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Field & Wave Electromagnetics 电磁场与电磁波 (双语教学) 深圳大学信息工程学院通信工程系 何业军 副教授 Email: [email protected]

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Field & Wave Electromagnetics 电磁场与电磁波

(双语教学)

深圳大学信息工程学院通信工程系

何业军

副教授

Email: [email protected]

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Introduction• Text Book:

Field and Wave Electromagnetics, (Second Edition)

by David K. Cheng• Teaching Website: http://cms.szu.edu.cn/emc• Course Assessment:

Attendance 15%Homework (Projects, experiment) 15%Final Exam (Open-book Exam) 70%

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Contents to be covered (Total 54 hours)

• Chapter 1 The Electromagnetic Model (2)• Chapter 2 Vector Analysis (6)• Chapter 3 Static Electric Fields (6)• Chapter 4 Solution of Electrostatic Problems (6)• Chapter 5 (*) Steady Electric Currents (2)• Chapter 6 Static Magnetic Fields (6)• Chapter 7 Time-Varying Fields and Maxwell’s Equations (6)• Chapter 8 Plane Electromagnetic Waves (6)• Chapter 9 Theory and Applications of Transmission Lines (4)• Chapter 10 (*) Waveguides and Cavity Resonators(4)• Chapter 11 Antennas and Radiating Systems(6)

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Chapter 1 The Electromagnetic Model

1.1 The Electromagnetic Spectrum

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1.1 The Electromagnetic Spectrum

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1.2 Applications of Electromagnetics (EM)

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1.2 Applications of Electromagnetics (EM)

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1.2 Applications of Electromagnetics (EM)

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1.2 Applications of Electromagnetics (EM)

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1.2 Applications of Electromagnetics (EM)

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1.2 Applications of Electromagnetics (EM)

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1.2 Applications of Electromagnetics (EM)

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Examples•

Propagation effects cannot be neglected when the signal path is not much smaller than the wavelength (e.g. ~0.1 wavelength)High speed digital circuits

System Clock ~ 2GHz

Inside the circuit, velocity of electromagneticwave ~ 2x108

m/s

(c is the velocity in vacuum)

If signal frequency f = 1GHz, wavelength λ

= 2x108

/ 1x109 = 0.2m

Presenter�
Presentation Notes�
Note: In vacuum, the velocity of light is 3x108 but slower in other media. Light is electromagnetic wave. �
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Examples

• High frequency analog circuits– Frequency ~ 1GHz – 10GHz

• Bluetooth• WLAN

• Optical Communications

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ExamplesRadiation becomes efficient when the

dimension of conductor larger than 0.1 wavelength

• Consumer electronics

• Electromagnetic interference and compatibility

Electromagnetic Compatibility, or EMC, is the ability of a device, equipment, or system to function satisfactorily in its electromagnetic environment without introducing intolerable electromagnetic disturbances to anything in that environment.

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Examples

• Other applications– Linear motor

– Computer

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Example: Application of linear motor (Maglev Train)

The Shanghai Transrapid Maglev Line: speed up to 430 km/hr.

Japanese Bullet Train

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What are Fields?

• Gravitational Field

• Electric Field

• Magnetic Field

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Chapter 2 Vector Analysis 2.1Introduction

2.2 Vector Addition and Subtraction 2.3 Products of Vectors

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2.3 Vector Operations (cont.)

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2.3 Products of Vectors

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2.3 Products of Vectors (cont.)

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2.3 Products of Vectors (cont.)

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2.3 Products of Vectors (cont.)

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2.4 Orthogonal Coordinate Systems

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2.4 Orthogonal Coordinate Systems

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2.4 Orthogonal Coordinate Systems

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2.4 Orthogonal Coordinate Systems

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2.4 Orthogonal Coordinate Systems

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2.4 Orthogonal Coordinate Systems

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2.4 Orthogonal Coordinate Systems

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2.4 Orthogonal Coordinate Systems

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2.5 Vector Differential Operators

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2.5 Vector Differential Operators

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2.5 Vector Differential Operators

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2.5 Vector Differential Operators

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2.5 Vector Differential Operators

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2.5 Vector Differential Operators

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2.5 Vector Differential Operators

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2.5 Vector Differential Operators

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2.5 Vector Differential Operators

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2.5 Vector Differential Operators

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2.5 Vector Differential Operators

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2.6 Two Null Identities

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2.6 Two Null Identities