4.5. Список компьютерных программ «Dipol» — исследование элементарного электрического вибратора. «Wolna» — исследование плоских электромагнитных волн.

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
«БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ АВИАЦИИ»













ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ
РАДИОВОЛН

Учебная программа учреждения высшего образования по учебной дисциплине для специальности
1-37 04 02 «Техническая эксплуатация авиационного оборудования»;
направления специальности:
1-37 04 02-02 «Техническая эксплуатация авиационного оборудования
(радиоэлектронное оборудование)»




















2017 г. Учебная программа составлена на основе образовательного стандарта высшего образования ОСВО 1-37 04 02-2013 № 88 от 30.08.2013 г.

СОСТАВИТЕЛЬ:
С.В. Дайнеко, преподаватель кафедры естественнонаучных дисциплин Белорусской государственной авиации.

РЕЦЕНЗЕНТЫ:
В.Р. Соболь, заведующий кафедрой физики Белорусского государственного педагогического университета им. М.Танка, доктор физико-математических наук, профессор;

А.С. Рудницкий, профессор кафедры радиофизики и цифровых медиа технологий факультета радиофизики и компьютерных технологий Белорусского государственного университета, доктор физико-математических наук, профессор.










РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ:

Кафедрой естественнонаучных дисциплин

(протокол от 27.04.2017 г. № 9);

Научно-методическим советом учреждения образования «Белорусская государственная академия авиации»

(протокол от _________ ____ г. № ___)

Нормоконтроль
Заведующий кафедрой ЕНД ___________ А.И. Кириленко
________________2017
Заведующий библиотекой __________ В.В.Коршунова
________________2017


ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Цель преподавания учебной дисциплины «Основы электродинамики и распространение радиоволн» (далее «ОЭД и РРВ»): показать роль и место теории электромагнитного поля и методов решения краевых задач электродинамики при анализе и проектировании современных линий радиосвязи, радиолокационных и радионавигационных систем.
Задачи изучения дисциплины: рассмотреть основы теории и основные закономерности распространения электромагнитных волн в различных средах; изучить общие методы расчета электромагнитных полей в свободном пространстве и направленных системах; рассмотреть влияние реальных условий распространения радиоволн на работу устройств связи, радиолокационного и радионавигационного оборудования; ознакомить с методикой и техникой измерений основных характеристик и параметров, характеризующих основные режимы работы различных линий передач.
«Основы электродинамики и распространение радиоволн» относится к числу основополагающих дисциплин и имеет большое значение в общей подготовке современного радиоинженера и является теоретической базой для изучения специальных дисциплин.
Изучая данную дисциплину, курсанты применяют знания, полученные в процессе изучения следующих дисциплин: «Высшая математика», «Физика», «Электротехника и электроника», в то же время дисциплина обеспечивает изучение следующих дисциплин учебного плана: «Антенны и устройства СВЧ», «Радиолокационные системы», «Радионавигационные системы», «Системы связи», «Электромагнитная совместимость в РЭО».
В результате изучения дисциплины курсант должен
закрепить и развить следующие академические (АК) и социально-личностные (СЛК) компетенции, предусмотренные в образовательном стандарте ОСВО 1-37 02 02-2013 «Техническая эксплуатация авиационного оборудования»:
АК-1. Уметь применять базовые научно-теоретические знания для решения теоретических и практических задач.
АК-2. Владеть системным и сравнительным анализом.
АК-3. Владеть исследовательскими навыками.
АК-4. Уметь работать самостоятельно.
АК-5. Быть способным порождать новые идеи (обладать креативностью).
АК-6. Владеть междисциплинарным подходом при решении проблем.
АК-7. Иметь навыки, связанные с использованием технических устройств, управлением информацией и работой с компьютером.
АК-8. Обладать навыками устной и письменной коммуникации.
АК-9. Уметь учиться, повышать свою квалификацию в течение всей жизни.
СЛК-4. Владеть навыками здоровьесбережения.
СЛК-6. Уметь работать в команде.
обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):
ПК-1. Применять требования руководящих документов по эксплуатации авиационной техники и проведению полетов.
ПК-2. Разбираться в устройстве и принципах работы систем и устройств авиационного оборудования.
ПК-3. Проводить все виды подготовок авиационной техники к полетам, выполнять регламентные работы на системах и устройствах авиационного оборудования.
ПК-4. Производить монтаж, проверку, настройку и контроль правильности функционирования систем и устройств авиационного оборудования.
ПК-5. Анализировать процессы функционирования систем и устройств авиационного оборудования по функциональным схемам.
ПК-6. Выполнять инженерно-технические расчеты, связанные с анализом работы и надежности систем и устройств авиационного оборудования.
ПК-7. Контролировать соблюдение норм охраны труда, техники безопасности и противопожарной безопасности при технической эксплуатации авиационного оборудования.
ПК-8. Обеспечивать обучение персонала, осуществляющего эксплуатацию авиационного оборудования, правилам безопасности и осуществлять своевременную проверку знаний.
ПК-9. Вести эксплуатационно-техническую документацию, разрабатывать инструкции.
ПК-10. Проводить комплекс планово-предупредительных работ по обеспечению исправности, работоспособности и готовности систем и устройств авиационного оборудования к использованию по назначению с наименьшими эксплуатационными расходами.
ПК-11. Анализировать результаты технической эксплуатации систем и устройств авиационного оборудования, разрабатывать рекомендации по повышению уровня эксплуатационно-технических характеристик и эффективности эксплуатации авиационного оборудования.
ПК-12. Определять производственную программу по техническому обслуживанию, ремонту и другим услугам при эксплуатации авиационного оборудования или изготовлении оборудования.
ПК-13. Разрабатывать и совершенствовать технологические процессы и документацию.
ПК-14. Осуществлять организацию и эффективный контроль качества запасных частей, комплектующих изделий и материалов, производственный контроль технологических процессов.
ПК-15. Обеспечивать экологическую безопасность эксплуатации, хранения, обслуживания, ремонта и сервиса воздушных судов, безопасные условия труда персонала.
ПК-16. Осуществлять метрологические поверки основных средств измерений.
ПК-17. Эффективно использовать материалы, оборудование, соответствующие алгоритмы и программы расчетов параметров технологического процесса.
В результате изучения дисциплины курсант должен иметь образовательный уровень, который, в соответствии с Руководством по обучению ИКАО, необходим для изучения авиационных дисциплин.
В результате изучения учебной дисциплины курсант должен
знать: теорию электромагнитного поля и методы решения краевых задач электродинамики; закономерности распространения электромагнитных волн (ЭМВ) в однородных, неоднородных, изотропных и анизотропных средах; теорию направленных электромагнитных волн;
уметь: работать с научной литературой, измерительной аппаратурой и вычислительной техникой при исследовании характеристик и параметров электромагнитных полей (волн) в направляющих системах; рассчитывать параметры электромагнитных полей (волн) в свободном пространстве и направляющих системах; обосновывать требования к линиям передач электромагнитной энергии для определенных условий эксплуатации;
владеть: методами аналитического и численного решения характеристик и параметров электромагнитных полей в конкретных средах; методикой электрического расчета линий передач; методикой расчета и моделирования реальной обстановки при распространении радиоволн.
В соответствии с учебным планом на изучение дисциплины «Основы электродинамики и распространение радиоволн» отводится 190 часов, в том числе – 102 часа аудиторных занятий. Распределение аудиторного времени по видам занятий и семестрам: в 4-ом семестре – 102 часа аудиторных занятий, из них: лекции – 54 часа, практические занятия – 18 часов, лабораторные занятия 30 часов.
Форма получения высшего образования – очная.
При изучении данной дисциплины используется такая форма текущей аттестации как экзамен.












II. СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА

ВВЕДЕНИЕ
Роль и место дисциплины «ОЭД и РРВ» в системе подготовки авиационного радиоинженера. Содержание дисциплины и порядок ее прохождения. Цели и задачи изучения дисциплины. Рекомендации по изучению дисциплины. Основная и дополнительная литература.

РАЗДЕЛ 1. Основы электродинамики

ТЕМА 1.1. Электростатическое и магнитостатическое поля.
Вектор напряженности электрического поля и вектор электрической индукции. Вектор напряженности магнитного поля и вектор магнитной индукции. Диэлектрическая и магнитная проницаемости среды, удельная проводимость среды. Плотность тока проводимости. Ток смещения и полный ток. Графическое изображение электрического и магнитного полей.

ТЕМА 1.2. Основные уравнения макроскопической электродинамики.
Закон полного тока. Закон электромагнитной индукции. Закон сохранения заряда. Уравнение непрерывности. Сторонние источники электромагнитного излучения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме.

ТЕМА 1.3. Материальные уравнения. Граничные условия. Закон сохранения энергии.
Классификация сред. Материальные уравнения. Идеальные проводники и идеальные диэлектрики. Относительность разделения сред на проводники и диэлектрики. Прямая и обратная задачи электродинамики. Граничные условия. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля (теорема Умова- Пойнтинга). Вектор Пойнтинга.

ТЕМА 1.4. Монохроматические электромагнитные поля.
Гармонический вектор. Метод комплексных амплитуд. Поляризационные свойства гармонического вектора. Уравнения Максвелла для комплексных амплитуд, комплексные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды, токи смещения в монохроматических полях. Комплексный эквивалент вектора Умова- Пойнтинга.

ТЕМА 1.5. Методы решения уравнений Максвелла для монохроматических электромагнитных полей. Электродинамические потенциалы.
Методы сведения уравнений Максвелла к волновым уравнениям. Сведение уравнений Максвелла к векторным волновым уравнениям для векторов поля Е и Н. Уравнения Гельмгольца для векторов электромагнитного поля. Решение векторных волновых уравнений через электродинамические потенциалы. Анализ основных свойств векторного волнового уравнения, понятие о волновом процессе. Принцип Гюйгенса-Френеля. Векторизованные формулы Кирхгофа.

