- •1. Векторные величины, характеризующие электромагнитное поле (привести все векторные величины, характеризующие поле, их единицы измерения, формулы для их расчета).
- •6. Система уравнений Максвелла с учётом сторонних источников (записать систему уравнений Максвелла со сторонними источниками, пояснить их физический смысл).
- •7. Граничные условия для касательных составляющих векторов электромагнитного поля (записать граничные условия, пояснить их физический смысл, знать из каких уравнений они выводятся и почему).
- •1) При наличии поверхностных токов:
- •2) Отсутствуют поверхностные токи:
- •3) Граничные условия в векторной форме:
- •8. Граничные условия для нормальных составляющих векторов электромагнитного поля (записать граничные условия, пояснить их физический смысл, знать из каких уравнений они выводятся и почему).
- •9. Граничные условия для векторов электромагнитного поля над идеальным проводником (записать граничные условия, пояснить их физический смысл, знать из каких уравнений они выводятся и почему).
- •12. Тангенс угла потерь (что это за величина, ее единица измерения, что данная величина показывает, показать графически и пояснить, что показывают оси действительных и мнимых значений).
- •13. Применение метода зеркальных изображений (суть метода зеркальных изображений, пример его применения, для чего применяется).
- •14. Комплексная диэлектрическая проницаемость (из какого уравнения получается, ее смысл, какие величины в нее входят).
- •15. Элементарные излучатели над полупроводящей поверхностью.
- •20. Средний за период баланс мощностей эм поля.
- •21. Характеристики излучения элементарного электрического диполя.
- •22. Анализ структуры электромагнитного поля элементарного электрического диполя.
- •23. Общие понятия о волновых уравнениях для векторов эм поля.
- •24. Метод решения уравнений Гельмгольца (Электродинамические потенциалы).
- •25. Волновое уравнение для плоской волны и его решение.
- •26. Понятие об излучении электромагнитного поля.
- •27. Понятие о волновом характере электромагнитного поля.
- •28. Линии передачи с поверхностной волной.
- •29. Плоские волны в среде без потерь.
- •30. Классификация направляющих систем, требования к ним.
- •31. Классификация направляемых волн.
- •32. Волноводные линии передачи (прямоугольный волновод)
- •33. Волноводные линии передачи (круглый волновод)
- •34. Плоские волны в средах с потерями.
- •35. Линии передачи с волной tem.
- •36. Ориентация векторов электромагнитного поля.
- •37. Линейная поляризация.
- •38. Условие распространения электромагнитных волн в направляющих системах (критическая длина волны).
- •39. Вращающаяся поляризация.
- •40. Классификация направляемых волн.
- •41. Законы отражения и прохождения на границе раздела двух сред.
- •42. Общие сведения о направляющих системах и направляемых волнах.
- •4 3. Наклонное падение плоской волны при горизонтальной поляризации.
- •44. Наклонное падение плоской волны при вертикальной поляризации.
- •45. Нормальное падение плоской волны.
- •46. Объемные резонаторы.
20. Средний за период баланс мощностей эм поля.
21. Характеристики излучения элементарного электрического диполя.
Вектор
в любой точке пространства перпендикулярен
радиусу-вектору
, а вектор
– касателен к параллелям. Излучение
электромагнитной энергии происходит
в радиальных направлениях и вектор
Пойнтинга
направлен по радиусу-вектору
:
Следовательно,
векторы
,
и
образуют правостороннюю ортогональную
тройку векторов, а поле излучения имеет
линейную поляризацию.
Важнейшей характеристикой излучения антенн и, соответственно, ЭЭД, является мощность излучения Мощность, излучаемая диполем, определяется интегрированием вектора Пойнтинга по поверхности произвольной сферы в дальней зоне:
22. Анализ структуры электромагнитного поля элементарного электрического диполя.
Функция
зависимости
дает представление об угловом
распределении амплитуды поля
в пространстве, и ее называют
характеристикой
направленности
или функцией направленности.
Для ЭЭД в вертикальной и горизонтальной плоскостях E и H характеристики направленности определяются выражениями
Графическое изображение нормированной характеристики направленности называют диаграммой направленности (ДН).
23. Общие понятия о волновых уравнениях для векторов эм поля.
При решении многих задач радиотехники, в частности электродинамики, приходится определять векторы ЭМП в зависимости от координат, например
Определение векторов ЭМП непосредственно из уравнений Максвелла затруднительно. Различными методами эти уравнения приводят к такому виду, чтобы получить дифференциальные уравнения второго порядка, решаемые при определенных граничных условиях известными математическими методами.
Волновые уравнения Гельмгольца получают из уравнений Максвелла в комплексной форме, сводя их к двум независимым уравнениям второго порядка для вектора или : необходимо взять ротор от обеих частей первого или второго уравнения Максвелла и исключить вектор в первом уравнении или вектор во втором уравнении.
24. Метод решения уравнений Гельмгольца (Электродинамические потенциалы).
Уравнение для комплексных амплитуд вектора H:
Волновое уравнение для вектора E:
При
касательная составляющая напряженности
электрического поля обращается в нуль
,
а нормальная составляющая магнитного
поля будет равна нулю
.
Оператор
Лапласа можно разложить на оператор
по любым поперечным координатам
и производную второго порядка по
декартовой координате
Решение уравнений Гельмгольца для векторов E и H будем искать методом разделения переменных (методом Фурье)
Итак,
вектор
в общем случае имеет три составляющие,
но зависит только от поперечных координат
(например от x и y); зависимость же
от продольной координаты определяется
скалярной функцией
Разделим
на
и введём обозначение
В
этом равенстве разделены переменные:
оба слагаемых – функции разных
аргументов. Поэтому, в частности, изменяя
z, нельзя повлиять на первый член, а он,
наверняка, сохраняет при этом постоянное
значение. Однако остается постоянным
и второй член – он равен некоторой
константе, которую мы уже обозначили
как
.
Той же константе, но взятой с противоположным
знаком будет равен и первый член. В
результате приходим к двум независимым
уравнениям:
Второе выражение можно представить в виде:
Решение
Таким образом, получим, например, для вектора E:
Амплитуда
определяется из уравнения:
Аналогично решаем уравнение для вектора H.
