программа - Белорусский государственный университет

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Белорусский государственный университет информатики
и радиоэлектроники»
«Утверждаю»
Проректор по учебной работе
__________Хмыль А.А.
«___»___________2007г.
ПРОГРАММА
Вступительного экзамена
по специальности
1-31 80 07 «Радиофизика»
факультет
магистратура
кафедра
антенн и устройств СВЧ
Минск 2007
Составители:
А.А. Кураев, д.ф-м.н., профессор, зав. каф. антенн и устройств СВЧ Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
В.Б.Кирильчук, кандидат технических наук, доцент кафедры антенн и устройств
СВЧ Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники».
А.А. Тамело, кандидат технических наук, доцент кафедры антенн и устройств СВЧ
Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники»
Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры антенн и
устройств СВЧ (протокол № __ от «__»_______ 2007 г.)
Заведующий кафедрой _________________А.А.Кураев
Одобрена и рекомендована к утверждению методической комиссией факультета радиотехники и электроники (протокол № __ от «__»_______ 2007 г.)
Председатель ___________
Гололобов Д.В.
СОДЕРЖАНИЕ ЭКЗАМЕНА
№
п/п
Тема
Содержание
Раздел 1
«Основы электродинамики»
1
Система уравнений электродинамики
2
Монохроматические электромагнитные поля.
3
Излучение электромагнитных волн
4
Плоская электромагнитная
волна
5
Дифракция и рефракция
электромагнитных волн
6
Направляющие системы и
направляемые волны
Вектор напряженности электрического поля и вектор электрической индукции. Материальные уравнения, диэлектрическая проницаемость, магнитная проницаемость, удельная проводимость. Плотность
тока проводимости. Ток смещения и полный ток. Вектор напряженности
магнитного поля и вектор магнитной индукции. Графическое изображение полей.
Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной
форме. Закон сохранения заряда, уравнения непрерывности. Сторонние
источники.
Классификация сред (линейные, нелинейные, изотропные, анизотропные, однородные и неоднородные). Идеальные диэлектрики и
идеальные проводники. Постановка задач электродинамики, граничные
и начальные условия. Закон сохранения энергии для электромагнитного
поля. Вектор Пойнтинга.
Уравнения Максвелла в комплексной форме, комплексная диэлектрическая и магнитная проницаемость. Закон сохранения энергии
для монохроматического поля, комплексный вектор Умова-Пойнтинга.
Постановка задач для монохроматического поля, теорема единственности.
Уравнения Гельмгольца для векторов поля. Электродинамические потенциалы.
Решение неоднородного уравнения Гельмгольца. Элементарный электрический вибратор. Поля элементарного вибратора в ближней
и дальней зоне. Сферические волны. Диаграмма направленности. Мощность и сопротивление излучения вибратора.
Магнитный ток. Перестановочная инвариантность уравнений
Максвелла, принцип двойственности. Поле элементарного магнитного
вибратора.
Лемма Лоренца. Принцип взаимности. Теорема эквивалентности
и формула Кирхгофа.
Плоская волна в непроводящей среде. Фазовая скорость волны,
волновое сопротивление среды. Поляризация волн. Плоская волна в
среде с потерями. Коэффициент фазы и коэффициент затухания. Глубина проникновения. Дисперсия, групповая скорость.
Плоские волны в гиротропных средах (плазма, ферриты в постоянном магнитном поле). Продольное и поперечное распространение
волн. Эффект вращения плоскости поляризации.
Падение волны на плоскую границу раздела сред. Законы
Снеллиуса и формула Френеля. Полное отражение. Поверхностные волны. Угол полного преломления. Понятие о двойном преломлении при
падении электромагнитных волн на границу с гиротропной средой.
Особенности преломления волны в проводящих средах. Граничные
условия Леонтовича. Потери энергии в проводнике, поверхностный эффект.
Задача дифракции как граничная задача электродинамики.
Приближенные методы решения задач дифракции в квазистатической и квазиоптической областях. Физическая оптика. Дифракция на
отверстии в экране в приближении Кирхгофа. Дифракционное поле в
дальней зоне. Зоны Френеля. Геометрическая оптика. Рефракция электромагнитных волн в неоднородной среде. Понятие о геометрической
теории дифракции.
Классификация и общие свойства направляемых волн.
Волны типа Е (ТМ) и Н (ТЕ). Граничная задача для волноводов.
Прямоугольный волновод. Решение граничной задачи. Структура и
свойства полей в волноводе. Типы волн, дисперсия, фазовая и групповая скорости распространения волн в волноводе. Основная волна (Н10).
Концепция парциальных волн. Токи и заряды на стенках волноводов.
Круглый волновод. Решение граничной задачи. Простейшие
7
типы волны (Н11, Е01, Н01).
Коаксиальная линия. Основная волна (ТЕМ). Понятие о высших
типах волн в коаксиальной линии. Полосковые волноводы.
Замедляющие системы. Поверхностные волны над слоем диэлектрика и ребристой поверхностью. Понятие о квазиоптических
направляющих системах. Затухание волн в направляющих системах,
приближенный учет потерь в стенках волноводов
Решение граничной задачи для прямоугольного, цилиндрического и коаксиального резонатора. Типы колебаний в объемном резонаторе, собственные частоты. Добротность резонаторов. Понятие о возбуждении резонаторов.
Резонаторы.
Раздел 2
«Распространение радиоволн»
1
Общие вопросы распространения радиоволн.
2
Влияние поверхности Земли
на распространение радиоволн
3
Тропосфера и ее влияние на
распространение радиоволн
4
Ионосфера и ее влияние на
распространение радиоволн
5
Помехи. Электромагнитная
совместимость при распространении радиоволн
Распространение УКВ на
радиолиниях Земля-Земля
6
7
Распространение УКВ на
космических радиолиниях
8
Распространение коротких,
средних и длинных волн
Особенности распространения радиоволн по естественным
трассам. Влияние поверхности и атмосферы Земли на распространение
радиоволн.
Распределение радиоволн в свободном пространстве. Область
пространства, существенная при работе радиолиний.
Поглощение и отражение радиоволн земной поверхностью.
Поле излучателя, поднятого над плоской поверхностью Земли.
Интерференционная формула. Рассеяние радиоволн на шероховатой
поверхности Земли. Дифракция на крупных неровностях.
Поле излучателя, расположенного непосредственно у плоской
поверхности Земли. Однородная и неоднородная трассы. Скорость распространения радиоволн над Землей. Дифракция радиоволн на сферической поверхности Земли. Диапазоны частот, допустимые для использования в морской воде и почве.
Диэлектрическая проницаемость и индекс преломления тропосферы. Неоднородное строение тропосферы и рефракция радиоволн.
Уравнение траектории волны в приближении геометрической оптики и
радиус кривизны траектории. Виды рефракции. Эквивалентный радиус
кривизны траектории. Ослабление радиоволн в тропосфере.
Строение ионосферы. Диэлектрическая проницаемость ионизированного газа без учета и с учетом влияния магнитного поля Земли.
Обыкновенная и необыкновенная волны, эффект Фарадея в ионосфере.
Фазовая и групповая скорости распространения радиоволн в ионизированном газе, дисперсия. Поглощение и нелинейные свойства ионизированного газа. Преломление и отражение радиоволн в ионосфере. Методы экспериментального исследования ионосферы.
Классификация помех. Помехи радиостанций и промышленные
помехи. Помехи природного происхождения. Постановка задачи об
электромагнитной совместимости.
Распространение УКВ в пределах прямой видимости. Расчет
напряженности поля с учетом сферичности Земли и рефракция замирания. Нерегулярное и регулярное распространение УКВ за пределы прямой видимости. Дальнее тропосферное рассеяние (ДТР). Статистические характеристики поля. Особенности работы радиолиний, использующих ДТР. Влияние тропосферы на распространение узких когерентных пучков излучения. Рассеяние метровых волн в неоднородностях
ионосферы и метеорных следах.
Характеристики межпланетной среды. Выбор оптимальных рабочих частот для радиолинии Земля-Космос. Ошибки, вносимые регулярными и случайными неоднородностями атмосферы в измерение координат космического корабля радиотехническими методами. Влияние
атмосферы на доплеровское изменение частоты.
Особенности распространения коротких волн. Диапазон рабочих частот. Статистические характеристики замираний. Ограничение
неискаженной полосы передачи.
Дневные и ночные условия распространения средних волн. Замирания. Распространение длинных и сверхдлинных волн в волноводе
Земля-Ионосфера. Стабильность амплитуды и фазы принимаемого поля.
Литература:
№ пп
1
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Название
Основная
Кураев А.А., Попкова Т.Л., Синицын А.К. Электродинамика и распространение радиоволн.
Мн.:, Бестпринт
Вольман В.Н., Пименов Ю.В., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика.– М: Радио и связь.
Кураев А.А. Электродинамика и распространение радиоволн. Мн.: БГУИР.
Кураев А.А. Электродинамика и распространение радиоволн. Мн.: БГУИР.
Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. - М: Наука
Гололобов Д.В., Кирильчук В.Б. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства.
Ч.1. Распространение радиоволн. -Мн.: БГУИР
Дополнительная
Фальковский О.И. Техническая электродинамика. –М.: Связь.
Фельдштейн А.Л., Явич Л.П., Смирнов В.П. Справочник по элементам волноводной техники. М.-Л.: Госэнергоиздат,
Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика.- М.: Связь
Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. - М: Радио и связь
Основы проектирования микроэлектронной аппаратуры / под ред. Б.Ф.Высоцкого.-М.: Сов. радио,
Долуханов М.П. Распространение радиоволн. - М : Связь.
Марков Г.Т., Петров Б.М., Грудинская Г.П. Электродинамика и распространение радиоволн. М: Сов. радио,
Грудинская Г.П. Распространение радиоволн. –М.: Высш. школа
Калинин А.И., Черенкова Е.Л. Распространение радиоволн и работа радиолиний. –М.: Связь.
Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: Наука.
Гололобов Д.В., Кирильчук В.Б. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства.
Ч.2. Фидерные устройства. -Мн.: БГУИР
Год издания
2004
2002
1995
1998
1989
2004
1978
1963,
1967
1971
1988
1977
1972
1979
1975
1971
1973
2005