Министерство образования и науки Российской Федерации

Министерство образования и науки Российской Федерации
ФГБОУ ВПО
«ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
Физико-технический институт
Кафедра Радиоэлектроники и телекоммуникационных систем
УТВЕРЖДАЮ
Директор института
__________________
"____"____________2012 г.
УЧЕБНО - ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И ВОЛНЫ»
Направление подготовки:
210700 «Инфокоммуникационные
технологии и системы связи »
Профиль подготовки:
210402 «Инфокоммуникационные
технологии и системы связи»
Квалификация (степень)
бакалавр
Форма обучения
очная
Учебный год
2013/2014
Составитель плана
Егоров Виктор Николаевич, к.т.н., профессор кафедры радиоэлектроники и
телекоммуникационных систем
Иркутск 2014
РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИН ПО ВИДАМ
ЗАНЯТИЙ
ЛЕКЦИИ
№
пп
1
2
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
3
3.1
3.2
4
4.1
5
5.1
5.2
5.3
5.4
5.5
6
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
7
7.1
7.2
7.3
7.4
Разделы и темы дисциплины по учебной программе
Семестр 4
Введение
Основные уравнения электромагнитного поля.
Уравнения Максвелла в дифференциальной форме.
Уравнения Максвелла в интегральной форме. Закон полного тока и
закон электромагнитной индукции.
Материальные уравнения электромагнитного поля и
классификация сред.
Уравнения Максвелла для гармонических полей. Комплексные
амплитуды, комплексные проницаемости.
Граничные условия для векторов электромагнитного поля.
Энергия и мощность электромагнитного поля
Энергетические характеристики и мгновенный баланс энергии
поля, мгновенный вектор Пойнтинга.
Энергия гармонического электромагнитного поля. Комплексный
вектор Пойнтинга, комплексная мощность, средний баланс энергии
гармонических колебаний.
Основные теоремы и принципы в теории гармонических полей.
Принцип перестановочной двойственности уравнений Максвелла.
Плоские волны в однородной среде.
Волновое уравнение и его общее решение. Однородная плоская
волна в среде без потерь.
Длина волны, фазовая скорость, характеристическое сопротивление
среды, плотность потока энергии.
Плоская однородная волна в среде с потерями.
Волны в проводящей среде. Скин-эффект, условие Леонтовича.
Поляризация электромагнитных волн. Линейная, круговая и
эллиптическая поляризации.
Отражение и преломление плоских волн на границе раздела
сред.
Нормальное падение волны на границу раздела сред без потерь.
Стоячая волна.
Наклонное падение волны на границу раздела сред, формулы
Френеля.
Полное прохождение волны через границу раздела, угол Брюстера.
Полное внутреннее отражение, поле над и под границей раздела,
поверхностная волна.
Общие свойства волн в линиях передачи.
Линии передач (волноводы) с односвязным и многосвязным
поперечным сечением. Понятие типа волны и критической частоты.
Классификация направляемых волн, быстрые и медленные волны,
волны Т, Е, Н и гибридные волны.
Постановка задачи о волноводе, метод разделения переменных.
Связь поперечных компонент векторов поля в волноводе с
Кол-во
часов
1
5
2
1
5
5
5
7.5
8
8.1
8.3
9
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
9.6
10
10.1
10.2
10.3
11
11.1
11.2
11.3
11.4
12
12.1
12.2
12.3
12.4
12.5
12.6
12.7
13
13.1
продольными.
Мощность, переносимая электромагнитной волной в линии
передачи.
Линии передачи с Т- волнами.
Коаксиальный волновод, длина волны, фазовая и групповая
скорости Т волн.
Симметричная полосковая, микрополосковая, и копланарная линии.
Полые металлические волноводы.
Решение волнового уравнения в прямоугольном металлическом
волноводе для Е и Н волн.
Структура силовых линий электромагнитного поля и линий
поверхностных токов в прямоугольном волноводе.
Решение волнового уравнения в круглом металлическом волноводе
для Е и Н. волн.
Структура силовых линий векторов электромагнитного поля и
линий поверхностных токов в круглом волноводе.
Дисперсия и затухание в волноводах, длина волны, фазовая и
групповая скорости быстрых волн, концепция Бриллюэна.
Волноводы эллиптического, П- и Н -образного поперечных
сечений, основы применения металлических волноводов.
Линии передачи поверхностных волн.
Волноводы поверхностных волн и замедляющие системы. Длина
волны, фазовая и групповая скорости медленных волн.
Плоский диэлектрический волновод.
Круглый диэлектрический волновод, основной и высшие типы
волн.
Семестр 5
Волновые процессы в нерегулярных линиях передачи.
Отражение в нерегулярной линии. Коэффициент отражения,
коэффициент стоячей (бегущей) волны, КПД линии передач.
