Course syllabus

Jump to today

Viktigt meddelande:

Vi planerar att genomföra undervisningen på campus, eftersom detta bedöms bäst främja studenternas lärande. Beroende på den aktuella situationen förbehåller vi oss dock möjligheten att ändra undervisningsformen till undervisning via Zoom.

 

Kurs-PM

EEM021 Högfrekvensteknik LP2 HT26 (7.5 hp)

Kursen ges av institutionen för  Fysik och Astronomi (FA)

KursPM finns i form av en PDF-fil vid denna länk

Kontaktuppgifter

  • Kursansvarig och föreläsare:

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

  • Övningslärare:

Max Behrens (max.behrens@chalmers.se), FA-GARD, Rum MC2-A626, Tel: 070 273 2654

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

  • Föreläsare:

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

Magnus Karlsson (magnus.karlsson @ chalmers.se), MC2-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

Dag tid Lärare Ämne typ av undervisning
02-Nov 08:00-09:45 Denis Introduktion/repetition av Maxwell Ekv. Föreläsning
02-Nov 10:00-11:45 Denis Transmissionsledningar 1 Föreläsning
04-Nov 10:00-11:45 Max Transmissionsledningar 1 Räkneövning
04-Nov 13:15-15:00 Denis Transmissionsledningar 2 Föreläsning
04-Nov 15:15-17:00 Max Transmissionsledningar 2 Räkneövning
09-Nov 08:00-09:45 Denis Transmissionsledningar 3  Föreläsning
09-Nov 10:00-11:45 Max Transmissionsledningar 3a Räkneövning
11-Nov 10:00-11:45 Denis Transmissionsledningar 3b Räkneövning
11-Nov 13:15-15:00 Denis Transmissionsledningar 4 Föreläsning
11-Nov 15:15-17:00 Max Transmissionsledningar 4 Räkneövning
16-Nov 08:00-09:45 Denis Vågledare 1 Föreläsning
16-Nov 10:00-11:45 Max Vågledare 1 Räkneövning
18-Nov 10:00-11:45 Denis Vågledare 2 Föreläsning
18-Nov 13:15-15:00 Max Vågledare 2 Räkneövning
18-Nov 15:15-17:00 Denis Vågledare 3 Föreläsning
23-Nov 08:00-09:45 Max Vågledare 3 Räkneövning
23-Nov 10:00-11:45 Magnus Optiska fiber 1 Föreläsning
25-Nov 10:00-11:45 Magnus  Optiska fiber 2  Föreläsning
25-Nov 13:15-15:00 Christian   Mikrovågselektronik 1 Föreläsning 
25-Nov 15:15-17:00 Christian Mikrovågselektronik 2  Föreläsning 
30-Nov 08:30-11:30 Max, Denis DUGGA DUGGA
02-Dec 09:00-11:30(ca) Ericsson Ericsson studiebesök gästföreläsning & rundvandring
02-Dec 15:15-17:00 RESERV RESERV
07-Dec 08:00-09:45 Christian Mikrovågselektronik 3 Föreläsning 
07-Dec 10:00-11:45 Denis Antenner 1 Föreläsning
09-Dec 10:00-11:45 Max Antenner 1 Räkneövning
09-Dec 13:15-15:00 Denis Antenner 2 Föreläsning
09-Dec 15:15-17:00 Denis Antenner 3 Föreläsning
14-Dec 08:00-11:45 (ca)  SAAB SAAB studiebesök  Radar gästföreläsning & rundvandring
16-Dec 10:00-11:45 Max Antenner 2 Räkneövningar
16-Dec 13:15-15:00 Max Antenner 3 Räkneövningar
16-Dec 15:15-17:00   RESERV  RESERV

 Schema är också tillgängligt med  följande länken till TimeEdit

 

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

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 föreläsningarna: man hänger med bättre i det som tas upp under föreläsningen, har lättare att ställa frågor och kommer igång med kursarbetet i tid. Ett bra sätt att förbereda sig är att innan föreläsningen ta reda på vad som ska gås igenom (via kurssidan) och läsa relevant material i kursboken.

