Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» icon

Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств»



НазваниеПрограмма дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств»
Дата конвертации23.06.2013
Размер142.65 Kb.
ТипДокументы
скачать >>>

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.

_____________________________________________________________________________




Похожие:

Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» iconПрограмма дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств»

Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» iconПрограмма дисциплины «Математические методы в прикладной электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств»

Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» iconДокументи
1. /211000.62 Конструирование и технология электронных средств Проектирование и технология...
Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» iconДокументи
1. /211000.62 Конструирование и технология электронных средств Проектирование и технология...
Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» iconПрограмма дисциплины Численные методы в проектировании электронных средств  для направления/ специальности 211000 «Конструирование и технология электронных средств»

Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» iconПрограмма дисциплины Прикладная механика  для направления 211000. 62 «Конструирование и технология электронных средств»

Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» iconПрограмма дисциплины «Технологические процессы микроэлектроники»  для направления 211000. 62 «Конструирование и технология электронных средств»

Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» iconПрограмма дисциплины «Основы управления техническими системами»  для направления 211000. 62 «Конструирование и технология электронных средств»

Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» iconПрограмма дисциплины «Методы и средства технической диагностики электронных средств»  для направления 211000. 62 «Конструирование и технология электронных средств»
Целью изучения дисциплины является формирование у магистрантов базовых знаний по оценке текущего технического состояния радиоэлектронных...
Программа дисциплины «Математические методы в электродинамике»  для направления 211000. 68 «Конструирование и технология электронных средств» iconПрограмма дисциплины «Техническая диагностика электронных средств»  для направления 211000. 62 «Конструирование и технология электронных средств»
Целью изучения дисциплины является формирование у магистрантов базовых знаний по оценке текущего технического состояния радиоэлектронных...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы