Electromagnetics I : Transmission lines and waves
Résumé
Le signal électrique est un vecteur essentiel pour la transmission d'information et d'énergie. En haute fréquence elle se manifeste comme un signal électromagnétique dont l'étude demande le développement de modèles physiques et mathématiques spécifiques basés sur les équations d'onde.
Contenu
1) Composants électroniques localisés ou distribués
- Limites de la théorie des circuits localisés
- Temps de montée et temps de propagation
- Période et temps de propagation
- Taille du composant et longueur d¿onde
- Les différents types de composants électroniques
2) Théorie des lignes de transmission : domaine temporel
- Discussion heuristique
- Equations de base et solutions
- Réflexions aux discontinuités
- Terminaisons résistives
- Terminaisons réactives
- Terminaisons non linéaires : diagramme de Bergeron
- Application : réflectométrie en domaine temporel
- Paramètres des lignes de transmissions courantes
3) Théorie des lignes de transmission : domaine fréquentiel
- Ondes monochromatiques et phaseurs complexes
- Lignes terminées par un court-circuit ou un circuit ouvert
- Lignes terminées par une impédance arbitraire
- Flux de puissance sur une ligne de transmission
- Adaptation d'impédance
- Abaque de Smith
- Effet des pertes et absorption
- Systèmes à deux ports : paramètres S, Z, et M
Mots-clés
Signal électromagnétique, Circuits Distribués, Lignes de transmission, Ondes électromagnétiques Guidées, Réflexion et transmission, Circuits équivalents, Circuits radiofréquences, Impédance.
Compétences requises
Cours prérequis obligatoires
EE-100, Science et technologies de l'électricité
Cours prérequis indicatifs
Algèbre, Analyse I et II, Physique générale
Concepts importants à maîtriser
Critères de validité de l'hypothèse des circuits localisés.
Propriétés du signal électromagnétique: vitesse, fréquence, longueur d'onde.
Nature et comportement des signaux et ondes électromagnétiques: propagation guidée unidimensionnelle (lignes de transmission), en domaine temporel et fréquentiel.
Diagrammes des reflections multiples. Réflectométrie en domaine temporel.
Notion de phaseur complexe. Abaque de Smith, Adaptation d'impédance.
Acquis de formation
A la fin de ce cours l'étudiant doit être capable de:
- Analyser un système à lignes de transmission
- Calculer la réponse d'un circuit distribué
- Concevoir un système adapté en impédance
- Utiliser un Abaque de Smith
Méthode d'enseignement
Ex cathedra avec exercices en salle. Un support de cours est fourni sur Moodle, contenant l'essentiel du cours, ainsi que des cadres vides pour permettre à l'étudiant de prendre notes des démonstrations et exemples effectués avec le professeur. Les exercices, en relation directe avec le cours, peuvent nécessiter l'utilisation d'un ordinateur (MatLab ou Mathematica).
Travail attendu
Participation active au cours et aux séances d'exercices.
Méthode d'évaluation
Examen écrit.
Ressources
Bibliographie
1) Support de cours par R. Fleury, disponible sur Moodle.
2) Engineering electromagnetics and waves, U. Inan.
Ressources en bibliothèque
Liens Moodle
Préparation pour
Electromagnétisme II: calcul des champs. Transmissions Hyperfréquences et Optiques, Télécommunications, Réseaux électriques, Rayonnement et Antennes, Propagation, Audio, cycle Master EPFL-SEL et EPFL-SC
In the programs
- Semester: Fall
- Exam form: Written (winter session)
- Subject examined: Electromagnetics I : Transmission lines and waves
- Lecture: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
- Exercises: 1 Hour(s) per week x 14 weeks
- Type: mandatory
- Semester: Fall
- Exam form: Written (winter session)
- Subject examined: Electromagnetics I : Transmission lines and waves
- Lecture: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
- Exercises: 1 Hour(s) per week x 14 weeks
- Type: optional
- Semester: Fall
- Exam form: Written (winter session)
- Subject examined: Electromagnetics I : Transmission lines and waves
- Lecture: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
- Exercises: 1 Hour(s) per week x 14 weeks
- Type: optional
- Semester: Fall
- Exam form: Written (winter session)
- Subject examined: Electromagnetics I : Transmission lines and waves
- Lecture: 2 Hour(s) per week x 14 weeks
- Exercises: 1 Hour(s) per week x 14 weeks
- Type: mandatory