Đề cương chi tiết môn Trường điện từ và Anten

Nội dung text: Đề cương chi tiết môn Trường điện từ và Anten

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TẾ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP KHOA ĐIỆN TỬ BỘ MÔN: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT HỌC PHẦN: TRƯỜNG ĐIỆN TỪ VÀ ANTEN 1. THÔNG TIN CHUNG Tên học phần (tiếng Việt): TRƯỜNG ĐIỆN TỪ VÀ ANTEN Tên học phần (tiếng Anh): The Electromagnetic Field and Antenna Theory Mã môn học: 29 Khoa/Bộ môn phụ trách: Kỹ thuật viễn thông Giảng viên phụ trách chính: Th.S Trần Thị Thu Hường Email: ttthuong.kdt@uneti.edu.vn GV tham gia giảng dạy: TS. Nguyễn Thị Hồng Nhung Số tín chỉ: 4 (54, 12, 60) Số tiết Lý thuyết: 54 Số tiết TH/TL: 12 54+12/2 = 15 tuần x 4 tiết/tuần Số tiết Tự học: 60 Tính chất của học phần: Bắt buộc Học phần tiên quyết: Không Học phần học trước: Không Các yêu cầu của học phần: Sinh viên có tài liệu học tập 2. MÔ TẢ HỌC PHẦN Trường điện từ và anten là học phần bắt buộc của chương trình đào tạo đại học ngành Kỹ thuật Truyền thông. Học phần trang bị cho người học những khái niệm cơ bản liên quan đến trường điện từ, trình bày các định luật, các nguyên lý cơ bản của trường điện từ, cùng các quy luật và tính chất lan truyền của sóng điện từ trong chân không, trong không gian vô hạn và các quá trình lan truyền sóng siêu cao tần trong các loại đường truyền dẫn phổ biến. Dựa trên những kiến thức về lý thuyết trường điện từ, trang bị những kỹ thuật siêu cao tần, phương pháp phân tích, tính toán về sóng điện từ truyền trong các phần tử siêu cao tần. Ngoài ra, môn học còn cung cấp cho người học lý thuyết về anten, kỹ thuật anten, ứng dụng
2. của anten trong các hệ thống thông tin liên lạc (phát thanh, truyền hình, thông tin vệ tinh ), và các loại anten trong thực tế. 3. MỤC TIÊU CỦA HỌC PHẦN ĐỐI VỚI NGƯỜI HỌC Kiến thức Vận dụng được các kiến thức cơ bản về hình họa – vẽ kỹ thuật để xây dựng được phương pháp thiết lập các bản vẽ chi tiết, các bản vẽ lắp thông dụng trong ngành cơ khí, các sơ đồ và các bản vẽ trong ngành xây dựng theo đúng tiêu chuẩn TCVN. Trình bày được phương pháp đọc hiểu các bản vẽ kỹ thuật và giải thích được các tiêu chuẩn về bản vẽ kỹ thuật. Vận dụng được các kiến thức cơ bản về vật lý, lý thuyết mạch điện tử để giải các bài toán về trường điện từ. Nắm được các kiến thức cơ bản về lý thuyết trường, truyền sóng, kỹ thuật siêu cao tần và anten. Hiểu được phương pháp tính toán, thiết kế các phần tử trong hệ thống siêu cao tần. Trình bày được nguyên lý truyền sóng điện từ, nguyên lý bức xạ của các loại anten và tính chất của chúng. Kỹ năng Từ những kiến thức này chúng ta sẽ hiểu được, tính toán được quá trình truyền dẫn của sóng điện từ trong các hệ thống và phần tử siêu cao tần, cũng như biết cách phân tích, tính toán và thiết kế các phần tử siêu cao tần và anten. Phẩm chất đạo đức và trách nhiệm Rèn luyện được tác phong cẩn thận, tính nghiêm túc, trách nhiệm, chủ động, tích cực, chăm chỉ. 4. CHUẨN ĐẦU RA HỌC PHẦN Mã Mô tả CĐR học phần CĐR của CĐR Sau khi học xong môn học này, người học có thể: CTĐT G1 Về kiến thức Nắm, hiểu được kiến thức về các định luật, các nguyên lý cơ bản của trường điện từ, các quy luật và tính chất lan truyền của sóng điện từ trong chân không, trong không gian vô hạn và các quá trình lan truyền sóng [1.4.1] G1.1.1 siêu cao tần trong các loại đường truyền dẫn phổ biến; lý thuyết về đặc tính anten, kỹ thuật anten, ứng dụng của anten trong các hệ thống thông tin liên lạc và các loại anten trong thực tế; Hiểu được các phương trình Maxwell; Nắm vững bản chất của sóng điện từ và truyền sóng. Trình bày được các lý thuyết về phân tích các đặc tính của anten, giải [1.4.1] G1.1.2 thích được nguyên lý hoạt động của sóng trong các môi trường không
3. gian hay các môi trường đặc biệt khác, trình bày được nguyên lý đo đạc trong lĩnh vực tần số cao. Vận dụng được định luật Gauss; hiểu, tính toán và xác định được mối quan hệ điện trường và điện thế, áp dụng các định luật để tìm từ trường [1.4.1] G1.2.1 H do dòng dẫn, mật độ đường, mật độ mặt, mật độ khối tạo ra; Giải bài toán mạch từ Phân tích, quyết định, tính toán thiết kế cấu hình một hệ thống thông tin [1.4.2] G1.2.2 ứng dụng thực tế. G2 Về kỹ năng Tính toán được điện trường, điện thông và điện thế do điện tích điểm hoặc do một phân bố mật độ đường hay một phân bố mật độ mặt, hay [2.1.1] G2.1.1 một phân bố mật độ khối tạo ra; tính toán được từ trường, từ thông, lực từ và mạch từ và giải bài toán điều kiện biên, tính được công suất truyền sóng trong sóng điện từ. G2.1.2 Tính toán, so sánh các đặc tính của các loại anten khác nhau [2.1.1] Phân tích, lựa chọn, thiết kế anten thích hợp trong các môi trường truyền [2.1.3] G2.1.3 khác nhau Thảo luận, nhận biết và hình thành được một vấn đề kỹ thuật. Ước lượng [2.1.3] G2.2.1 và phân tích định tính các vấn đề; tính toán, xử lý số liệu và kết luận về vấn đề đặt ra G2.2.2 Kỹ năng làm việc nhóm, làm việc độc lập; kỹ năng hợp tác [2.2.4] G2.2.3 Kỹ năng đọc hiểu tài liệu chuyên môn bằng tiếng Anh [2.2.6] G3 Năng lực tự chủ và trách nhiệm Có năng lực dẫn dắt về chuyên môn, nghiệp vụ đã được đào tạo; có sáng G3.1.1 kiến trong quá trình thực hiện nhiệm vụ được giao; có khả năng tự định [3.1.1] hướng, thích nghi với các môi trường làm việc khác nhau Có năng lực tự học tập, tích lũy kiến thức, kinh nghiệm để nâng cao trình độ chuyên môn nghiệp vụ; có khả năng đưa ra được kết luận về các vấn G3.1.2 đề chuyên môn, nghiệp vụ thông thường và một số vấn đề phức tạp về [3.1.2] mặt kỹ thuật; có năng lực lập kế hoạch, điều phối, phát huy trí tuệ tập thể; có năng lực đánh giá và cải tiến các hoạt động chuyên môn. G3.2.1 Có trách nhiệm nghiên cứu, tìm hiểu thêm môn học [3.2.1]
4. Có trách nhiệm chia sẻ và trao đổi chuyên môn để bổ sung, nâng cao G3.2.2 [3.2.2] trình độ và kinh nghiệm, đóng góp sự phát triển xã hội Nhận thức được tầm quan trọng của trường điện từ và anten trong hệ G3.2.3 [3.2.3] thống truyền dẫn thông tin 5.NỘI DUNG MÔN HỌC, KẾ HOẠCH GIẢNG DẠY Tài liệu Số Số học tập, Tuần Nội dung tiết tiết tham LT TH khảo Chương 1: Các định luật và nguyên lý cơ bản của trường điện từ 1.1 Các đại lượng đặc trưng cho trường điện từ và môi trường chất 1.2 Các phương trình maxwell 1 4 1.3 Điều kiện bờ đối với các vectơ của trường điện từ 1.4 Năng lượng của trường điện từ - định lý poynting 1.5 Trường tĩnh điện 1.6 Từ trường của dòng điện không đổi 1.7 Trường điện từ biến thiên Chương 2: Sóng điện từ 2.1 Bức xạ sóng điện từ 1, 2, 4 2.1.1 Nghiệm của phương trình Maxwell- Hàm thế 2 2.1.2 Nghiệm của các phương trình thế - Thế chậm 4 2.1.3 Bức xạ của Dipol điện 2.1.4 Trường điện từ của lưỡng cực từ 2.1.5 Trường bức xạ của hệ thống anten 2.2 Sóng điện từ 2.2.1 Sóng điện từ phẳng và các tính chất của sóng điện từ 3 4 2.2.2 Bức xạ sóng điện từ 2.2.3 Nguồn bức xạ sóng điện từ (cơ bản) 2.3.4 Nguồn bức xạ sóng điện từ định hướng
5. Tài liệu Số Số học tập, Tuần Nội dung tiết tiết tham LT TH khảo Chương 3: Kỹ thuật siêu cao tần 3.1 Đường truyền siêu cao tần 3.1.1 Giới thiệu chung về kỹ thuật siêu cao tần 3.1.2 Mô hình tương đường của đường truyền siêu cao 4 4 tần. 3.1.3 Đường truyền không tổn hao 3.1.4 Đồ thị Smith 3.1.5 Đường truyền không tổn hao nối nguồn và tải 3.2 Kỹ thuật phối hợp trở kháng 1, 5 3.2.1 Tổng quan về phối hợp trở kháng 3.2.2 Kỹ thuật phối hợp trở kháng dùng vi phần tử LC 5 4 3.2.3 Kỹ thuật phối hợp trở kháng dùng đoạn đường truyền lamda/4 3.2.4 Kỹ thuật phối hợp trở kháng dùng dây chêm đơn 3.3 Phân tích mạng siêu cao tần 3.3.1 Ma trận truyền đạt [ABCD] 6 4 3.3.2 Ma trận trở kháng và dẫn nạp [Z], [Y] 3.3.3 Ma trận tán xạ [S] 7 Chữa bài tập + kiểm tra 4 1,2,5 Chương 4: Kỹ thuật truyền sóng 4.1 Giới thiệu chung về truyền sóng 1,4,6 4.1.1 Các phương pháp truyền lan sóng điện từ 8 4.1.2 Quá trình truyền lan sóng trong không gian tự do 4 4.1.3 Các công thức truyền sóng và hệ số suy giảm sóng.
6. Tài liệu Số Số học tập, Tuần Nội dung tiết tiết tham LT TH khảo 4.2 Truyền lan sóng cực ngắn 4.2.1 Giới thiệu chung về sóng cực ngắn 4.2.2 Các phương pháp truyền lan sóng cực ngắn 1,4,6 4.2.3 Truyền lan sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp 9 với các điều kiện lý tưởng 4 4.2.4 Truyền lan sóng trong giới hạn nhìn thấy trực tiếp khi kể đến ảnh hưởng của địa hình 4.2.5 Các dạng pha đinh và các biện pháp chống pha đinh 4.3 Kênh truyền sóng vô tuyến 4.3.1 Giới thiệu chung 4.3.2 Kênh truyền sóng trong miền không gian 10 4.3.3 Kênh truyền sóng trong miền tần số 4 1,4,6 4.3.4 Kênh truyền sóng trong miền thời gian 4.3.5 Quan hệ giữa các thông số trong các miền khác nhau Chương 5: Lý thuyết về anten 5.1 Giới thiệu 1,3,6 11 4 5.2 Các tham số cơ bản của anten 5.3 Nguồn bức xạ nguyên tố 5.4 Các loại anten 5.4.1 Anten chấn tử 5.4.1.1 Anten chấn tử đối xứng 1,3,6 12 4 5.4.1.2 Anten chấn tử đơn 5.4.1.3 Anten nhiều chấn tử 5.4.2 Anten góc mở 5.4.2.1 Nguyên lý bức xạ mặt 13 5.4.2.2 Anten loa 4 1,3,6 5.4.2.3 Anten gương 5.4.2.4 Anten khe
7. Tài liệu Số Số học tập, Tuần Nội dung tiết tiết tham LT TH khảo 5.4.2.5 Anten vi dải 5.4.3 Anten trong hệ thống thông tin tiên tiến 5.4.3.1 Anten thông minh 2 5.4.3.2 Kỹ thuật đa anten 1,3,6 5.4.3.3 Anten cho hệ thống băng siêu rộng 14 Chương 6: Kỹ thuật anten 6.1 Tổng hợp đồ thị phương hướng 2 9.2 Mở rộng dải tần 6.3 Giảm nhỏ kích thước 6.4 Cấp điện và phối hợp trở kháng 2 1,3,6 15 6.5 Tạp âm anten Chữa bài tập và kiểm tra 2 1,2,3,4,5,6
8. 6.MA TRẬN MỨC ĐỘ ĐÓNG GÓP CỦA NỘI DUNG GIẢNG DẠY ĐỂ ĐẠT ĐƯỢC CHUẨN ĐẦU RA CỦA HỌC PHẦN Mức 1: Thấp Mức 2: Trung bình Mức 3: Cao Chương Nội dung Chuẩn đầu ra học phần giảng dạy G1.1.1 G1.1 2 G1.2.1 G1.2.2 G2.1.1 G2.1 2 G2.1.3 G2.2.1 G2.2.2 G2.2.3 G3.1.1 G3.1.2 G3.2.1 G3.2.2 G3.2.3 Chương 1: Các định luật và nguyên lý cơ bản của trường điện từ 1.1. Các đại lượng đặc trưng cho trường 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 điện từ và 1 môi trường chất 1.2. Các phương 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 trình
9. maxwell 1.3. Điều kiện bờ đối với các vectơ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 của trường điện từ 1 1.4. Năng lượng của trường 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 điện từ - định lý poynting 1.5. Trường 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 tĩnh điện 1.6. Từ trường 2 2 2 2 của dòng
10. điện không đổi 1.7. Trường 2 2 2 điện từ biến thiên Chương 2: Sóng điện từ 2.1. Bức xạ sóng 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 điện từ 2.2. Sóng 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 điện từ Chương 3: Kỹ thuật siêu cao tần 3.1. Đường truyền 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 siêu cao 3 tần 3.2. Kỹ 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 thuật phối 2
11. hợp trở kháng 3.3. Phân tích mạng 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 siêu cao 2 tần 3.4. Bài 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 tập 2 Chương 4: Kỹ thuật truyền sóng 4.1. Giới thiệu chung về 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 truyền sóng 4 4.2. Truyền 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 lan sóng 2 2 cực ngắn 4.3. Kênh 2 2 3 2 2 2 2 2 2 2 2 truyền 2 2
12. sóng vô tuyến Chương 5: Lý thuyết về anten 5.1. Giới 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 thiệu 2 2 5.2. Các tham số 2 2 2 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 cơ bản của anten 5 5.3. Nguồn 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 bức xạ 2 nguyên tố 5.4. Các 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 loại anten 2 Chương 6: Kỹ thuật anten 6.1. Tổng hợp đồ thị 2 2 2 2 2 6 phương 2 hướng
13. 6.2. Mở rộng dải 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 tần 6.3. Giảm nhỏ kích 2 2 2 3 2 2 2 2 2 2 6 thước 6.4. Cấp điện và 2 2 2 2 2 2 2 2 phối hợp 2 2 trở kháng 6.5. Tạp 2 2 2 2 2 2 2 2 2 âm anten 2 2 6.6. Bài 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 tập 7.PHƯƠNG THỨC ĐÁNH GIÁ HỌC PHẦN Đánh dấu “x” vào giao giữa hàng (lần kiểm tra) và cột chuẩn đầu ra tương ứng với nội dung kiến thức, kỹ năng, đạo đức phẩm chất cần kiểm tra của học phần.
14. Điểm Quy định Chuẩn đầu ra học phần thành (Theo QĐ số TT phần 686/QĐ- G1.1.1 G1.1.2 G1.2.1 G1.2.2 G2.1.1 G2.1.2. G2.2.1 G2.2.2 G2.2.3 G3.1.1 G3.1.2 G3.2.1 G3.2.2 G3.2.3 (Tỷ lệ ĐHKTKTCN ngày %) 10/10/2018) 1. Kiểm tra định kỳ lần 1 + Hình thức: Tự luận trên giấy x x x x x x x x x + Thời điểm: sau khi Điểm học hết chương 1,2 quá + Hệ số: 2 1 trình 2. Kiểm tra định kỳ (40%) lần 2 + Hình thức: Tự luận trên giấy x x x x x x x x + Thời điểm: sau khi học hết chương 3 + Hệ số: 2
15. 3. Kiểm tra định kỳ lần 3 + Hình thức: Tự luận trên giấy x x x x x x x + Thời điểm: sau khi học hết chương 4 + Hệ số: 2 3. Kiểm tra định kỳ lần 4 + Hình thức: Tự luận trên giấy x x x x x x x x x + Thời điểm: sau khi học hết chương 5,6 + Hệ số: 2 4. Kiểm tra thường xuyên + Hình thức: Tham gia thảo luận, kiểm x x x x x x x x x x x x tra 15 phút, hỏi đáp, bài tập trên lớp + Số lần: Tối thiểu 1
16. lần/sinh viên + Hệ số: 1 5. Kiểm tra chuyên cần + Hình thức: Điểm danh theo thời gian tham gia học trên lớp x x x x x x x x x x x x + Số lần: tối thiểu 10 lần, vào thời gian tham gia học trên lớp + Hệ số: 4 Điểm + Hình thức: Tự luận thi kết + Thời điểm: Theo thúc 2 lịch thi học kỳ x x x x x x x x x x x x x x học + Tính chất: Bắt phần buộc (60%)
