Пименов Ю.В., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика, 2000

Пименов В.Ю. Вольман В.И. Муравцов А.Д. Техническая электродинамика

Год выпуска: 2000 Автор: Пименов Ю.В,Вольман В.И, Муравцов А.Д. Жанр: Учебное издание

Издательство: «Радио и Связь» Количество страниц: 536

Описание: Излагаются вопросы теории электромагнитных полей и волн. Описываются пассивные линейные устройства антенно-фидерных трактов радиотехнических систем и волоконно-оптических линий связи. Приводятся сведения о методах анализа,технических характеристиах и конструктивных особенностях таких устройств. Для студентов университетов и институтов связи,а также радиотехнических факультетов высших учебных заведений

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

Глава 1 ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

1.1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.2.ВЕКТОРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ СРЕД

1.2.1.Векторы электрического поля

1.2.2.Векторы магнитного поля

1.2.3.Классификация сред

1.2.4.Графическое изображение полей

1.3. УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА

1.3.1.Первое уравнение Максвелла

1.3.2.Второе уравнение Максвелла

1.3.3.Третье и четвертое уравнения Максвелла

1.5.1. Физическая сущность уравнений Максвелла

1.5.2. Классификация электромагнитных явлений

1.6. УРАВНЕНИЯ МАКСВЕЛЛА ДЛЯ МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

1.6.1.Метод комплексных амплитуд

1.6.2.Уравнения Максвелла в комплексной форме

1.6.3.Уточнение понятий о проводниках и диэлектриках

1.6.4.Понятие о времени релаксации

1.7. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ

1.7.1. Граничные условия для нормальных составляющих векторов электрического и магнитного полей

2

1.7.2.Граничные условия для касательных составляющих векторов электрического и магнитного полей

1.7.3.Граничные условия на поверхности идеального проводника

1.7.4.Физическая сущность граничных условий

1.8. ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

1.8.1.Сторонние токи и заряды

1.8.2.Уравнение баланса мгновенных значений мощности

1.8.3.Активная, реактивная и комплексная мощности

1.8.4.Уравнение баланса комплексной мощности

1.8.5.Скорость распространения электромагнитной энергии

Глава 2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

2.1.КЛАССИФИКАЦИЯ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

2.2.ТЕОРЕМЫ ЕДИНСТВЕННОСТИ РЕШЕНИЯ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

2.2.1.Вводные замечания

2.2.2.Единственность решения внутренних задач электродинамики

2.2.3.Единственность решения внешних задач электродинамики

2.3. ВОЛНОВЫЕ УРАВНЕНИЯ

2.3.1. Общий случай

2.3.2. Монохроматическое поле

2.4. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ

2.4.1.Общий случай

2.4.2.Монохроматическое поле

2.4.3.Плоские задачи электродинамики

2.5.СТОРОННИЕ МАГНИТНЫЕ ТОКИ И ЗАРЯДЫ

2.6.ПРИНЦИП ДВОЙСТВЕННОСТИ

3

2.7. ПОСТАНОВКА И НЕКОТОРЫЕ ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ КРАЕВЫХ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ

Глава 3. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

3.1.ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИКИ

3.2.ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ

3.3.ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

3.4.ЕМКОСТЬ

3.5.ПОСТАНОВКА И МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ЭЛЕКТРОСТАТИКИ

3.5.1. Определение поля, создаваемого известными источниками в безграничной однородной среде

3.5.2.Примеры определения поля известных источников

3.5.3.Краевые задачи электростатики

3.6. КОНДЕНСАТОРЫ

3.6.1.Емкость конденсатора

3.6.2.Плоский конденсатор

3.6.3. Цилиндрический конденсатор

Глава 4. СТАЦИОНАРНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ

4.1.ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ СТАЦИОНАРНОГО ЭЛЕКТ­РОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

