

Fasiliteite soos anegoïese en weergalmkamers, en oop area-toetsterreine

Sensors soos E-veld- en B-veld-sensors, gemeenskaplike-modus stroomprobes, Rogowski-spoele, Bersier-probes, ens.

'n Sleutelkenmerk van metrologie is dié van kalibrasie. In hierdie verband het ons aktiewe verhoudings met standaardliggame in Suid-Afrika en ook met die Nasionale Instituut vir Standaarde en Tegnologie (NIST) in Boulder, Colorado.

Kontak Dr. Dr. Gideon Wiid vir meer inligting oor hierdie navorsingsaktiwiteit.

Hoëfrekwensie-antennas

Belangstellingsgebiede sluit in mikrostrip-antennas vir satellietkommunikasie, spiraalantennas vir grondpenetrasie en boorgatradar, golfvoortplanting in komplekse elektromagnetiese omgewings, vrye ruimte- en nabyveldmetingstegnieke, die Karoo Array Telescope (KAT) en die Square Kilometer Array (SKA).

Fasiliteite sluit in 'n mikrogolf-anechoïese kamer vir antennametings, 'n Gaussiese mikrogolf-optika-toetsbank vir die meting van materiaaleienskappe en algemene meetfasiliteite tot 50 GHz.

Kontak Prof. Dirk de Villiers vir meer inligting oor hierdie navorsingsaktiwiteit.

Mikrogolf Aktiewe Komponente en Stelsels

Hierdie navorsingsaktiwiteit fokus op die ontwerp van aktiewe komponente soos laefase-ruisossillators en fasegeslote lusse wat tipies in radars, laeruis- en hoëkragversterkers en mikrogolfsensors gebruik word. Hoëspoed-, multikanaal-QPSK-data-senders en -ontvangers word ontwikkel vir satelliettoepassings. 'n Sterk modellerings- en metingskundigheid is beskikbaar, wat noue interaksie met plaaslike radar- en avionika-industrieë behels.

Kontak Prof. Johann de Swardt vir meer inligting oor hierdie navorsingsaktiwiteit.

Mikrogolf Passiewe Stelsels

Hierdie aktiwiteit het betrekking op die ontwerp, elektromagnetiese analise en optimalisering van passiewe mikrogolfstroombane soos filters, koppelaars, hoëkrag-kombineerders, ens. Wat komponentontwerp betref, fokus huidige navorsing op hoëkragtoestelle in die X-band, insluitend kragkombineerders en PIN-diodeskakelaars, met spesifieke aandag aan nuwe strukture en topologieë. Antenne-toevoerontwerp vir die Karoo Array Telescope (KAT) is ook in hierdie navorsing ingesluit. Op 'n stelselvlak het millimetergolfbeelding teen 35 en 94 GHz na vore gekom as 'n sterk internasionale fokus as gevolg van die toepassings daarvan op sekuriteit. Hierdie navorsing word op stelselvlak sowel as toestelvlak onderneem, met die doel om koste-effektiewe oplossings vir bedryfsprobleme te vind. Wat modellering betref, is die fokus op aanpasbaar gemonsterde interpolasie-gebaseerde wiskundige modelle van mikrogolfstrukture. Hierdie tipe model kan gekonstrueer word deur baie min elektromagnetiese analisepunte te gebruik, en kan met groot effek gebruik word in die optimalisering van stroombane wat hierdie strukture bevat.

Kontak: Prof. Petrie Meyer  vir meer inligting oor hierdie navorsingsaktiwiteit.

SKA SARCHI Navorsingsleerstoel

As deel van die Square Kilometer Array (SKA) projek en die South African Research Chair Initiative (SARCHI), is Prof. Dirk de Villiers aangestel as die SKA SARCHI navorsingsleerstoel. Hierdie leerstoel befonds 'n wye reeks navorsingsaktiwiteite binne die Elektronika en Elektromagnetika-afdeling, alles verwant aan die SKA-projek. Die SKA is 'n ambisieuse projek om die wêreld se grootste radioteleskoop ooit te bou, hier in Suid-Afrika. Die doel van die leerstoel is om die SKA-verwante elektromagnetiese ingenieurswerk hier in Suid-Afrika so nou as moontlik te ondersteun, en om dit gelyktydig as 'n voertuig vir wêreldklas-navorsing in die veld te gebruik.

