Рекомендуем

Си-Би - радиосвязь для всехЩербаков В.В., Сперанский И., Зленко В. и др.
Под ред. В.В. Щербакова
Си-Би - радиосвязь для всех
Распространение радиоволн и антенны спутниковых систем связиСомов А.М. Распространение радиоволн и антенны спутниковых систем связи
Расчёт антенн земных станций спутниковой связиСомов А.М. Расчёт антенн земных станций спутниковой связи

Книга

Электродинамика и распространение радиоволн

Учебник для вузов
3-е изд., стереотип.
2014 г.
558 стр.
Тираж 300 экз.
Формат 60х90/16 (145x215 мм)
Исполнение: в мягкой обложке
ISBN 978-5-9912-0398-2
ББК 32.88
УДК 538.3 (075.8)
Аннотация

Систематически и подробно рассмотрены основные уравнения и положения электродинамики, изучаются возбуждаемые электромагнитные (ЭМ) поля в неограниченном однородном пространстве, теория направляющих систем, граничные задачи о возбуждении или возможности существования ЭМ волн в направляющих системах и в объемных резонаторах, явления рассеяния и дифракции волн, соответствующие прикладным задачам радиотехники; изложены основные положения геометрической оптики, понятия о нелинейных средах и о распространении ЭМ волн в неоднородных и анизотропных средах; рассмотрено влияние поверхности Земли, тропосферы и ионосферы на распространение ЭМ волн различных диапазонов. Особое внимание уделено физической интерпретации явлений электромагнетизма, имеется 378 иллюстраций. Даны примеры расчетов и сформулированы 132 контрольные задачи.

Для студентов радиотехнических специальностей.

Оглавление

Предисловие 3

Основные обозначения и сокращения 4

Введение 6

Глава 1 Система уравнений электродинамики 12

1.1.Плотности зарядов и токов 12
1.2.Векторы электромагнитного поля. Материальные уравнения 19
1.3.Основные уравнения электродинамики 29
1.4.Основные законы теории электрических цепей 34
1.5.Источники электромагнитного поля 39
1.6.Уравнение баланса мощностей в электромагнитном поле 43
1.7.Примеры применения уравнения баланса мощностей 47
1.8.Основные уравнения электродинамики в комплексной форме 51
1.9.Уравнение баланса мощностей для комплексных амплитуд векторов поля 57
1.10.Фиктивные магнитные заряды и токи 60
1.11.Граничные условия на поверхностях раздела реальных сред 61
1.12.Граничные условия на поверхности идеально проводящего тела 65
1.13.Векторные и скалярные потенциалы. Волновые уравнения 68
1.14.Уравнение Гельмгольца 71
1.15.Уравнения электростатики, магнитостатики, стационарных и
квазистационарных токов 74
Задачи 75

Глава 2. Возбуждение электромагнитного поля в неограниченном пространстве 78

2.1.Модель неограниченного однородного пространства.
Общая характеристика задач 78
2.2.Математические модели излучателей 79
2.3.Прямолинейные излучатели. Общие выражения составляющих векторов поля 87
2.4.Поле прямолинейных излучателей в зоне излучения 91
2.5.Сферическая волна 95
2.6.Элементарный электрический вибратор 101
2.7.Рамка электрического тока 109
2.8.Элементарный магнитный вибратор. Элементарная магнитная рамка 114
2.9.Бесконечная прямолинейная нить тока. Поверхностная
волна, цилиндрическая волна 116
2.10.Поверхностный излучатель 126
2.11.Излучение поверхности прямоугольной формы с равномерным
распределением стороннего поля. Элементарный поверхностный излучатель 129
2.12.Плоский лист тока. Плоская волна 132
2.13.Вращающаяся поляризация поля 134
2.14.Электростатические поля. Поле стационарного тока 138
Задачи 140

Глава 3. Теоремы электродинамики 143

3.1. Лемма Лоренца 143
3.2.Теоремы единственности решений уравнений Максвелла.
Условия излучения 145
3.3Принцип эквивалентности 148
3.4Принцип Гюйгенса и интеграл Кирхгофа 155
3.5Теорема взаимности 157
Задачи 160

Глава 4. Отражение электромагнитных волн 162

4.1.Падение плоской волны на плоскую границу раздела двух сред 162
4.2.Полное преломление, полное отражение 167
4.3.Импедансные граничные условия 172
4.4.Сопротивление плоского проводника при поверхностном эффекте 174
4.5.Метод зеркальных изображений 176
Задачи 183
Глава 5. Основы общей теории направляющих систем 184
5.1.Определения 184
5.2.Граничные задачи для электрических и магнитных волн 185
5.3.Мощность, переносимая полем через поперечное сечение
направляющей системы 190
5.4.Коэффициенты затухания векторов поля 191

Глава 6. Электромагнитные волны в закрытых направляющих системах 197
6.1.Граничная задача о возбуждении прямоугольного волновода 197
6.2.Свойства электрических и магнитных волн в прямоугольном волноводе 205
6.3.Волна основного типа в прямоугольном волноводе 209
6.4.Физические соображения о возбуждении типов волн 215
6.5.Мощности. Коэффициент затухания типов волн в прямоугольном волноводе 219
6.6.Круглый волновод 225
6.7.Эллиптический волновод 234
6.8.Волноводы П- и Н-образного сечения 236
6.9.Коаксиальная линия 239
Задачи 246

Глава 7. Электромагнитные волны в открытых направляющих системах 247
7.1.Симметричные линии 247
7.2.Возбуждение поверхностных волн над слоем диэлектрика на металле 252
7.3.Диэлектрическая пластина 263
7.4.Круглый диэлектрический волновод 266
7.5.Однопроводная линия поверхностной волны 278
7.6.Сопротивление прямолинейного цилиндрического провода.
Поверхностный эффект 281
7.7.Понятие о квазиоптических направляющих системах 285
7.8.Понятие об оптических волноводах 287
7.9.Полосковые волноводы 289
7.10.Возбуждение поверхностных волн над ребристой
структурой. Периодические структуры 293
7.11.Спиральный волновод 299
Задачи 306

Глава 8. Электромагнитное поле в резонаторах 308
8.1.Определения 308
8.2.Добротность 311
8.3.Возбуждение прямоугольного резонатора 314
8.4.Собственные колебания цилиндрического резонатора 322
8.5.Собственные колебания в коаксиальном резонаторе. Резонаторы на
основе отрезков направляющих систем с Т-волной 327
8.6.Эквивалентные параметры объемных резонаторов.
Резонаторы с укорачивающей емкостью 330
8.7.Тороидальный и магнетронный резонаторы 332
8.8.Диэлектрические резонаторы 334
8.9.Понятие об открытых (квазиоптических) резонаторах 336
Задачи 340

Глава 9. Дифракция электромагнитных волн 342
9.1.Характеристика задач дифракции 342
9.2.Эффективная площадь рассеяния объекта 344
9.3.Рассеяние электромагнитного поля цилиндром 346
9.4.Дифракция электромагнитного поля на цилиндре и шаре 351
9.5.Дифракция электромагнитного поля на клине и полуплоскости 352
9.6.Дифракция Френеля. Область пространства, существенная при
распространении радиоволн 362
9.7. Рассеяние поля плоской периодической решеткой 370
Задачи 376

Глава 10. Распространение электромагнитных волн в анизотропных
средах. Нелинейные среды 377
10.1.Анизотропные среды 377
10.2.Свойства феррита 378
10.3.Свойства плазмы 384
10.4.Перестановочная двойственность 391
10.5.Эффект Фарадея 391
10.6.Волны в поперечно намагниченных феррите и плазме 397
10.7.Понятие об ЭМ явлениях в нелинейных средах 402
Задачи 408

Глава 11. Распространение электромагнитных волн в неоднородных
средах. Понятия о приближенных методах решения задач
электродинамики 410
11.1.Общие сведения 410
11.2.Дифференциальные уравнения для векторов напряженностей полей 412
11.3.Волны в полупространстве с линейно нарастающей
диэлектрической проницаемостью 416
11.4.Волны в полупространстве с линейно убывающей
диэлектрической проницаемостью 424
11.5.Уравнения геометрической оптики. Локально плоская волна 433
11.6.Общие свойства лучей 440
11.7.Волны в неоднородных средах в приближении геометрической оптики 447
11.8.Понятие о методах физической оптики, геометрической теории
дифракции, краевых волн и методе параболического уравнения 450
11.9. Понятие о методе интегрального уравнения 453
Задачи 457

Глава 12. Радиотрассы и их модели. Земная волна 458
12.1.Краткая характеристика радиотрасс 458
12.2.Модель свободного пространства 460
12.3.Множитель влияния среды. Замирания 462
12.4.Модели радиотрасс без учета влияния атмосферы 466
12.5.Поле излучателя, поднятого над земной поверхностью. Первая модель 470
12.6.Поле излучателя, поднятого над шаром. Вторая модель 475
12.7.Поле вертикального электрического вибратора,
расположенного вблизи земной поверхности 477
12.8.Поле в зоне тени 483
Задачи 486

Глава 13. Тропосферная волна 487
13.2.Рефракция электромагнитного поля в тропосфере 490
13.1.Диэлектрическая проницаемость и показатель преломления тропосферы 487
13.3.Дальнее тропосферное распространение радиоволн 495
13.4.Затухание радиоволн в тропосфере 500
13.5.Рассеяние и деполяризация поля осадками 501
Задачи 502

Глава 14. Ионосферная волна. Особенности распространения воли
ОНЧ-ГВЧ диапазонов 503
14.1.Строение ионосферы 503
14.2.Условия распространения волн в ионосфере 505
14.3.Траектория радиоволн в ионосфере без учета влияния
магнитного поля Земли 508
14.4.Радиопрогнозы 511
14.5.Влияние магнитного поля Земли 512
14.6.Затухание радиоволн в ионосфере 514
14.7.Особенности распространения волн ОВЧ-ГВЧ диапазонов 515
14.8.Особенности распространения волн УВЧ и СВЧ
диапазонов на космических радиолиниях 516
14.9.Особенности распространения волн ВЧ диапазона 518
14.10.Особенности распространения волн СЧ, НЧ и ОНЧ диапазонов 521
14.11.Помехи радиоприему. Уравнение связи 524
14.12.Особенности распространения волн оптического диапазона 533
14.13.Понятие об электромагнитной совместимости
радиоэлектронных средств 536
Задачи 538

Приложения 539
П.1. Формулы векторного анализа 539
П.2. Свойства 5 -функции 540
П.З. Цилиндрические функции 541
П.4. Решение уравнения Гельмгольца в неограниченном пространстве.
Функция Грина 542
П.5. Учебники, учебные пособия и справочники по дисциплине
«Электродинамика и распространение радиоволн» 545

Список литературы 547

Предметный указатель 551