Kursplan för Högfrekvensteknik

Kursplan fastställd 2023-02-02 av programansvarig (eller motsvarande).

Kursöversikt

  • Engelskt namnHigh frequency electromagnetic waves
  • KurskodEEM021
  • Omfattning7,5 Högskolepoäng
  • ÄgareTKELT
  • UtbildningsnivåGrundnivå
  • HuvudområdeElektroteknik
  • InstitutionRYMD-, GEO- OCH MILJÖVETENSKAP
  • BetygsskalaTH - Mycket väl godkänd (5), Väl godkänd (4), Godkänd (3), Underkänd

Kurstillfälle 1

  • Undervisningsspråk Svenska
  • Anmälningskod 50114
  • Blockschema
  • Sökbar för utbytesstudenterNej

Poängfördelning

0107 Tentamen 6 hp
Betygsskala: TH
6 hp
  • 13 Jan 2024 fm J
  • 05 Apr 2024 fm J
  • 20 Aug 2024 fm J
0207 Laboration1 1,5 hp
Betygsskala: UG
1,5 hp
    1 Kursmodulen ges av institutionen MIKROTEKNOLOGI OCH NANOVETENSKAP

    I program

    Examinator

    Gå till kurshemsidan (Öppnas i ny flik)

    Behörighet

    Grundläggande behörighet för grundnivå
    Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

    Särskild behörighet

    Samma behörighet som det kursägande programmet.
    Sökande med en programregistrering på ett program där kursen ingår i programplanen undantas från ovan krav.

    Kursspecifika förkunskaper

    Grundläggande elektromagnetisk fältteori, t ex EEM015 Elektromagnetiska fält.

    Syfte

    Kursen avser att väcka intresse för, samt ge en nödvändig grund för, förståelse och beskrivning av högfrekventa elektromagnetiska vågfenomen och exemplifiera dessa inom moderna tillämpningar t ex fiberoptik, laserteknik, mikrovågsteknik och mikroelektronik. Studenterna ska lära sig använda Maxwells teori för att lösa elektromagnetiska problem med nära anknytning till tillämpningar och forskning och ska tillägna sig en utökad teoretisk grund som de senare kan specialisera till olika tillämpningsområden (t ex fotonik, mikrovågsteknik etc).

    Lärandemål (efter fullgjord kurs ska studenten kunna)

    • Beskriva olika typer av transmissionsledningar och deras karakteristiska storheter.
    • Förstå vågutbredning på 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.
    • Beskriva olika mikrovågskomponenter (speciellt högfrekvenstransistorer), bestämma en vågledares längd och avslutning från mätningar på reflekterade vågor, mäta spridningsparametrar för en tvåport och konstruera en mikrovågsförstärkare.
    • Förstå byggblocken i optiska fiberkommunikationssystem, samt de begränsningar som finns med avseende på dispersion och dämpning i sådana system.
    • Härleda strålning från en given strömprofil, kunna definiera och använda karakteristiska egenskaper hos en antenn, samt förstå och kunna använda radarekvationen.

    Innehåll

    1. Transmissionsledningar. Olika typer av transmissionsledningar och deras karakteristiska egenskaper. Vågutbredning på transmissionsledningar. Transienta förhållanden; Smithdiagrammet; Anpassningsproblem.
    2. Vågledar.  Egenskaper hos TEM-, TE- och TM-moder i vågledare. Beskrivning av elektromagnetiska fält i vågledare. Effekttransport och förluster i en vågledare. Elektromagnetiska fält i resonanta kaviteter, lagrad energi, förluster, kavitetens Q-faktor och resonansfrekvens.
    3. Mikrovågselektronik. Repetition av två-portarbegreppet för transistorer. Spridningsparametrar för två-portar. Mikrovågskomponenter, speciellt högfrekvenstransistorer. Konstruktion av mikrovågsförstärkare m.h.a. Smithdiagrammet. Mikrovågsmätningar.
    4. Optisk fiberkommunikation systemkomponenter. Sändare, fibrer, förstärkare, mottagare. Fibertransmission: dispersiv pulsbreddning och intersymbolinterferens, dämpning, förstärkning, brus, signal-brusförhållande, bitfelssannolikhet.
    5. Antenner. Strålning (elektromagnetiska fält) från en given strömprofil. Egenskaper hos en antenn: direktivitet, riktningsförstärkning, lobbredd, huvudlob, effektförstärkning, strålningsresistans, effektiv area och antennens verkningsgrad. Strålning från en sprötantenn med olika strömprofiler och från uniform och binomialgrupper. Fasstyrning. Strålningsdiagram. Radarekvationen och Friis ekvation.

    Organisation

    Föreläsningar varvas med övningar (~18 föreläsningar, ~11 övningar). Det ingår tre laborationer som illustrerar de behandlade begreppen med tillämpningar inom olika teknikområden; transmissionsledningar, optisk fiberkommunikation och mikrovågstransistorer.

    Litteratur

    D.K. Cheng, Field and Wave Electromagnetics, Addison-Wesley, kap 9-11, eller D.K. Cheng, Fundamentals of Engineering Electromagnetics, Addison-Wesley, kap 8-10; T. Fülöp: Kompendium i Högfrekvensteknik; J. Stake, M. Ingvarson and H. Hjelmgren: "Mikrovågselektronik".

    Examination inklusive obligatoriska moment

    Följande delar är obligatoriska för att bli godkänd för kursen:
    1. godkänd skriftlig tentamen (max 60 poäng): minst 24 poänger för betyg 3, minst 36 poänger för betyg 4, 48 poänger eller högre för betyg 5. Det bör vara minst 30 % av poänger för de 4 olika delar av tentan;
    2. godkända laborationer; 
    3. obligatoriska närvaro under studiebesöket och gästföreläsningarna.

      Slutbetyget på kursen blir det samma som på tentamen.

    Kursens examinator får examinera enstaka studenter på annat sätt än vad som anges ovan om särskilda skäl föreligger, till exempel om en student har ett beslut från Chalmers om pedagogiskt stöd på grund av funktionsnedsättning.