Kontak Prof. Dirk de Villiers vir meer inligting oor hierdie navorsingsaktiwiteit.

Die navorsingspublikasies van die hele groep word hier gelys. Besoek die personeel se persoonlike profielbladsye vir meer inligting oor hul individuele publikasierekords.

2019

Tydskrifte

• CUYT A, LOUW R, SEGERS C, DE VILLIERS DIL. Vinnige ontwerp en modellering van wyeband-sinusantenne-reflektorvoere deur gemengde rasionele interpolasie. Internasionale Tydskrif vir Numeriese Analise en Modellering 2019; 32(1):1–14.
• FOURIE CJ, JACKMAN K, BOTHA MM, RAZMKHAH S, FEBVRE P, AYALA CL, XU Q, YOSHIKAWA N, PATRICK E, LAW M, WANG Y, ANNAVARAM M, BEEREL P, GUPTA S, NAZARIAN S, PEDRAM M. ColdFlux supergeleidende EDA- en TCAD-gereedskapprojek: oorsig en vordering. IEEE Transactions on Applied Superconductivity 2019; 29(5):1–7.
• HEYWOOD I, CAMILO F, COTTON WD, YUSEF-ZADEH F, ABBOTT TD, ADAM RM, ALDERA MA, BAUERMEISTER EF, DE VILLIERS DIL, ET AL. Inflasie van 430-parsek bipolêre radioborrels in die Galaktiese Sentrum deur 'n energieke gebeurtenis. Nature 2019; 573(7773):235–237.
• KENNED RJ, MEYER P. Oor tegnieke vir optimale geraasaanpassing van 'n klas multimodusantenna. International Journal of RF and Microwave Computer-Aided Engineering 2019; 29(10):1–11.
• KLOPPER B, DE VILLIERS DIL. Doeltreffende impedansieresponsmodellering van breëbandantenna-elemente in groot yl-reëlmatige gefaseerde skikkings. IEEE Transactions on Antennas and Propagation 2019; 67(4):2809–2812.
• NEL BAP, BOTHA MM. 'n Doeltreffende MLACA-SVD-oplosser vir supergeleidende geïntegreerde stroombaananalise. IEEE Transactions on Applied Superconductivity 2019; 29(7):1–10.
• NEL BAP, BOTHA MM. MLACA Met Gewysigde Groeperingsstrategie vir Doeltreffende Supergeleidende Kringanalise. IEEE Transactions on Applied Superconductivity 2019; 29(5):1–5.
• PRINSLOO DSVDM, MAASKANT R, IVASHINA MV, MEYER P. Karakterisering en werkverrigting van 'n ultra-wyeband wye-dekking multimodus MIMO-antenna. IEEE Transactions on Antennas and Propagation 2019; 67(9):5812–5823.
• STEEB JW, DAVIDSON DB, WIJNHOLDS SJ. Versagting van Nie-smalband Radiofrekwensie-interferensie wat Skikkingsimperfeksies insluit. Tydskrif vir Astronomiese Instrumentasie 2019; 8(1):14.
• WIID PG. 2018 IEEE 4de GEMCCon: Stellenbosch, Suid-Afrika. IEEE Elektromagnetiese Verenigbaarheidstydskrif 2019; 8(1):82–84.

