Course syllabus

Viktigt meddelande:

Enligt Chalmers rektors beslut "från läsperiod 2 bedrivs utbildning på Chalmers utan restriktioner". Vi bedömar att undervisningen på campusen är formatet som bäst tjänar studenternas lärande. Vaccinering statistik visar  ett högt antal av fullvaccinerade personer. Det ger oss en bra möglighet att ge all undervisningen  på campusen irl. Vi tar fortfarande nödvändiga försigtighetsåtgärder för att undvika smitning under föreläsningar och laboratorier. Läsesalar som har bokats för föreläsningar och räkneövningar och även dugga är stora nog och bör inte vara fulla med mer än 50%. Vi planerar förfarande att ha en studiebesök till SAAB. Men om vi inte tillåts kommer gästföreläsningen om radar att hållas på Johanneberg campusen. Om du behöver extra skyddsutrustning (förutom sprit gel) under labbsessionerna, vänligen kontakta labbansvarig person i förväg innan labbet har börjat. Beroende på den faktiska situationen reserverar vi en möjlighet att ändra undervisningen till Zoom läge. 

 

Kurs-PM

EEM021 EEM021 Högfrekvensteknik lp2 HT21 (7,5 hp)

Kursen ges av institutionen för Rymd-, geo- och miljövetenskap

kursPMet finns i form av som pdf fil vid denna länken

 

Kontaktuppgifter

• Kursansvarig och föreläsare:

Denis Meledin (denis.meledin @ chalmers.se), GARD, Rum: MC2-A628, Tel: 772 1842.

• Övningsledare:

Johan Borg, johan.borg @ chalmers.se, RoG-GARD, Rum: MC2-A625, Tel: 772 1163

• Föreläsare och labansvarig:

Mattias Thorsell (mattias.thorsell @ chalmers.se), MEL, Rum MC2-C116 Tel: 772 1896

• Föreläsare:

Jochen Schröder (jochen.schroeder @ chalmers.se), Fotonik, Tel: 772 7884

 

Kursens syfte

Kursen avser att ge en nödvändig grund för förståelse och beskrivning av högfrekventa elektromagnetiska fenomen och exemplifiera dessa inom områden som mikrovågsteknik, optisk fiberkommunikation, mikrovågselektronik och laserteknik. Det övergripande målet med kursen är att eleverna ska lära sig använda Maxwells teori för att lösa elektromagnetiska problem med nära anknytning till tillämpningar och forskning. Man får en utökad teoretisk grund som man senare kan specialisera i de olika masterprogrammen.

 

Schema

Schema är ochså tillgängligt med  följande linken to  TimeEdit

 

Dag	tid	Lärare	Ämne	typ av undervisning
01/Nov	08:00-09:45	Denis	Introduktion/repetition av M. Ekv.	Föreläsning
01/Nov	10:00-11:45	Denis	Transmissionsledningar1	Föreläsning
03/Nov	10:00-11:45	Johan	Transmissionsledningar1	Räkneövningar
03/Nov	13:15-15:00	Denis	Transmissionsledningar2	Föreläsning
03/Nov	15:15-17:00	Johan	Transmissionsledningar2	Räkneövningar
08/Nov	08:00-09:45	Denis	Transmissionsledningar3 (flipped-class)	Föreläsning
08/Nov	10:00-11:45	Denis	Transmissionsledningar3a	Räkneövningar
10/Nov	10:00-11:45	Denis	Transmissionsledningar3b	Räkneövningar
10/Nov	13:15-15:00	Denis	Transmissionsledningar4	Föreläsning
10/Nov	15:15-17:00	Johan	Transmissionsledningar4	Räkneövningar
15/Nov	08:00-9:45	Denis	Vågledare1	Föreläsning
15/Nov	10:00-11:45	Johan	Vågledare1	Räkneövningar
17/Nov	10:00-11:45	Denis	Vågledare2	Föreläsning
17/Nov	13:15-15:00	Johan	Vågledare2	Räkneövningar
22/Nov	08:00-09:45	Denis	Vågledare3	Föreläsning
22/Nov	10:00-11:45	Johan	Vågledare3	Räkneövningar
24/Nov	10:00-11:45	Mattias	Mikrovåg 1	Föreläsning
24/Nov	13:15-15:00	Mattias	Mikrovåg 2	Föreläsning
24/Nov	15:15-17:00		RESERV	RESERV
29/Nov	08:30-11:30		DUGGA	DUGGA
01/Dec	10:00-11:45	Mattias	Mikrovåg 3	föreläsning
01/Dec	15:15-17:00	Jochen	Optiska fiber1 (flipped-class)	Föreläsning
06/Dec	08:00-09:45		RESERV	SOVMORGON/RESERV
06/Dec	10:00-11:45	Jochen	Optiska fiber2 (flipped-class)	Föreläsning
08/Dec	10:00-11:45	Denis	Antenner	Föreläsning
08/Dec	13:15-15:00	Denis	Antenner	Föreläsning
08/Dec	15:15-17:00	Rohde&Schwarz	Mikrovågsmätningar	Gästföreläsning
13/Dec	08:00-09:45	Johan	Antenner	Räkneövningar
13/Dec	10:00-11:45	Johan	Antenner	Räkneövningar
15/Dec	10:00-11:45		RESERV	RESERV
15/Dec	13:00-17:00(ca)	SAAB	SAAB studievesök	Radar gästförelasning&rundvandring

