Course syllabus

Viktigt meddelande:

Vi räknar att undervisningen går på campusen som är bäst tjänar studenternas lärande. Men beroende på den faktiska situationen  reserverar vi en möjlighet att ändra undervisningen till Zoom läge.

 

Kurs-PM

EEM021 Högfrekvensteknik lp2 HT23 (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:

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

Vincent Desmaris (vincent.desmaris @ chalmers.se), GARD, Rum: MC2-A617, Tel: 772 1846

  • Föreläsare:

Christian Fager (christian.fager @ chalmers.se), MEL, Rum MC2-B626 Tel: 772 5047

Magnus Karlsson (magnus.karlsson @ chalmers.se), Fotonik, Rum MC2-C430 Tel: 772 1590

 

Kursens syfte

Kursen avser att ge en bra 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 också tillgängligt med  följande linken to  TimeEdit

 

Dag

tid

Lärare

Ämne

typ av undervisning

30/Okt

08:00-09:45

Denis

Introduktion/repetition av Maxwell Ekv.

Föreläsning

30/Okt

10:00-11:45

Denis

Transmissionsledningar 1

Föreläsning

01/Nov

10:00-11:45

Denis

Transmissionsledningar 1

Räkneövningar

01/Nov

13:15-15:00

Denis

Transmissionsledningar 2

Föreläsning

01/Nov

15:15-17:00

Denis

Transmissionsledningar 2

Räkneövningar

06/Nov

08:00-09:45

Denis

Transmissionsledningar 3 (flipped-class)

Föreläsning

06/Nov

10:00-11:45

Denis

Transmissionsledningar 3a

Räkneövningar

08/Nov

10:00-11:45

Denis

Transmissionsledningar 3b

Räkneövningar

08/Nov

13:15-15:00

Denis

Transmissionsledningar 4

Föreläsning

08/Nov

15:15-17:00

Denis

Transmissionsledningar 4

Räkneövningar

13/Nov

08:00-9:45

Denis

Vågledare 1

Föreläsning

13/Nov

10:00-11:45

Denis

Vågledare 1

Räkneövningar

15/Nov

10:00-11:45

Denis

Vågledare 2

Föreläsning

15/Nov

13:15-15:00

Denis

Vågledare 2

Räkneövningar

15/Nov

15:15-17:00

Denis

Vågledare 3

Föreläsning

20/Nov

08:00-09:45

Vincent

Vågledare 3

Räkneövningar

20/Nov

10:00-11:45

Magnus

Optiska fiber 1

Föreläsning

22/Nov

10:00-11:45

Magnus

Optiska fiber 2

Föreläsning

22/Nov

13:15-15:00

Christian

Mikrovåg 1

Föreläsning

22/Nov

15:15-17:00

Denis, Vincent

RESERV/FRÅGESTUND

 RESERV/FRÅGESTUND

27/Nov

08:30-11:30

DUGGA

DUGGA

29/Nov

10:00-11:45

Christian

Mikrovåg 2

Föreläsning

29/Nov

13:15-15:00

Christian

Mikrovåg 3

Föreläsning

29/Nov

15:15-17:00

Rohde & Schwarz

Mikrovågsmätningar

Gästföreläsning

04/Dec

08:00-09:45

Denis

Antenner 1

Föreläsning

04/Dec

10:00-11:45

Vincent

Antenner 1

Räkneövningar

06/Dec

10:00-11:45

Denis

Antenner 2

Föreläsning

06/Dec

13:15-15:00

Vincent

Antenner 2

Räkneövningar

06/Dec

15:15-17:00

 

RESERV

RESERV

11/Dec

08:00-09:45

Denis

Antenner 3

Föreläsning

11/Dec

10:00-11:45

Vincent

Antenner 3

Räkneövningar

13/Dec

10:00-11:45

 

RESERV

 RESERV

13/Dec

13:00-17:00(ca)

 SAAB

SAAB studiebesök

 Radar gästförelasning & rundvandring

Kurslitteratur

 

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

 

Kursens upplägg

Transmissionsledningar

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

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.

Optisk fiberkommunikation

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

Mikrovågselektronik

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

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.

Instuderingsfrågor ("review questions")

Det finns många fördelar med att förbereda sig inför föreläsningar: man hänger med bättre på vad som gås igenom på föreläsningen, och har lättare att ställa frågor, man kommer igång i tid etc. Ett bra sätt att göra det är att INNAN föreläsningen ta reda på vad vi ska gå igenom (via hemsidan), läsa materialet i boken och svara på de instuderingsfrågor som tillhör materialet.

Frivilliga testfrågor skall vara tillgängliga on-line på pingpong efter varje föreläsning. Dessa frågor är till för att studenterna ska kunna få direkt feedback på om budskapet under föreläsningarna har nått fram och på så vis underlätta inlärningen. Frågorna och svaren är endast till för självutvärdering av studenten och är ej betygsgrundande.

Rekommenderade räkneuppgifter

För att öka elevens förutsättningar att följa kursen , behöver man starta i god tid, läsa kursmaterialet och räkna de rekommenderade uppgifterna. De rekommenderade uppgifterna finns angivna på schemat som delas ut på första föreläsningen och finns dessutom på hemsidan.

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.

  • Laboration 1 heter ”Smithdiagrammet och TDR”. Labblokalen är i MC2-husets plan 5 (B518). Labben innehåller 2 delar. Första handlar om mätningar av impedanser med slotted transmissionsledningen. I andra delen ska studenter göra transient (tisdomän) mätningar. 

    TA: Aniss Mebarki (aniss@chalmers.se), SEE-GARD, Rum MC2-A627 

  • Laboration 2 heter ”Pulse propagation in optical fibers”. 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.

    TAs: Yi Sun (yisun@chalmers.se), MC2-Fotonik, Rum MC2-B414

             Yan Gao (yanga@chalmers.se), MC2-Fotonik, Rum MC2-B415

  • Laboration 3 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.

      TA:  Roger Argaez Ramirez (roger.argaez.ramirez@chalmers.se), MC2-MEL, Rum MC2-C616

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

Baserat på protokoll från kursnämndsmötet följande förändringar har gjorts sedan förra kurstillfället:

  • optiska fiber föreläsningarna  kommer i traditional form ( i stallet för flipp-class);
  • tidsuplägg för tenta förlängdes  till 5 timmar;
  • tidsuplägg för dugga förlängdes  till 3 timmar för att matcha tentamens tidsvillkor;
  • eventuellt tentakrock för studenter från Teknisk Fysik (TIF101 kursen) togs bort.

Lärandemål

Efter fullgjord kurs ska studenten kunna:
•    Skriva olika typer av transmissionsledningar och deras karakteristiska storheter, förstå vågutbredning i transmissionsledningar, och kunna använda Smith-Diagrammet 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.
 

Examination

•    Ordinarie tentamenstillfälle är 2024-01-13 (fm) i Johanneberg campus. 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.
•    På tenta får man använda:

Beta, Physics Handbook, valfri kalkylator, formelsamling i Elektromagnetisk fältteori av Eva Palmgren (2008)  eller dess uppdaterade version. Egna anteckningar  är tillåtna på formelsamlingen sista sida (på en sida) och på ett ensidigt A4 sida. Skriv dock INTE  lösningar till gamla tentamensproblem eller till andra övningsexempel.

•    För godkänt på kursen som helhet krävs: 
o    Godkänt deltagande i de tre laborationer.
o    Närvaro under båda gästföreläsningar från industrin.
o    Godkänt inlämning av labbrapporten för laboration om optiska fibrer.
o    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

Course summary:

Date Details Due