Курсы: Электродинамика и распространение радиоволн

Цель курса: изучение основ теории электромагнитного поля и распространения радиоволн.

Краткое описание курса: Курс состоит из трех частей. В первой части кратко рассмотрены основные закономерности и принципы электродинамики. Вторая часть посвящена основам теории излучения электромагнитных волн. В третьей части излагаются вопросы распространения радиоволн различных диапазонов в поверхностных слоях Земли, тропосфере, ионосфере, космическом пространстве.

Курс предназначен для: специалистов предприятий, а также преподавателей и сотрудников образовательных и научных учреждений, связанных с разработкой и эксплуатацией сложных современных радиотехнических систем

Необходимая предварительная подготовка: высшее профессиональное образование

Тематический план (программа курса):

Электродинамика и распространение радиоволн

1. Основные закономерности и принципы теории электромагнитного поля. Уравнения Максвелла и теорема Умова-Пойтинга в комплексной форме. Волновые уравнения и электродинамические потенциалы. Электромагнитные волны в свободном пространстве. Сходящиеся и расходящиеся волны. Методы решения волнового уравнения. Запаздывающая функция Грина. Уравнение Гельмгольца и его решение в неограниченной области пространства. Функции точечных источников. Принцип предельного поглощения. Условия излучения. Лемма Лоренца и теорема эквивалентности. Теорема взаимности и принцип двойственности. Принцип причинности.

2. Основы теории излучения электромагнитных волн. Запаздывающие потенциалы электромагнитного поля. Излучение системы произвольно движущихся точечных зарядов в вакууме.

Излучение электромагнитных волн произвольной системой электрических и магнитных токов. Дальняя зона излучающей системы. Промежуточная зона излучающей системы. Ближняя зона излучающей системы.

Дипольное излучение источника малых электрических размеров. Электрический диполь и квадруполь. Векторный потенциал монохроматического поля. Электрическое дипольное поле и излучение. Магнитное дипольное поле и излучение. Излучение элементарной рамки. Излучение элементарной щели. Элементарный излучатель Гюйгенса.

Мультипольное излучение электромагнитных волн. Собственные критические сечения и собственные волны свободного пространства, рассматриваемого как сферический волновод. Свойства полей мультиполей. Энергия и момент количества движения мультипольного излучения. Диаграммы направленности мультипольного излучения.

3. Распространение радиоволн.

Основные закономерности распространения радиоволн. Зоны Френеля и область пространства, существенная при распространении радиоволн. Распространение радиоволн в свободном пространстве. Основные параметры среды и их влияние на распространение радиоволн. Приближение геометрической оптики. Влияние помех на работу радиолинии.

Распространение земных радиоволн. Электродинамические параметры земной поверхности. Влияние земной поверхности на распространение радиоволн. Формула Б.А.Введенского. Влияние кривизны Земли. Множитель ослабления поля.

Атмосфера и ее влияние на распространение радиоволн. Атмосфера Земли и ее строение.

Влияние тропосферы на распространение радиоволн. Электродинамические параметры тропосферы. Рефракция радиоволн в тропосфере. Рассеяние и поглощение радиоволн в тропосфере.

Распространение радиоволн в ионосфере. Электродинамические параметры ионизированного газа. Влияние постоянного магнитного поля на электродинамические параметры ионизированного газа. Особенности ионосферных траекторий радиоволн. Распространение в ионосфере радиоволн низких и очень низких частот. Нелинейные эффекты при распространении радиоволн в ионосфере.

Распространение радиоволн в космических условиях. Тепловое радиоизлучение спокойного Солнца. Спорадическое радиоизлучение Солнца. Радиоизлучение Луны. Космическое распределенное радиоизлучение. Радиоизлучение дискретных источников. Влияние механизмов внеземного радиоизлучения на распространение радиоволн. Особенности радиолиний Земля – ИСЗ и Земля – космический корабль.