Приложение - Общие сведения кафедры радиофизики СПбГУ

Министерство образования Российской Федерации
Санкт - Петербургский государственный университет
Физический факультет
Рассмотрено и рекомендовано
на заседании кафедры
радиофизики
УТВЕРЖДАЮ
декан факультета
________________ А.С. Чирцов
Протокол от 18. 11. 2003 № 10
Заведующий кафедрой
_____________________Н.Н.Зернов
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СД.В.01 - 05 - «Возбуждение электромагнитных полей
в проводящих средах»
Магистерская программа 510419/16
Разработчик:
доцент, канд.физ.-мат.наук _________________ В.В.Жевелев
Рецензент:
профессор, докт.физ.-мат.наук _________________ Г.И. Макаров
Санкт - Петербург - 2003 г.
1. Организационно-методический раздел
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
Цель изучения дисциплины: Обучение студентов методам исследования параметров антенн, расположенных в проводящих средах.
Задачи курса: Построение и исследование решения задачи о возбуждении низкочастотного поля антенной, расположенной в проводящей среде.
Место курса в профессиональной подготовке выпускника:
Дисциплина «Возбуждение электромагнитных полей в проводящих средах» является базовой в подготовке профессионального радиофизика и служит основой
для исследования параметров антенн, расположенных в проводящих средах.
Требования к уровню освоения дисциплины «Возбуждение электромагнитных
полей в проводящих средах»:
 знать содержание дисциплины «Возбуждение электромагнитных полей в проводящих средах»;
 иметь представление об исследовании параметров антенн, расположенных в проводящих средах.
2. Объем дисциплины, виды учебной работы, форма текущего, промежуточного и
итогового контроля
Всего аудиторных занятий
48 часов
из них: - лекций
48 часов
- практические занятия
Самостоятельная работа студента (курсовой ра- 30 часов
боты по дисциплине нет)
Итого (трудоемкость дисциплины)
78 часов
Изучение дисциплины по семестрам:
10 семестр: лекции - 48 часов
Экзамен;
3.
Содержание дисциплины
3.1. Темы дисциплин, их краткое содержание и виды занятий
1. Возбуждение неизолированного провода в проводящей среде. (5 часов)
Получение выражения для тока в проводе и для входного адмитанса. Влияние возбуждающего зазора на входной адмитанс. Исследование характеристического уравнения
для собственных значений поперечного оператора. Вклад во входной адмитанс от поверхностной и поверхностной волн. Условия существования поверхностной волны тока.
2. Возбуждение изолированного провода в проводящей среде. (5 часов)
Получение выражения для тока в проводе и для входного адмитанса. Приближенное
выражение для постоянной распространения кабельной волны. Условие применимости
приближения длинной линии. Динамика дискретного спектра поперечного оператора
по мере уменьшения толщины изоляции (превращение кабельной волны в поверхностную). Возбуждение провода с двумя слоями изоляции. Построение эквивалентной модели с одним слоем изоляции. Увеличение затухания кабельной волны в плохо экранированном кабеле в проводящей среде.
3. Сопротивление заземления. (4 часа)
Заземлители в виде неизолированных бесконечно проводящих сфероидов. Квазистатическое приближение для получения комплексного сопротивления заземления. Эквивалентная схема заземлителя. Изменение сопротивления заземления при изменении формы сфероида от диска до стержня. Сопротивление многослойных сфероидальных заземлителей.

При наличии по дисциплине курсовой работы, в разделе "Самостоятельная работа" указывается среднее, ориентировочное время, необходимое студенту на выполнение курсовой работы.
4. Возбуждение антенны конечной длины. (2 часа)
Выражение для входного сопротивления антенны, состоящей из отрезков изолированного провода, нагруженного на концах на заземлители, с использованием приближения
длинных линий. Учет сплошного спектра поперечного оператора и уточненное выражение для входного адмитанса.
5. Влияние плоской границы раздела с воздухом на входные параметры антенн в проводящих средах. (9 часов)
Получение выражения для коэффициента отражения осесимметричной цилиндрической волны от плоской границы раздела. Построение ряда последовательных отражений и его суммирование для нахождения входного адмитанса неизолированного провода. Другой способ получения выражения для адмитанса неизолированного провода при
наличии плоской границы раздела. Влияние плоской границы раздела на возбуждение
неизолированного провода в полупространстве (результаты расчетов). Входной адмитанс изолированного провода в проводящей среде в окрестности плоской границы раздела. Зависимость затухания кабельной волны от расстояния до границы. Изменение
входного импеданса антенны конечной длины при приближении к плоской границе
раздела с воздухом.
6. Влияние криволинейной границы раздела с воздухом на входные параметры антенн
в проводящих средах. (7 часов)
Возбуждение изолированного и неизолированного проводов, расположенных некоаксиально в проводящем цилиндре. Получение выражения для коэффициента отражения
осесимметричной цилиндрической волны от цилиндрической границы раздела. Исследование входных параметров неизолированного и изолированного проводов и антенны
конечной длинны в окрестности криволинейной границы раздела.
3.2. Лабораторный практикум
Раздел 3.2 в данной программе отсутствует.
3.3. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной
работы
1. Возбуждение неизолированного провода в проводящей среде.
2. Условия существования поверхностной волны тока.
3. Возбуждение изолированного провода в проводящей среде.
4. Кабельная и пространственная волны.
5. Условие применимости приближения длинной линии.
6. Сопротивление заземления.
7. Влияние плоской границы раздела с воздухом на входные параметры антенн в
проводящих средах.
8. Влияние криволинейной границы раздела с воздухом на входные параметры антенн в проводящих средах.
3.4. Темы курсовых работ
Раздел 3.4 в данной программе отсутствует.
3.5. Темы рефератов
Раздел 3.5 в данной программе отсутствует.
Примерный перечень вопросов к экзамену по всему курсу
1. Возбуждение неизолированного провода в проводящей среде.
2. Условия существования поверхностной волны тока.
3. Возбуждение изолированного провода в проводящей среде.
4. Условие применимости приближения длинной линии.
5. Динамика дискретного спектра поперечного оператора по мере уменьшения толщины изоляции (превращение кабельной волны в поверхностную).
6. Возбуждение провода с двумя слоями изоляции.
7. Сопротивление заземления заземлителей в виде неизолированных бесконечно
проводящих сфероидов.
8. Входное сопротивление антенны, состоящей из отрезков изолированного провода, нагруженного на концах на заземлители.
9. Влияние плоской границы раздела с воздухом на входные параметры антенн в
проводящих средах.
3.6.
10. Коэффициент отражения осесимметричной цилиндрической волны от плоской
границы раздела.
11. Построение ряда последовательных отражений и его суммирование для нахождения входного адмитанса неизолированного провода.
12. Зависимость затухания кабельной волны от расстояния до границы.
13. Влияние криволинейной границы раздела с воздухом на входные параметры антенн в проводящих средах.
14. Коэффициент отражения осесимметричной цилиндрической волны от цилиндрической границы раздела.
4. Учебно-методическое обеспечение курса
4.1. Активные методы обучения
В данном курсе используются классические аудиторные методы и самостоятельная работа студентов по освоению методов исследования параметров антенн, расположенных в проводящих средах.
4.2. Литература
4.2.1. Основная
1. Лавров Г.А., Князев А.С. Приземные и подземные антенны. М.: Радио Связь.
1967. 370с.
2. Кинг Р., Смит Г. Антенны в материальных средах. В 2-х кн. М.: Мир, 1984. 760 с.
4.2.2. Дополнительная
1. Burrows M.L. ELF communication antennas. London, 1978. 240с.
2. Galejs J. Antennas in inhomogeneous media. New York, 1969.
3. Болотовский Я.Э., Жевелев В.В. О возбуждении изолированного кабеля в проводящей среде // Проблемы дифракции и
распространения волн. Изд-во
СПбГУ, 1989. Вып.22. с.180-189.
4. Жевелев В.В. Возбуждение четырехслойных цилиндрических структур // Проблемы дифракции и распространения волн. Изд-во ЛГУ. 1990. Вып.23. с.25-33.
5. Жевелев В.В. О влиянии проводимости внешней среды на параметры возбуждения изолированного провода // Вестн. С.-Петербург. Ун-та, Сер~4: Физика, химия. 1996., Вып. 3 (№ 18). с. 75-78.
6. Болотовский Я.Э., Давыдов А.И., Жевелев В.В., Ликарпенков А.В. О входном
сопротивлении изолированной антенны конечной длины в проводящей среде //
Проблемы дифракции и распространения волн. Изд-во ЛГУ. 1990. Вып. 23. с.
21-24.
7. Жевелев В.В. Влияние проводимости среды на распределение тока в расположенной в ней низкочастотной антенне // Вестн. С.-Петербург. Ун-та, Сер~4: Физика, химия. 1997., Вып. 4 (№25). с. 135-137.
8. Жевелев В.В., Макаров Г.И. Исследование параметров возбуждения низкочастотны антенн в проводящих средах // Электромагнитные волны и электронные
системы. 1999. Вып. 1. с. 91-95.
9. Болотовский Я.Э., Жевелев В.В. О влиянии плоской границы раздела с воздухом
на возбуждение изолированного кабеля в проводящей среде // Проблемы дифракции и распространения волн. Изд-во СПбГУ. 1992. Вып. 24. с. 22--28.
10. Жевелев В.В. Возбуждение кабеля в плоскослоистой среде // Проблемы дифракции и распространения волн. Изд-во СПбГУ. 1994. Вып. 26. с. 162--168.
11. Жевелев В.В. О возбуждении изолированного провода, расположенного некоаксиально в проводящем цилиндре // Вестн. С.-Петербург. Ун-та, Сер~4: Физика, химия. 1993., Вып. 4 (№25). с. 33--38.
12. Жевелев В.В. Исследование параметров возбуждения низкочастотных антенн в
проводящих средах // Проблемы дифракции и распространения волн.
Изд-во
СПбГУ. 2000. Вып. 28. с. 69-82.