И распространение радиоволн

 

 

Учебное пособие

 

 

Омск 2006

УДК 537.8 + 621.371/.372

ББК 22.313 + 32.841

Л 68

 

 

Рецензенты:

 

Л.С. Терехов,

канд. физ.-мат. наук, Омский фил. ин-та математики

им. С.Л. Соболева СО РАН;

 

Ю.М. Сосновский,

канд. физ.-мат. наук, Омский гос. ун-т путей сообщения

 

Лобова Г.Н.

Л 68 Электродинамика и распространение радиоволн: Учеб. пособие. − Омск: ОмГТУ, 2006. − 132 с.

 

Учебное пособие составлено для студентов радиотехнических специальностей, изучающих дисциплины: «Техническая электродинамика», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Распространение радиоволн». Учебное пособие соответствует требованиям Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования.

 

 

Печатается по решению редакционно-издательского совета

Омского государственного технического университета

 

УДК 537.8 + 621.371/.372

ББК 22.313 + 32.841

 

© Г.Н. Лобова, 2006

© Омский государственный

технический университет, 2006

Оглавление

 

Предисловие……………………………………………………………………….
Глава 1. Уравнения электромагнитного поля…………………………………...
1.1. Электромагнитное поле……………………………………………………. 1.2. Электрические заряды……………………………………………………... 1.3. Электрический ток…………………………………………………………. 1.4. Закон сохранения заряда…………………………………………………... 1.5. Закон Гаусса………………………………………………………………... 1.6. Закон неразрывности магнитных силовых линий……………………….. 1.7. Закон полного тока………………………………………………………… 1.8. Ток смещения………………………………………………………………. 1.9. Закон электромагнитной индукции………………………………………. 1.10. Материальные уравнения электромагнитного поля для вакуума..…….. 1.11. Поведение диэлектриков в электрическом поле………………………… 1.12. Поляризационные и сторонние токи……………………………………... 1.13. Поведение магнетиков в магнитном поле………………………………... 1.14. Классификация сред……………………………………………………….. 1.15. Уравнения Максвелла в комплексной форме……………………………. 1.16. Сводка уравнений Максвелла……………………………………………...
Глава 2. Граничные условия……………………………………………………...
2.1. Постановка задачи…………………………………………………………… 2.2. Граничные условия для нормальных составляющих магнитного поля…. 2.3. Граничные условия для нормальных составляющих электрического поля……………………………………………………………… 2.4. Граничные условия для тангенциальных составляющих магнитного поля…………………………………………………………………. 2.5. Граничные условия для тангенциальных составляющих электрического поля………………………………………………………………
Глава 3. Плоские электромагнитные волны и их свойства……………………..
3.1. Общие свойства волновых процессов……………………………………… 3.2. Уравнения Гельмгольца…………………………………………………….. 3.3. Свойства плоских волн при распространении в непоглощающих средах 3.4. Теорема Умова–Пойнтинга……………………………………………..….. 3.5. Запаздывающие потенциалы………………………………………………... 3.6. Распространение плоских электромагнитных волн в хорошо проводящих средах…………………………………………………... 3.7. Отражение и преломление плоской волны на границе раздела сред……. 3.8. Приближенные граничные условия Щукина–Леонтовича…………..…... 3.9. Излучение электромагнитных волн в свободное пространство…………..
Глава 4. Линии передачи электромагнитной энергии…………………………..
4.1. Направляемые электромагнитные волны………………………………… 4.2. Падение плоской электромагнитной волны с вертикальной поляризацией поля на идеально проводящую плоскость………………..…... 4.3. Классификация направляемых волн……………………………………… 4.4. Прямоугольный металлический волновод……………………………….. 4.5. Поле волны Н10 в прямоугольном волноводе……………………………. 4.6. Способы возбуждения волны Н-типа в прямоугольном волноводе……. 4.7. Круглые волноводы………………………………………………………... 4.8. Коаксиальные волноводы…………………………………………………. 4.9. Однопроводная линия передачи [13]…..………………………………….. 4.10. Полосковые линии передачи электромагнитной энергии………………. 4.11. Объемные резонаторы……………………………………………………...
Глава 5. Основы распространения радиоволн в свободном пространстве….
5.1. Основные понятия…………………………………………………………… 5.2. Распространение радиоволн в свободном пространстве………………….. 5.3. Учет электродинамических параметров земной поверхности…………… 5.4. Расчет радиотрассы УКВ диапазона земной волны над плоской поверхностью земли………………………………………………. 5.5. Расчет радиотрасс СВ, ДВ, СДВ диапазонов при распространении земными волнами…………..……………………………………………………. 5.6. Определение расстояния прямой видимости……………………………… 5.7. Влияние тропосферы на распространение земных волн…………………. 5.8. Распространение радиоволн в условиях пересеченной местности и при наличии препятствий……………………………………………………... 5.9. Распространение радиоволн при наличии на пути экранирующих препятствий………..……………………………………………
Библиографический список………………………………………………………

 

Предисловие

 

Учебное пособие разработано для студентов разных форм обучения для освоения дисциплин «Электродинамика и распространение радиоволн», «Техническая электродинамика», «Распространение радиоволн». Пособие содержит учебный материал, соответствующий Государственным образовательным стандартам высшего профессионального образования для специальностей «Проектирование и технология радиоэлектронных средств», «Радиотехника».

В пособии сделан упор на физическую сущность излагаемого материала. Как известно, в основе электродинамики лежит система уравнений Максвелла, которая, в свою очередь, является теоретическим обобщением экспериментально установленных физических законов. Изложение материала снабжено отдельными примерами решения задач, входящих в содержание профессиональной подготовки студентов, а наиболее важные формулы выделены рамками.

Теоретический материал по электродинамике и распространению радиоволн изложен в простой и понятной форме, что делает доступным его усвоение студентами, изучившими курс общей физики.

Автор выражает искреннюю признательность и благодарность в подготовке рукописи данного учебного пособия выпускнице 2006 г. кафедры КПРА радиотехнического факультета ОмГТУ Карягиной Анне Анатольевне.

 

ГЛАВА 1. УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