МИНИСТЕРСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ РФ
Московский технический университет связи и информатики _
Кафедра технической электродинамики и антенн
Методические указания
по выполнению курсовой работы
по курсу ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И ВОЛНЫ
(специальности: 200900, 201000, 201100)
Москва 2003 г.
ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
В технике связи для описания работы многих устройств применяется аппарат классической электродинамики, включающий в себя понятия электромагнитных полей и волн. К таким устройствам относятся антенны, антенно-фидерные тракты, электрические и оптические линии передачи энергии, СВЧ приборы и т.д.
В курсе “Электромагнитные поля и волны” излагается теория электромагнитного поля, базирующаяся на уравнениях Максвелла, и описывающая процессы излучения электромагнитных волн их распространения в различных направляющих системах.
Для лучшего понимания теории электромагнитного поля и процессов передачи электромагнитной энергии по различным направляющим системам в курсе предусморено выполнение работы, включающей в себя задачи о распространении электромагнитных волн в различных направляющих системах ( прямоугольных и круглых волноводах, коаксиальных линиях, плоских и волоконных световодах). При выполнении этой работы студенты прорабатывают целый ряд разделов теории электромагнитного поля: уравнения Максвелла, граничные условия, метод комплексных амплитуд, распространение электромагнитной энергии, общую теорию направляющих систем и распространение электромагнитных волн в конкретных направляющих системах.
Для выполнения этой работы студентам достаточно использовать рекомендованную литературу и настоящие методические указания.
Защита курсовой работы проводится до экзамена по курсу.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. - М.: Связь, 1971. - 487 с.
2. Янке Е., Эмде Ф., Лёш Ф. Специальные функции. - М.: Наука, 1977. - 344 с.
3. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - М.: Наука, 1980. - 976 с.
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ РАЗДЕЛОВ КУРСА
1. ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ
[1, гл. 1, 2, 3, 4: разд. 4.1 ... 4.3]
Изучаемые вопросы
1. Векторы электромагнитного поля и параметры среды.
2. Уравнения Максвелла в дифференциальной форме.
3. Граничные условия для векторов поля на границе раздела двух сред.
4. Энергия электромагнитного поля. Теорема Пойнтинга.
2. МОНОХРОМАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ
[1, гл. 4: разд. 4.4, 4.5]
Изучаемые вопросы
1. Система уравнений монохроматического поля.
2. Комплексная диэлектрическая проницаемость cреды.
3. Однородные уравнения Гельмгольца.
4. Электродинамический потенциал поля.
3. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ
[1, гл. 13]
Изучаемые вопросы
1. Понятие линии передачи. Типы регулярных линий передачи.
2. Связь между продольными и поперечными составляющими векторов полей.
3. Волновые уравнения для продольных составляющих векторов полей.
4. Основные свойства направляемых волн: критическая частота, ослабление, фазовая скорость, скорость распространения энергии, групповая скорость.
5. Классификация направляемых волн.
4. Т-ВОЛНЫ В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ
[1, гл. 13, разд. 13.5; гл.14, разд. 14.4; гл. 15, разд. 15.1, 15.7],
Изучаемые вопросы
1. Структура поля в коаксиальном волнлводе.
2. Одномодовый режим работы.
3. Основные параметры волн: коэффициент ослабления, фазовая скорость, пропускаемая мощность.
5. Е- И Н-ВОЛНЫ В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ
[1, гл. 13: разд. 13.6, 13.7; гл. 14: разд. 14.1 ... 14.3; гл.15: разд. 15.1, 15.4, 15.5],
Изучаемые вопросы
1. Структура поля в прямоугольном волноводе.
2. Структура поля в круглом волноводе.
3. Типы волн. Основная волна.
4. Выбор поперечных размеров волновода.
5. Токи на стенках волноводов.
ЗАДАНИЕ НА ПЕРВУЮ ЧАСТЬ КУРСОВОЙ РАБОТЫ
В первой части курсовой работы, называемой “Электромагнитные поля и волны”, для одной из трех направляющих систем (рис. 1) задаются некоторые составляющие электромагнитного поля, поперечные размеры направляющей системы и значения параметров среды и волны.
|
В процессе выполнения работы требуется:
1. Используя уравнения Максвелла, найти комплексные амплитуды недостающих составляющих векторов напряженности электрического и магнитного полей.
2. Определить диапазон частот, в котором рассматриваемое поле представляет собой волну, бегущую вдоль оси Z.
3. Записать выражения для мгновенных значений всех составляющих векторов полей. Рассчитать и построить графики зависимостей мгновенных значений составляющих полей от координаты z в задаваемом продольном сечении линии передачи и в два момента времени: t=0 и t=T/4 в интервале 0£z£2L, где L - длина волны в волноводе.
4. Проверить выполнение граничных условий на стенках направляющей линии.
5. Определить максимальные значения плотностей продольного (поперечного) поверхностных токов на стенках волновода.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