Frivilliga testfrågor kommer att finnas tillgängliga på Canvas efter respektive föreläsning. Frågorna är till för att studenterna ska kunna kontrollera sin förståelse av det som har tagits upp under föreläsningen och få direkt återkoppling, vilket kan underlätta inlärningen. Frågorna och svaren är endast avsedda för studenternas självutvärdering och är INTE betygsgrundande.

Rekommenderade räkneuppgifter

För att öka studenternas förutsättningar att följa kursen är det viktigt att börja arbeta med kursen i god tid, läsa kursmaterialet och räkna de rekommenderade uppgifterna. De rekommenderade uppgifterna finns angivna i schemat som delas ut vid den första räkneövningen och finns dessutom på Canvas kurshemsidan.

Laborationer

Lab-PM för laborationerna kommer att finnas tillgängliga på kurshemsidan. I laborationerna ingår hemuppgifter som ska vara genomförda före respektive laborationstillfälle.

OBS: Tiderna för respektive laboration finns tillgängliga från och med kursstart, men laborationerna genomförs efter respektive föreläsning. Bokning av labbtider sker via kurshemsidan.

  • Laboration 1 heter ”Smithdiagrammet och TDR”. Labblokalen är i MC2-husets plan 5 (B517-518). Labben innehåller 2 delar. Första handlar om mätningar av impedanser med slotted transmissionsledningen. I andra delen ska studenter göra transientmätningar (mätningar i tidsdomän).

TA: Max Behrens (max.behrens@chalmers.se), FA-GARD, Rum MC2-A626.

  • 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: Niklas Hammerschmidt (niklas.hammerschmidt@chalmers.se),  MC2-Fotonik, Rum MC2-B416, Lakshminarayan Sharma (sharmal@chalmers.se),  MC2-Fotonik, Rum MC2-B443,

  • 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:  Lucian Petrisor Ion (petrisor@chalmers.se), MC2-MEL, RUM MC2-B610

Om ni har frågor om laborationernas innehåll eller hemuppgifterna, eller önskar en annan labbtid än de tider som finns tillgängliga, kontakta i första hand respektive labbansvariga.

Förändringar sedan förra kurstillfället

Baserat på protokollet från kursnämndsmötet har följande förändringar gjorts sedan föregående kurstillfälle:

  • Tillgängliga labbtider kommer att publiceras i Canvas-kalendern i god tid före laborationerna, så att studenterna kan välja labbgrupp tidigt och planera aktiviteter i andra kurser på ett bättre sätt.

  • Laborationen om optiska fibrer (lab 2) kan genomföras redan i slutet av november. Detta ger studenterna mer tid att lämna in labbrapporten.

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 2027-01-13 (am) 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 motsvarande uppgifter på ordinarie tentan och högsta summan gäller.
•    På tenta får man använda:

Beta, Physics Handbook, valfri kalkylator, formelsamling i uppdaterad version av Elektromagnetisk fältteori. 

Egna anteckningar är tillåtna på formelsamlingens sista sida (en sida) samt på ett ensidigt A4-ark. Skriv dock INTE lösningar till gamla tentamensproblem eller till andra övningsexempel.

•    För godkänt på kursen som helhet krävs: 

o    Godkänt deltagande i de tre laborationerna.
o    Närvaro under båda gästföreläsningarna från industrin.
o    Godkänt inlämning av labbrapporten för laboration om optiska fibrer (lab 2).
o    Godkänt på tentamen, d.v.s. minst 24p samt minst 30% av antalet möjliga poäng för varje kursdel.

Slutbetyget bestäms huvudsakligen av resultatet på tentamen. Studenter som har genomfört duggan kommer att kunna ersätta resultatet på vissa uppgifter på tentamen med resultatet från duggan, d.v.s. de får använda det bästa av resultatet på tentamensuppgiften och motsvarande resultat från duggan (motsvarande totalt 27 poäng) . 

Betygsgränserna är 24 poäng för betyg 3, 36 poäng för betyg 4 och 48 poäng för betyg 5.

Bonuspoäng från tidigare år kan inte tillgodoräknas på tentamen.

Länk till kursplanen i Studieportalen

Course summary:

Course Summary
Date Details Due