ТЕМА 1.6. Излучение электромагнитных волн.
Элементарные излучатели и их основные типы. Принцип суперпозиции. Поле излучения элементарного электрического вибратора (диполя Герца). Ближняя, промежуточная и дальняя зоны. Диаграмма направленности. Принцип перестановочной двойственности уравнений Максвелла. Поле излучения элементарного магнитного излучателя (магнитного диполя Герца). Поле излучения элементарного поверхностного излучателя (источника Гюйгенса). Понятие о цилиндрических электромагнитных волнах. Постановка задачи на исследование элементарных источников.

ТЕМА 1.7. Плоские электромагнитные волны в однородных средах.
Переход от сферической электромагнитной волны к плоской. Деление проводящих сред на диэлектрики, полупроводники и проводники. Плоские ЭМВ в непроводящей и проводящей средах. Фазовая скорость волны, коэффициент затухания и коэффициент фазы, волновое сопротивление среды. Поляризация плоских ЭМВ. Параметры поляризации. Суперпозиция плоских ЭМВ круговой поляризации. Вектор Пойнтинга эллиптически поляризованной плоской ЭМВ. Постановка задачи на лабораторное исследование плоских электромагнитных волн.

ТЕМА 1.8. Плоские электромагнитные волны в анизотропных и неоднородных средах.
Материальные уравнения для анизотропных сред. Физическая сущность анизотропных свойств феррита. Распространение плоских ЭМВ в намагниченном феррите. Распространение линейно Поляризованной волны вдоль подмагничивающего поля. Эффект Фарадея. Другие явления в намагниченной ферритовой среде.

ТЕМА 1.9. Падение электромагнитной волны на плоскую границу раздела двух сред.
Явления при падении ЭМВ на плоскую границу раздела двух сред и их характеристики. Угловые характеристики, закон Снеллиуса. Амплитудно-фазовые характеристики, анализ коэффициентов Френеля. Параллельная и перпендикулярная поляризации. Особенности преломления плоской ЭМВ в в случае, когда вторая среда – проводящая. Потери энергии в проводнике, поверхностный эффект. Метод зеркальных изображений. Постановка задачи на лабораторное исследование явлений отражения и преломления плоских ЭМВ.


РАЗДЕЛ 2. Распространение радиоволн

ТЕМА 2.1. Направляющие системы и направляемые электромагнитные волны.
Классификация направляющих систем. Классификация направляемых волн. Основная задача теории регулярных волноводов. Критическая длина волны, критическая частота. Основная волна волновода, условие единственности основной волны. Длина волны в волноводе. Фазовая скорость. Групповая скорость.

ТЕМА 2.2. Прямоугольный волновод.
Структура и свойства ЭМП в прямоугольном волноводе. Спектр типов волн прямоугольного волновода. Основная волна (типа Н10) прямоугольного волновода, ее параметры. Волны высшего типа в прямоугольном волноводе. Конструкции прямоугольных волноводов. Выбор размеров поперечного сечения прямоугольных волноводов. Области применения прямоугольных волноводов.

ТЕМА 2.3. Круглый волновод.
Структура и свойства поля (ЭМП) в круглом волноводе. Спектр типов волн круглого волновода. Основная волна (типа Н11) прямоугольного волновода, ее параметры. Эллиптические волноводы. Конструкции круглых и эллиптических волноводов. Области применения.

ТЕМА 2.4. Коаксиальный волновод.
Пространственное распределение векторов поля (ЭМП) коаксиального волновода. Некоторые общие свойства волн типа ТЕМ. Электрические характеристики коаксиального волновода с волной ТЕМ. Конструкции коаксиальных волноводов и выбор поперечных размеров. Области применения коаксиальных волноводов.

ТЕМА 2.5. Полосковые и микрополосковые волноводы.
Основные типы полей (ЭМП) в полосковой и микрополосковой линиях передач. Конструктивные особенности полосковых и микрополосковых линий передач. Области применения полосковых и микрополосковых волноводов.

ТЕМА 2.6. Простейшие диэлектрические волноводы. Замедляющие системы.
Плоский диэлектрический волновод. Круглый диэлектрический волновод. Световоды. Общие свойства и назначение замедляющих систем. Условие замедления ЭМВ в волноводе. Конструкции гладких и периодических замедляющих систем: цилиндрические, однопроводные, спиральные, плоские линейные. Области применения замедляющих систем.

ТЕМА 2.7. Область пространства, существенная для распространения радиоволн.
Общая характеристика радиоволн при их распространении в атмосфере. Способы распространения радиоволн. Основные характеристики и параметры передающей антенны. Принцип Гюйгенса-Френеля, зоны Френеля на плоскости и в пространстве. Область пространства, существенная для распространения радиоволн. Дифракция радиоволн от края непрозрачного экрана.

