EI2410 Fältteori för vågledare 7,5 hp

Field Theory for Guided Waves

  • Utbildningsnivå

    Avancerad nivå
  • Huvudområde

    Elektroteknik
  • Betygsskala

    A, B, C, D, E, FX, F

Kurstillfällen/kursomgångar

VT19 för programstuderande

VT20 TEFRM för programstuderande

Information för forskarstuderande om när kursen ges

Kursen ges under period 3, vårterminen 2017.

Lärandemål

Kursen ger kunskaper om och färdigheter i att analysera ovan nämnda typer av vågledare, vad gäller bl.a. vågutbredning; dispersion; energitransport; förluster; spridning. Efter fullgjord kurs skall deltagaren kunna

  • förklara begreppen reciprocitet och passivitet för ett material
  • använda sönderläggningstekniken på fälten och Maxwells ekvationer i ett isotropt material
  • förklara begreppet vågledarmod och analysera TM-, TE- & TEM-moder i metalliska hålrumsvågledare
  • förklara skillnaden mellan propagerande och icke-propagerande moder
  • beskriva modlösningarna för hålrumsvågledare med rektangulärt respektive cirkulärt tvärsnitt
  • använda FEM för att analysera hålrumsvågledare med godtyckligt tvärsnitt
  • förklara begreppet modortogonalitet och tillämpa detta vid analys av energitransport i en hålrumsvågledare
  • förklara sambandet och skillnaden mellan fashastigheten och grupphastigheten för en vågledarmod
  • förklara begreppen kromatisk dispersion, flermodsdispersion och materialdispersion
  • beräkna de exciterade moderna från en given strömkälla inuti en hålrumsvågledare
  • använda modanpassningsmetoden för att beräkna hur vågledarmoder sprids vid en diskontinuitet i vågledarens tvärsnitt
  • använda energikonserveringsmetoden för att beräkna dämpningen av icke-degenererade moder
  • använda störningsmetoden för att beräkna kopplingen mellan och dämpningen av degenererade moder
  • analysera resonanskaviteter av typen kortsluten hålrumsvågledare
  • beskriva resonansmoder och deras ortogonalitetssamband
  • analysera förluster i resonatorer
  • förklara begreppet godhetstal och dess samband till bandbredden
  • använda metoder som konform avbildning och FEM för att bestämma ledningsparametrarna för ett flerledarsystem – multitransmissionsledning
  • analysera kvasiTEM-moderna i en multitransmissionsledning: utbredning; modortogonalitet; effekttransport
  • bestämma spridningsmatriserna för sammankopplade multitransmissionsledningar
  • beskriva principen för elektromagnetiska vågor bundna till ett dielektriskt skikt
  • analysera TM- och TE-moder i plana dielektriska vågledare
  • analysera TM-, TE-, EH- & HE-moder i cirkulära dielektriska vågledare – optiska fibrer

Kursens huvudsakliga innehåll

Elektromagnetiska fält ledda längs med strukturer utnyttjas inom ett flertal olika tillämpningsområden. En allmän benämning på sådana strukturer är vågledare. Några exempel: kablar för elektrisk energiöverföring; transmissionsledningar för informationsöverföring mellan elektrisk/elektronisk apparatur samt mellan elektroniska komponenter på kretskort; metalliska hålrumsvågledare för överföring av höga effekter i antennsystem för radar och telekommunikation; hålrumsresonatorer som smalbandiga filter; optiska fibrer för höghastighets kommunikation.

Behörighet

Kurserna EI1200 Elektromagnetisk fältteori och EI1210 Vågutbredning & antenner, eller kursen EI1240 Teoretisk elektroteknik eller motsvarande kunskap samt eng B eller motsvarande.”

Rekommenderade förkunskaper

Grundläggande kunskaper i teoretisk elektroteknik, motsvarande kurserna EI1220 och EI1222 eller kursen EI1320. Väl inhämtade grundkunskaper i matematik. Fysikens matematiska metoder och komplexa funktioner rekommenderas. Viss kännedom om numeriska programvaror, som Matlab och Maple.

Litteratur

M. Norgren Field Theory for Guided Waves (kurskompendium)

Examination

  • TEN1 - Tentamen, 7,5, betygsskala: A, B, C, D, E, FX, F

Krav för slutbetyg

Projektuppgifter och tentamen (TEN1; 7,5 hp).

Ges av

EECS/Energi och elektroteknik

Kontaktperson

Martin Norgren

Examinator

Martin Norgren <mnorgren@kth.se>

Påbyggnad

EI2400 Tillämpad antennteknik
EI2420 Elektromagnetisk vågutbredning

Versionsinformation

Kursplan gäller från och med VT2019.
Examinationsinformation gäller från och med VT2019.