Primjena elektromagnetskih valova u inženjerstvu

Prikazani su podaci za akademsku godinu: 2023./2024.

Nositelji

Prof. dr. sc.
Silvio Hrabar
Prof. dr. sc.
Zvonimir Šipuš
Prof. dr. sc.
Davor Bonefačić

Laboratorijske vježbe

Darin Nožina
univ. mag. ing. inf. et comm. techn.
Dr. sc.
Boris Okorn

Opis predmeta

Razlika između koncetriranih i raspodjeljenih parametara, nadomjesna shema odsječka linije,fizikalno objašnjenje pojedinih elemenata nadomjesne sheme. Fizikalno objašnjenje fenomena refleksije, jednadžbe struje i napona na odsječku linije. Valna jednadžba za liniju bez gubitaka, oblik rješenja i fizikalna interpretacija. Oblik rješenja valne jednadžbe za sinusnu pobudu, fizikalna interpretacija. Fizikalna interpretacija fazne brzine, grupne brzine i disperzije. Fenomen stojnog vala na prijenosnoj liniji i fizikalno objašnjenje. Ulazna impedancija linije bez gubitaka i linije sa gubitcima zaključene reaktivnim teretom,objašnjenje grafikona impedancije kao funkcije položaja promatrane točke na liniji. Pojam koeficijenta refleksije, odnosa stojnog vala, Smithov dijagram, princip prilagođenja. Fizikalna interpretacija divergencije i rotora vektorskog polja, pojam elektromagnetskog polj. Jednadžba kontinuiteta, posmačna struja, Maxwellove jednadžbe i njihova fizikalna interpretacija. Fizikalna interpretacija permitivnosti i permeabilnosti, pojam izotropnog i anizotropnog materijala. Rubni uvjeti na granici dva dielektrika, na granici dielektrika i vodiča, pojam idealnog električnog vodiča (PEC) i idealnog magnetskog vodiča (PMC). Vektorska valna jednadžba, interpretacija rješenja, pojam planarnog vala. Protok elektromagnetske energije, Poyntingov vektor, valni vektor. Pojam intrinsične impedancije i pojam impedancije. Okomiti upad planarnog vala na medij sa i bez gubitaka, dubina prodiranja. Kosi upad planarnog vala na medij bez gubitaka, TE i TM polarizacija. Valovod s paralelnim pločama, fizikalna interpretacija širenja vala. Pravokutni valovod, modovi, impedancija, faktor širenja, fazna i grupna brzina. Elektromagnetski rezonatori, faktor dobrote, degenerirani modovi, monomodni i multimodni rezonatori. Širenje vala u dielektričnoj ploči. Usporedba prijenosnih struktura za vođenje EM vala:dvožična linija, koaksijalna linija, metalni valovod, dielektrična ploča, svjetlovod, planarne strukture. Vektorski potencijal, zračenje, Hertzov dipol. Parametri antena, antenski niz s dva zračeća elementa

Studijski programi

Sveučilišni preddiplomski
[FER3-HR] Elektrotehnika i informacijska tehnologija - studij
Izborni predmeti (5. semestar)
[FER3-HR] Računarstvo - studij
Izborni predmeti (5. semestar)
Sveučilišni diplomski
[FER3-HR] Audiotehnologije i elektroakustika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Automatika i robotika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroenergetika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektroničko i računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektronika - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
Izborni predmeti profila (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Elektrostrojarstvo i automatizacija - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Informacijsko i komunikacijsko inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Komunikacijske i svemirske tehnologije - profil
Jezgreni predmet profila (1. semestar)
[FER3-HR] Programsko inženjerstvo i informacijski sustavi - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno inženjerstvo - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računalno modeliranje u inženjerstvu - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Računarska znanost - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o mrežama - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)
[FER3-HR] Znanost o podacima - profil
Izborni predmeti (1. semestar) (3. semestar)

Ishodi učenja

  1. Objasniti fizikalnu sliku rasprostiranja EM vala u slobodnom prostoru, u neograničenom dielketriku sa i bez gubitaka i na prijenosnim strukturama
  2. Objasniti fizikalnu sliku Maxwelllvih jednadžbi u integralnom i diferencijalnom obliku, vektorske valne jednadžbe i njenih rješenja za putujući val, stojni val i evanascenenti val
  3. Objasniti fizikalnu sliku zračenja elektromagentskog vala elementarnog električnog dipola i jednostavnog antenskog niza s dva elementa
  4. Izračunati osnovne parametre (karakterističnu impedanciju i konstantu rasprostitanja) jednostavnih struktura za vođenje EM energije : TEM prijenosne linije, dielektričnog i pravokutnog valovoda
  5. Izračunati sve parametre potrebne za prilagođenje tereta proizvoljne impedancije na generator pomoću linije i jednog staba
  6. Izračunati raspodjelu električnog i magnetskog polja kod okomitog i kosog upada EM vala na granicu između zraka i jednoslojnog i vešeslojnog dielektrik sa i bez gubitaka
  7. Prepoznati elektromagentske dijelove za zračenje i vođenje EM vala u praktičnim inženjerskim sustavima u komunikacijama, elektronici i objasniti pripadne fizikalne zakonitosti koje oni koriste

Oblici nastave

Predavanja

Sva predavanja su popraćena pokaznim eksperimentima koji prethode teorijskoj analizi

Auditorne vježbe

Fetiri cikusa po dva sata

Samostalni zadaci

Šest problema koji se zadaju prije svakih laboratorijskih vježbi

Laboratorij

Laboratorijske vježbe će se održavati u tri ciklusa u trajanju od 3 sata tjedno u laboratoriju na Zavodu

Način ocjenjivanja

Kontinuirana nastava Ispitni rok
Vrsta provjere Prag Udio u ocjeni Prag Udio u ocjeni
Laboratorijske vježbe 100 % 10 % 100 % 10 %
Sudjelovanje u nastavi 10 % 10 % 10 % 10 %
Međuispit: Pismeni 50 % 25 % 25 %
Završni ispit: Pismeni 50 % 25 %
Završni ispit: Usmeni 50 %
Ispit: Pismeni 50 % 50 %
Ispit: Usmeni 50 %

Tjedni plan nastave

  1. Razlika između mreža s koncentriranim i raspodijeljenim elementima, Model prijenosne linije s koncentriranim elementima
  2. Telegrafske jednadžbe. Valne jednadžbe. Opće rješenje i fizikalna interpretacija, Napon i struja na prijenosnoj liniji. Koeficijent refleksije. Odnos stojnih valova
  3. Ulazna impedancije prijenosne linije bez gubitaka s gubitcima. Impedancija uzduž prijenosne linije, Karakteristična impedancija i koeficijent rasprostiranja
  4. Fazna i grupna brzina, Tok snage na prijenosnoj liniji, Linija bez gubitaka. Linija s malim gubitcima
  5. Smithov dijagram, Prilagodba impedancije jednim stabom, Prilagodba za najveći prijenos snage
  6. Vremenski odziv prijenosne linije. Rasprostiranje impulsa. Disperzija i kauzalnost, Prijenosna linija s periodičkim opterećenjem. Umjetna prijenosna linija
  7. Fizikalna interpretacija rotora i divergencije. Koncept elektromagnetskog polja, Jednadžba kontinuiteta. Posmačna struja. Maxwellove jednadžbe i njihova fizikalna interpretacija
  8. Međuispit, Permitivnost i permeabilnost. Fizikalna interpretacija.Koncept izotropnog i anizotropnog materijala, Rubni uvjeti na granici dva medija. Koncept savršenog električnog vodiča (PEC) i savršenog magnetskog vodiča (PMC)
  9. Vektorska valna jednadžba. Konstrukcija i interpretacija rješenja. Ravni val u neograničenom mediju bez gubitaka i neograničenom mediju s gubitcima, Koncept impedancije i intrinzične impedancije
  10. Okomiti i kosi upad ravnog vala na poluprostor bez gubitaka i poluprostor s gubitcima, TEM-. TE- i TM-valovi
  11. Okomit upad ravnog vala na poluprostor bez gubitaka i poluprostor s gubitcima. Dubina prodiranja
  12. Kosi upad ravnog vala na poluprostor bez gubitaka. TE i TM polarizacija
  13. Valovod s paralelnim pločama, Pravokutni valovod
  14. Kružni valovod, Dielektrični valovod
  15. Završni ispit, Elementarni izvori zračenja

Literatura

Zlatko Smrkić (1990.), Mikrovalna elektronika, Školska knjiga
Constantine A. Balanis (2012.), Advanced Engineering Electromagnetics, John Wiley & Sons
David H. Staelin, Ann W. Morgenthaler, Jin Au Kong (1994.), Electromagnetic Waves, Pearson
Fawwaz Tayssir Ulaby (2007.), Fundamentals of Applied Electromagnetics, Prentice Hall
Juraj Bartolić (2021.), Mikrovalna elektronika, Kiklos

Za studente

Izvedba

ID 183453
  Zimski semestar
5 ECTS
R3 Engleski jezik
R2 E-učenje
45 Predavanja
0 Seminar
15 Auditorne vježbe
12 Laboratorijske vježbe
0 Konstrukcijske vježbe
0 Vježbe tjelesnog odgoja

Ocjenjivanje

90 izvrstan
80 vrlo dobar
60 dobar
50 dovoljan

Sličan predmet