книги из ГПНТБ / Семенов Н.А. Техническая электродинамика учеб. пособие для электротехн. ин-тов связи

ные узлы и элементы,

согласующие устройства, пере­

ходы, частотные фильтры

и другие устройства.

Книга предназначена

для студентов вузов связи, ра­

диотехнических вузов и факультетов.

0342—49

-25—73

6Ф1

045(01)—73'

isav

•

О

? :

Ч И Т А ;

О З А Л А

Рецензенты: іГ. 3. Айзенберг, |В. И. Вольман,

Г А Ерохин,

О. И. Фальковский,

И. Г. іКляцкин.

Николай Александрович

Семенов

Сдано

в набор 29/ХІІ

1972 г. Подписано в печ. 13/IV 1973 г.

Форм.

бум. 60Х90/.6

30,0

печ. л.

30,0 усл.-п. л.

Т-05285

31,22 уч. изд. л. Тираж

27 000

экз. Зак. изд. 13053

Бумага

книж.-журнальная

Цена 1 руб. 33 коп.

Стр.

Предисловие .

6

Список

основных обозначений

°

Введение

10

I. Т Е О Р И Я Э Л Е К Т Р О М А Г Н И Т Н О Г О П О Л Я

Глава

1.

Электромагнитное поле

1.1. Векторы электромагнитного поля

Ijj

1.2. Макроскопическая

электродинамика

20

1.3. Свойства

электромагнитного поля

21

1.4. Материальные уравнения

23

Глава

2.

Уравнения Максвелла

2.1. Аксиомы

электродинамики

. .

28

2.2. Поток электрического смещения. Обобщенная теорема Гаусса

29

2.3. Циркуляция магнитного поля. Обобщенный закон Ампера . . .

.

31

2.4. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея

34

2.5. Соленоидальность поля магнитной индукции

35

2.6. Сторонние

силы

электромагнитного поля

. . . . . .

.

36

2.7. Основные

уравнения

37

2.8. Граничные

условия

39

Глава

3.

Основные (свойства монохроматического поля

3.1. Векторные величины в комплексной форме

. .

45

3.2. Комплексные проницаемости

46

3.3. Система уравнений монохроматического поля

Е и

Н

49

3.4. Однородные волновые уравнения для векторов

.

50

3.5. Плоские волны в неограниченных средах

5 2

3.6. Волны

в

диэлектрике

56

3.7. Волны

в

проводнике

57

3.8. Виды поляризации

волн

%

60

Глава

4.

Энергия электромагнитного поля. Теорема единственности

4.1. Закон

сохранения

электромагнитной

энергии

64

4.2. Мощности потерь и сторонних сил

66

4.3. Теорема

Пойнтинга.

Скорость

волны

67

4.4. Баланс

энергии

монохроматического

поля

волны .

. ,

69

4.5. Энергетические

характеристики

плоской однородной

74

4.6. Теорема

единственности

,"

75

Глава

5.

Стационарные ноля

5.1. Система

уравнений

стационарного поля

'

79

5.2. Электростатическое

поле

79

5.3. Задачи

электростатики

\

84

5.4. Поле постоянных токов

поле

,

89

5.5. Постоянное

электромагнитное

\

90

Глава

6.

Волны у границы раздела сред

6Л. Отражение

и преломление

плоских волн на

плоской

границе раздела

98

6.2. Формулы Френеля .

волн на границе идеальных диэлектриков

МО

6.3. Отражение

и преломление

103

6.4. Граничное условие

Леонтовича

105

6.5. Скин-эффект у плоской границы проводника

107

6.6. Скин-эффект в круглом цилиндрическом проводе

через пластину

109

6.7. Метод ориентированных графов. Прохождение волны

113

6.8. Электромагнитный

экран

П7

Глава

7.

Излучение и дифракция электромагнитных волн

7.1. Электродинамические потенциалы

123

7.2. Элементарный электрический

излучатель

126

7.3. Принцип перестановочной

двойственности

132

7.4. Элементарный магнитный излучатель

134

7.5. Принцип эквивалентности

источников

136

7.6. Дифракция электромагнитных

волн

139

7.7. Лемма Лоренца.

Теоремы

взаимности

150

|1. В О Л Н О В О Д Ы

И Р Е З О Н А Т О Р Ы

Глава

8.

Направляемые электромагнитные волны

8.1. Основные определения

153

8.2. Волновые уравнения для направляемых волн

155

8.3. Связь между

продольными

и

поперечными составляющими поля . .

156

8.4. Классификация направляемых

волн

158

8.5. Парциальные волны в волноводах

162

8.6. Скорости волны. Дисперсия. Моїщюсть

167

8.7. Закон парциальных

мощностей

172

8.8. Коэффициент

затухания

174

8.9. Нормированные волны. Линия с нагрузкой. Шумовая температура линии

178

Глава

9.