Kurslitteratur

 

• Kursbok: David K Cheng: ”Field and Wave Electromagnetics”, 2014
• kompletterande material som laddas ner från kurshemsidan.

 

Lärandemål

Efter fullgjord kurs ska studenten kunna:

• Skriva olika typer av transmissionsledningar och deras karakteristiska storheter, förstå vågutbredning i transmissionsledningar, och kunna använda smithdiagrammet för att lösa transmissionsledningsproblem.
• Beskriva elektromagnetiska fält i vågledare och kaviteter och använda dessa för att beräkna effekttransport och förluster.
• Förstå byggblocken i optiska fiberkommunikationssystem, samt de begränsningar som finns med avseende på dispersion och dämpning i sådana system.
• Få en övergripande förståelse för mikrovågskomponenter (speciellt högfrekvenstransistorer) och olika praktiska tillämpningar av mikrovågsteknik.
• Härleda strålning från en given strömprofil, kunna definiera och använda karakteristiska egenskaper hos en antenn, samt förstå och kunna använda radarekvationen.

 

Kursens innehåll

1. 1. Transmissionsledningar

• • • Karakteristiska egenskaper.
    • Vågutbredning.
    • Transienter
    • Smithdiagrammet
    • Anpassningsproblem (både analytiskt och med smithdiagram).

1. 2. Vågledare och kaviteter

• • • Egenskaper hos TEM-, TE- och TM-moder.
    • Beskrivning av elektromagnetiska fält i rektangulära, cirkulära och dielektriska vågledare.
    • Effekttransport och förluster i en vågledare.
    • Elektromagnetiska fält i resonanta kaviteter.
    • Lagrad energi, förluster, kavitetens Q-faktor och resonansfrekvens.

1. 3. Optisk fiberkommunikation

• • • Systemkomponenter: Sändare, fibrer, förstärkare, mottagare.
    • Fibertransmission: dispersiv pulsbreddning och intersymbolinterferens, dämpning, förstärkning, brus, signal-brusförhållande, bitfelssannolikhet.

1. 4. Mikrovågselektronik

• • • Repetition av två-portbegreppet för transistorer.
    • Spridningsparametrar för två-portar.
    • Mikrovågskomponenter, speciellt högfrekvenstransistorer.
    • Konstruktion av mikrovågsförstärkare m.h.a. smithdiagrammet.
    • Mikrovågsmätningar.

1. 5. Antenner

• • • Strålning (elektromagnetiska fält) från en given strömprofil.
    • Egenskaper hos en antenn: direktivitet, riktningsförstärkning, huvudlob, lobbredd, effektförstärkning, strålningsresistans, effektiv area och antennens verkningsgrad.
    • Strålning från en sprötantenn med olika strömprofiler och från homogen och binomialgrupper.
    • Radarekvationen och Friis ekvation.

