Теория передачи электромагнитных волн

内容描述: Дисциплина изучает Физические основы электромагнитных волн и их использование при передачи информации в системах связи и телекоммуникации.

贷款数: 5

Пререквизиты:

• Введение в инженерное образование

*СomplexityDiscipline(zh-CN)*:

零件: Вузовский компонент

循环次数: Базовые дисциплины

Цель

• Цель дисциплины Усвоение студентами основ теории электромагнитных процессов, происходящих в различных средах, в линиях передачи электромагнитной энергии и линейных устройствах сверхвысоких частот и оптического диапазона.

Задача

• Основная задача курса ТПЭМВ состоит в изучении одной из форм материи - электромагнитного поля и его проявлений в разных устройствах техники, усвоение современных методов моделирования электромагнитных процессов, методов анализа, синтеза и расчета электромагнитных полей, применяемых в системах связи. Изучение должно способствовать развитию и закреплению потребности в самостоятельной работе с научно-технической литературой, выработке развитых представлений о методах применения теорий анализа, расчета и синтеза электромагнитных полей в специальных дисциплинах и для успешного решения инженерных проблем будущей специальности.

Результат обучения: знание и понимание

• Процесс изучения дисциплины направлен на формирование знания и приобретение навыков для работы с направляющими системами в телекоммуникациях Студент знает основы теории электромагнитного поля, об излучениях электромагнитных волн излучателями, о свойствах и параметрах направляющих систем Знает: - основы теории цепей СВЧ; - принципы действия и параметры элементов функциональных узлов СВЧ; - основы теории электромагнитного поля; - излучения электромагнитных волн излучателями. -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. Знать программы компьютерного моделирования сетей связи и использовать их при разработке направляющих систем в радио связи

Результат обучения: применение знаний и пониманий

• В результате изучения данной дисциплины студенты умеют: - рассчитывать характеристики электромагнитного поля, рассчитывать основные параметры устройств СВЧ, производить измерения их параметров; - иметь представление об основах рефракции и дифракции электромагнитных волн; - измерять электротехнические величины систем радиотехники; - работать с технической литературой Использовать приобретённые теоретические знания и практические навыки к изучению научно-технической информации, отечественного и зарубежного опыта Уметь проводить технико-экономическое обоснования проектных расчетов с использованием современных подходов и методов

Результат обучения: формирование суждений

• Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих суждений Уверенность в умении эксплуатации и развитию антенно-фидерных систем в сетей передачи данных Уверенность в умении моделирования и разработки процессно-ориентированных систем управления антенно-фидерных устройств Иметь суждения по вопросу концепции направляющих систем в телекоммуникационных сетей их обслуживания в коммутируемой сети связи и методы их оценки Уверенность в умении использования стандартизация и сертификация направляющих систем и устройств

Результат обучения: коммуникативные способности

• Основными задачами дисциплины являются выработка у студента всестороннего подхода к использованию своих коммуникативных способностей на основе глубоких теоретических знаний и практических навыков к изучение концепции построения сетей связи следующего поколения Способность понимания общей проблемны направляющих систем в телекоммуникациях Суть коммуникативных способности в проявлении гибкости в использовании навыков и знаний при решении задач проектирования и эксплуатации сетей связи

Результат обучения: навыки обучения или способности к учебе

• При организации учебного процесса используются следующие виды самостоятельной работы учащихся которые формируют у будущих руководителей персонала связистов методики и способов обучения Это при проведении лекционных занятий используются интерактивные образовательные технологии: мультимедийный комплекс работа с электронными учебниками и Интернет-информация) Подготовка рефератов работа со справочниками и физической энциклопедией При организации контроля используются такие формы как зачеты, устные, ответы, доклады, рефераты, контрольная работа.Эти методики вырабатывают у студента навыки и способности к успешному самообучению

*TeachingMethods(zh-CN)*

- технология проблемно обучения - проектно-ориентированного обучения; - технологии учебно-исследовательской деятельности; - коммуникативные технологии (дискуссия, пресс-конференция, мозговой штурм, учебные дебаты и другие активные формы и методы); - метод кейсов (анализ ситуации); - игровые технологии, в рамках которых обучающиеся участвуют в деловых, ролевых, имитационных играх; - информационно-коммуникационные (в том числе дистанционные образовательные) технологии. Так как одна из задач кредитной технологии обучения состоит в развитии способности обучающихся к самообразованию, то СРО становится основной формой организации обучения, которая выполняется по заданию и при методическом руководстве преподавателя, но без его непосредственного участия.

*AssessmentKnowledge(zh-CN)*

Преподаватель проводит все виды работ текущего контроля и выводит соответствующую оценку текущей успеваемости обучающихся два раза в академический период. По результатам текущего контроля формируется рейтинг 1 и 2. Учебные достижения обучающегося оцениваются по 100-балльной шкале, итоговая оценка Р1 и Р2 выводится как средняя арифметическая из оценок текущей успеваемости. Оценка работы обучающегося в академическом периоде осуществляется преподавателем в соответствии с графиком сдачи заданий по дисциплине. Система контроля может сочетать письменные и устные, групповые и индивидуальные формы.

*PolicyAssignmentTask(zh-CN)*

*EvaluationForm(zh-CN)*

Итоговая оценка знаний обучающего по дисциплине осуществляется по 100 балльной системе и включает:

• 40% результата, полученного на экзамене;
• 60% результатов текущей успеваемости.

Формула подсчета итоговой оценки:

 

где, Р₁, Р₂ – цифровые эквиваленты оценок первого, второго рейтингов соответственно; Э – цифровой эквивалент оценки на экзамене.

