Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования






Скачать 142.65 Kb.
НазваниеПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Дата публикации07.11.2013
Размер142.65 Kb.
ТипДокументы
ley.se-todo.com > Математика > Документы
Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования


"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"

Московский институт электроники и математики Национального

исследовательского университета "Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций

Программа дисциплины

«Математические методы в электродинамике»




для направления 211000.68 «Конструирование и технология электронных средств» подготовки магистров по программе «Конструирование технических систем микро- и нанотехнологий»

Автор - Нефедов В.Н., д.т.н., профессор, 6034348@mail.ru

Одобрена на заседании кафедры «Радиоэлектроники и телекоммуникаций» «___»____________ 2012 г.
Зав. кафедрой _________________ С.У. Увайсов
Рекомендована секцией УМС факультета «Электроники и телекоммуникаций» «___»____________ 20 12г.
Председатель __________________
Утверждена УС факультета «Электроники и телекоммуникаций» «___»_____________20 12г.
Ученый секретарь ________________________

Москва, 2012

^ Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.

1. Цели и задачи дисциплины:

Курс является дисциплиной по выбору для магистров по направлению 211000.68– “Конструирование и технология электронных средств” по программе обучения “Конструирование технических систем микро – и нанотехнологий”. Основной целью дисциплины ”Математические методы в электродинамике” является обучение студентов основным математическим методам в электродинамике, общей теории распространения электромагнитных волн в различных средах и на границах их раздела, общим свойствам направляемых электромагнитных волн, направляющих систем (резонаторных, волноводных и замедляющих систем). Полученные знания должны составить основу для изучения других дисциплин, в частности, дисциплине “Математические методы в прикладной электродинамике”.

_____________________________________________________________________________

^ 2. Место дисциплины в структуре ООП:

Профессиональный цикл. Базовая общепрофессиональная часть.

Основные требования к входным знаниям и компетенциям студента, необходимые для изучения данной дисциплины: математический аппарат электродинамики; волновые уравнения электромагнитного поля; особенности структуры электромагнитных волн, распространяющихся в различных средах и в передающих линиях (волноводах, замедляющих системах).

Основными дисциплинами, для которых данная дисциплина является предшествующей: математические методы в прикладной электродинамике.
^ 3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

- понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны;

- владеть основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации;

- иметь навыки самостоятельной работы на компьютере и в компьютерных сетях;

- осуществлять компьютерное моделирование электродинамических устройств, систем и процессов с использованием универсальных пакетов прикладных компьютерных программ.
В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: теорию волновых процессов, дифракции и излучения электромагнитных волн, теорию распространения электромагнитных волн в полых и диэлектрических волноводах, резонаторах, периодических структурах; особенности распространения электромагнитных волн и методы математического моделирования в электродинамике; основы, определение основных характеристик и параметров электродинамических систем, основные конструкции направленных передающих линий СВЧ диапазона длин волн.

_____________________________________________________________________

Уметь: самостоятельно работать на компьютере, проводить расчеты по моделированию и проектированию электродинамических систем, уметь проводить экспериментальные испытания.

Владеть: навыками инструментальных исследований и измерений при проектировании и конструировании основных элементов электродинамических устройств СВЧ диапазона; навыками использования специализированных программ по расчету и моделированию электродинамических систем.

^ 4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы


Всего часов / зачетных единиц

Семестры

2

^ Аудиторные занятия (всего)

70

70

В том числе:

-

-

Лекции

20

20

Практические занятия (ПЗ)

50

50

Семинары (С)

-

-

Лабораторные работы (ЛР)

-

-

^ Самостоятельная работа (всего)

74

74

В том числе:







Курсовой проект (работа)







Расчетно-графические работы







Реферат







^ Другие виды самостоятельной работы
















Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)

экзамен

экзамен

Общая трудоемкость часы

Зачетные единицы

144

144







(Виды учебной работы указываются в соответствии)
^ 5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины


№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Содержание раздела

1

Математический аппарат электродинамики. Уравнения Максвелла. Распространение электромагнитных волн в различных средах.

Вихревые и потенциальные поля. Теорема Стокса. Некоторые сведения из теории дифференциальных и интегральных уравнений. Электрическое поле в диэлектрике. Магнитное поле в магнитодиэлектрике. Уравнения Максвелла. Следствия из уравнений Максвелла (уравнение непрерывности, закон Ома в дифференциальной форме). Уравнения Максвелла как система. Граничные условия и закон сохранения энергии электромагнитного поля. Статическое, стационарное, квазистационарное, переменное поля. Плоские волны в однородной изотропной среде. Волны в поглощающей среде. Поляризация волн. Волновые явления на границе раздела двух сред. Общая теория направленных электромагнитных волн.

2

Общая теория направленных электромагнитных волн. Волноводы и замедляющие системы.


Общая теория направленных электромагнитных волн. Электромагнитные волны в прямоугольном волноводе. Электромагнитные волны в круглом волноводе. Волноводы сложных сечений. Передача мощности по волноводам. Потери в волноводах. СВЧ пробой. Решение волнового уравнения для волноводов и для замедляющих систем. Периодические замедляющие системы. Пространственные гармоники. Основные конструкции замедляющих систем и их свойства. Сопротивление связи замедляющих систем и методы его определения. Объемные резонаторы и их характеристики. Собственная и нагруженная добротности резонатора. Коэффициент отражения и коэффициент стоячей волны по напряжению. Области применения волноводов, замедляющих систем и резонаторов.

3

Объемные резонаторы. Электродинамика микроволновых направляющих и колебательных систем.

Объемные резонаторы и их характеристики. Собственная и нагруженная добротности резонатора. Коэффициент отражения и коэффициент стоячей волны по напряжению. Области применения волноводов, замедляющих систем и резонаторов.

4

Методы согласования электродинамических систем с внешними линиями.

Методы анализа сложных СВЧ цепей. Волновые матрицы рассеяния.

Методы согласования замедляющих систем и волноводных систем с внешними подводящими высокочастотными линиями. Неконтактные переходы с волноводной и коаксиальной линий на замедляющую систему спирального типа. Переход с коаксиальной линии на спираль при помощи связанной спирали. Связь замедляющей системы типа встречных штырей с коаксиальной линией. Связь замедляющей системы типа круглого диафрагмированного волновода со стандартным волноводом прямоугольного сечения. Плавные переходы от замедляющих систем типа встречных штырей и гребенки к волноводу прямоугольного сечения.

Применение матриц при анализе и синтезе СВЧ цепей. Матрица рассеяния неоднородностей линии передач СВЧ. Примеры матриц рассеяния различных СВЧ цепей, используемых в СВЧ технике. Области применения.


(Содержание указывается в дидактических единицах. По усмотрению разработчиков материал может излагаться не в форме таблицы)
^ 5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми

(последующими) дисциплинами


№ п/п

Наименование обеспе-чиваемых (последую-щих) дисциплин

№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин

1

2

3

4

5

6

7

8



1.

Математические методы в прикладной электродинамике

1-3


























^ 5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

1 курс, 2-й семестр

№ п/п

Наименование раздела дисциплины

Лекц.

ч.

Практ.

зан.

ч.

1

Математический аппарат электродинамики. Уравнения Максвелла. Распространение электромагнитных волн в различных средах.

6

16

2

Общая теория направленных электромагнитных волн. Волноводы и замедляющие системы

6

16

3

Объемные резонаторы. Электродинамика микроволновых направляющих и колебательных систем.

4

8

4

Методы согласования электродинамических систем с внешними линиями. Методы анализа сложных СВЧ цепей. Волновые матрицы рассеяния

4

12


Практические занятия:
2 семестр (1-й курс)


№ раздела

дисциплины

Содержание практических занятий

1

Математический аппарат электродинамики. Вихревые и потенциальные поля. Теорема Стокса. (4 часа)

1

Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Параметры среды. Граничные условия на разделе двух сред (4 часа)

1

Электрическое поле в диэлектрике. Магнитное поле в магнитодиэлектрике.

Переменной электромагнитное поле. Векторный и скалярный потенциал.

(4 часа)

1

Поле в несовершенных диэлектриках. Электрические свойства и параметры среды. Теорема Умова- Поинтинга в комплексной форме. Переменное поле в идеальном диэлектрике. Электромагнитное поле элементарного излучателя. (4 часа)

2

Волноводы прямоугольного сечения Уравнения составляющих поля в прямоугольном волноводе при волнах типа ТЕ и ТМ. Структура поля в прямоугольном волноводе при волнах типа ТЕ и ТМ. Токи в стенках прямоугольного волновода. Критическая длина волны (4 часа)

2

Передача энергии по волноводам. Электрическая прочность волновода. Потери в волноводах. (4 часа)

2

Замедляющие системы. Общие свойства замедленных волн. Характеристики и параметры замедляющих систем. Периодические замедляющие системы. Пространственные гармоники. Примеры конструкций замедляющих систем и их свойства. (4 часа)


3

Полые резонаторы и методы их анализа. Собственная и нагруженная добротность. Основные типы и применение полых резонаторов. (4 часа)

3

Теория многовидового режима. Выбор оптимальных размеров и способа возбуждения прямоугольных резонаторов (4 часа)

4

Методы согласования замедляющих и волноводных систем с внешними подводящими высокочастотными линиями. (4 часа)

4

Неконтактные переходы с волноводной и коаксиальной линий на замедляющую систему спирального типа. Переход с коаксиальной линии на спираль при помощи связанной спирали. Связь замедляющей системы типа встречных штырей с коаксиальной линией. Связь замедляющей системы типа круглого диафрагмированного волновода со стандартным волноводом прямоугольного сечения. Плавные переходы от замедляющих систем типа встречных штырей и гребенки к волноводу прямоугольного сечения. (4 часа)


4

Применение матриц при анализе и синтезе СВЧ цепей. Матрица рассеяния неоднородностей линии передач СВЧ. Примеры матриц рассеяния различных СВЧ цепей, используемых в СВЧ технике. Области применения. (4 часа)



^ 6. Самостоятельная работа.
2 семестр (1-й курс).

  1. Излучение и дифракция. [1-4, 8, 9] – 10 ч.


2. Неоднородности в волноводах - [1, 9] – 20 ч.
3. Полосковые линии передач и методы их расчета. Программы расчета полосковых линий передач [15] – 24 ч.
4. Ферритовые и сверхпроводящие микроволновые устройства. [1, 8, 9] – 10 ч.
5. Компьютерное моделирование и проектирование микроволновых устройств. [1, 4, 8, 9] – 10 ч.


^ 7. Учебно – методическое обеспечение дисциплины.

8.1. Рекомендуемая литература.

а) Основная литература:

  1. Григорьев А.Д. “Электродинамика и микроволновая техника”. Изд. “Лань”, 2007 г.

  2. Петров Б.М. Электродинамика и распространение радиоволн: учебник для вузов. М.: Горячая линия-Телеком, 2003.

  3. Гридин В.Н., Нефедов Е.И., Черникова Т.Ю. Электродинамика структур крайне высоких частот. М. 2003.

  4. Филиппов В.С. Введение в классическую электродинамику. М.: Сайнс пресс. 2002.

  5. Кугушев А.М., Голубева Н.С., Митрохин В.Н. Основы радиоэлектроники. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2001.

  6. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. М.: Связь, 2003.

  7. Батыгин В.В., Топтыгин И.Н. Современная электродинамика. Ч.1. Микроскопическая теория. М. 2003.

  8. Батыгин В.В., Топтыгин И.Н. Сборник задач по электродинамике. М. 2002.

  9. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ. М.: Радио и связь, 1989.

  10. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение электромагнитных волн. М.: Наука, 1989.

  11. Силин Р.А. Периодические волноводы. М.: Фазис, 2002.

  12. Кузаев Г.А, Назаров И.В. Электродинамика и техника сверхбыстрой обработки сигналов. Часть 1. Электромагнетизм: Учебное пособие / МГИЭМ, М., 2001.

  13. Кузаев Г.А, Назаров И.В. Электродинамика и техника сверхбыстрой обработки сигналов. Часть 2. Микроволновая техника: Учебное пособие / МГИЭМ, М., 2001.

  14. Гвоздев В.И., Кузаев Г.А., Николаев Д.П., Подковырин С.И. Методические указания к курсовым проектам и работам по дисциплинам: "Электродинамика и техника СВЧ", "Функциональная микроволновая электроника", "Полупроводниковая микроволновая электроника". М.: МГИЭМ, 1996.

  15. Назаров И.В., Лебедева Т.А. Электродинамика и техника СВЧ: Методические указания к курсовому проекту/ МГИЭМ; Сост. И.В. Назаров, Т.А. Лебедева, М., 2001.

  16. Елизаров А.А., Назаров И.В., Потапова Т.А., Хриткин С.А. Методические указания для выполнения самостоятельных работ по курсам «Электродинамика и техника СВЧ», «САПР электронно-лучевых и фотоэлектронных приборов», «Математические модели и САПР в электронных приборах». М: МИЭМ, 2000.


б) Дополнительная литература:

  1. Гвоздев В.И., Кузаев Г.А., Назаров И.В. Линии передачи. Методические указания к курсовым работам по курсу "Электродинамика и техника СВЧ и твердотельные приборы и устройства". М.: МГИЭМ, 1996.

  2. Гвоздев В.И., Кузаев Г.А., Назаров И.В. Неоднородности СВЧ. Методические указания к курсовым работам по курсу "Электродинамика и техника СВЧ. Твердотельные приборы и устройства". М.: МГИЭМ, 1996.

  3. Уваров И.А., Кузаев Г.А. Методические указания к семинарским занятиям по курсу "Электродинамика и техника СВЧ". М.: МГИЭМ, 1994.

_______________________________________________________________________

в) программное обеспечение _CST Microwave Studio Suite, Ansoft HFSS_______________

____________________________________________________________________________
г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы___________________

____________________________________________________________________________
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Дисплейный класс. Лаборатории, оснащенные необходимым оборудованием.

_____________________________________________________________________________

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПрограмма дисциплины «Сценарный трейдинг» Правительство Российской...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования iconПравительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное...
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования



Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2018
контакты
ley.se-todo.com

Поиск