ТЕМА 2.8. Влияние Земли на распространение радиоволн.
Классификация радиоволн по способу распространения их вокруг Земли. Отражение радиоволн от земной поверхности; участок земной поверхности, существенный для отражения радиоволн. Допустимая высота неровностей поверхности Земли для зеркального отражения радиоволн. Поле излучателей, поднятых над поверхностью Земли, влияние земной поверхности на ДН антенны РЛС. Квадратичная формула Введенского. Учет кривизны (сферичности) Земли в интерференционных формулах. Постановка задачи на лабораторное исследование влияния земной поверхности на диаграмму направленности антенны РЛС.

ТЕМА 2.9. Влияние тропосферы на распространение радиоволн.
Строение атмосферы Земли. Состав и свойства тропосферы. Рефракция радиоволн в тропосфере и ее влияние на параметры радиосистем. Дисперсия и рассеяние радиоволн в тропосфере. Ослабление радиоволн в тропосфере. Дальнее тропосферное РРВ. Постановка задачи на лабораторное исследование влияния электрических свойств тропосферы на характеристики и параметры радиолокационных линий.

ТЕМА 2.10. Распространение радиоволн в ионосфере.
Общая характеристика ионосферы. Электрические параметры ионосферы. Дисперсия, поглощение, рефракция, вращение плоскости поляризации и двойное лучепреломление частоты ионосферы. Критические и максимальные частоты ионосферы. Влияние магнитного поля Земли на РРВ в ионосфере. Постановка задачи на лабораторное исследование влияния электрических свойств ионосферы на характеристики и параметры радионавигационной линии.

ТЕМА 2.11. Учет условий распространения радиоволн в радиолокации, радионавигации и радиосвязи.
Дальность действия РЛС. Расчет и построение зон видимости РЛС в вертикальной плоскости и изовысотных зон видимости. Особенности РРВ различных диапазонов.
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
для специальности 1-37 04 02 «Техническая эксплуатация авиационного оборудования»

Номер раздела, темы, занятия

Название раздела, темы, учебного занятия; перечень изучаемых вопросов



Количество аудиторных часов
Методические пособия, средства обучения (оборудование, учебно-наглядные пособия
и др.)
Литература

Формы контроля
знаний



Лекции
Практические
(семинарские)
занятия
Лабораторные
занятия
Управляемая самостоятельная работа





2
3
4
5
6
7
8
9


Введение (1 ч.)
Роль и место дисциплины «ОЭД и РРВ» в системе подготовки авиационного радиоинженера
Содержание дисциплины и порядок ее прохождения
Цели и задачи изучения дисциплины
Основная и дополнительная литература
1







1.
ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ (53 ч.)
25
12
16





1.1.
Электростатическое и магнитостатическое поля (3 ч.)
1
2






1.1.1.
Электростатическое и магнитостатическое поля
1. Понятие и характеристики электромагнитного поля (ЭМП)
2. Характеристики среды распространения ЭМП
3. Графическое изображение электрического и магнитного полей
1



Компьютерная презентация № 1
[1]
[3]


1.1.2.
Ток проводимости, ток смещения, полный ток
1. Определение тока проводимости
2. Определение тока смещения
3. Определение полного тока


2


Компьютерная презентация № 2
[1]
[3]
Самостоятельная работа

1.2.
Основные уравнения макроскопической электродинамики (2 ч.)
2







1
2
3
4
5
6
7
8
9

1.2.1.
Основные уравнения макроскопической электродинамики
1. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме
2. Сторонние источники электромагнитного излучения
2



Компьютерная презентация № 3
[1]
[3]


1.3.
Материальные уравнения. Граничные условия. Закон сохранения энергии (4 ч.)
2
2






1.3.1.
Материальные уравнения. Граничные условия. Закон сохранения энергии
1. Классификация сред
2. Прямая и обратная задачи электродинамики
3. Закон сохранения энергии для ЭМП
2



Компьютерная презентация № 4
[1]
[3]


1.3.2.
Закон сохранения энергии ЭМП
1. Определение плотности энергии электрического поля
2. Определение плотности энергии магнитного поля


2


УМК
[1]
[3]
Самостоятельная работа

1.4.
Монохроматические электромагнитные поля (4 ч.)
2
2






1.4.1.
Монохроматические электромагнитные поля
1. Гармонический вектор
2. Поляризационные свойства гармонического вектора
2



Компьютерная презентация № 5
[1]
[3]


1.4.2.
Монохроматические электромагнитные поля
1. Определение гармонического вектора
2. Письменная контрольная работа по т.т. 1.1 – 1.3

2


УМК
[1]
[3]
Самостоятельная работа

1.5.
Методы решения уравнений Максвелла для монохроматических электромагнитных полей. Электродинамические потенциалы (4 ч.)
4







1.5.1.
Методы решения уравнений Максвелла для монохроматических электромагнитных полей
Вывод уравнений Максвелла для комплексных амплитуд
Методы сведения уравнений Максвелла к волновым уравнениям
Сведение уравнений Максвелла к векторным волновым уравнениям для векторов Е и Н
2