Итоговая буквенная оценка и ее цифровой эквивалент в баллах:

Буквенная система оценки учебных достижений обучающихся, соответствующая цифровому эквиваленту по четырехбалльной системе:

Темы лекционных занятий

• 1 Тема 1 Теория электромагнитного поля Содержание Векторы электромагнитного поля Макроскопическая электродинамика Свойства электромагнитного поля Материальные уравнения
• Тема 2. Взаимодействие проводников с током Содержание Аксиомы электродинамики Поток электрического смещения. Обобщенная теорема Гаусса Циркуляция магнитного поля. Обобщенный закон Ампера. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея . Соленоидальность поля магнитной индукции Сторонние силы Основные уравнения электромагнитного поля Граничные условия
• Тема 3 Электромагнитное поле Содержание Векторные величины в комплексной форме Комплексные проницаемости Система уравнений монохроматического поля Однородные волновые уравнения для векторов E и H Плоские волны в неограниченных средах Волны в диэлектрике Волны в проводнике Виды поляризации волн
• 4. ТЕМА ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ. ТЕОРЕМА ЕДИНСТВЕННОСТИ Содержание Закон сохранения электромагнитной энергии Мощности потерь и сторонних сил Теорема Пойнтинга. Скорость волны Баланс энергии монохроматического поля Энергетические характеристики плоской однородной волны Теорема единственности
• 5. ТЕМА СТАЦИОНАРНЫЕ ПОЛЯ Содержание Система уравнений стационарного поля Электростатическое поле Задачи электростатики Поле постоянных токов Постоянное электромагнитное поле
• 6. ТЕМА ВОЛНЫ У ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА СРЕД Содержание6. Отражение и преломление плоских волн на плоской границе раздела Формулы Френеля Отражение и преломление волн на границе идеальных диэлектриков Граничное условие Леонтовича Скин-эффект у плоской границы проводника Скин-эффект в круглом цилиндрическом проводе Метод ориентированных графов. Прохождение волны через пластину Электромагнитный экран
• 7.ТЕМА ИЗЛУЧЕНИЕ И ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН Содержание Электродинамические потенциалы Элементарный электрический излучатель Принцип перестановочной двойственности Элементарный магнитный излучатель Принцип эквивалентности источников Дифракция электромагнитных волн Лемма Лоренца. Теоремы взаимности
• 8. Тема НАПРАВЛЯЕМЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ Волноводы и резонаторы Содержание Основные определения Волновые уравнения для направляемых волн Связь между продольными и поперечными составляющими поля Классификация направляемых волн Парциальные волны в волноводах . Скорости волны. Дисперсия. Мощность Закон парциальных мощностей Коэффициент затухания Нормированные волны. Линия с нагрузкой. Шумовая температура линии
• 9.ТЕМА ПОЛЫЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ВОЛНОВОДЫ Содержание Параметры волн в полых волноводах Волноводы прямоугольного сечения Волноводы с нерегулярностями. Предельная мощность Волноводы П- и Н-образного сечения Волноводы кругового сечения
• 10. ТЕМА ЛИНИИ С ТЕМ-ВОЛНАМИ Содержание Теория идеальной линии виды линий Линии с потерями Коаксиальные линии Симметричные линии Линии над землей Полосковые линии
• 11. Тема ОБЪЕМНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ Содержание . Основные свойства и параметры Квазистационарные резонаторы Резонаторы со стоячей волной . Волноводные резонаторы . Кольцевые резонаторы . Открытые резонаторы . Собственная добротность резонаторов . Возбуждение резонаторов Внешние характеристики резонаторов
• 12. ТЕМА ВОЛНОВОДЫ ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЛНЫ И ЗАМЕДЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ Содержание Основные свойства и характеристики Круглый диэлектрический волновод Линия поверхностной волны (ЛПВ) Волна Зоммерфельда Плоская импедансная поверхность Гофрированный стержень Диафрагмированный волновод . Спиральный волновод Возбуждение волноводов поверхностной волны
• 13.ТЕМА ЭЛЕМЕНТЫ ВОЛНОВОДНОГО ТРАКТА Содержание Основные понятия Метод возмущений Элементы коаксиальной линии Сочленения и изгибы волноводов Реактивные элементы
• 14. ТЕМА ВОЛНОВЫЕ МАТРИЦЫ. ДВУХПЛЕЧИЕ УЗЛЫ Содержани .Матричный анализ волноводных узлов Операции с матрицами Свойства волноводных узлов и матриц рассеяния Согласование линий и узлов Широкополосные ступенчатые переходы Плавные переходы Переходы между волноводами и линиями разных типов Частотные фильтры
• 15. ТЕМА МНОГОПЛЕЧИЕ УЗЛЫ Содержание Трехплечие соединения. Симметрирующие устройства Четырехплечие соединения. Направленные ответвители Направленные фильтры Управление свч сигналами

Основная литература

• 1. Пименов Ю.В. и др. Техническая электродинамика. - М.:Связь, 2000. 2. Петров Б.М. и др. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебник для вузов - М.: Горячая линия - Телеком, 2003. 3. Электродинамика и распространение радиоволн. Сборник задач. Под. ред. Баскакова С.И. – М.: Высш.школа, 2001. 5. Фальковский О.И. Техническая электродинамика. – М.: Связь,2007. 6. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: Наука, 2011.

Дополнительная литература

• 1. Петров Б.М. и др. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебник для вузов - М.: Горячая линия - Телеком, 2004. 2. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Высш.школа, 2000. 3. Электродинамика и распространение радиоволн. Сборник задач. Под. ред. Баскакова С.И. – М.: Высш.школа, 2005. 4. Туровский Я. Техническая электродинамика. Пер. с польск. - М.: «Энергия», 2001 - 488 с.: с ил.