Основы технической электродинамики: Учебное пособие для вузов

Description

Излагаются разделы технической электродинамики, входящие в учебные программы ряда дисциплин высших учебных заведений Министерства цифрового развития, связи и массовых коммуникаций. Рассматриваются вопросы излучения электромагнитных волн, волновые процессы на границе раздела сред, а также особенности распространения волн в направляющих системах. Предназначено для подготовки бакалавров по направлениям «Инфокоммуникационные технологии и системы связи», «Радиотехника», «Конструирование и технология электронных средств». Пособие может быть полезно для студентов, проходящих обучение по другим направлениям связных специальностей и радиотехники, а также для студентов вечерней и заочной форм обучения. ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ ПРЕДИСЛОВИЕ ВВЕДЕНИЕ ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ 1.1. Источники электромагнитного поля 1.2. Векторы электромагнитного поля 1.3. Классификация сред 1.4. Графическое изображение полей. Поток и дивергенция (расходимость) вектора 1.5. Потенциальное поле. Градиент потенциала 1.6. Вихревое поле. Ротор вектора ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ (УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА) 2.1. Первое уравнение 2.2. Второе уравнение 2.3. Третье и четвертое уравнения 2.4. Полная система уравнений Максвелла 2.5. Уравнения Максвелла для монохроматических полей ГЛАВА 3. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ ДЛЯ ВЕКТОРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ 3.1. Постановка задачи 3.2. Граничные условия для нормальных составляющих векторов 3.3. Граничные условия для тангенциальных составляющих векторов 3.4. Граничные условия на поверхности идеального проводника ГЛАВА 4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ 4.1. Физические основы баланса мощностей поля 4.2. Теорема Умова – Пойнтинга 4.3. Баланс комплексных мощностей поля ГЛАВА 5. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ МАКСВЕЛЛА 5.1. Классификация задач электродинамики 5.2. Теоремы единственности решения задач электродинамики 5.3. Волновые уравнения для векторов поля 5.4. Электродинамические потенциалы 5.5. Решение волнового уравнения для скалярного электродинамического потенциала ГЛАВА 6. ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН 6.1. Элементарные излучатели 6.2. Физическая картина излучения диполя Герца 6.3. Общие выражения для поля диполя Герца 6.4. Поле диполя в дальней зоне 6.5. Поле диполя в ближней зоне 6.6. Перестановочная двойственность уравнений Максвелла 6.7. Поле магнитного диполя в дальней зоне 6.8. Эквивалентность полей и поверхностных токов 6.9. Принцип Гюйгенса – Френеля. Поле элемента Гюйгенса 6.10. Лемма Лоренца. Теорема взаимности 6.11. Понятие о дифракции волн ГЛАВА 7. ПЛОСКИЕ ВОЛНЫ В БЕЗГРАНИЧНОЙ СРЕДЕ 7.1. Однородная плоская волна в среде без потерь 7.2. Поляризация волн 7.3. Плоская волна в среде с потерями 7.4. Плоская волна в анизотропной среде ГЛАВА 8. ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА СРЕД 8.1. Падение плоской волны на границу раздела сред 8.2. Законы Снеллиуса 8.3. Коэффициенты отражения и прохождения (коэффициенты Френеля) 8.4. Поле над идеально проводящей поверхностью 8.5. Полное отражение от границы раздела двух диэлектриков 8.6. Полное прохождение волны из одной среды в другую 8.7. Падение плоской волны на границу среды с потерями. Приближенные граничные условия Леонтовича − Щукина ГЛАВА 9. НАПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫИ НАПРАВЛЯЕМЫЕ ВОЛНЫ 9.1. Классификация направляющих систем 9.2. Классификация направляемых волн 9.3. Волновые уравнения для продольных составляющих векторов напряженностей полей 9.4. Поперечные составляющие векторов напряженностей полей 9.4.1. Волна класса Н 9.4.2. Волна класса Е 9.4.3. Волна класса Т 9.5. Параметры направляемых волн 9.5.1. Волны классов Н и Е 9.5.2. Волны класса Т 9.6. Концепция парциальных волн ГЛАВА 10. ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ВОЛНОВОД 10.1. Решение волновых уравнений для продольных составляющих полей 10.2. Спектр критических длин волн 10.3. Структура поля основной волны 10.4. Передача мощности по волноводу 10.5. Ослабление энергии волны 10.6. Высшие типы волн 10.7. Возбуждение полей в волноводе ГЛАВА 11. КРУГЛЫЙ ВОЛНОВОД 11.1. Решение волнового уравнения для продольных составляющих полей 11.2. Критические длины волн классов Е и Н 11.3. Структура полей 11.4. Особенности применения круглого волновода ГЛАВА 12. ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ С Т-ВОЛНАМИ 12.1. Коаксиальная линия передачи 12.2. Симметричная двухпроводная линия 12.3. Полосковые линии ГЛАВА 13. ОБЪЕМНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ 13.1. Построение объемных резонаторов 13.2. Свободные колебания в резонаторе 13.3. Вынужденные колебания в резонаторе 13.4. Добротность 13.5. Виды объемных резонаторов ПРИЛОЖЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА