Билет 2

1. Основные условия возникновения электромагнитных волн. Главное условие возникновения электромагнитной волны — ускоренное движение электрических зарядов.При скорости заряда, равной нулю, существует только элект­рическое поле. При постоянной скорости заряда возникает электромаг­нитное поле.  При ускоренном движении заряда происходит излучение электромагнитной волны, кото­рая распространяется в про­странстве с конечной скоро­стью.  Разработка идеи электромагнитных волн принадлежит Максвеллу, но уже Фарадей догадывался об их существовании, хотя побоялся опубликовать работу (она была прочитана более чем через 100 лет после его смерти).

2. Классификация фидеров. В зависимости от диапазона радиоволн применяют различные типы фидеров: -двух или много-проводные воздушные фидеры -волноводы прямоугольного, круглого или эллиптического сечений -линии с поверхностной волной

3. Апертурные антенны, определение, примеры апертурных антенн. Апертурные антенны существенно отличаются от линейных антенн по конструкции и принципу действия.  Апертурные антенны являются основным типом радиолокационных антенн. Они находят применение также в радионавигации, радиоастрономии, радиотелеуправлении. Особенно широко распространены зеркальные антенны, с помощью которых достаточно просто формируются не только остронаправленные ДН, но и диаграммы направленности специальной формы.  Проволочные и апертурные антенны, однако, не охватывают всех разновидностей применяемых в практике антенн.  По этой причине апертурные антенны с изменяемым направлением излучения приобретают сложную механическую конструкцию. Они обладают большой инерционностью, вследствие чего направление излучения изменяется сравнительно медленно. Кроме того, при излучении больших мощностей возникают опасные перенапряжения. К наиболее распространенным апертурным антеннам относятся рулорные, линзовые и зеркальные антенны. Их конструкции и принцип действия аналогичны соответствующим акустическим и оптическим системам. Применяют апертурные антенны от волн короче 1 м вплоть до субмиллиметровых волн. Столь малые длины волн позволяют сконструировать антенны, размеры которых много больше длины волны, и создать остронаправленные антенны сравнительно небольших размеров. 

Билет 3

1. Характеристики электромагнитных волн. 1. Длина волны lв, — кратчайшее расстояние между двумя точками в пространстве, на котором фаза гармонической электромагнитной волны меняется на 360°.  2. Период колебания волны Т— время, в течение которого происходит одно полное изменение напряженности поля, т. е. время, за которое точка радиоволны, имеющая какую-то фиксированную фазу, проходит путь, равный длине волны lв. 3. Частота колебаний электромагнитного поля F (число колебаний поля в секунду) определяется по формуле:F=1/T, a T=1/F 4. Скорость распространения волны С—скорость последовательного распространения волны от источника энергии (антенны). 5. Поляризация радиоволн. Электрическая и магнитная составляющие электромагнитного поля соответственно характеризуются векторами Е и Н, которые показывают значение напряженностей полей и их направление. Поляризацией называется ориентировка вектора электрического поля Е волны относительно поверхности земли.

2. Основные параметры фидеров. Основные параметры фидерных линий — это волновое сопротивление, коэффициент затухания и коэффициент полезного действия. В бесконечно длинной линии энер­гия распространяется от источника тока лишь в одном направлении, образуя бегущую волну. При этом ампли­туды напряжения и тока совпадают, а фаза напряже­ния или тока, по мере распространения, изменяется. Величина отношения эффективных значений напряжения к току в любой точке бесконечно длинной линии пред­ставляет собой волновое сопротивление. Иначе говоря, волновое сопротивление — это то сопротивление, кото­рое встречает электромагнитная волна при распростра­нении вдоль однородной цепи без потерь. Величина его не зависит от длины линии и постоянна в любой ее точ­ке.

3. Фазированные антенные решетки, определение, принцип работы. Фазированная антенная решётка — тип антенн, в виде группы антенных излучателей, в которых относительные фазы сигналов изменяются комплексно, так, что эффективное излучение антенны усиливается в каком-то одном, желаемом направлении и подавляется во всех остальных направлениях.

Управление фазами (фазирование) позволяет радару с применяемой ФАР:

• формировать (при весьма разнообразных расположениях излучателей) необходимую диаграмму направленности (ДН)антенны (например, остронаправленную ДН типа луч);

• изменять направление луча неподвижной антенны, таким образом осуществляя быстрое (в ряде случаев практически безынерционное) сканирование — качание луча;

• управлять в определённых пределах формой ДН — изменять ширину луча, интенсивность (уровни) боковых лепестков и т.п. (для этого в ФАР иногда осуществляют также управление и амплитудами волн отдельных излучателей).

Применение подобных антенных решёток даёт следующие примущества:

• Решётка из N элементов позволяет увеличить приблизительно в N раз Коэффициент направленного действия (КНД) (и, соответственно, усиление) антенны по сравнению с одиночным излучателем, а также сузить луч для повышения точности определения угловых координат источника излучения в навигации и радиолокации.

• С помощью решётки удаётся поднять электрическую прочность антенны и увеличить уровень излучаемой (принимаемой) мощности путём размещения в каналах решётки независимых усилителей высокочастотной энергии.

• Важным преимуществом решётки является возможность быстрого (безынерционного) обзора пространства за счёт качания луча антенны электрическими методами (электрического сканирования).

• Имеется ряд конструктивно-технологических преимуществ, по сравнению с другими классами антенн. Так например, улучшение массогабаритных характеристикбортовой аппаратуры происходит за счёт использования печатных антенных решёток. Снижение стоимости больших радиоастрономических телескопов достигается благодаря применению зеркальных антенных решёток.

Билет 4

1.Типы электромагнитных волн, их основные параметры. -плоская(все точки волнового фронта образуют плоскость), -сферическая(волна, в которой все точки волнового фронта образуют сферу) Электрическое поле: -напряжённость(силовая)[E], -индукция(энергетическая)[D]; Магнитное поле: -индукция(силовая)[B], -напряжённость(энергетическая)[H].

2. Волноводы, определения, основные параметры. Волновод — искусственный или естественный канал, при распространении вдоль которого распространяющаяся в нём волна слабо затухает. Поле волны при этом сосредоточены внутри канала или в непосредственно примыкающей к нему области. По природе распространяющихся волн различают электрические и акустические волноводы. Подразделяют на экранированные и неэкранированные. Основные параметры: габариты (размеры поперечного сечения), потери и предельная величина мощности электромагнитной волны, которая может быть передана при помощи данного волновода; Электрические параметры волноводов (критические длина волны и частота, затухание, фаза, волновое сопротивление)

3. Основные параметры антенн. Резонансная частота, Импеданс или сопротивление излучения Диаграмма направленности Полоса пропускания Усиление Коэффициент полезного действия (КПД)

Билет 5

1. Типы сред, в которых распространяются электромагнитные волны. Основные параметры этих сред. Атмосфера-воздушная оболочка Земли, она используется в качестве канала связи. Тропосфера-нижняя оболочка Земли, от 8 до 10 км в полярных широтах, от 16 до 18 км в тропиках. Основной поглотитель излучения-водяной пар. Содержание водяного пара и температура понижаются с увеличением высоты. Температура на верхних границах "-50"-"80". Стратосфера: от 11 до 80 км, рост температуры до 50 км до 50⁰С;водяной пар отсутствует;температура постоянная с 11 до 20 км. Ионосфера:состоит из заряженных частиц; высота:80-450...800 км.Ионизацию можно получить с помощью нагрева под действием ультрафиолета. Так же распространение волн происходит в космосе, под землёй и под водой. Земная кора, а также воды морей и океанов обладают проводимостью и сильно поглощают радиоволны. Для осадочных пород в поверхностном слое земной коры s " 10^-3-10^-2 ом^-1м^-1. В этих средах волна практически затухает на расстоянии £ l. Кроме того, для сред с большой s коэффициент поглощения увеличивается с ростом частоты. Поэтому для подземной радиосвязи используются в основном длинные и сверхдлинные волны. В подводной связи наряду со сверхдлинными волнами используют волны оптического диапазона. Преимущество систем подземной связи состоит в их независимости от бурь, ураганов и искусственных разрушений на поверхности Земли. Кроме того, благодаря экранирующему действию верхних проводящих осадочных пород системы подземной связи обладают высокой помехозащищенностью от промышленных и атмосферных шумов.

2. Диэлектрические волноводы, принцип работы, конструкция. ВОЛНОВОД ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ - стержень из диэлектрика или канал внутри диэлектрич. среды, вдоль к-рых могут распространяться направляемые ими эл--магн. волны. В диапазоне сантиметровых и миллиметровых волн В. д. обычно применяют в качестве коротких трактов, связывающих отд. функциональные элементы установок (напр., для подвода эл--магн. энергии к излучателям - антеннам). В. д. оптич. диапазона получили назв. световодов(см. также Волоконная оптика; )они, в частности, используются для многоканальной передачи сигналов на большие расстояния. Форма В. д. может быть произвольной, но наиб. часто изготавливают В. д. круглого, эллиптич. и прямоугольного сечений. Mн. В. д., особенно это характерно для применяемых в волоконной оптике световодов, имеют неоднородную по поперечному сечению диэлектрич. проницаемость, как правило, монотонно убывающую от центр. оси к периферии. В. д. встречаются и в природных условиях благодаря возникновению естеств. неоднородного профиля диэлектрич. проницаемости, напр. из-за неоднородности распределения концентрации плазмы в ионосфере, что обеспечивает сверхдальнее распространение радиоволн с малым ослаблением сигнала. При облучении нелинейного диэлектрика или плазмы мощными эл--магн. волнами внутри этих сред могут образовываться самоподдерживающиеся В. д., но они не обладают достаточным запасом устойчивости и их трудно использовать для направленной передачи энергии. Механизм канализации эл--магн. волн в В. д. связан с явлением полного внутреннего отражения.

3. Диаграмма направленности, типы ДН. от чего зависит ДН антенны. Диаграмма направленности (антенны) — графическое представление зависимости коэффициента усиления антенны или коэффициента направленного действия антенны от направления антенны в заданной плоскости. ДН антенны зависит от типа антенны(который скорее всего и влияет на тип ДН), от внешних факторов(рельеф, погодные условия).

Билет 6

1. Поляризация электромагнитных волн, основные определения. Неполяризованной волной называется волна, в которой векторы наблюдаются во всех направлениях. Поляризованной волной называется волна, векторы которой совершают направленные колебания в плоскости или по заданному направлению. Поляризация: -линейная, -эллиптическая.

2. Конструкции двухпроводных фидеров. Симметричные двухпроводные и многопроводные фидеры выполняются из медных или биметаллических проводов. Биметаллический провод выполняется из двух слоёв разнородных металлов: внутреннего - из стали и наружного – из меди. Биметаллический провод дешевле медного, имеет большую механическую прочность и на высоких частотах обладает электрическими параметрами медного провода.

3. Коэффициент направленного действия антенны. Коэффицие́нт напра́вленного де́йствия (КНД) антенны — отношение квадрата напряженности поля, создаваемого антенной в данном направлении, к среднему значению квадрата напряженности поля по всем направлениям. КНД является безразмерной величиной, может выражаться в децибелах (дБ, дБи, дБд). Для обозначения КНД используют латинскую букву D. Обычно оперируют значением КНД D₀ в направлении максимального излучения антенны, а для описания угловой зависимости КНД используют нормированную ДН. При этом КНД становится мерой способности антенны концентрировать энергию электромагнитного излучения в узком луче. Согласно определению, КНД однозначно связан с формой диаграммы направленности (ДН) антенны (более строго — с формой характеристики направленности антенны).