4.2.МАГНИТОСТАТИКА

4.3.МАГНИТНОЕ ПОЛЕ И ПОСТОЯННЫЙ ТОК

4.4.ЭНЕРГИЯ СТАЦИОНАРНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ

4.5.ИНДУКТИВНОСТЬ

4.6.ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

4.7.ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА

4

Глава 5. ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

5.1.ВВЕДЕНИЕ

5.2.ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР

5.3.АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВИБРАТОРА

5.3.1.Деление пространства вокруг вибратора на зоны

5.3.2.Дальняя (волновая) зона

5.3.3.Ближняя зона

5.3.4.Промежуточная зона

5.4.ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВИБРАТОРА

5.5.МОЩНОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВИБРАТОРА

5.6.ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ МАГНИТНЫЙ ВИБРАТОР

5.6.1.Физические модели элементарного магнитного вибратора

5.6.2.Поле элементарного магнитного вибратора

5.6.3.Элементарный щелевой излучатель

5.7.ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

5.8.ЭЛЕМЕНТ ГЮЙГЕНСА

5.8.1.Принцип Гюйгенса

5.8.2.Поле элемента Гюйгенса

5.9. ЛЕММА ЛОРЕНЦА. ТЕОРЕМА ВЗАИМНОСТИ

Глава 6. ПЛОСКИЕ ВОЛНЫ

6.1. ПЛОСКИЕ ВОЛНЫ В ОДНОРОДНОЙ ИЗОТРОПНОЙ СРЕДЕ

6.1.1.Переход от сферической волны к плоской

6.1.2.Свойства плоской волны в однородной изотропной среде

6.1.3.Волны в диэлектриках

5

6.1.4.Волны в проводниках

6.1.5.Затухание волн

6.1.6.Глубина проникновения

6.2. ПОЛЯРИЗАЦИЯ ВОЛН

Глава 7. ВОЛНОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД

7.1.ПОЛЕ ОДНОРОДНОЙ ПЛОСКОЙ ВОЛН61, РАСПРОСТРАНЯЮЩЕЙСЯ В ПРОИЗВОЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ

7.2.ПАДЕНИЕ НОРМАЛЬНО ПОЛЯРИЗОВАННОЙ ПЛОСКОЙ ВОЛНЫ НА ГРАНИЦУ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД

7.3.ПАДЕНИЕ ПАРАЛЛЕЛЬНО-ПОЛЯРИЗОВАННОЙ ПЛОСКОЙ ВОЛНЫ НА ГРАНИЦУ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД

7.4.ПОЛНОЕ ПРОХОЖДЕНИЕ ВОЛНЫ ВО ВТОРУЮ СРЕДУ

7.5.ПОЛНОЕ ОТРАЖЕНИЕ ОТ ГРАНИЦЫ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД

7.5.1.Две диэлектрические среды

7.5.2.Диэлектрик и идеальный проводник

7.6.ПАДЕНИЕ ПЛОСКОЙ ВОЛНЫ НА ГРАНИЦУ ПОГЛОЩАЮЩЕЙ СРЕДЫ

7.7.ПРИБЛИЖЕННЫЕ ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ ЛЕОНТОВИЧА-ЩУКИНА

7.8.ПОВЕРХНОСТНЫЙ ЭФФЕКТ

7.8.1.Явление поверхностного эффекта

7.8.2.Потери энергии в проводнике

7.8.3.Эквивалентный поверхностный ток

7.8.4.Поверхностное сопротивление проводника

7.8.5.Сопротивление цилиндрического проводника

Глава 8. ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

8.1. СТРОГАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДИФРАКЦИИ

6

8.2. ДИФРАКЦИЯ ПЛОСКОЙ ВОЛНЫ НА КРУГОВОМ ЦИЛИНДРЕ

8.3.ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ДИФРАКЦИИ

8.4.ФИЗИЧЕСКАЯ ОПТИКА (ПРИБЛИЖЕНИЕ ГЮЙГЕНСА-КИРХГОФА)

8.5. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА

8.6.МЕТОД КРАЕВЫХ ВОЛН

8.7.ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ДИФРАКЦИИ

8.7.1.Дифракционные лучи

8.7.2.Вычисление поля дифракционных лучей

Глава 9. ОБЩИЕ СВОЙСТВА НАПРАВЛЯЕМЫХ ВОЛН

9.1. НАПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ И НАПРАВЛЯЕМЫЕ ВОЛНЫ

9.2.СВЯЗЬ МЕЖДУ ПОПЕРЕЧНЫМИ И ПРОДОЛЬНЫМИ СОСТАВЛЯЮЩИМИ ВЕКТОРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ

9.3.ОБЩИЕ СВОЙСТВА И ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, МАГНИТНЫХ И ГИБРИДНЫХ ВОЛН

9.4.ОБЩИЕ СВОЙСТВА ПОПЕРЕЧНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

9.5.КОНЦЕПЦИЯ ПАРЦИАЛЬНЫХ ВОЛН

9.6.СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И ГРУППОВАЯ СКОРОСТЬ

9.7.ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОЧНОСТЬ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ

9.7.1.Мощность, переносимая электромагнитной волной по линии передачи

9.7.2.Предельная и допустимая мощности

9.8. ЗАТУХАНИЕ В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ

9.8.1.Коэффициент ослабления

9.8.2.Затухание, обусловленное потерями в среде, заполняющей линию

9.8.3.Затухание, вызванное потерями в металлических элементах линии передачи

Глава 10. НАПРАВЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ

7

10.1. ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ ВОЛНОВОД

10.1.1. Вывод формул для поля

10.1.2.Основная волна прямоугольного волновода

10.1.3.Токи на стенках прямоугольного волновода

10.1.4.Выбор размеров поперечного сечения прямоугольного волновода из условия одноволновой передачи

10.1.5.Передача энергии по прямоугольному волноводу

10.2. КРУГЛЫЙ ВОЛНОВОД

10.2.1.Вывод формул для поля

10.2.2.Токи на стенках круглого волновода

10.2.3.Передача энергии по круглому волноводу

10.3. ВОЛНОВОДЫ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

10.3.1. П- и Н-образные волноводы

10.3.2. Эллиптические волноводы

10.4. КОАКСИАЛЬНАЯ ЛИНИЯ

10.4.1.ТЕМ-волна

10.4.2.Электрические и магнитные волны в коаксиальной линии

10.4.3.Передача энергии по коаксиальной линии

10.5.ДВУХПРОВОДНАЯ ЛИНИЯ

10.6.ПОЛОСКОВЫЕ ЛИНИИ

10.7.ЛИНИИ ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЛНЫ. ЗАМЕДЛЯЮЩИЕ СИСТЕМЫ

10.7.1.Простейшие диэлектрические волноводы

10.7.2.Металлическая плоскость, покрытая слоем диэлектрика

10.7.3.Плоский диэлектрический волновод

10.7.4.Металлический цилиндр, покрытый слоем ди­электрика

10.7.5.Круглый диэлектрический волновод

10.7.6.Световоды

10.7.7.Замедляющие структуры

8

Глава 11. ОБЪЕМНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ

11.1. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ОБЪЕМНЫХ РЕЗОНАТОРОВ

11.1.1.Общие сведения

11.1.2.Свободные гармонические колебания в объемных резонаторах

11.1.3.Резонансные частоты свободных колебаний

11.1.4.Добротность объемных резонаторов

11.1.5.Собственная добротность закрытых резонаторов

11.1.6.Связь между добротностью объемного резонатора и длительностью процесса свободных ко­лебаний в нем

11.2. РЕЗОНАТОРЫ В ВИДЕ ОТРЕЗКОВ РЕГУЛЯРНЫХ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ

11.2.1.Общие сведения

11.2.2.Коаксиальный резонатор

11.2.3.Резонатор в виде отрезка коаксиальной линии, нагруженной на емкость

11.2.4.Прямоугольный резонатор

11.2.5.Цилиндрический резонатор

11.2.6.Полосковые резонаторы

11.3.ПРОХОДНОЙ РЕЗОНАТОР

11.4.КВАЗИСТАЦИОНАРНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ

Глава 12. ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ЦЕПЕЙ СВЧ

12.1. ПОНЯТИЕ ОБ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ СХЕМЕ ЦЕПИ СВЧ. КРУГОВАЯ ДИАГРАММА ПОЛНЫХ СОПРОТИВЛЕНИЙ

12.1.1.Цепь СВЧ (тракт СВЧ)

12.1.2.Линии передачи конечной длины. Неоднородности в линиях передачи

12.1.3.Полное эквивалентное сопротивление линии пе­редачи

12.1.4.Круговая диаграмма полных сопротивлений

9

12.2. ПРОБЛЕМА СОГЛАСОВАНИЯ И МЕТОДЫ ЕЕ РЕШЕНИЯ

12.2.1.Методы согласования линии передачи с нагрузкой

12.2.2.Узкополосное согласование с помощью реактивных элементов

12.2.3.Согласование с помощью четвертьволнового трансформатора

12.2.4.Широкополосное согласование нагрузки с линией

12.3.Матричное описание цепей СВЧ

12.4.Метод декомпозиции и матричное описание сложных цепей СВЧ

12.5.Построение эквивалентных схем простейших цепей СВЧ. Реализация цепей из сосредоточенных элементов

в диапазоне СВЧ

12.6. Структурный и параметрический синтез. Автоматизация проектирования устройств СВЧ

Глава 13. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ТЕХНИКИ СВЧ

13.1.СОЧЛЕНЕНИЕ ОТРЕЗКОВ ЛИНИЙ ПЕРЕДАЧИ

13.2.ВОЗБУЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ

13.3.ТРАНСФОРМАТОРЫ ТИПОВ ВОЛН. ВРАЩАЮЩИЕСЯ СОЧЛЕНЕНИЯ

13.4.УСТРОЙСТВА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕДАВАЕМОЙ МОЩНОСТЬЮ

13.4.1.Аттенюаторы

13.4.2.Тройники

13.5.ФАЗОВРАЩАТЕЛИ

13.6.ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА

Глава 14. ПАССИВНЫЕ УСТРОЙСТВА СВЧ

14.1. НАПРАВЛЕННЫЕ ОТВЕТВИТЕЛИ И МОСТОВЫЕ СХЕМЫ СВЧ

14.1.1.Направленные ответвители на связанных линиях передачи

14.1.2.Мостовые схемы СВЧ

10