Рабочая программа - Теория передачи электромагнитных волн

Подождите немного. Документ загружается.

Цель и задачи дисциплины "Теория передачи электромагнитных волн"

Форма 3

1.1. Цель преподавания дисциплины.

Настоящая программа составлена в соответствии с программой курса

"Теория передачи электромагнитных волн" разработанной учебно-

методическим объединением по специальности 380140 "Сети связи и системы

коммутации" и 380440 «Многоканальные телекоммуникационные системы».

Курс является одним из основных теоретических курсов для студентов

обучающихся по специальностям - телекоммуникация (связь).

1.2. Задачи изучения дисциплины.

Изучив дисциплину, студент должен знать:

- основные уравнения электродинамики;

- постановку задач электродинамики;

- иметь понятие о математических модулях реальных электродинамических

задач;

- основ теории (линий передачи) направляющих систем;

- классификацию направляемых волн;

- краевых задач электродинамики;

- представление о линейных устройств СВЧ и оптического диапазона.

1.3. Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо для изучения данной

дисциплины.

Для успешного освоения курсом студенты должны ознакомится

предварительно с курсом электричества и магнетизм, в общем курсе физики,

иметь достаточную математическую подготовку. Знать понятие векторов,

преобразование векторов, элементы аналитической геометрии, операции

интегральных и дифференциальных исчислений.

1.4. Студент должен знать и уметь

Программа ставит целью дать глубокое знание по теории постоянного и

переменного электромагнитного поля. Поэтому, студенты должны знать

различные методы краевых задач технической электродинамики, часто

используемых на практике.

2. Распределение учебного времени

№

п/п

Наименование тем и

разделов

Всего Аудиторные занятия, час Самостояте

льная

работа

в том числе

Часов % лекции лабор.

(практич.

семинар.)

1 2 1 2 1 2 1 2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Введение

Модуль I.

1. Основные уравнения

электродинамики

22 6 6 10

1.1. Векторы

электромагнитного поля

6 2 2 2

1.2. Уравнения Максвелла. 8 2 2 4

1.3. Теорема Умова-Пойтинга. 8 2 2 4

Модуль II.

2. Постановка задач

электродинамики.

56 16 16 24

2.1. Понятие о

математических модулях.

6 2 2 2

2.2. Задачи электродинамики. 6 2 2 2

2.3. Волновые уравнения. 6 2 2 2

2.4. Электродинамические

потенциалы.

6 2 2 2

2.5. Постановка и некоторые

подходы к решению

краевых задач

электродинамики.

6 2 2 2

2.6. Электростатическое поле. 10 2 2 6

2.7. Стационарное

электромагнитное поле.

10 2 2 6

2.8. Методы решения краевых

задач.

6 2 2 2

Модуль III.

3. Основы теории

направляющих систем.

21 6 6 9

3.1. Излучение

электромагнитных волн.

6 2 2 2

3.2. Плоские волны. 4 1 1 2

3.3. Волновые явления на

границе раздела двух

сред.

3 1 1 1

3.4. Дифракция

электромагнитных волн.

6 2 2 2

3.5. Общие свойства

направляемых волн.

6 2 2 2

Модуль IV.

4. Направляющие системы.

Резонаторы. Элементная

база техники СВЧ и

ВОЛС.

24 6 6 12

4.1. Волноводы. 5 1 1 3

4.2. Объемные резонаторы. 5 1 1 3

4.3. Общая теория цепей СВЧ.

Элементная база техники

СВЧ.

7 2 2 3

4.4. Элементная база ВОЛС. 7 2 2 3

Итого 100 34 34 55

3. Содержание дисциплины

Наименование темы

и ее содержание

Объе

м в

часах

№

занят

ия

Контроль Основная и

дополнительн

ая лит-ра

Технические

средства

обучения

1 2 3 4 5 6

Модуль1. Объем

лекционных занятий.

Объем лабораторно -

практических занятий.

Объем самостоятельной

работы.

ВВЕДЕНИЕ

Модуль I – лекцион. занятия

1. Основные уравнения

электродинамики.

1.1. Векторы

электромагнитного поля и

параметры, характеризующие

среду.

1.2. Уравнения Максвелла.

Принцип перестановочной

двойственности. Система

уравнений Максвелла для

монохроматического поля в

комплексной форме.

Граничные условия.

1.3. Теория Умова-Пойтинга.

Текущий

контроль

1.4

1, 2, 3, 4

1, 2

плакаты

Практическо -

лабораторные занятия по

модулю I.

1. Уравнение Максвелла.

2. Векторный анализ

электромагнитного поля,

характеризующие среду.

3. Теорема Умова-Пойтинга.

Текущий

контроль

1, 5, 4, 2

1, 5, 4

1,2,4

раздаточные

материалы

Самостоятельная работа по

модулю I.

1. Повторение по курсу

«Обращая физика» основных

законов электромагнитных

Текущий

контроль 1, 2, 3, 4

явлений.

2. Граничные условия для

касательных, составляющих

векторов, электрического и

магнитного полей.

3. Граничные условия на

поверхности идеального

проводника.

4. Физическая сущность

граничных условий.

5. Энергия

электромагнитного поля.

5.1. Сторонние токи и заряды.

5.2. Уравнение баланса

мгновенных значений

мощности.

5.3. Активная, реактивная и

комплексная мощности.

5.4. Уравнение баланса

комплексной мощности

(комплексный вектор

Пойтинга).

5.5. Скорость

распространения

электромагнитной энергии.

Модуль II. Объем

лекционных занятий.

Объем лабораторно -

практических занятий.

Объем самостоятельных

работ.

2. Постановка задач

электродинамики.

2.1. Постановка задач

электродинамики. Понятия о

математических модулях.

2.2. Классификация задач

электродинамики. Теоремы

единственности решения

краевых задач.

2.3. Волновые уравнения в

общем и монохроматическом

поле.

2.4. Электродинамические

потенциалы

монохроматическом поле и в

общем случае.

2.5. Постановка и некоторые

подходы к решению краевых

задач электродинамики.

2.6. Электростатическое поле.

Основные уравнения.

Граничные условия.

Текущий

контроль

1,2,4,3

1,2

1,3

1,4

1,5

1,2,3,

Плакаты,

раздаточные

материалы

Плакаты,

раздаточные

материалы

Постановка и методы

решения задач

электростатики.

2.7. Стационарные

электромагнитное поле.

Основные уравнения.

Магнитостатика. Магнитное

поле. Энергия стационарного

магнитного поля. Расчет

магнитных полей.

2.8. Методы решения краевых

задач. Методы разделения

переменных. Строгое решение

задач методом разделения

переменных. Общее решение

волновых уравнений в разных

системах. Приближенные

методы решения задач.

Алгоритмитизация краевых

задач.

Практическо-лабораторные

занятия по Модулю II.

1. Постановка и решение

электростатических задач.

2. Магнитное поле

постоянных токов.

3. Постановка и решение

задач для определения

стационарного

электрического поля.

4. Электромагнитные волны в

диэлектрике.

Текущий

контроль

Текущий

контроль

1,2,3,

1,2,3,4,

1,4,8

Плакаты,

раздаточные

материалы

плакаты,

раздаточные

материалы

Самостоятельная работа по

модулю II.

1. Волновые уравнения для

монохроматического поля.

2. Электродинамические

потенциалы для

монохроматического поля.

3. Плоские задачи

электродинамики.

4. Сторонние магнитные токи

и заряды.

5. Граничные условия в

электростатическом поле.

6. Энергия стационарного

магнитного поля.

Текущий

контроль

1,2,3,4

Модуль III.Объем

лекционных занятий.

Объем лабораторно -

практических занятий.

Объем самостоятельной

работы.

9 Плакаты,

раздаточные

3. Основы теории

направляющих систем.

3.1. Излучение

электромагнитных волн.

Элементарный электрический

вибратор (ЭЭВ). Анализ

структуры электромагнитного

поля ЭЭВ. Его диаграмма

направленности.

Эквивалентные источники

ЭМП. Элемент Гюгенса.

3.2. Плоские волны в

однородной изотропной

среде. Поляризация волн.

3.3. Волновые явления на

границе раздела 2-х сред.

Падение, полное

прохождение, полное

отражение волны.

Поверхностный эффект.

3.4. Дифракция ЭМВ.

Постановка задач. Дифракция

плоской волны на круговом

цилиндре. Физическая оптика.

Геометрическая оптика.

Геометрическая теория

дифракции.

3.5. Общие свойства

направляемых волн.

Направляющие системы и

направляемые волны. Связь

между поперечными и

продольными составляющими

векторов ЭМП. Магнитные и

гибридные волны.

Электромагнитные

поперечные волны. Скорость

распространения энергии и

групповая скорость.

Электрическая прочность

линии. Затухание в линиях.

Практическо-лабораторные

занятия по Модулю III.

1. Электромагнитные волны

между параллельно

проводящими

поверхностями.

2. Электромагнитные волны

в прямоугольном

волноводе.

3. Электромагнитная волна в

коаксиальных

направляющих системах.