 

Planerad undervisning: Laborationer

Lab-PM till laborationerna kommer att finnas att hämta på hemsidan. I laborationerna ingår hemuppgifter som ska vara gjorda innan laborationstillfället. Bokning av labbtider sker via kurshemsidan.

1. Laboration 1 heter ”Smithdiagrammet och TDR”. Labblokalen är i MC2-husets plan 5. Labben innehåller 2 delar. Första handlar om mätningar av impedanser med slotted transmissionsledningen. I andra delen ska studenter göra transient (tisdomän) mätningar.
2. Laboration 2 heter ”En studie av två vanliga mikrovågs-komponenter”. Labblokalen är i MC2-husets plan 5. Labben handlar om praktisk kunskap om hur transistorer och förstärkare fungerar vid mikrovågsfrekvenser och hur man kan mäta dem, särskilt med hjälp av en nätverksanalysator. Studenterna ska bygga och karakterisera en mikrovåg förstärkare
3. Laboration 3 heter ”Pulse propagation in optical fibres”. Labblokalen är i MC2-huset plan 4. I labbet kommer ni att studera hur dispersion påverkar pulsdynamiken och också observera olinjära optiska fenomen med hög pulseffekt.

Om ni har frågor om labbens innehåll eller hemuppgifterna, eller vill ha andra labbtider än de som finns att tillgå, kontakta i första hand de olika labbansvariga.

Förändringar sedan förra kurstillfället

• Enligt Chalmers rektors beslut: ”…från läsperiod 2 bedrivs utbildning på Chalmers utan restriktioner”. Vi tänker att kursens undervisningen (labbarna samt föreläsningarna och övningsräkningarna) lämpar sig bäst i fysiskt format på campus och på så sätt bäst tjänar studenternas lärande. Lärosalar som är förbokade for föreläsningarna och övningsräkningarna samt duggan är stora nog så vi använder 50 % av deras avgivna kapacitet. Därför lämpligt avstånd mellan studenter kan behållas. Undervisningen kommer inte att strömmas live och studenter som stannar hemma med t ex förkylningssymptom kommer att hitta material på kurssidan på canvas.
• Vid laboratorier erbjuder vi alkoholgel (desinfektionsmedel). Om någon av er känner sig tryggare med användning av handskar eller masker, vänligen kontakta labbansvarigen (M. Thorsell) i förväg.
• Studiebesök samt gästföreläsningen på SAAB planeras den Dec.15 EM. Om eventuella ändringar omkring studiebesöket gäller kommer ni att informeras i tid. (till ex. om gästföreläsningen om radar kommer att köra på campus)

 

Examination

• Ordinarie tentamenstillfälle är 2021-01-10 em i J-salarna. Tentamen består av räkneuppgifter och teori på totalt 60 poäng.
• En frivillig dugga kommer att hållas under läsvecka 5. Duggan består av uppgifter på totalt 30 poäng. Duggans resultat jämförs med summan av motsvarandeuppgifter på ordinarie tentan och högsta summan gäller.
• Tillåtna hjälpmedel vid tentamen: BETA, Physics Handbook, formelsamling i elektromagnetisk fältteori, valfri kalkylator, egna anteckningar i formelsamlingen, dock inte lösningar på uppgifter.
• För godkänt på kursen som helhet krävs:
  • Godkänt deltagande i de tre laborationer.
  • Närvaro under gästföreläsningar i från industrin.
  • Godkänt inlämning av labbrapporten för laboration om optiska fibrer.
  • Godkänt på tentamen, d.v.s. minst 24p samt minst 30% av antalet möjliga poäng för varje kursdel.

Slutbetyget bestäms huvudsakligen av betyget på tentamen. De som har gjort duggan kommer att kunna ersätta resultatet på vissa uppgifter (motsvarande 27p) med duggans resultat, och detta förfarande kan naturligtvis höja betyget. Betygsgränserna är 24 p för 3, 36 p för 4 och 48 p för 5. Bonuspoäng från tidigare år kan ej tillgodoräknas på tentamen.

 

Länk till kursplanen i Studieportalen Studieplan