Направляющие структуры и направляемые электромагнитные волны.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Владимирский государственный университет
имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
Институт информационных технологий и радиоэлектроники
Кафедра радиотехники и радиосистем
Гаврилов В.М.
«ЭЛЕКТРОДИНАМИКА И РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН»
Конспект лекций
Конспект лекций по дисциплине
«Электродинамика и распространение радиоволн» для студентов ВлГУ,
обучающихся по направлению
11.03.01 Радиотехника
Владимир 2015
Введение
В конспекте лекций по дисциплине «Электродинамика и распространение радиоволн» (ЭД и РРВ) рассматривается применение основных положений и аналитических методов теории электромагнитного поля для решения и анализа базовых задач электродинамики в радиотехническом и радиофизическом приложении, включая задачи распространения радиоволн в реальных условиях.
Тематика и объем материала курса лекций соответствует учебной программе курса и требованиям ФГОС ВПО по направлению 11.03.01 Радиотехника.
Основное внимание в курсе лекций уделено электродинамическому анализу направляющих структур различных типов и передачи по линии электромагнитной энергии, исследованию колебательных систем СВЧ; рассматриваются физические процессы, связанные с распространением радиоволн в анизотропных средах, исследуются особенности распространения радиоволн в природных средах Хорошему усвоению материала при его высокой информативности способствует подробное изложение в конспекте математической части курса. Неоправданно-обнадеживающее действие готового конспекта, снимающее прилежание студентов, удается в значительной мере избежать существенным сокращением текстовой части. Необходимые дополнительные пояснения имеют индивидуальный характер и вносятся в конспект непосредственно на лекциях.
|
|
|
Для повышения эффективности усвоения материалов курса приводиться краткое структурированное содержание дисциплины:
1. Волноводы (7а, [3] с. 74 - 94).
2. Поверхностные электромагнитные волны и замедляющие структуры (7а, [3] с. 95 - 105).
3. Линии передачи с волнами типа Т (7а, [3] с. 106 - 128).
Направляющие структуры и направляемые электромагнитные волны. Направляющие структуры. Классификация направляемых волн. Связь между продольными и поперечными составляющими полей в регулярной направляющей структуре. Критическая частота. Критическая длина волны. Поперечные электромагнитные волны. Электрические волны. Магнитные волны. Концепция парциальных волн. Скорость распространения энергии. Групповая скорость. Мощность, переносимая электромагнитной волной по линии передачи.
|
|
|
(ФРВ: 3, 4, 6, 7, 8), 2 => 3. 4, 5, 6; ФРВ – физика радиоволн. КЛ - конспект лекций.
Литература: 7б, [4] с. 239 – 256, КЛ с. 3 - 14.
Прямоугольный волновод. Круглый волновод. Токи на системах прямоугольного и круглого волноводов. Волны и коаксиальные линии. Линии поверхностной волны. Планарные линии передачи.
2, 3 => 4, 5, 6
Литература: 7б, [4] с. 257 – 291, КЛ с. 15 - 36.
Требования к линиям передачи. Одноволновый и многоволновый режим. Электрическая прочность линии передачи. Тепловой пробой. Предельная и допустимая мощность. Затухание в линиях передачи. Передача энергии по прямоугольному волноводу. Передача энергии по круглому волноводу. Передача энергии по коаксиальной линии.
3, 4 => 5, 6
Литература: 7б, [4] с. 292 – 312, КЛ с. 37 - 44.
1. Объемные резонаторы (7а, [3] с. 129-148).
Эволюция электромагнитных колебательных систем при повышении рабочей частоты. Прямоугольный объемный резонатор. Общая задача о колебаниях в прямоугольном объемном резонаторе. Цилиндрический объемный резонатор. Способы возбуждения и включения объемных резонаторов. Добротность объемных резонаторов. Другие типы объемных резонаторов.
|
|
|
(ФРВ: 5, 6), 2, 3, 5 => 6;
Литература: 7а, [1] с. 231 – 255, КЛ с. 45 - 56.
2. Распространение электромагнитных волн в анизотропных средах. Физический механизм анизотропии ферритов. Уравнение движения намагниченности. Тензор магнитной проницаемости намагниченного феррита. Уравнение Максвелла в анизотропной среде. Поперечное распространение электромагнитных волн в намагниченном феррите. Продольное распространение электромагнитных волн в намагниченном феррите.
(ФРВ: 2, 7, 8), 2, 3, 4, 6 => 9, 10, 11;
Литература: 7а, [1] с. 327 – 346, КЛ с. 57 - 64.
3. Компьютерные методы решения задач электродинамики. Прямоугольный волновод с неоднородным заполнением. Метод сеток. Метод Бубнова – Галеркина. Метод интегральных уравнений.
3, 7 => 3
Литература: 7а, [1] с. 387 – 405, КЛ с. 65 - 83.
4. Механизм распространения радиоволн в свободном пространстве. Энергетические соотношения в условиях свободного пространства. Область пространства, существенно участвующая в формировании поля на заданной линии.00
(ФРВ: 2, 7), 8 => 9, 10, 11;
Литература: 7а, [2] с.467 – 478, КЛ с. 84 - 90.
5. Распространение земных радиоволн. Физические процессы при распространении земной волны. Классификация методов расчета поля земной волны. Поле высоко поднятого излучателя в освещенной зоне. Поле низко расположенного излучателя в зоне приближения плоской Земли. Поле в зонах полутени и тени при высоко поднятых и низко расположенных излучателях.
|
|
|
(ФРВ: 2, 7, 8, 10), 9 => 10, 11;
Литература: 7а, [2] с.478 – 484, КЛ с. 91 - 101.
6. Атмосфера и ее влияние на распространение радиоволн. Строение атмосферы. Электрические свойства тропосферы и стратосферы. Электрические свойства ионосферы.
(ФРВ: 2, 7, 10, 11), 10 => 11;
Литература: 7а, [2] с. 485 – 496, КЛ с. 102 - 108.
7. Особенности распространения радиоволн различных диапазонов. Распространение УКВ на наземных радиолиниях. Распространение УКВ на космических радиолиниях. Распространение КВ. Распространение средних и длинных волн. Особенности распространения волн оптического диапазона
(ФРВ: 2, 7, 10, 11), 8, 9, 10 => 11;
Литература: 7а, [2] с.497 – 505, КЛ с. 109 - 118.
Направляющие структуры и направляемые электромагнитные волны.
Направляющие структуры.
Направляемые волны, в отличие от свободно распространяющихся в пространстве, могут существовать только при наличии направляющих элементов. Совокупность направляющих элементов образуют направляющую систему. Направляющие системы называют также линиями передачи энергии. В качестве таких сред могут быть использованы диэлектрики, металлы, границы перехода металл-диэлектрик и диэлектрик-металл, а так же их комбинации.
Направляющие системы предназначены для передачи энергии от ее источника к нагрузке. В связи с этим направляющие системы называют линиями передачи энергии или просто линиями передачи. Ниже приведены несколько видов линий передач:
Все линии передачи можно разделить на два больших класса: линии передачи закрытого типа и линии передачи открытого типа. В линиях передачи закрытого типа вся энергия сосредоточена в пространстве, экранированном от внешнего металлической оболочкой. В линиях передачи открытого типа электромагнитное поле, строго говоря, распределено во всем пространстве, окружающем линию. Однако открытые линии выполнены обычно таким образом, что подавляющая часть энергии электромагнитного поля сосредотачивается в непосредственной близости от линии.
Дата добавления: 2018-05-09; просмотров: 404; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!