Компьютерная презентация № 6
[1]
[3]


1
2
3
4
5
6
7
8
9

1.5.2.
Электродинамические потенциалы
1. Решение векторных волновых уравнений через электродинамические потенциалы
2. Анализ основных свойств векторного волнового уравнения
3. Принцип Гюйгенса-Френеля. Векторизированные формулы Кирхгофа
2



Компьютерная презентация № 7
[1]
[3]


1.6.
Излучение электромагнитных волн (10 ч.)
4
2
4





1.6.1.
Элементарные излучатели и их основные типы
1. Элементарные источники электромагнитного поля
2. Принцип суперпозиции
2



Компьютерная презентация № 8
[1]
[3]


1.6.2.
Электрические излучатели ЭМВ
1. Поле излучения элементарного электрического вибратора (диполя Герца)
2. Ближняя, промежуточная и дальняя зоны
3. Диаграмма направленности

2


Компьютерная презентация № 9
[1]
[3]
Самостоятельная работа

1.6.3.
Магнитные и поверхностные излучатели
1. Поле излучения элементарного магнитного излучателя (магнитного диполя Герца)
2. Поле излучения элементарного поверхностного излучателя (источника Гюйгенса)
3. Понятие о цилиндрических электромагнитных волнах
2



Компьютерная презентация № 10
[1]
[3]


1.6.4.-1.6.5.
Исследование элементарного электрического вибратора
1. Анализ зависимости активного и реактивного поля в зависимости от расстояний до начала зоны наблюдения
2. Диаграмма направленности в полярных и прямоугольных координатах


4

ПЭВМ
[1]
[3]
Защита отчета по лабораторной работе

1.7.
Плоские электромагнитные волны в однородных средах (14 ч.)
4
2
8





1.7.1.
Плоские электромагнитные волны
1. Переход от сферической ЭМВ к плоской
2. Плоские ЭМВ в непроводящей среде
3. Плоские ЭМВ в проводящей среде
2



Компьютерная презентация № 11
[1]
[3]


1
2
3
4
5
6
7
8
9

1.7.2.
Поляризация плоских ЭМВ
1. Деление проводящих сред на диэлектрики, полупроводники и проводники
2. Поляризация плоских ЭМВ
3. Параметры поляризации
2



Компьютерная презентация № 12
[1]
[3]


1.7.3.
Определение параметров поляризации плоских волн
1. Определение угла Брюстера
2. Определение коэффициента поляризации

2


ПЭВМ
[1]
[3]
Самостоятельная работа

1.7.4-1.7.5.
Исследование плоских электромагнитных волн
1. Расчет параметров плоской волны в вакууме и других средах
2. Векторы Е, Н и Р в пространстве и времени



4

ПЭВМ, описание ЛР
[1]
[3]
Защита отчета по лабораторной работе

1.7.6-1.7.7.
Исследование поляризационных свойств плоских электромагнитных волн
1. Рассмотрение вариантов эллиптической, линейной и круговой поляризации плоских ЭМВ
2. Представление ЭМВ в виде суммы двух волн линейной поляризации
3. Представление ЭМВ в виде суммы двух волн круговой поляризации


4

ПЭВМ, описание ЛР
[1]
[3]
Защита отчета по лабораторной работе

1.8.
Плоские электромагнитные волны в анизотропных и неоднородных средах (4 ч.)
2
2






1.8.1.
Плоские электромагнитные волны в анизотропных и неоднородных средах
1. Материальные уравнения для анизотропных сред
2. Физическая сущность анизотропных свойств феррита
3. Распространение плоских ЭМВ в намагниченном феррите
2



Компьютерная презентация № 13
[1]
[3]


1.8.2.
Плоские электромагнитные волны в анизотропных и неоднородных средах
1. Эффект Фарадея
2. Другие явления в намагниченной ферритовой среде

2


УМК
[1]
[3]
Самостоятельная работа

1
2
3
4
5
6
7
8
9

1.9.
Падение электромагнитной волны на плоскую границу раздела двух сред (8 ч.)
4

4





1.9.1.
Падение электромагнитной волны на плоскую границу раздела двух сред
1. Явления при падении ЭМВ на плоскую границу раздела двух сред и их характеристики
2. Закон Снеллиуса. Формулы Френеля
3. Анализ коэффициентов Френеля
2



Компьютерная презентация № 14
[1]
[3]


1.9.2.
Поверхностный эффект
1. Особенности преломления плоской ЭМВ в в случае, когда вторая среда – проводящая
2. Потери энергии в проводнике, поверхностный эффект
2



Компьютерная презентация № 15
[1]
[3]


1.9.3.
Исследование явлений отражения и преломления плоских электромагнитных волн
1. Изучение законов отражения и преломления ЭМВ
2. Получение графических результатов падения ЭМВ на границу раздела двух сред


4

ПЭВМ
Описание ЛР
Защита отчета по лабораторной работе


Контрольная работа по теме «Основы электродинамики»








2.
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН (48 ч.)
28
6
14





2.1.
Направляющие системы и направляемые электромагнитные волны (4 ч.)
4







2.1.1.
Направляющие системы
1. Классификация направляющих систем
2. Классификация направляемых волн
3. Основная задача теории регулярных волноводов
2



Компьютерная презентация № 16
[1]



2.1.2.
Направляемые электромагнитные волны
1. Критическая длина волны, критическая частота
2. Основная волна волновода
3. Длина волны в волноводе
2



Компьютерная презентация № 17
[1]



2.2.
Прямоугольный волновод (4 ч.)
4







1.2.1.
Структура и свойства ЭМП в прямоугольном волноводе
1. Спектр типов волн прямоугольного волновода
2. Основная волна (типа Н10) прямоугольного волновода
2



Компьютерная презентация № 18
[1]



1
2
3
4
5
6
7
8
9

2.2.2.
Конструкции прямоугольных волноводов
1. Выбор размеров поперечного сечения прямоугольных волноводов
2. Области применения прямоугольных волноводов
2



Компьютерная презентация № 19
[1]



2.3.
Круглый волновод (2 ч.)
2







2.3.1.
Круглый волновод
1. Структура и свойства ЭМП в круглом волноводе
2. Основная волна (типа Н11) прямоугольного волновода
3. Конструкции круглых и эллиптических волноводов
2



Компьютерная презентация № 20
[1]



2.4.
Коаксиальный волновод (2 ч.)
2







2.4.1.
Коаксиальный волновод
1. Пространственное распределение векторов ЭМП коаксиального волновода
2. Электрические характеристики коаксиального волновода с волной ТЕМ
3. Конструкции коаксиальных волноводов и выбор поперечных размеров
2



Компьютерная презентация № 21
[1]



2.5.
Полосковые и микрополосковые волноводы (2 ч.)
2







2.5.1.
Полосковые и микрополосковые волноводы
1. Основные типы полей (ЭМП) в полосковой и микрополосковой линиях передач
2. Конструктивные особенности полосковых и микрополосковых линий передач
3. Области применения полосковых и микрополосковых волноводов
2



Компьютерная презентация № 22
[1]



2.6.
Простейшие диэлектрические волноводы. Замедляющие системы (6 ч.)
2

4





2.6.1.
Простейшие диэлектрические волноводы. Замедляющие системы.
1. Диэлектрические волноводы. Световоды.
2. Общие свойства и назначение замедляющих систем.
3. Конструкции гладких и периодических замедляющих систем
2



Компьютерная презентация № 23
[1]



1
2
3
4
5
6
7
8
9

2.6.2-2.6.3.
Исследование основной ЭМВ и режима работы прямоугольного волновода
1. Изучение различных типов волноводов
2. Исследование основной волны прямоугольного волновода




4

Образцы различных типов волноводов и замедляющих систем
Описание ЛР
Защита отчета по лабораторной
работе

2.7.
Область пространства, существенная для распространения радиоволн (4 ч.)
2
2






2.7.1.
Пространственные зоны Френеля. Влияние неровностей земной поверхности на распространение радиоволн
1. Пространственные зоны Френеля
2. Дифракция радиоволн от края непрозрачного экрана


2



Компьютерная презентация
№ 24; слайды
[1]
[2]


2.7.2.
Влияние неровности земной поверхности на эффективность работы радиолинии
1. Построение графиков изменения амплитуды поля в точке наблюдения при различных размерах непрозрачного экрана и изменении длины волны.
2. Расчет радиолинии при организации радиосвязи в условиях холмистой местности

2


УМК
[1]
[2]
Самостоятельная работа

2.8.
Влияние поверхности Земли на распространение радиоволн (8 ч.)
4

4





2.8.1.
Отражение радиоволн от земной поверхности
1. Метод отражательной трактовки
2. Участок земной поверхности, существенный для отражения радиоволн
3. Допустимая высота неровностей земной поверхности для зеркального отражения радиоволн



2



Компьютерная презентация
№ 25; слайды
[1]
[2]


1
2
3
4
5
6
7
8
9

2.8.2.
Поле излучателей, поднятых над поверхностью Земли
1. Интерференционный множитель
2. Квадратичная формула Введенского
3. Учет сферичности Земли в интерференционных формулах
4. Постановка задачи на лабораторное исследование методом численного моделирования влияния земной поверхности на направленные свойства антенны РЛС
2



Компьютерная презентация
№ 26; слайды;
УМК
[1]
[2]
[3]



2.8.3-2.8.4.
Исследование влияния подстилающей поверхности Земли на диаграмму направленности антенны РЛС
1. Зависимость интерференционного множителя от электрических параметров земной поверхности
2. Зависимость основных параметров диаграммы направленности антенны РЛС от поляризационных свойств излучаемых радиоволн



4

Сборник лабораторных
работ;
ПЭВМ
[1]
[2]
[3]

