Primjena elektromagnetskih valova u inženjerstvu

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

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

Auditorne vježbe

Samostalni zadaci

Laboratorij

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

Studijski programi

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

Literatura

(.), Z. Smrkić (1986). Mikrovalna elektronika, Školska Knjiga,
(.), C.Balanis (1989). Advanced,
(.), Engineering Electromagnetics,,
(.), John Willey,
(.), Staelin, Morgenthaler,,
(.), Kong (1994). Electromagnetic,
(.), Waves, Prentice Hall,
(.), F . Ulaby Fundamentals of,
(.), Applied Electromagentics,

Za studente

Izvedba

ID 183453
  Zimski semestar
5 ECTS
R3 Engleski jezik
R2 E-učenje
45 Predavanja
15 Auditorne vježbe
12 Laboratorijske vježbe

Ocjenjivanje

izvrstan
vrlo dobar
dobar
dovoljan