1.1       Цель курса состоит в формировании представлений об электромагнитных полях и электродинамических процессах, лежащих в основе телекоммуникационных систем.

1.2        Задачами курса являются:

-         уяснение физики и основных закономерностей электромагнитного  поля в свободном пространстве (излучение), в направляющих устройствах и в замкнутых объемах, распространения электромагнитных волн;

-         ознакомление с методами решения электродинамических задач: расчета полей элементарных излучателей и электромагнитных волн в радиоэлектронных системах передачи информации.

2.     Требования к уровню освоения содержания дисциплины

При итоговом контроле студент должен понимать основные термины и закономерности электродинамики, включая распространение электромагнитных волн, иметь представления о способах возбуждения и методах анализа электромагнитных полей.

 3.     Объем дисциплины и виды учебной работы

4.     Содержание дисциплины

            Тема 1. Введение (2ч)

Вектора электромагнитного поля. Законы Кулона, Гаусса, электромагнитной индукции (закон Фарадея), полного тока (закон Ампера), дифференциальный закон Ома. Параметры сред: диэлектрическая и магнитная проницаемости, электрическая проводимость. Система  интегральных уравнений Максвелла. Система дифференциальных уравнений Максвелла. Ток смещения. Дифференциальные уравнения для комплексных амплитуд векторов поля.  Понятие магнитных зарядов и токов. Комплексная  диэлектрическая  проницаемость классификация сред.

Тема 3. Граничные условия для векторов поля (2ч)

Теорема Умова-Пойнтинга. Запасенная энергия, мощность потерь, мощность излучения. Вектор Пойнтинга в комплексной форме. Теорема единственности решения уравнений Максвелла при  заданных граничных условиях.

Тема 5. Плоская электромагнитная волна (8ч)

Волновые уравнения. Плоские волны в среде без потерь. Характеристическое сопротивление среды. Фазовая скорость, длина волны, групповая скорость. Явление дисперсии. Поляризация плоских волн, виды поляризации. Плоская волна в среде с потерями. Отражение и преломление плоских волн при нормальном падении на границу раздела двух сред. Отражение и преломление волны при наклонном падении при различных поляризациях. Коэффициенты  отражения и преломления. Законы Снеллиуса. Угол Брюстера. Полное внутреннее отражение. Скин-эффект и толщина скин-слоя. Приближенные граничные условия Щукина – Леонтовича.

Тема 6. Излучение электромагнитных волн (8ч)

Векторные электродинамические потенциалы. Функция Грина свободного пространства, сферическая электромагнитная волна. Решение уравнений Гельмгольца для векторных потенциалов. Элементарный электрический излучатель. Поля в ближней, промежуточной и дальней зонах. Мощность излучения, сопротивление излучения, диаграмма направленности. Элементарный магнитный излучатель. Элемент Гюйгенса.

Тема 7. Электромагнитные волны в направляющих системах (2ч)

Разновидности направляющих устройств. Волновые уравнения для направляемых волн, их классификация и универсальные свойства.

Тема 8. Прямоугольный и круглый металлические волноводы (6ч)

Решение уравнений для волн Е и Н типов. Режимы распространения и нераспространения, критические частоты и длины волн. Картины силовых линий поля и поверхностных токов на стенках. Основная волна, одномодовый диапазон частот. Выбор размеров волновода. Потери энергии в диэлектрике и стенках волновода, коэффициент затухания.

            Тема 9. Коаксиальный волновод, полосковые линии (2ч)

Волны типа Т, волновое сопротивление. Картины полей. Поля в симметричной и несимметричной полосковой линиях. Высшие типы волн.

Тема 10. Объемные резонаторы (2ч)

Объемный резонатор как поли-резонансная частотно избирательная система. Общие свойства резонаторов. Прямоугольный объемный резонатор.  Поля Е и  Н типов. Резонансные частоты. Цилиндрический и коаксиальный  резонаторы. Картины поля. Собственная и нагруженная добротности объемного резонатора.

Тема 11. Распространение радиоволн в свободном пространстве (4ч)

Распространение электромагнитных колебаний в свободном пространстве. Структура и интенсивность поля в дальней зоне. Векторная комплексная диаграмма направленности антенны. Энергетический выигрыш за счет направленного излучения. Коэффициент усиления антенны.  

Тема 12. Распространение радиоволн у Земли (5ч)

а) основная литература

3.           Неганов В.А., Осипов О.В., Раевский С.Б., Яровой Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн. Под. ред. В.А. Неганова и С.Б. Раевского — М: Радио и связь, 2005. — 648 с. 

б)  дополнительная литература

4.           Щербаков Г.И. Электродинамика и распространение радиоволн. Основные законы электродинамики, статические и волновые поля, излучение. Конспект лекций. – Казань, КГТУ, 1993. 

• Официльный сайт КАИ