Geum.ru

Учебная программа по дисциплине теория и техника антенн толмачев А. И. Врезультате изучения курса студент должен

Вид материалаПрограмма

Содержание


Содержание курса
Вибраторные (линейные) антенны
Антенны свч диапазона.
Подобный материал:
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

ТЕОРИЯ И ТЕХНИКА АНТЕНН
Толмачев А.И.


В результате изучения курса студент должен

знать:
  • уравнения Максвелла и основные принципы теории излучения;
  • основные параметры антенн, методы их расчета и измерения;
  • основные методы расчета параметров линий передачи СВЧ диапазона;

уметь:
  • на основе анализа заданных технических требований производить выбор требуемого типа антенны и фидерной линии;
  • производить расчет антенно-фидерной системы.

иметь представление о:
  • методах решения краевых задач для уравнений Максвелла;
  • методах решения задач возбуждения резонаторов и волноводов;
  • основных тенденциях развития теории и техники антенн

Основными видами занятий являются лекции и практические занятия.

Основными видами промежуточного контроля знаний являются: тестирования

Основным видом рубежного контроля знаний является экзамен.




^ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА



  1. Основы теории излучения

Образование свободных электромагнитных волн. Волновое уравнение. Плоские электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн. Энергия и импульс электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга. Давление электромагнитных волн. Решение задачи об излучении элементарного диполя. Излучение малой рамки с током.

Экспериментальное исследование электромагнитных волн. Опыты Г. Герца. Вибратор Герца. Работы П. Н. Лебедева и А. С. Попова. Исследования Г. Маркони и Ф. Брауна. Нобелевская премия по физике 1909 г.

Принципы радиосвязи. Модуляция колебаний. Радиопередатчик, передающая антенна. Демодуляция колебаний. Радиоприемник, приемная антенна. Гетеродинный прием. Супергетеродинный прием. Полусвободные электромагнитные волны. Понятие о радиолокации. Международные стандарты радиочастот. Цифровой способ передачи радиосигнала.

Основные параметры антенны: направленность излучения антенны, диаграмма направленности, коэффициент направленного действия, поляризационная характеристика, сопротивление излучения, КПД антенны, диапазон рабочих частот, эффективная площадь антенны.
  1. ^ Вибраторные (линейные) антенны

Назначение передающей и приемной антенн. Влияние среды на условия распространения радиоволн. Основные задачи теории антенн. Основные задачи теории распространения радиоволн.

Расчет поля излучения антенн. Применение принципа суперпозиции к расчету поля излучения антенн. Особенности расчета поля в дальней зоне антенны. Основные электрические параметры передающих антенн.

Теория симметричных вибраторов. Приближенный закон распределения тока в симметричном электрическом вибраторе. Диаграмма направленности, коэффициент направленного действия и действующая длина симметричного вибратора. Входное сопротивление, сопротивление излучения и полоса пропускания симметричного вибратора. Основы строгого решения задачи о симметричном вибраторе в квазистационарном приближении. Вариационные методы определения сопротивлений и распределения токов в тонких антеннах и проводниках. Распределение тока в тонком бесконечном проводнике.

Многовибраторные антенны. Антенна из двух полуволновых вибраторов. Многоэтажная синфазная антенна. Многовибраторная антенна типа бегущей волны. Интерференционный множитель. Мощность и сопротивление излучения системы вибраторов. Метод наведенных ЭДС. Расчет собственных и наведенных сопротивлений вибраторов. Излучение антенных решеток.

Основы теории приемных антенн. Физические основы процесса приема. Применение принципа обратимости для анализа приемных антенн. Согласование приемной и передающей антенн по поляризации. Условия выделения максимальной мощности в нагрузке приемной антенны. Особенности распределения тока и эквивалентная ЭДС приемного вибратора.

Влияние Земли на направленность антенны. Отражательные формулы. Несимметричные заземленные антенны. Оценка их параметров. Роль заземления. Особенности антенн диапазонов СДВ, ДВ, СВ и КВ. Рамочные и ромбические антенны. Особенности работы антенн в проводящей среде и плазме.
  1. ^ Антенны свч диапазона.

Особенности СВЧ диапазона. Применение колебательных систем и передающих линий на СВЧ. Недостатки обычных колебательных систем и передающих линий на повышенных частотах. Понятия объемного резонатора и волновода.

Объемные резонаторы. Нахождение параметров объемных резонаторов с помощью теории поля. Выражение добротности объемного резонатора через его активную и реактивную проводимости. Виды колебаний в объемных резонаторах. Общие свойства электромагнитных полей в объемных резонаторах. Типы полей в простейших резонаторах (прямоугольного сечения, круглого сечения, резонаторе квазистационарного типа).

Электромагнитные волны в направляющих системах. Направляющие системы и направляемые волны. Типы направляющих систем и направляемых волн. Теорема о связи поперечных и продольных компонент поля. Полые волноводы. Типы волн в волноводах прямоугольного и круглого сечений. Дисперсия волн в волноводе. Волна Н10 в прямоугольном волноводе. Передача и поглощение энергии в волноводах. Неоднородности в волноводах. Метод эквивалентных схем. Стоячие волны и согласования.

Приближенные методы решения антенных задач СВЧ диапазона. Метод физической оптики. Дифракция на диске. Дифракция на отверстиях и непрозрачных экранах. Методы краевых волн. Метод геометрической оптики. Общие идеи и основная формула, связывающая поля в двух точках на луче. Отражение плоской волны от круглого параболического зеркала. Геометрическая теория дифракции.

Щелевые антенны. Принцип дополнительности для плоских экранов. Идеальная щелевая антенна, Аналогия с вибраторами. Реальные щелевые антенны. Щели в экранах конечных размеров. Щели в резонаторах и волноводах.

Апертурные антенны. Влияние распределений амплитуды и фазы поля на раскрыве антенны на характеристики антенн. Волноводные и рупорные антенны. Их особенности. Излучение из открытого конца волновода. Учет отражений. Зеркальные и линзовые антенны. Их особенности и разновидности. Фазированные антенные решетки.

Антенны бегущей волны. Диэлектрические антенны. Общие закономерности таких антенн. Cпиральные антенны. Их особенности. Сверхширокополосные антенны. Использование голографических идей для создания антенных систем высокого разрешения.




ЛИТЕРАТУРА




Основная:



  1. Ерохин Е. А., Чернов О. В., Козырев Н. Д., Кочержевский В. Д. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. Учебник для вузов.– 3-е издание – М., изд-во «Горячая линия – Телеком», 2007. 491 с.




Дополнительная:



  1. Кинбер Б. Е., Классен В. И. Теория и техника антенн. Учебное пособие. – М.,

изд-во МФТИ, 1985. 124 с.
  1. Вайнштейн Л. А. Электромагнитные волны. – 2-е издание, переработанное и

дополненное – М., изд-во «Радио и связь», 1988. 440 c.
  1. Сазонов Д. М. Антенны и устройства СВЧ. Учебник для вузов по специальности

«Радиотехника». – М., изд-во «Высшая школа», 1988. 430 c.
  1. Савельев И. В. Курс общей физики. Учебное пособие для втузов в 5-и книгах.

Книга 4 – Волны. Оптика. – М., ФИЗМАТЛИТ, 2006. 256 с.
  1. Фельд Я. Н., Бененсон Л. С. Основы теории антенн. Учебное пособие для вузов. – 2-е издание, переработанное. – М., изд-во «Дрофа», 2007. 491 c