МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) ___________________________________________________________________________________________________________

Направление специалитета: 210601 Радиоэлектронные системы и комплексы

Специализации подготовки: 1. Радиолокационные системы и комплексы 2. Радиоэлектронные системы передачи информации 3. Радионавигационные системы  и комплексы 4. Антенные системы и устройства

Квалификация (степень) выпускника: специалист

Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ВОЛНЫ В МАТЕРИАЛЬНЫХ СРЕДАХ»

Цикл:

С2. Математический и естественно – научный цикл

Часть цикла:

Дисциплины по выбору студентов

№ дисциплины по учебному плану:

ИРЭ; 2.2.07

Часов (всего) по учебному плану:

180

Трудоемкость в зачетных единицах:

5

Лекции

18 час

5 семестр

Практические занятия

18 час

5 семестр

Лабораторные работы

нет

5 семестр

Расчетные задания, рефераты

30 час самостоят. работы

5 семестр

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

144 час

Зачет

18

5 семестр

Курсовые проекты (работы)

Москва - 2011

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

·  Целью дисциплины является изучение условий распространения электромагнитных и акустических волн в однородных изотропных и анизотропных средах при наличии нескольких границ раздела

·  По завершении освоения данной дисциплины студент способен и готов:

·  использовать основные законы естественно-научных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического исследования (ОК-10)

·  осуществлять сбор и анализ научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в области радиотехники. (ПК-15)

·  выполнять математическое моделирование процессов распространения электромагнитных и акустических волн в слоистых изотропных и анизотропных средах по типовым методикам, в том числе с использованием стандартных пакетов прикладных программ.(ПК-14)

Задачами дисциплины являются

·  познакомить обучающихся с особенностями распространения электромагнитных и акустических волн в слоистых изотропных и анизотропных средах,

·  познакомить обучающихся с основными методами расчета отражения и прохождения полей в слоистых средах с параметрами ;

·  научить применять методы расчета для типичных практических ситуаций.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части (дисциплины по выбору) профессионального цикла основной образовательной программы подготовки специалистов по направлению специалитета: 210601 Радиоэлектронные системы и комплексы.

Специализации подготовки: «Радиолокационные системы и комплексы»,

«Радиоэлектронные системы передачи информации», «Радионавигационные системы  и комплексы», «Антенные системы и устройства»

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: Математика, Физика, Спец. главы высшей математики, Спецразделы физики, Численные методы, Электродинамика, Информационные технологии

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин «Устройства СВЧ и антенны», «Линии связи в энергетике, на Земле и в Космосе», «Электромагнитная совместимость», а также при выполнении дипломного проекта.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

·  основные уравнения электромагнитного и акустического полей, в том числе граничные условия, основные эффекты, возникающие при распространении волн в слоистых структурах (ПК-14);

·  источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернет) по распространению радиоволн в различных средах и параметрам сред (ПК-15)

Уметь:

·  применять метод преобразования Фурье при расчетах слоистых структур, состоящих из изотропных и анизотропных сред (ОК-10);

·  осуществлять поиск и анализировать научно-техническую информацию по распространению радиоволн в различных средах и параметрам сред (ПК-15)

Владеть:

·  навыками поиска информации по вопросам распространении волн в слоистых средах (ПК-6);

·  типовыми решениями при распространении волн в слоистых средах (ПК-4)

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

№

п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)

лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Электромагнитные волны в однородных изотропных слоистых средах

52

5

6

6

40

Проверка домашнего задания и типового расчета

2

Электромагнитные волны в однородных анизотропных слоистых средах

40

5

4

4

32

Проверка домашнего задания и типового расчета

3

Электромагнитные волны в ферритах

40

5

4

4

32

Проверка домашнего задания и типового расчета

4

Акустические волны в упругих средах

40

5

4

4

32

Контрольная работа

5

Зачет

8

5

8

устный

6

Итого:

180

18

18

144

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции:

ЭМ волны в однородных изотропных слоистых средах

1. Представление полей и сторонних токов в виде интегралов Фурье. Уравнения Максвелла для спектров полей. Потенциалы Дебая для спектров полей. Телеграфные уравнения для четырех потенциалов Дебая, уравнения Гельмгольца для двух потенциалов Дебая, описывающих поля типа Е, Н.

2. Решение уравнений Гельмгольца для полубесконечной среды и слоев конечной толщины без источников. Классическая матрица передачи для одного слоя и нескольких слоев. Пересчет граничных условий для потенциала Дебая на границе слоя с источниками.

3. Расчет потенциала Дебая в слое с источниками и пересчет потенциалов на любую границу среды. Расчет коэффициентов отражения и прохождения для одного слоя и нескольких слоев.

4. Расчет спектров полей в полубесконечной области над слоистой структурой. Расчет составляющих полей в дальней зоне по известным спектрам методом стационарной фазы.

ЭМ поля в однородном анизотропном диэлектрическом слое.

5. Вывод связанных уравнений Гельмгольца для потенциалов Дебая тип Е, Н в анизотропной среде с заданной матрицей диэлектрической проницаемости.

6. Решение уравнения Гельмгольца для потенциалов в анизотропной среде. Понятие о смешанных квазиплоских волнах. Дисперсионное уравнение для постоянной распространения смешанных волн, расчет составляющих полей этих волн.

7. Возбуждение границы раздела изотропной и анизотропной среды источниками, расположенными в изотропной среде. Вывод анизотропных граничных условий. Коэффициент отражения в изотропную среду и коэффициент прохождения в изотропную среду. Двойное лучепреломление.

ЭМ волны в ферритовой среде.

8. Вывод уравнения для матрицы магнитной проницаемости феррита с подмагничиванием постоянным магнитным полем. Дисперсионное уравнение для плоских волн в ферритовой среде.

9. Решение дисперсионного уравнения для волн, распространяющихся вдоль подмагничивающего поля. Зависимость постоянных распространения от величины подмагничивающео поля. Волны с правым и левым вращением. Эффект Фарадея.

10. Эффект смещения электромагнитного поля при распространении в прямоугольном волноводе с ферритовой пластиной с поперечным подмагничивающим полем.

Акустические волны в упругих средах.

11 Матричное описание смещений и напряжений в упругой среде.

12. Закон Гука в матричной форме. Уравнение Ньютона для смещения в упругой среде и его модификация в присутствии пьезоэффекта.

13. Плоские волны в упругих средах - продольная волна и ее структура, поперечная волна и ее структура. Понятие о поверхностной волне на границе твердого тела с воздухом. Дисперсионное уравнение для постоянной распространения поверхностной волны в упругой среде и ее решение.

14. Возбуждение акустических волн в упругой среде дипольным источником.

4.2.2. Практические занятия

1 Согласование слоя диэлектрика с прилегающими средами с помощью четвертьволновых слоев

2 Расчет постоянной распространения и структуры поля для анизотропной среды - ионизированный газ с продольным подмагничиванием. (матрица ε- задана). Расчет зависимости постоянной распространения от частоты.

3 Расчет угла поворота плоскости поляризации в ферритовой среде в зависимости от длины волны, подмагничивающего поля и длины образца.

4 Контрольная работа по разделу 4 лекций

4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания

Расчет диаграммы направленности элементарных источников различной ориентации, расположенных под или над слоем конечной толщины.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

лекционные занятия проводятся в традиционной форме и в форме проблемных лекций (с постановкой в начале занятия какой-либо проблемы с дальнейшим изложением различных путей ее решения )

Практические занятия – проводятся в традиционной форме

Самостоятельная работа включает: подготовку к лекционным занятиям, контрольным работам, выполнение домашних заданий, подготовку к зачету

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются контрольные работы, домашние задания, индивидуальные расчетные задания.

Аттестация по дисциплине – зачет

Оценка за освоение дисциплины, определяется следующим образом: 0,3´(среднеарифметическая оценка за домашние задания + 0,3´оценка индивидуальные задания + 0,4´оценка на зачете

В приложение к диплому вносится оценка за 5-й семестр

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

Бреховских в слоистых средах, М.: Наука, 1983

, Сурков модели сложных СВЧ устройств и антенн, М.: МЭИ, 1980

б) дополнительная литература:

Маркувиц. Н. Излучение и рассеяние волн. М.: МИР, 1978.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Программное обеспечение - MathCad

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Компьютерный класс кафедры АУРРВ

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки специалистов 210601 «Радиоэлектронные системы и комплексы»

для специализаций подготовки: «Радиолокационные системы и комплексы»,

«Радиоэлектронные системы передачи информации», «Радионавигационные системы  и комплексы», «Антенные системы и устройства»

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к. т.н., доцент

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ

к. т.н., доцент

"УТВЕРЖДАЮ":

И. о. зав. кафедрой Антенных устройств и распространения радиоволн

д. ф.м..н., профессор