«электромагнитные поля и волны»

МИНИСТЕРСТВО ПО РАЗВИТИЮ ИНФОРМАЦИОНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И КОММУНИКАЦИЙ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ИМЕНИ АЛЬ-ХОРЕЗМИЙ

Кафедра:
“Системы телерадиовещание”

Учебная пособия

«ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И ВОЛНЫ»

Ташкент 2022

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	3
Основные обозначения	4
Понятие электромагнитного поля	6
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ	8
Закон кулона	8
Диэлектрическая проницаемость	9
Напряженность электрического поля	10
Электрическое смещение	11
2 МАГНИТНОЕ ПОЛЕ	12
2.1. Основные понятия	12
2.2. Магнитный поток	14
2.3. Магнитная индукция	14
2.4. Магнитная проницаемость	15
2.5. Напряженность магнитного поля	16
2.6. Понятие о физическом строении диэлектрика	17
2.7. Поляризация и степень поляризациидиэлектрика.	18
2.8. Материальные уравнении электродинамики	19
2.9. Классификация сред	20
2.10. Потенциальные и вихревые поля	21
2.11. Эквипотенциальные поверхности	22
2.12. Теорема Гаусса. Теорема Остроградского — Гаусса	23
3.ОПЕРАТОРЫ ВЕКТОРОВ ПОЛЯ	24
3.1. Первое уравнение максвелла	25
3.2. Второе уравнение максвелла	28
3.3. Третье и четвертое уравнение максвелла	29
3.4. Уравнение непрерывности полного тока	31
4 УРАВНЕНИЕ МАКСВЕЛЛА ДЛЯ МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО	33
4.1. Комплексные вектора, уравнения Максвелла в комплекской форме	33
4.2. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Угол потерь.	34
5 ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ	38
5.1. Необходимость граничных условий	38
5.2. Условия на границе с идеальным проводником	38
5.3. Основные граничные условия	39
5.4. Условия на границе с идеальным проводником	40
6 ЭНЕРГИЯ И МОЩНОСТЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ	43
6.1. Основные гипотезы	43
6.2. Баланс энергии	43
6.3. Теорема пойтинга-умова для мгновенных значений векторов	44
7 ВОЛНОВЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ВЕКТОРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ	48
ПРИЛОЖЕНИЯ	51
ЛИТЕРАТУРА	57

ВВЕДЕНИЕ

Доля радиотехнических систем в современной телекоммуникации все более увеличивается. При этом наблюдается смещение рабочего диапазона используемых несущих колебаний в более высокую область спектра частот. Например, исчерпав возможности диапазона 4…6 ГГЦ спутниковое телевидение заняло следующий интервал 11…14 ГГЦ готовится к освоению третье поколение телевещания через космические ретрансляторы в диапазоне 20…30 ГГц. Увеличение частоты несущей сигнала позволяет размещение большего числа каналов, т.е. способствует увеличению емкости используемого диапазона. С этой точки зрения возможности оптического диапазона частоты выше 310¹² Гц чрезвычайно высоки. Именно поэтому в современной телекоммуникации волоконно-оптические линии связи (ВОЛС) занимают ведущее место. Основной частью ВОЛС является кварцевая нить, соединяющая стационарные приемные и предающие устройства. Однако для связи с подвижными объектами ВОЛС на может выступать в качестве главного вида связи - для перемещающегося корреспондента удобнее использование свободных радиоволн. Сотовая связь с подвижными объектами широко использует, например, диапазон около частоты 900 МГц.
Приведенные примеры современных систем телекоммуникации показывают, что использование спектра высоких частот очень перспективное направление. Теоретическая база техники сверх-высокочастотной (в том числе и оптической) телекоммуникации основана на уравнениях Максвелла и использует элементы векторной алгебры и векторного анализа. Изучение волновых явлений в устройствах СВЧ, или пространственной структуры поля в свободном пространстве и линиях передачи не требует рассмотрения вопросов на уровне квантовой физики, достаточно их представление через непрерывные в пространстве поля. Такое рассмотрение называют макроскопическим, а теорию использующую такое «усреднение» называют классической электродинамической.
Настоящая учебной пособии содержит теоретические основы электродинамики, направляющие системы и линейные устройства СВЧ (тракты и узлы устройства СВЧ) служит базой для изучения дисциплины по<>. “Микроволновые устройства”

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

1.