Примерная программа дисциплины электродинамика и микроволновая техника рекомендуется Минобразованием России для специальности 200300 электронные приборы и устройства icon

Примерная программа дисциплины электродинамика и микроволновая техника рекомендуется Минобразованием России для специальности 200300 электронные приборы и устройства


1 чел. помогло.
Смотрите также:
Примерная программа дисциплины квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства рекомендуется...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины техническая электродинамика рекомендуется Минобразованием России...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...
Примерная программа дисциплины сд. Ф...



Загрузка...
скачать
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


УТВЕРЖДАЮ

Руководитель Департамента

образовательных программ и стандартов

профессионального образования

_______________ Л.С.Гребнев

«____»______________ 2001 г.


ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА И МИКРОВОЛНОВАЯ ТЕХНИКА


Рекомендуется Минобразованием России

для специальности 200300 ЭЛЕКТРОННЫЕ ПРИБОРЫ И УСТРОЙСТВА

направления подготовки дипломированных специалистов

654100 ЭЛЕКТРОНИКА И МИКРОЭЛЕКТРОНИКА



  1. Цели и задачи дисциплины.

Преподавание дисциплины "Электродинамика и микроволновая техника " имеет целью изучение студентами основ классической электродинамики, электродинамики элементов микроволновых трактов и их принципов действия, теории и методов расчета пассивных микроволновых устройств. Для успешного овладения материалом дисциплины требуется предварительное изучение естественно-научных и общетехнических курсов "Физика", "Высшая математика", "Теоретические основы электротехники". В свою очередь, дисциплина "Электродинамика и микроволновая техника" служит основой для изучения дисциплины "Микроволновые приборы и устройства".


2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

  • знать основные уравнения классической электродинамики и их следствия, законы распространения электромагнитных волн в различных средах и направляющих системах, матричные методы анализа СВЧ цепей, основные типы, принцип действия, характеристики и параметры элементов и устройств СВЧ;

  • уметь рассчитывать электромагнитное поле и параметры линий передачи и объемных резонаторов различных типов, определять матрицы рассеяния пассивных СВЧ устройств, решать задачи анализа и оптимизации СВЧ устройств с помощью ЭВМ;

  • иметь представление о численных методах решения задач электродинамики, основных направлениях развития микроволновых элементов и устройств.




  1. Объем дисциплины и виды учебной работы.




Вид учебной работы

Всего

часов

Семестры

Общая трудоемкость дисциплины

140

7










Аудиторные занятия

85

7










Лекции

34

7










Практические занятия (ПЗ)

17

7










Семинары (С)















Лабораторные работы (ЛР)

17

7










и (или) другие виды аудиторных занятий















Самостоятельная работа

55

7










Курсовой проект (работа)

17

7










Расчетно-графические работы
















Реферат
















и (или) другие виды самостоятельной работы
















Вид итогового контроля

(зачет, экзамен)

З, Э

7













  1. Содержание дисциплины.


4.1. Разделы дисциплины и виды занятий.



№ п/п

Раздел дисциплины

Лекции

ПЗ

ЛР




Введение

*







1

Основные законы классической электродинамики

*

*




2

Электромагнитные волны в изотропных средах

*

*




3

Электромагнитные волны в анизотропных средах

*




*

4

Излучение электромагнитных волн

*

*




5

Общая теория линий передачи

*

*




6

Закрытые линии передачи

*

*

*

7

Открытые линии передачи

*

*




8

Замедляющие системы

*




*

9

Объемные резонаторы

*




*

10

Нерегулярные электродинамические системы

*

*




11

Режимы работы линий передачи

*




*

12

Анализ многополюсных микроволновых устройств

*

*

*

13

Взаимные микроволновые устройства

*




*

14

Невзаимные микроволновые устройства

*




*




Заключение

*










    1. Содержание разделов дисциплины.

Введение

Электродинамика как один из важнейших разделов естествознания и основа для изучения явлений в электронных приборах и устройствах. Микроволновый диапазон, его особенности и области применения. Основные этапы развития электродинамики и микроволновой техники. Значение этой дисциплины для подготовки специалиста по электронике.


1. Основные законы классической электродинамики

Уравнения Максвелла и их следствия - закон полного тока и уравнение непрерывности, закон сохранения заряда. Типы материальных сред, процессы их поляризации и намагничивания. Пространственная и временная дисперсия среды. Классификация материальных сред по их электрофизическим параметрам. Граничные условия для векторов поля на поверхности раздела сред. Работа и мощность электромагнитного поля. Уравнение баланса энергии поля. Уравнения Максвелла для комплексных амплитуд. Баланс энергии гармонических колебаний. Лемма Лоренца и теорема взаимности. Типы задач электродинамики, условия существования и единственности их решений.



  1. Электромагнитные волны в изотропных средах



Решение уравнений Максвелла для плоской однородной волны в идеальном диэлектрике. Скорости, характеризующие распространение волны. Падающая и отраженная волны. Дисперсия электромагнитных волн. Электромагнитное поле и характеристическое сопротивление плоской однородной волны. Поляризация электромагнитных волн.

Распространение волн в слабо диссипативных средах. Постоянная затухания и глубина проникновения. Электромагнитные волны в металлах. Поверхностный эффект. Приближенные граничные условия на поверхности идеального проводника и сверхпроводника.

Электромагнитные волны в неоднородной среде. Уравнение эйконала и принцип Ферма. Уравнение луча. Приближение геометрической оптики.

Отражение и преломление электромагнитных волн на границе раздела сред. Законы Снеллиуса и формулы Френеля. Явления полного прохождения и полного отражения волн. Нормальное падение волны на границу раздела. Коэффициенты отражения и стоячей волны.


3. Электромагнитные волны в анизотропных средах

Типы анизотропии. Распространение волн в одноосных кристаллах. Гиротропные среды. Уравнения движения вектора намагниченности. Тензор магнитной проницаемости намагниченного феррита. Явление ферромагнитного резонанса. Продольное распространение волны в намагниченном феррите. Эффект Фарадея. Поперечное распространение волны в намагниченном феррите. Эффект Коттон-Мутона. Распространение волн в намагниченной плазме.


4. Излучение электромагнитных волн

Электродинамические потенциалы и векторы Герца, их связь с полями. Калибровочные условия Кулона и Лоренца. Градиентная инвариантность потенциалов. Принцип перестановочной двойственности. Неоднородное уравнение Гельмгольца для поля излучения и его решение с помощью функции Грина. Запаздывающие и опережающие потенциалы. структура поля излучения, его ближняя и дальняя зоны. Поле излучения диполя Герца. Диаграмма направленности, мощность и сопротивление излучения. Метод наводимых ЭДС.

5. Общая теория линий передачи

Определение направляющих систем, их типы и классификация. Анализ распространения электромагнитных волн между двумя параллельными идеально проводящими плоскостями методом парциальных волн. Электромагнитное поле в регулярной линии передачи (ЛП). Скалярное уравнение Гельмгольца для ЛП и его общее решение. Критическое волновое число и постоянная распространения. Фазовая и групповая скорости волны в ЛП. Дисперсия волн в ЛП, дисперсионные характеристики и диаграммы. Быстрые и медленные волны в ЛП, условия их существования. Явление отсечки и запредельный режим работы ЛП.

Условия существования Е-, Н- и Т-волн. Гибридные волны. Характеристическое сопротивление ЛП и передаваемая мощность. Затухание электромагнитных волн в ЛП. Спектр типов волн в линии передачи, ее рабочий диапазон. Стоячие и смешанные волны.


6. Закрытые линии передачи

Волны в прямоугольном волноводе. Основные свойства волны Н10. Волны в круглом волноводе. Волноводы со сложной формой поперечного сечения. Сверхразмерные волноводы.

Телеграфные уравнения как следствие уравнений Максвелла. Нормальные Т-волны в многосвязных линиях передачи. Передаваемая мощность и затухание. Связанные линии передачи. Двухпроводная симметричная ЛП. Коаксиальная ЛП. Полосковая и микрополосковая ЛП. Щелевая и копланарная ЛП. Волноводно-щелевая ЛП. Однопроводная ЛП.

7. Открытые линии передачи

Плоский и круглый диэлектрические волноводы. Световоды. Квазиоптические линии передачи.


8. Замедляющие системы

Общие свойства медленных волн и условия их существования. Волны в периодических структурах. Теорема Флоке. Пространственные гармоники. Дисперсионные характеристики замедляющих систем. Основные типы замедляющих систем, методы их анализа, характеристики и параметры.

9. Объемные резонаторы

Понятие объемного резонатора и постановка задачи о его свободных (собственных) колебаниях. Свойства собственных колебаний и их спектр. Типы объемных резонаторов и их параметры. Волноводные закрытые объемные резонаторы. Аксиально-симметриные закрытые резонаторы. Анализ тороидального резонатора квазистатическим методом. Микрополосковые резонаторы. Диэлектрические резонаторы. Методы разрежения спектра собственных частот. Волноводные открытые резонаторы. Зеркальные открытые резонаторы.


10. Нерегулярные электродинамические системы

Возбуждение линий передачи и резонаторов сторонними токами и полями. Элементы возбуждения - штыри, петли, отверстия. Возбуждение линии передачи электронным потоком. Переход к одномерному уравнению возбуждения.

Понятие о нерегулярных линиях передачи. Ступенчатые и плавные согласующие переходы. Простейшие неоднородности в прямоугольном волноводе. Понятие о численных методах решения внутренних задач электродинамики.


11. Режимы работы линий передачи

Эквивалентные токи и напряжения в ЛП. Режимы работы ЛП, ее входное сопротивление и сопротивление нагрузки. Круговая диаграмма полных сопротивлений. Согласование в линиях передачи.

12. Анализ многополюсных микроволновых устройств

Определение многополюсника СВЧ. Матрица рассеяния многополюсника и физический смысл ее элементов. Матрицы сопротивлений, проводимостей и передачи. Связь между волновыми матрицами. Свойства матриц рассеяния взаимных и недиссипативных устройств. Волновые матрицы симметричных многополюсников. Компьютерный анализ микроволновых устройств.


13. Взаимные микроволновые устройства

Основные типы двухполюсников и четырехполюсников СВЧ. Фильтры СВЧ, их типы и амплитудно-частотные характеристики. Конструкция фильтров СВЧ. Основные типы шестиплюстиков и восьмиполюсников СВЧ. Делители и сумматоры мощности, направленные ответвители, мостовые схемы. Турникетные соединения.


14. Невзаимные микроволновые устройства

Основные типы ферритовых микроволновых устройств - взаимные и невзаимные фазовращатели, резонансные вентили, вентили со смещением поля. Мостовые и фазовые циркуляторы. Ферритовые резонаторы и фильтры. Устройства на магнитостатических волнах.


Заключение

Проблемы современной микроволновой техники и перспективы ее дальнейшего развития.


  1. Лабораторный практикум.




№ п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ

1

3

Исследование электрофизических свойств материалов в микроволновом диапазоне

2

6

Исследование электромагнитных волн в линиях передачи

3

8

Исследование электромагнитных волн в замедляющих системах

4

9

Исследование электромагнитных колебаний в объемных резонаторах

5

11

Исследование согласующих устройств микроволнового диапазона

6

12

Исследование свойств резонансного двухполюсника

7

13

Исследование взаимных микроволновых многополюсников

8

14

Исследование ферритовых микроволновых устройств



6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины.


6.1. Рекомендуемая литература.

а) основная литература:

1.Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ / Учебник для

вузов. - М.: Высшая школа.- 1990.

2. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и

распространение радиоволн / Учеб.пособие для вузов. - 3-е изд.. -

М.: Наука.- 1989.


б) дополнительная литература:

  1. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. - 2-е изд. - М.: Радио и связь.- 1988.

  2. Григорьев А.Д., Янкевич В.Б. Резонаторы и резонаторные

замедляющие системы СВЧ. - М.: Радио и связь.- 1984.

  1. Сазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин В.А. Устройства СВЧ:

Учеб.пособие для вузов. - М.: Высшая школа.- 1981.


    1. Средства обеспечения освоения дисциплины.

Компьютерные программы Microwave Office (Applied Wave Research, USA), High Frequency Structure Simulator (Hewlett Packard, USA), Transient Electromagnetic Field Simulator (СПбГЭТУ, Россия).


7. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

По усмотрению вузов.


  1. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.

Преподавание дисциплины необходимо организовать таким образом, чтобы лабораторный практикум и практические занятия закрепляли уже изученный на лекциях материал. При чтении лекций желательно подчеркивать глубокую связь между электродинамикой и другими разделами теоретической физики, а также связь изучаемого материала с практическими приложениями – теорией антенн, телекоммуникационными системами, электронными микроволновыми приборами, ускорителями заряженных частиц, технологическими приложениями микроволновой техники


Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 654100 “Электроника и микроэлектроника”


Программу составили:

Григорьев А.Д., профессор, Санкт- Петербургский государственный электротехнический университет

Малышев В.А., профессор, Таганрогский государственный технический университет


Программа одобрена на заседании учебно-методического совета по специальности 200300 “Электронные приборы и устройства” от 20 ноября 2000г., протокол № 1.


Председатель Совета УМО по образованию

в области автоматики, электроники,

микроэлектроники и радиотехники Пузанков Д.В.




Скачать 120.95 Kb.
оставить комментарий
Дата04.03.2012
Размер120.95 Kb.
ТипПримерная программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх