Course syllabus

Kurs-PM

EEM021 High frequency electromagnetic waves lp2 HT19 (7,5 hp)

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

KursPMet i PDF format finns  här.

Kontaktuppgifter

  • Kursansvarig och föreläsare:

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

  • Övningsledare och föreläsare:

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

  • Föreläsare och labansvarig:

Omid habibpour (omid.habibpour @ chalmers.se), MEL, Rum MC2- B609, Tel: 772 1737

  • Föreläsare:

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

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..

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. Transmissionsledningar
      • Karakteristiska egenskaper.
      • Vågutbredning.
      • Transienter
      • Smithdiagrammet
      • Anpassningsproblem (både analytiskt och med smithdiagram).
    1. 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. Optisk fiberkommunikation
      • Systemkomponenter: Sändare, fibrer, förstärkare, mottagare.
      • Fibertransmission: dispersiv pulsbreddning och intersymbolinterferens, dämpning, förstärkning, brus, signal-brusförhållande, bitfelssannolikhet.
    1. Mikrovågselektronik
      • Repetition av två-portbegreppet för transistorer.
      • Spridningsparametrar för två-portar.
      • Mikrovågskomponenter, speciellt högfrekvenstransistorer.
      • Konstruktion av mikrovågsförstärkare m.h.a. smithdiagrammet.
      • Mikrovågsmätningar.
    1. 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.

Schema

shema i TimeEdit

Dag

tid

Lärare

Ämne

typ av undervisning

Rum

04/Nov

08-10

Vincent

Introduktion/repetition El-fäft

Föreläsning

Kollektorn

04/Nov

10-12

Vincent

Transmissionsledningar

Föreläsning

Kollektorn

06/Nov

10-12

Denis

Transmissionsledningar

räkneövningar

EL41

06/Nov

13-15

Vincent

Transmissionsledningar

Förefäsning

ML3

06/Nov

15-17

Denis

Transmissionsledningar

räkneövningar

ML3

11/Nov

08-10

Denis

Transmissionsledningar (flipped-class)

Föreläsning

Kollektorn

11/Nov

10-12

Denis

Transmissionsledningar

räkneövningar

Kollektorn

13/Nov

10-12

Denis

Transmissionsledningar

räkneövningarf

Kollektorn

13/Nov

13-15

Vincent

Transmissionsledningar

Föreläsning

EL43

13/Nov

15-17

Denis

Transmissionsledningar

räkneövningar

EL43

18/Nov

08-10

Vincent

Vågledare

föreläsning

Kollektorn

18/Nov

10-12

Denis

Vågledare

räkneövningar

Kollektorn

20/Nov

10-12

Vincent

Vågledare

föreläsning

Kollektorn

20/Nov

13-15

Denis

Vågledare

räkneövningar

Kollektorn

25/Nov

08-10

Vincent

Vågledare

föreläsning

EL41

25/Nov

10-12

Denis

Vågledare

räkneövningar

EL41

25/Nov

10-12

Omid

Mikrovåg 1

föreläsning

Kollektorn

27/Nov

13-15

Omid

Mikrovåg 2

föreläsning

Kollektorn

27/Nov

15-17

 

Reserv

 

 Kollektorn

02/Dec

8:30-11:30

DUGGA

04/Dec

10-12

Omid

Mikrovåg 3

föreläsning

 Kollektorn

04/Dec

13-15

Magnus

Optiska fiber

Föreläsning

kollektorn

09/Dec

10-12

Magnus

Optiska fiber

Föreläsning

kollektorn

11/Dec

10-12

Vincent

Antenner

föreläsning

Kollektorn

11/Dec

13-15

Vincent

Antenner

föreläsning

Kollketorn

11/Dec

15-17

Rohde&Schwarz

Mikrovågsmätningar

Gästföreläsning

kollektorn

16/Dec

8-10

Denis

Antenner

räkneövningar

EL41

16/Dec

10-12

Denis

Antenner

räkneövningar

EL41

18/Dec

10-12

 

reserv

 

EL41

18/Dec

13-17

 SAAB

Radar

 Gästföreläsning

SAAB

Kurslitteratur

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

Planerad undervisningLaborationer:

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.
  2. Laboration 2 heter ”En studie av två vanliga mikrovågs-komponenter”. Labblokalen är i MC2-husets plan 5
  3. Laboration 3 heter ”Pulse propagation in optical fibres”. Labblokalen är i MC2-huset plan 4.

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 och i andra hand Omid habibpour.

Förändringar sedan förra kurstillfället

  • Inkludera fullständiga lösningar till de övningsuppgifter som studenterna får som rekommenderade uppgifter för självstudier
  • Föreläsningen om Smithdiagrammets körs enligt ”flipped class” konceptet..

Examination

  • Ordinarie tentamenstillfälle är 2020-01-13 fm 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 eventuella gästföreläsningar i eller 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

Course summary:

Date Details