Трансформация входного сопротивления линии при изменении
расстояния до плоскости отражения.
Условие согласования линии с нагрузкой, узкополосное
согласование.
Методы анализа нерегулярных линий передачи. Матрицы
рассеяния.
Элементы линий передачи.
Сочленения и изгибы линий передачи.
Переходы между различными типами линий, трансформаторы и
фильтры типов волн.
Согласованные нагрузки, подвижные и неподвижные
короткозамыкатели.
Разветвления линий передач и мостовые соединения.
Согласующие элементы, ступенчатые и плавные переходы,
трансформаторы сопротивлений в линиях.
Аттенюаторы, фазовращатели, направленные ответвители,
поляризаторы.
Невзаимные элементы линий, вентили, циркуляторы.
Резонаторы.
Резонаторы на основе направляющих волноводных структур.
Резонаторы стоячих и бегущих волн, условия резонанса.
2
6
4
4
6
4
13.2
13.3
13.4
14
14.1
14.2
15
15.1
№
пп
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Цилиндрический, прямоугольный и коаксиальный резонаторы.
Диэлектрические и квазиоптические резонаторы.
Добротность резонаторов. Способы включения резонаторов в
СВЧ-тракт. Основные способы возбуждения волноводов и
резонаторов.
Решения уравнений Максвелла при заданных источниках.
Однородные и неоднородные волновые уравнения для векторов
электромагнитного поля.
Волновое уравнение для электродинамических потенциалов и его
решение. Запаздывающие потенциалы. Сферическая волна.
Излучение электромагнитных волн.
Поле элементарного электрического излучателя в ближней и
дальней зонах. Диаграмма направленности, мощность и
сопротивление излучения.
Всего
2
1
53
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
Название работы
Кол-во
часов
Семестр 5
Лабораторная работа №1 Исследование прямоугольного
металлического волновода.
Лабораторная работа №2 Исследование волновода поверхностных
волн.
Лабораторная работа №3 Исследование цилиндрического объемного
резонатора.
Лабораторная работа №4 Исследование открытого диэлектрического
резонатора.
Лабораторная работа №5 Исследование рупорной антенны.
Лабораторная работа № 6 Измерение характеристик ферритового
вентиля
Лабораторная работа № 7 Измерение характеристик ферритового
циркулятора
Лабораторная работа № 8 Исследование коаксиальной линии
Зачетное занятие
Всего
4
4
4
4
4
4
4
2
4
34
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
№
пп
1
2
3
4
5
6
7
8
Тема занятия
Семестр 4
Основные методы расчета статических и стационарных полей
Основные уравнения электромагнитного поля и их следствия
Граничные условия
Вещественное и комплексное представления электромагнитных
волн, энергетические характеристики поля
Затухание плоской электромагнитной волны в среде с потерями
Определение вида поляризации электромагнитных волн
Расчет глубины скин-слоя и импеданса проводников
Расчет коэффициентов отражения и прохождения
Кол-во часов
1
1
1
1
1
1
1
1
9
10
11
12
13
14
15
16
электромагнитных волн
Расчет характеристик полого прямоугольного металлического
волновода
Расчет характеристик полого круглого металлического волновода
Расчет характеристик коаксиальной линии.
Расчет характеристик плоского диэлектрического волновода
Расчет характеристик микрополосковой линии.
Расчет узкополосного согласующего устройства.
Расчет поля элементарного электрического и магнитного диполя в
дальней зоне.
Изучение конструкций реальных элементов линий передач.
Всего
1
1
1
1
1
1
1
3
18
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
№
пп
1
2
3
4
5
6
7
8
Кол-во часов
Вид занятий
Семестр 4
Подготовка к практическим занятиям
Самостоятельное изучение разделов курса
Самостоятельное решение задач по курсу
Подготовка к зачету
Семестр 5
Оформление отчетов по лабораторным работам
Самостоятельное изучение разделов курса
Выполнение курсовой работы
Подготовка к экзамену.
8
6
17
5
Всего
4
9
10
16
75
План составил:
Егоров В.Н., к.т.н., профессор кафедры РЭиТС
____________________________________________________________
_________________________ “____”_________ 20__ г.
(подпись)
План одобрен на заседании кафедры Радиоэлектроники и телекоммуникационных
систем
Протокол № ___ от “___” _________________ 20__ г.
Зав. кафедрой ____________________ /Ченский А.Г./ “____”_________ 20__ г.
(подпись)
Программа одобрена на заседании Методической комиссии
Физико-технического института
Протокол № _____ от “___” _________________ 20__г.
Директор института ____________________ /ФИО/ “____”_________ 20__ г.
Руководитель ООП __________________ /ФИО/ “____”_________