Université du Québec en Outaouais Département d'informatique et d'ingénierie
Sigle : GEN1653  Gr. 01
Titre : Électromagnétisme appliqué
Session : Automne 2016  Horaire et local
Professeur : Eftimov, Tinko
1. Description du cours paraissant à l'annuaire :

Objectifs

Au terme de cette activité, l'étudiant(e) sera en mesure: d'analyser des problèmes pratiques de propagation d'ondes électromagnétiques.

Contenu

Contenu: Ondes électromagnétiques et modes de propagation (libre, guidée). Lignes de transmission, analyse temporelle et fréquentielle, abaque de Smith, adaptation d'impédance. Guides d'ondes, modes TE, TM et TEM, pertes et atténuation, cavités résonantes, fibres optiques. Antennes et radiation, équation de Friis, réseaux d'antennes. Propagation des ondes électromagnétiques en espace libre, analyse des liens micro-ondes terrestres et satellites.
2. Objectifs spécifiques du cours :
Le cours couvre 5 des 12 qualités requises des diplômés telles que définies dans les normes d'agrément des programmes de génie au Canada (http://www.engineerscanada.ca/fr/ressources-en-matiere-dagrement):

Qualité 1: Connaissance en génie

Qualité 2: Analyse de problèmes

Qualité 3: Investigation

Qualité 5: Utilisation d'outils d'ingénierie

Qualité 9: Impact du génie sur la société

Les qualités 2 et 3 sont mesurées dans ce cours pour fins de rétroaction.

Objectifs spécifiques Qualité Indicateurs Introduit Développé Appliqué

1.L'étude des ondes électromagnétiques des diapasons RF, micro-ondes et optiques:

  • Apprendre à travailler avec LabVolt.
  • Réaliser des schémas micro-ondes utilisant des composants micro-ondes.

2.Analyser des schémas d'applications spécifiques reliés au fonctionnement des composants.

3.Savoir et pouvoir utiliser les données des expériences, les présenter sous une forme convenable et en tirer des conclusions.
2
 1. Identifier les informations connues et inconnues, et les incertitudes d'un problème.
X
2. Formuler un processus de résolution de problème, comprenant des approximations et des hypothèses.
X
3
 2. Mettre en oeuvre des investigations documentaires, des expériences et/ou des prototypes.
X
3. Faire une analyse critique des résultats pour parvenir à des conclusions et en évaluer la validité.
X
3. Stratégies pédagogiques :
  • Leçons magistrales: 3 heures de cours par semaine. En plus des principes fondamentaux et plusieurs exemples, des problèmes seront faits en classe pour permettre aux étudiants de bien assimiler la matière théorique présentée aux cours.
  • Travaux pratiques: 5 travaux pratiques de 3 heures au laboratoire.
  • Devoirs: Décrire et résoudre des problèmes liés aux expériences en laboratoire.
4. Heures de disponibilité ou modalités pour rendez-vous :
Consultations sur rendez-vous.
5. Plan détaillé du cours sur 15 semaines :
Semaine Thèmes Dates
1    Chapitre 1 : Dipôles électriques. Ondes électromagnétiques.

Oscillations. Équations de Maxwell. Ondes EM planes.
Puissance d'une onde. Atténuation.

 08 sept. 2016 
2    Chapitre 2 : Polarisation, réflexion et impédance.

Réflexion et transmission des ondes électromagnétiques.
Polarisation des ondes électromagnétiques sur réflexion.
Coefficients de réflexion et impédance.

 15 sept. 2016 
3    Chapitre 3 : Interférence. Ondes stationnaires. Cavités résonantes.

Interférence et diffraction des ondes électromagnétiques.
Ondes stationnaires et cavités résonantes.

 22 sept. 2016 
4    Chapitre 4 : Guides d'ondes métalliques. Composants micro-ondes.

Plaques parallèles, rectangulaires et circulaires. Guides microruban et composants micro-ondes. Guides d'ondes métalliques. Modes. Modes TE, TM et TEM.

Travail pratique 1 (Le 28 septembre 2016, à remettre le 5 octobre 2016)
Familiarisation avec l'équipement des micro-ondes.

 29 sept. 2016 
5    Chapitre 5 : Lignes de transmission. Équation d'onde.

Lignes de transmission, câbles. Ligne coaxiale, bifilaire.

Devoir 1 (Le 6 octobre 2016, à remettre le 27 octobre 2016)

Travail pratique 2 (Le 5 octobre 2016, à remettre le 26 octobre 2016)
Détection des signaux micro-ondes.

 06 oct. 2016 
6    Semaine d'études 13 oct. 2016 
7    Examen mi-session 20 oct. 2016 
8    Chapitre 6 : Lignes terminées: 1.

Impédance. Réflexion.

Travail pratiques 3 (Le 26 octobre 2016, à remettre le 2 novembre 2016)
Mesures de réflexion, transmission et ondes stationnaires

 27 oct. 2016 
9    Chapitre 7 : Lignes terminées: 2.

Adaptation d'impédance. Abaque de Smith.

Devoir 2 (Le 3 novembre 2016, à remettre le 10 novembre 2016)

Travail pratique 4 (Le 2 novembre 2016, à remettre le 16 novembre 2016) Mesure d'impédance.

 03 nov. 2016 
10    Chapitre 8 : Antennes.

Antennes. Types d'antennes : dipôle, monopôle, boucle, cornet, Yagi, parabolique, planaires.

 10 nov. 2016 
11    Chapitre 9 : Guides d'ondes diélectriques. Composants.

Guides diélectriques. Champs gaussiens. Composants.

Travail pratique 5 (Le 16 novembre 2016)
Antennes.

 17 nov. 2016 
12    Chapitre 10 : Fibres optiques. Champs gaussiens. Transmission par fibres optiques.

Bilan de puissance. Bilan de temps.

 24 nov. 2016 
13    Chapitre 11 : Communications satellites. Communications sans fil.

Systèmes radars. Systèmes de communications satellites.
Systèmes de positionnement par satellites.

 01 déc. 2016 
14    Semaine de révision et de rattrapage 08 déc. 2016 
15    Examen final 15 déc. 2016 
6. Évaluation du cours :
Il faut obtenir au moins 50 % de la note aux examens (mi-session et final) pour que les notes des autres travaux soient prises en compte dans le calcul de la moyenne finale.

Outils d'évaluation Pondération Indicateurs évalués
Devoirs (2)
10 %
Examen de mi-session
30 %
2.1 et 2.2
Examen final
40 %
2.1 et 2.2
Travaux pratiques (5)
20 %
3.2 et 3.3

Par indicateur mesuré, on entend qu'à la fin du cours, un niveau de performance (0,1,2,3) est donné pour chaque indicateur et pour chaque étudiant selon la grille ci-dessous:

Indicateurs Niveau 0 Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3
2.1 - Identifier les informations connues et inconnues, et les incertitudes d'un problème.
Identification inadéquate ou inexistante des informations connues et inconnues et des incertitudes
Identification partielle des informations connues et inconnues et des incertitudes
Identification adéquate des informations connues et inconnues et des incertitudes
Identification exhaustive des informations connues et inconnues et des incertitudes
2.2 - Formuler un processus de résolution de problème, comprenant des approximations et des hypothèses.
Formulation du processus de résolution inacceptable et traitement inadéquat des approximations et des hypothèses
Formulation du processus de résolution acceptable, mais traitement partiel des approximations et des hypothèses
Formulation du processus de résolution et traitement des approximations et des hypothèses acceptables
Formulation du processus de résolution et traitement des approximations et des hypothèse remarquables
3.2 - Mettre en oeuvre des investigations documentaires, des expériences et/ou des prototypes.
Mise en oeuvre inacceptable
Mise en oeuvre partielle
Mise en oeuvre acceptable
Mise en oeuvre remarquable
3.3 - Faire une analyse critique des résultats pour parvenir à des conclusions et en évaluer la validité.
Analyse critique des résultats inadéquate ou inexistante
Analyse critique des résultats acceptable, mais évaluation de leur validité inadéquate
Analyse critique des résultats et évaluation de leur validité acceptable
Analyse critique des résultats et évaluation de leur validité remarquables

7. Politiques départementales et institutionnelles :
8. Principales références :
  • Optionnel: M. Nicolas, Ondes et électromagnétisme, DUNOD, 2009, ISBN 978-2-10-052657-4.
  • Optionnel: F. Cardiol, Électromagnétisme, Presse polytechnique et universitaire romande, 2002.
  • Obligatoire: J.D. Kraus, Electromagnetics with Applications, McGraw-Hill, 1999, ISBN 0-07-289969-7.
  • Obligatoire: T. Eftimov, Notes de cours disponibles sur Moodle.
9. Page Web du cours :
https//moodle.uqo.ca