Текущий

контроль

Текущий

контроль

Текущий

контроль

Текущий

контроль

1,2,3,4

1,2

1,3

1,2,3

1,2,3,

1,2,3

материалы

Плакаты,

раздаточные

материалы

раздаточные

материалы,

плакаты

Самостоятельная работа по

модулю III.

1. Элементарный магнитный

вибратор.

2. Теорема взаимности.

3. Граничные условия

Леонтовича-Щукина.

4. Численные решения задач

дифракции.

5. Концепция парциальных

волн.

текущий

контроль

текущий

контроль

1,2,3,4

Модуль IV.Объем

лекционных занятий.

Объем лабораторно -

практических занятий.

Объем самостоятельной

работы.

4.1. Волноводы разной

конфигурации. Передача

энергии. Замедляющие

системы.

4.2. Виды резонаторов.

Характеристики и общие

свойства.

4.3. Цепь СВЧ. Проблемы

согласования. Элементная

база техники СВЧ. Пассивные

устройства СВЧ. Невзаимные

устройства СВЧ.

4.4. Методы реализации

элементов ВОЛС. Устройства.

Назначение.

Практическо-лабораторные

занятия по Модулю IV.

1. Электромагнитная волна в

полном резонаторе.

2. Электромагнитная волна в

цилиндрическом волноводе.

3. Исследование объёмного

резонатора.

Текущий

контроль

1,2,3,4

1,2,3,8

плакаты,

раздаточные

материалы

плакаты,

раздаточные

материалы

раздаточные

материалы,

плакаты

Самостоятельная работа по

модулю IV.

1. Волноводы сложной

формы.

2. Коаксиальная линия.

3. Виды резонаторов.

4. Различные методы

согласования цепей СВЧ.

5. Элементная база техники

СВЧ.

6. Элементная база ВОЛС.

Текущий

контроль

Текущий

контроль

1,2,3,4

1,2,3,4,7

Основная литература:

1. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Высшая

школа, 1992.

2. Кугушев А.М., Голубева Н.С., Митрохин В.Н. «Основы радиотехники.

Электродинамика и распространение радиоволн». М.: Изд. МГТУ им. Н.Э.

Баумана, 2001г.

3. Пименов Ю.В., Вольман В.И. Техническая электродинамика. М.: Радио и

связь, 2000г.

4. Фольковский О.И. Техническая электродинамика М.: Связь, 1978г.

Дополнительная литература:

1. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. М.:

наука, 1978г.

2. Федоров Н.А. Основы электродинамики. М.: Высшая школа, 1980г.

3. Гольдштейн Л.Д., Зернов Н.В. Электромагнитные волны и пространство.

М.: Советское радио, 1971г.

4. Унгер Г.Г. Оптическая связь. М.: Связь, 1979г.

5. Новгородцев А.Б. ТОЭ2 Теория электромагнитного поля. Санкт -

Петербург, изд. СПБГТУ, 2001г.

6. Электрофизика информационных систем. М.: Высшая школа, 2001г.

7. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. М.: изд. Связь, 1972г.

8. Кочержевский Г.Н. Антеннофидерные устройства. М.: изд. Связь, 1972г.

9. Купалян С.Д. Теоретические основы электротехники, часть3.

Электромагнитные поля. Энергия, 1970г.

10. Даревский А.Н., Кухаркин Е.С. ТОЭ, часть 2. Основы теории

электромагнитного поля. М.: изд. Высшая школа, 1965г.

11. Бессонов Л.А. ТОЭ, часть 3. Теория электромагнитного поля. М.: изд.

Высшая школа, 1973г.

12. Зайцев И.А., Лурье А.Г. Задачник по ТОЭ (раздел «Электромагнитное

поле»), М.: Л.: Госэнергоиздат, 1961г.

13. Сборник задач и упражнений по ТОЭ (19 глава) под руководством П.А.

Ионкина М.: Энергоиздат, 1982г.

14.Говорков В.А., Купоян С.Д. Теория электромагнитного поля в

упражнениях и задачах. М.: Связь, 1980г.

15.Батыгин В.В., Топтыгин Н.Н. Сборник задач по электродинамики. М.:

Наука, 1970г.

16.Вонгай А.Д. Методические указания по выполнению лабораторных работ

по дисциплине «Теория распространения электромагнитных волн».

Акмола, ААУ, 1997г.

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА:

1. Макеты по проведению лабораторных работ по дисциплине «Теория

передачи электромагнитных волн». Ауд. 508.

Рейтинговая программа оценки знаний студентов

по дисциплине «Теория передачи электромагнитных волн»

Наименование

модуля

Наименование работ Объем

часов

Количе

ство

баллов

1 2 3 4