Защита отчета по лабораторной
работе

2.9.
Влияние тропосферы на распространение радиоволн (8 ч.)
4

4





2.9.1.
Рефракция радиоволн в тропосфере
1. Состав и свойства тропосферы
2. Уравнение траектории и радиус кривизны радиолуча в тропосфере
3. Учет тропосферной рефракции в интерференционных формулах
4. Виды тропосферной рефракции

2



Компьютерная презентация
№ 26; слайды
[1]
[2]



2.9.2
Ослабление радиоволн в тропосфере
1. Ослабление радиоволн газами тропосферы
2. Ослабление радиоволн гидрометеорами тропосферы
3. Дальнее тропосферное распространение радиоволн
4. Постановка задачи на лабораторное исследование методом численного моделирования влияния тропосферы на распространение радиоволн диапазона УКВ

2



Компьютерная презентация
№ 27; слайды;
УМК
[1]
[2]
[3]



1
2
3
4
5
6
7
8
9

2.9.3-2.9.4.
Исследование влияния электрических свойств тропосферы на характеристики и параметры линий радиосвязи и радиолокации
1. Зависимость траектории и радиуса радиолуча от тропосферной рефракции
2. Зависимость величины электромагнитного поля в точке приема радиоволн от влияния гидрометеоров тропосферы


4

Сборник лабораторных
работ;
ПЭВМ
[1]
[2]
[3]

Защита отчета по лаборатор
ной
работе

2.10.
Распространение радиоволн в ионосфере (4 ч.)
2

2





2.10.1.
Влияние электрических свойств ионосферы на распространение радиоволн
1. Общая характеристика ионосферы
2. Ионосферная рефракция радиоволн. Условие отражения
радиоволн при распространении пространственным лучом
3. Влияние магнитного поля Земли на распространение ионосферных волн
4. Особенности распространения ионосферных волн различных диапазонов
5. Постановка задачи на лабораторное исследование методом численного моделирования влияния ионосферы на распространение радиоволн радионавигационной линии
2



Компьютерная презентация №28;
слайды;
УМК
[1]
[2]
[3]



2.10.2.
Исследование влияния электрических свойств ионосферы на характеристики и параметры линии радионавигации
1. Зависимость траектории радиоволн от изменения электрических параметров ионосферных слоев
2. Траекторная зависимость ионосферных радиоволн от уровня напряженности магнитного поля Земли



2

Сборник лабораторных
работ;
ПЭВМ
[1]
[2]
[3]

Защита отчета по лабораторной
работе

2.11.
Учет условий распространения радиоволн в линиях радиолокации и радиосвязи (4 ч.)

4






1
2
3
4
5
6
7
8
9

2.11.1.
Зоны видимости радиолокационной станции (РЛС)
1. Дальность действия линии радиолокации
2. Расчет и построение зоны видимости РЛС
3. Дальность действия РЛС в режимах обнаружения и сопровождения маловысотных воздушных объектов

2


Компьютерная презентация №29;
слайды
[1]
[2]

Самостоятельная работа

2.11.2.
Влияние рельефа местности на зону видимости РЛС. Выбор и обоснование позиции РЛС
1. Методика расчета и построения зоны видимости РЛС, использующих прямой и отраженный радиолучи
2. Практическое решение типовых задач
3. Практические требования к позиции РЛС


2


УМК
[1]
[2]

Самостоятельная работа


Контрольная работа по теме «Распространение радиоволн»








IV. ИНФОРМАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1. ЛИТЕРАТУРА
Основная:
Пименов, Ю.В. Техническая электродинамика / Ю.В. Пименов, В.И. Вольман, А.Д. Муравцов.– М.: Радио и связь, 2002. – 536 с.
Баскаков, С.И. Электродинамика и распространение радиоволн / С.И. Баскаков. – М.: Высш. школа, 1992. – 417 с.
Воропаев, Ю.П. Электродинамика и техника СВЧ. Ч.1 / Ю.П. Воропаев. – Мн.: изд. МВИЗРУ, 1978. – 417 с.
Григорьев, А.Д Электродинамика и техника СВЧ/ А.Д. Григорьев. – М.: Высш. школа, 1990. – 335 с.
Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Наука, 1989.
Горбатенко, В.Н. Распространение радиоволн / В.Н.Горбатенко. – Мн.: изд. МГВАК, 2009.– 89 с.
Дополнительная:
Федоров, Н.П. Основы электродинамики / Н.П. Федоров. – М.: Высш. школа, 1990.– 144 с.
Демидчик, В.И. Электродинамика СВЧ: Учебное пособие для вузов / В.И.Демидчик. – Мн.: Университетское, 1991. – 249 с.
Справочная литература:
Гринов, А.Ю. Математические основы и методы решения задач электродинамики . Учебное пособие / А.Ю.Гринов, А.И. Гиголо. – М.: Радиотехника, 2015.– 216 с.
Нормативные и правовые акты.
Руководство по обучению Doc 7192 AN/875, утверждено генеральным секретарем международной организации гражданской авиации. Издание второе, 2003 г. – 214 с.

4.2. ПЕРЕЧЕНЬ СРЕДСТВ ДИАГНОСТИКИ РЕЗУЛЬТАТОВ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Устный и письменный опрос во время практических и лабораторных занятий.
Защита отчетов по лабораторным работам.
Тесты по темам дисциплины.
Зачет.

4.3. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
Исследование элементарного электрического вибратора.
Исследование плоских электромагнитных волн.
Исследование поляризационных свойств плоских электромагнитных волн.
Исследование явлений отражения и преломления плоских электромагнитных волн.
Исследование основной ЭМВ и режима работы прямоугольного волновода.
Исследование влияния подстилающей земной поверхности на диаграмму направленности антенны РЛС.
Исследование влияния электрических свойств тропосферы на характеристики и параметры линий радиосвязи и радиолокации.
Исследование влияния электрических свойств ионосферы на характеристики и параметры линии радионавигации.

4.4. ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Ток проводимости, ток смещения, полный ток.
Закон сохранения энергии ЭМП.
Монохроматические электромагнитные поля.
Электрические излучатели ЭМВ.
Определение параметров поляризации плоских волн.
Плоские электромагнитные волны в анизотропных и неоднородных средах.
Влияние неровности земной поверхности на эффективность работы радиолинии.
Зоны видимости радиолокационной станции (РЛС).
Влияние рельефа местности на зону видимости РЛС. Выбор и обоснование позиции РЛС.

4.5. Список компьютерных программ
«Dipol» - исследование элементарного электрического вибратора.
«Wolna» - исследование плоских электромагнитных волн.
«Polariz» - исследование поляризационных свойств плоских электромагнитных волн.
«Otr» - исследование явлений отражения и преломления плоских электромагнитных волн.
«Otr-Z» - исследование влияния подстилающей земной поверхности на диаграмму направленности антенны РЛС.
«Refr-T» - исследование влияния электрических свойств тропосферы на характеристики и параметры линий радиосвязи и радиолокации.
«Otr-I» - исследование влияния электрических свойств ионосферы на характеристики и параметры линии радионавигации.

4.6. ПЕРЕЧЕНЬ НАГЛЯДНЫХ ПОСОБИЙ И ОБОРУДОВАНИЯ
1. Плакаты с математическими формулами для описания структуры электромагнитных полей и волн.
Слайды с рисунками, поясняющие учебные вопросы дисциплины.
Образцы и макеты волноводов различных типов, измерительные приборы.
Пакеты программ выполнения лабораторных работ методом численного моделирования:
«Dipol» - исследование элементарного электрического вибратора;
«Wolna» - исследование плоских электромагнитных волн;
«Polariz» - исследование поляризационных свойств плоских электромагнитных волн;
«Otr» - исследование явлений отражения и преломления плоских электромагнитных волн;
«Otr-Z» - исследование влияния земной поверхности на диаграмму направленности антенны РЛС;
«Refr-Т» - исследование влияния электрических свойств тропосферы на характеристики и параметры радиолокационных линий;
«Otr-I» - исследование влияния электрических свойств ионосферы на характеристики и параметры линии радионавигации.
5. Таблицы физических величин и справочные материалы.
6. Компьютерные презентации.



































V. ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ

Название
дисциплины,
с которой
требуется согласование
Название
кафедры
Предложения
об изменениях в содержании учебной программы
по учебной
дисциплине
Решение, принятое кафедрой, разработавшей учебную программу (с указанием даты и номера протокола)

1. Антенны и устройства СВЧ
2.Радиолокационные системы
3. Радионавигацион
ные системы
4. Системы связи
5. Электромагнитная совместимость в РЭО

ТЭРЭО
без изменений

без изменений

без изменений

без изменений
без изменений
Учебная программа по дисциплине «Основы электродинамики и распространение радиоволн» согласована и рекомендована для утверждения (от 20.10.2014 г. протокол № 3

















































VI. ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ К УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЕ (РАБОЧИЙ ВАРИАНТ) ПО ИЗУЧАЕМОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

на _____/_____ учебный год

№№
пп
Дополнения и изменения
Основание


























Учебная программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
естественнонаучных дисциплин (протокол от ________ г. № __)

Заведующий кафедрой
____________________ __________________ А.И. Кириленко
(ученая степень, ученое звание) (подпись) (И.О. Фамилия)


УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета
____________________ __________________ А.Г. Старанович
(ученая степень, ученое звание ) (подпись) (И.О. Фамилия)









13 PAGE \* MERGEFORMAT 141015





13 PAGE \* MERGEFORMAT 14215



УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебной работе
УО «Белорусская государственная
академия авиации»
________________ М.А.Бабицкая
«______» _______________ 2017 г.
УПД – ВОI – 2017 – ЕНД- ____




15

Приложенные файлы

  • doc 7835105
    Размер файла: 303 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий