課程大綱

課程資訊

課程名稱

電磁波與天線導論
Introduction to Electromagnetics and Antennas

開課學期

104-2

授課對象

工學院機械工程學研究所

授課教師

楊燿州

課號

ME5035

課程識別碼

522 U7400

班次

學分

全/半年

半年

必/選修

選修

上課時間

星期四2,3,4(9:10~12:10)

上課地點

工綜207

備註

本課程中文授課,使用英文教科書。與劉建豪合開
總人數上限：40人

Ceiba 課程網頁

http://ceiba.ntu.edu.tw/1042ME5035_EMW

課程簡介影片

核心能力關聯

本課程尚未建立核心能力關連

課程大綱

為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印

課程概述

本課程將針對電磁波及其應用做一完整的介紹。前半學期先講解靜電學及靜磁學的基礎。之後導入電磁波的觀念與平面波的特性，接著介紹天線與其設計參數。後半學期將介紹電磁波組成的通訊系統與各組成元件，接著利用手機天線，說明常見手機天線與微型化天線，接著介紹通訊系統中常用之機械波元件。接著介紹電磁波的應用，包含電磁掃描、生醫天線、無線傳輸、與新穎材料等。

課程目標

擴展非電機背景的學生在電磁波領域的知識，並能具備機電整合或光電相關領域的基本知識．

課程要求

待補

預期每週課後學習時數

Office Hours

指定閱讀

待補

參考書目

(Required):
Field and Wave Electromagnetics, 2nd Ed.by David K. Cheng, (Addison Wesley, 1989)

(參考資料):
http://www.antenna-theory.com
Microwave Engineering by D. M. Pozar
Antenna Design for Mobile Devices by Zhijun Zhang
Small Antennas-Miniaturization Techniques & Applications by J. L. Volakis, C.C. Chen, and K. Fujimoto.
Antenna Theory-Analysis and Design by C. A. Balanis
Metamaterial-Physics and Engineering Explorations by N. Engheta and R. W. Ziolkowski

評量方式
(僅供參考)

No.	項目	百分比	說明
1.	Final Exam	40%
2.	Quiz	60%

課程進度

週次	日期	單元主題
第1週	02/25	**************************************************************<br> Introduction<br> **************************************************************<br> Reading Assignment： <br> 　Chap 1 <br> 　Chap 2： (review it if you feel rusty about the mathematical background) <br> 　Chap 3: 3-1, 3-2, 3-3, 3-4
第2週	03/03	**************************************************************<br> Electro-quasi-static<br> **************************************************************<br> Reading Assignment：<br> 　Chap3：3-4, 3-5, 3-6, 3-7, 3-8, 3-9<br> HW#1 (Chap 3)：<br> 　P3-5, P3-6, P3-10, P3-11, P3-15, P3-25
第3週	03/10	**************************************************************<br> Electro-quasi-static / Magneto-quasi-static<br> **************************************************************<br> Reading Assignment：<br> 　Chap3：3-7, 3-8, 3-9, 3-10<br> 　Chap4：4-1, 4-2, 4-4<br> 　Chap6：6-1, 6-2, 6-3, 6-4<br> HW#2<br> 　P4-7, P4-8, P6-3, P6-27, P6-28
第4週	03/17	**************************************************************<br> Magneto-quasi-static / Maxwell’s Equations<br> **************************************************************<br> Reading Assignment：<br> 　Chap6：6-7, 6-8<br> 　Chap7：7-1, 7-2, 7-3, 7-4<br> HW#3<br> 　P7-2, P7-5, P7-25, P7-26
第5週	03/24	**************************************************************<br> Maxwell’s Equations<br> **************************************************************<br> 　Chap7：7-5, 7-6, 7-7 <br> 　Chap8：8-1 <br> HW#4:<br> 　P8-5, P8-6, 8-11, 8-20, 8-21, 8-22, 8-29
第6週	03/31	**************************************************************<br> Plane Waves<br> **************************************************************<br> 　Chap8：8-2, 8-3, 8-4, 8-5, 8-6, 8-7<br>
第7週	04/07	**************************************************************<br> Plane Waves / Radiation and Antennas<br> **************************************************************
第8週	04/14	* Quiz I *
第9週	04/21	**************************************************************<br> Radiation and Antennas<br> **************************************************************
第10週	04/28	**************************************************************<br> Introduction of communication system (4G LTE, 5G)<br> **************************************************************<br> - transmitter, receiver, and transceiver<br> - analogy & digital communication<br> - far field & near field<br> - Friss equation<br> - Link- budget<br> - frequency band<br> - THz- gap<br> - antenna array<br> - beam forming
第11週	05/05	**************************************************************<br> Mobile phone antennas (PIFA, blue tooth, GPS, WiFi)<br> **************************************************************<br> - dipole, loop, patch antenna<br> - whip, IFA, and PIFA<br> - smith chart<br> - match<br> - mobile phone antenna<br> - WiFI
第12週	05/12	**************************************************************<br> Small antennas and antenna miniaturization<br> **************************************************************<br> - small antenna<br> - matching<br> - non-foster<br> - characteristic mode
第13週	05/19	**************************************************************<br> Acoustic wave device (SAW, RF MEMs, FBAR)<br> **************************************************************<br> - high-Q resonator<br> - acoustic wave filter (SAW)<br> - FBAR<br> - SMRs
第14週	05/26	* Quiz II *
第15週	06/02	**************************************************************<br> EM scanning (WiFi, mm-wave) and bio-medical antenna<br> **************************************************************<br> - scattering theory<br> - in-door & out-door localization<br> - bar-code<br> - RFID<br> - wifi scanner & mm-wave scanner<br> - bio-mimetic antennas<br> - bio-medical antennas
第16週	06/09	端午節取消上課
第17週	06/16	**************************************************************<br> Metamaterials (invisible cloak, perfect lenses)<br> **************************************************************<br> - negative permittivity, permeability, and refractive index<br> - metasurface (high-impedance surface)<br> - invisible cloak,<br> - perfect lenses<br> - meta-material based antennas and transmission lines
第18週	06/23	Final Exam