Vysokofrekvenční technika ve fyzice - NEVF144

• Anglický název: High Frequency Electrical Engineering in Physics
• Zajišťuje: Katedra fyziky povrchů a plazmatu (32-KFPP)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2020
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 5
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/1, Z+Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Další informace: https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html
• Garant: doc. Mgr. Pavel Kudrna, Dr.; prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.
• Vyučující: doc. Mgr. Pavel Kudrna, Dr.; prof. RNDr. Milan Tichý, DrSc.

Anotace

čeština

Teorie dlouhých vedení, vlnovodů a rezonátorů s přihlédnutím k technických aplikacím, generace vysokofrekvenčních kmitů.

Poslední úprava: T_KEVF (21.03.2003)

angličtina

Theory of long transmission lines, wave-guides and cavities with regard to their technical applications, generation of high-frequency oscillations.

Poslední úprava: T_KEVF (24.03.2003)

Podmínky zakončení předmětu

čeština

Získání zápočtu je podmínkou pro konání zkoušky.

Udělení zápočtu je podmíněno průběžnou aktivitou a účastí na výuce, absolvováním dvou praktických úloh a vypracováním protokolu k nim.

Povaha kontroly studia předmětu vylučuje opakování této kontroly, zápočet se tedy opakovat nedá.

Poslední úprava: Pavlů Jiří, doc. RNDr., Ph.D. (03.06.2020)

angličtina

The necessary condition of the successful termination of the subject is the successful pass through the examination, i.e. the marking of the examination by the "výborně", "velmi dobře" or "dobře" mark. The examination must be performed within the time period prescribed by the time schedule (harmonogram) of the academic year that corresponds to the date of the subject registration.

Poslední úprava: Tichý Milan, prof. RNDr., DrSc. (06.10.2017)

Literatura

Skripta na webu http://lucy.troja.mff.cuni.cz/~tichy/vfel (tato skripta obsahují veškerou látku požadovanou ke zkoušce a řadu dalších zajímavých informací).

J.C. Slater, Microwave Transmission, Mc-Graw-Hill Book Company, Inc., New York, London, 1942 (kniha je v jednotkách SI stejně jako ostatní doporučovaná literatura).

D.G. Fink, Radar Engineering, Mc-Graw-Hill, New York, London, 1947.

C.G. Montgomery, Editor, Technique of Microwave Measurements, Mc-Graw-Hill, New York, London, 1947.

J.W. Gewartowski, H.A. Watson, Principles of Electron Tubes, D. Van Nostrand Company, Inc., Princeton, New Jersey, etc., 1965.

S. Ramo, J.R. Whinnery, Fields and Waves in Modern Radio, 2. vydání, 1953 (k dispozici v knihovně AV ČR na Národní třídě).

J. Kvasnica, Teorie elektromagnetického pole, Academia, Praha, 1985, vynikající učebnice k přehledu základů elektromagnetického pole.

J. Vejvodová, Elementy mikrovlnných obvodů, skripta, SPN (budou každému zapůjčena proti podpisu; k navrácení při zkoušce).

W.F. Magie, A Source Book in Physics, Mc-Graw-Hill, New-York, London, 1935 (z této knihy jsou čerpány údaje z historie).

Poslední úprava: T_KEVF (09.05.2005)

Metody výuky

čeština

Výuka v ZS 2020 probíhá formou on-line přednášek. Více informací viz https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html

Poslední úprava: Roučka Štěpán, doc. RNDr., Ph.D. (06.10.2020)

angličtina

The lecture is conducted on-line in the winter semester 2020. For more information, see https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/rozvrh.html

Poslední úprava: Roučka Štěpán, doc. RNDr., Ph.D. (06.10.2020)

Požadavky ke zkoušce

čeština

Zkouška je ústní, uchazeč se vyjádří ke dvěma zadaným tématům. Požadavky odpovídají sylabu předmětu v rozsahu, který byl prezentován na přednášce.

Poslední úprava: Tichý Milan, prof. RNDr., DrSc. (06.10.2017)

angličtina

The form of the examination is oral; the student expresses his knowledge to two topics. The requirements correspond to the syllabus of the subject in the scope that was presented during the lecture course.

Poslední úprava: Tichý Milan, prof. RNDr., DrSc. (06.10.2017)

Sylabus

čeština

1. Historický úvod, princip radaru, rekapitulace základních pojmů a vztahů z teorie elektromagnetického pole.

2. Elektrické obvody při velmi vysokých kmitočtech, reprezentace základních charakteristik obvodů pomocí veličin známých z teorie elektromagnetického pole, radiační odpor.

3. Skin efekt a vnitřní impedance vodiče.

4. Homogenní vedení, telegrafní rovnice, příklady výpočtu. Pojem charakteristické impedance vedení. Odraz na vedení, činitel stojatého vlnění.

5. Transformace impedance podél vedení
Smithův diagram, měření impedance při velmi vysokých kmitočtech.

6. Šíření a reflexe elektromagnetického vlnění, analogie mezi veličinami charakterizujícími elektromagnetickou vlnu v prostoru (E,H) a na homogenním vedení (U,I).

7. Vyzařování a antény, dipól, složené anténní soustavy.

8. Šíření elektromagnetických vln ve vlnovodech
Vlnovod obdélníkového průřezu, mody vlnění v něm, kritická vlnová délka. Útlum ve vlnovodech.

9. Dutinový rezonátor kvádrového tvaru, pojem kvality dutinového rezonátoru.

10. Generace vysokofrekvenčních kmitů
Ramoova věta, vysokofrekvenční rovinná dioda, dvouokruhový a reflexní klystron, magnetron (princip činnosti). Polovodičové generátory mikrovlnných kmitů, tunelová a Gunnova dioda.

Poslední úprava: T_KEVF (09.05.2005)

angličtina

1. Historical introduction
Radar principle, revision of basic notions and relations from the theory of electromagnetic field.

2. Electric circuits at very high frequencies
Representation of basic circuit characteristics by means of quantities known from the theory of electromagnetic field, radiation resistance.

3. Skin effect and internal impedance of a conductor.

4. Transmission line, telegraph equations, illustrations.

5. Transformation of impedance along a transmission line
Smith chart, measurements of impedances at very high frequencies.

6. Propagation and reflection of electromagnetic waves
Analogy between quantities characterizing electromagnetic wave in space (E,H) and on a transmission line (U,I).

7. Radiation and antennas, dipole, combined antenna arrays

8. Propagation of electromagnetic waves in waveguides
Waveguide with rectangular cross-section, wave modes, critical wavelength. Attenuation in waveguides.

9. Cavity resonator of cuboid-form
Notion of the quality of the cavity resonator.

10. Generation of high-frequency energy
Ramo theorem, high-frequency planar diode. Two-cavity and reflex klystron. Magnetron, principle of operation. Semiconductor generators of microwaves, tunnel and Gunn diodes.

Poslední úprava: T_KEVF (09.05.2005)