Konferensies

1. ADAMI KZ, FAULKNER AJ, DE LERA ACEDO E, RAZAVI-GHODS N, PIENAAR H, ABRAHAM J, COLINBELTRAN E, GRAINGE K, BROWN AK, ZHANG D, DANOON LR, CAO R, PRINSLOO DSVDM, GILMORE J. Die middelfrekwensie-apertuurskikking. 2019 Internasionale Konferensie oor Elektromagnetika in Gevorderde Toepassings (ICEAA), Granada, Spanje, IEEE 2019: 1149–1154.
2. CHOSE M, BOTHA MM. Verbeterings aan die Domain Green se funksiemetode vir antenna-skikkingsanalise. 2019 ICEAA, Granada, Spanje, IEEE 2019: 392–395.
3. COETZER KM, WIID PG, RIX AJ. Ondersoek na weerlig-geïnduseerde strome in fotovoltaïese modules. 2019 EMC EUROPE, Barcelona, ​​Spanje, IEEE 2019: 261–266.
4. COETZER KM, WIID PG, RIX AJ. PV-installasie-ontwerp wat die risiko van geïnduseerde strome van nabygeleë weerligstrale beïnvloed. 2019 ICCEP, Otranto, Italië, IEEE 2019: 204–213.
5. COETZER KM, WIID PG, RIX AJ. Die MOV as 'n moontlike beskermingsmaatreël vir omleidingsdiodes in sonkrag-PV-modules. 2019 ICCEP, Otranto, Italië, IEEE 2019: 286–291.
6. DE LANGE L, LUDICK DJ, GROBLER TL. Opsporing van mislukte elemente in 'n arbitrêre antenna-skikking met behulp van masjienleer. 2019 ICEAA, Granada, Spanje, IEEE 2019: 1099–1103.
7. DE VILLIERS DIL, ASAD KMB, SMIRNOV O, LEHMENSIEK R, DE VILLIERS M, JONAS JL. Primêre strale van die MeerKAT-radioteleskoop: metings en simulasies. 2019 IEEE APS/USNC-URSI, Atlanta, VSA, IEEE 2019: 393–394.
8. DU TOIT HJ, DE VILLIERS DIL, BEYERS RD. 'n Eenvoudige lae-verlies gedeeltelik gevulde 16-weg radiale kragkombineerder. 2019 IMS, Boston, VSA, IEEE 2019: 440–443.
9. JOHNSTON MA, VAN NIEKERK C, DE VILLIERS DIL. Koaksiale Marchand-balun – ontwerp en vervaardiging. 2019 IEEE APS/USNC-URSI, Atlanta, VSA, IEEE 2019: 739–740.
10. JOHNSTON MA, VAN NIEKERK C, DE VILLIERS DIL. Ultra-wyeband planêre Marchand balun ontwerp vir die piramidale sinuous antenna. 2019 IEEE APS/USNC-URSI, Atlanta, VSA, IEEE 2019: 735–736.
11. KLOPPER B, DE VILLIERS DIL, BIJ DE VAATE JG, DAVIDSON DB. Yl-reëlmatige skikking ontwerp vir SKA middelfrekwensie diafragma skikking. 2019 IEEE APS/USNC-URSI, Atlanta, VSA, IEEE 2019: 397–398.
12. KLOPPER B, DE VILLIERS DIL. Doeltreffende werkverrigtingsmodellering van 'n breëband yl-reëlmatige diafragma skikking antenne element. 2019 EuCAP, Krakow, Pole, IEEE 2019: 1–5.
13. KOECH J, WIID PG, DE VILLIERS DIL. Hiperbandantenne-ontwerp vir RFI-toetsing. 2019 ICEAA, Granada, Spanje, IEEE 2019: 280–285.
14. KOTZE K, GILMORE J. SLM 3D-gedrukte horingantenne vir satellietkommunikasie by X-band. 2019 IEEE-APS APWC, Granada, Spanje, IEEE 2019: 148–151.
15. KRIEL SGH, DE VILLIERS DIL. Sensitiwiteitsanalise van sondeposisioneringsfout vir planêre nabyveldantennemetings. 2019 URSI AP-RASC, Nieu-Delhi, Indië, IEEE 2019: 1–4.
16. LEHMENSIEK R, DE VILLIERS DIL. Oor die werkverrigting van die SKA-middelfrekwensie-skikking se reflektorstelsel en sy voere. 2019 URSI AP-RASC, Nieu-Delhi, Indië, IEEE 2019: 1–3.
17. LEHMENSIEK R, DE VILLIERS DIL. Wyeband-voerprestasielimiete op gevormde en ongevormde Gregoriaanse reflektorantennas. 2019 EuCAP, Krakow, Pole, IEEE 2019: 1–4.
18. LUDICK DJ. Toepassing van die teorie van kenmerkende modusse op die analise van eindige antenna-skikkingselemente en grondvlakke van eindige groottes. 2019 EuCAP, Krakow, Pole, IEEE 2019: 1–4.
19. MEYER P. 'n Modusgeskakelde wifi-antenna wat volle hemisferiese dekking bied. 2019 ICEAA, Granada, Spanje, IEEE 2019: 1279–1282.
20. MOKHUPUKI FTT, DE VILLIERS DIL. Surrogaatgebaseerde optimalisering van wyeband-reflektorvoerantennas. 2019 EuCAP, Krakow, Pole, IEEE 2019: 1–5.
21. NEL BAP, BOTHA MM. Werkverrigting van MLACA met gewysigde groepering vir supergeleidende stroombaananalise. 2019 ICEAA, Granada, Spanje, IEEE 2019: 404–407.
22. OOSTHUIZEN HLG, GILMORE J. SLM 3D-gedrukte aktiewe gefaseerde skikking vir X-band satellietkommunikasie. 2019 ICEAA, Granada, Spanje, IEEE 2019: 223–226.
23. SEWRAJ K, BOTHA MM. Berekening van MBF-reaksiematrikse vir antenneskikkingsanalise, met 'n rigtingmetode. 2019 ICEAA, Granada, Spanje, IEEE 2019: 385–389.
24. VAN TONDER G, MEYER P. Straalvormingstegnieke vir 'n viermodus-antennaskikking. 2019 EuCAP, Krakow, Pole, IEEE 2019: 1–4.
25. WILKE CR, WIJNHOLDS SJ, GILMORE J. Prestasieverbetering van self-holografie-gebaseerde diafragma-skikkingstasiekalibrasie. 2019 EuCAP, Krakow, Pole, IEEE 2019: 1–5.