17. 8.PHƯƠNG PHÁP DẠY VÀ HỌC  Giảng viên giới thiệu học phần, tài liệu học tập, tài liệu tham khảo, các địa chỉ website để tìm tư liệu liên quan đến môn học. Nêu nội dung cốt lõi của chương và tổng kết chương, sử dụng bài giảng điện tử và các mô hình giáo cụ trực quan (mô hình 3D của một số chi tiết cơ khí điển hình) trong giảng dạy. Tập trung hướng dẫn học, tư vấn học, phản hồi kết quả thảo luận, bài tập lớn, kết quả kiểm tra và các nội dung lý thuyết chính m i chương.  Giảng viên sẽ mô tả các hoạt động thực tế trong quá trình sản xuất của một doanh nghiệp liên quan đến việc xây dựng, đọc và giải thích được các bản vẽ chi tiết, bản vẽ lắp.  Các phương pháp giảng dạy có thể áp dụng: Phương pháp thuyết trình; Phương pháp thảo luận nhóm; Phương pháp mô phỏng; Phương pháp minh họa; Phương pháp miêu tả, làm mẫu.  Sinh viên chuẩn bị bài từng chương, làm bài tập đầy đủ, trau dồi kỹ năng làm việc nhóm để chuẩn bị bài thảo luận.  Trong quá trình học tập, sinh viên được khuyến khích đặt câu hỏi phản biện, trình bày quan điểm, các ý tưởng sáng tạo mới dưới nhiều hình thức khác nhau. 9.QUY ĐỊNH CỦA HỌC PHẦN 9.1. Quy định về tham dự lớp học  Sinh viên/học viên có trách nhiệm tham dự đầy đủ các buổi học. Trong trường hợp nghỉ học do lý do bất khả kháng thì phải có giấy tờ chứng minh đầy đủ và hợp lý.  Sinh viên vắng quá 50% buổi học dù có lý do hay không có lý do đều bị coi như không hoàn thành khóa học và phải đăng ký học lại vào học kỳ sau.  Tham dự các tiết học lý thuyết  Thực hiện đầy đủ các bài tập được giao trong cuốn sách bài tập hình họa vẽ kỹ thuật  Tham dự kiểm tra giữa học kỳ  Tham dự thi kết thúc học phần  Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học 9.2. Quy định về hành vi lớp học  Học phần được thực hiện trên nguyên tắc tôn trọng người học và người dạy. Mọi hành vi làm ảnh hưởng đến quá trình dạy và học đều bị nghiêm cấm.  Sinh viên phải đi học đúng giờ quy định. Sinh viên đi trễ quá 15 phút sau khi giờ học bắt đầu sẽ không được tham dự buổi học. 17
18.  Tuyệt đối không làm ồn, gây ảnh hưởng đến người khác trong quá trình học.  Tuyệt đối không được ăn uống, nhai kẹo cao su, sử dụng các thiết bị như điện thoại, máy nghe nhạc trong giờ học. 10.TÀI LIỆU HỌC TẬP, THAM KHẢO 10.1. Tài liệu học tập: [1]. Phan Anh, Lý thuyết và kĩ thuật anten, NXB Khoa học kỹ thuật, 2007. 10.2. Tài liệu tham khảo: [2]. Nguyễn Thị Hồng Nhung, Trần Thị Thu Hường, Tài liệu học tập học phần Trường Điện từ và anten. [3]. Kiều Khắc Lâu, Cơ sở Kỹ thuật Siêu cao tần, NXB Giáo dục Việt Nam, 2009. [4]. Phạm Minh Việt, Kỹ thuật siêu cao tần, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 2002. [5]. Lâm Hồng Thạch, [và những người khác], Trường điện từ - Kiến thức căn bản và bài tập, NXB Bách khoa Hà Nội, năm 2014. [6]. Phan Anh, Trường Điện từ và truyền sóng, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, 2002 11.HƯỚNG DẪN THỰC HIỆN  Các Khoa, Bộ môn phổ biến đề cương chi tiết cho toàn thể giáo viên thực hiện.  Giảng viên phổ biến đề cương chi tiết cho sinh viên vào buổi học đầu tiên của học phần.  Giảng viên thực hiện theo đúng đề cương chi tiết đã được duyệt. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Trưởng khoa Trưởng bộ môn Người biên soạn (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) Bùi Huy Hải Đặng Thị Hương Giang Nguyễn Thị Hồng Nhung 18