Hierdie groep se navorsingsaktiwiteite ontvang finansiële steun van die NRF en verskeie maatskappye in die privaatsektor. 'n Spesifieke, beduidende bron van befondsing is die SKA SARCHI-navorsingsleerstoel.

Inligting moet nog kom.

Die groep bied beurse aan vir nagraadse en postdoktorale studie. Die beurse word uit verskeie bronne befonds.

Nagraadse beurse van Altair Development S.A. (Edms) Bpk

Dit is 'n geleentheid om aan die voorpunt van kommersiële CEM-tegnologie te werk. Belangstellings in en 'n aanleg vir elektromagnetika en wiskunde is belangrike vereistes. Beurse kan van tyd tot tyd toegeken word, gebaseer op meriete en beskikbaarheid van fondse. Altair Development S.A. (Edms) Bpk ontwikkel die toonaangewende elektromagnetiese simulasiesagtewarepakket FEKO. Dit is in besit van Altair, 'n Amerikaanse ingenieursmaatskappy. Tipiese toepassings van FEKO sluit in antenna-ontwerp, antenna-plasing, elektromagnetiese verenigbaarheidsanalise, bio-elektromagnetika, radiofrekwensiekomponente, 3D-elektromagnetiese stroombane, ontwerp en analise van radomes, en radar-dwarssnitanalise. Altair HyperWorks bevat 'n aantal toonaangewende oplossers vir die modellering van wydlopende fisiese verskynsels, met multi-fisika-vermoëns.

Navorsing en samewerking

Kontak die toepaslike akademiese personeel. Hul spesialiseringsgebiede, tesame met kontakbesonderhede, word op hierdie webwerf gelys.

Voornemende befondsers

Kontak Petrie Meyer.

Voornemende postdoktorale en nagraadse studente

Kontak Dirk de Villiers, of die spesifieke akademiese personeel wat betrokke is by u belangstellingsgebied.

Nagraadse kursusmodules

Kontak Johann de Swardt rakende die administrasie van nagraadse modules.

Groepadministrasie

Kontak Matthys Botha rakende interne administratiewe sake.

Meetfasiliteite

Kontak Anneke Bester vir meer inligting oor die dienste wat beskikbaar is by die universiteit se RF- en antennametinglaboratorium.