Полые металлические

волноводы

9.1. Параметры волн в полых волноводах

187

9.2. Волноводы прямоугольного сечения .

мощность . . . .

189

9.3. Волноводы с нерегулярностями. Предельная

202

9.4. Волноводы П- и Н-образного сечения

205

9.5. Волноводы кругового сечения

206

9.6. Эллиптические волноводы

215

9.7. Применение

полых

металлических волноводов .

216

9.8. Возбуждение

волноводов

'.

220

9.9. Запредельные

волноводы

224

Глава

10.

Линии с ТЕМ-волнами

10.1. Теория идеальной

линии

229

№2. Линии с потерями

,

232

10.3. Коаксиальные линии

236

10.4. Симметричные линии

244

10.5. Линии над землей

249

10.6. Полосковые линии

251

Глава

11.

Объемные резонаторы

11.1. Основные свойства

и параметры

255

J 1.2. Квазистационарные

резонаторы

, . . .

259

11.3.

Резонаторы

со

стоячей волной .

262

11.4.

Волноводные

резонаторы

266

11.5.

Кольцевые

резонаторы

270

11.6.

Открытые

резонаторы

разонаторов

271

11.7.

Собственная

добротность

274

11.8.

Возбуждение

резонаторов

278

11.9.

Внешние

характеристики

резонаторов

281

Глава

12.

Волноводы поверхностной волны и замедляющие системы

12.1. Основные свойства и характеристики

289

12J2. Круглый диэлектрический волновод

292

12.3. Линия поверхностной

волны

. . . .

303

12.4. Волна

Зоммерфельда

'

309

12.5. Плоская импедаисная

поверхность

310

12.6. Гофрированный

стержень

314

12.7. Диафрагмированный

волновод

315

12.8. Спиральный

волновод

318

12.9. Возбуждение

.волноводов .поверхностной волны

321

I I I . В О Л Н О В О Д Н Ы Е У З Л Ы И Э Л Е М Е Н Т Ы

Глава

13.

Элементы волноводного тракта

13.1.

Основные

понятия

324

13.2.

Метод

возмущений

линии

325

13.3.

Элементы

коаксиальной

328

13.4.

Сочленения

и

изгибы

волноводов

330

13.5.

Реактивные элементы

334

13.6. Неотражающие

устройства

340

13.7. Фильтры типов

волн

345

13.8. Отверстия

связи

347

Глава

14.

Волновые матрицы. Двухплечие узлы

14.1.

Матричный анализ волноводных узлов

352

14.2. Операции

с

матрицами

355

14.3. Свойства волноводных узлов и матриц рассеяния

357

14.4. Согласование линий и узлов

361

14.5. Широкополосные ступенчатые переходы

369

14.6. Плавные

переходы

. . . .

376

14.7. Переходы между волноводами и линиями разных типов

380

14.8. Частотные

фильтры

385

Глава

15.

Многоплечие узлы

15.1.

Трехплечие соединения. Симметрирующие устройства

.

402

15.2. Четырехплечие соединения. Направленные ответвители

408

15.3. Направленные

фильтры

429

15.4. Управление

свч сигналами

433

Глава

16.

Волноводные устройства с ферритами

16Л. Свойства

свч

ферритов

.

439

16.2. Распространение волн в гиротропной среде

446

16.3. Узлы

с

ферритом

456

16.4. Устройства, использующие эффект Фарадея

\

460

16.5. Узлы с поперечно-намагниченным ферритом

.

463

16.6. Устройства со смещением поля

1 1 1

470

16.7. У-циркуляторы

473

Список литературы

1 1 1

477

Предметный указатель

1 1 1

478

Первая часть книги

«Теория электромагнитного

поля»

почти целикам

состоит из

материала,

ставшего классическим

•в образовании

инженеров

и физиков.

После «ведения

основ­

А — векторный

((электродинамический) -потенциал, Т-м

В — магнитная

индукция, Т

В — реактивная

электрическая проводимость, См

С — электрическая

емкость, Ф

с = 299,79 Мм/с — скорость света

D — электрическое смещение, Кл/м2

Е — напряженность электрического поля, В/м

е — координатный орт

F — сила, Н

f — частота, Гц

G, g — активная электрическая проводимость, См

Н — напряженность магнитного поля, А/м

/, / — сила электрического

тока, А

і = У —'1 — мнимая единица

J

•— плотность электрического тока, А/м2

j — плотность

поверхностного электрического

тока, А/м

J H

— плотность

магнитного тока, В/м2

к — коэффициент

распространения

волны

в

среде, 1/м

ка

[і]/м]; /с° =8,686ка

[дБ/м] — коэффициенты

затухания

волны в среде

— коэффициент 'фазы волны в среде, 1/м или рад/м

k—коэффициент

фазы волны в идеальном диэлектрике, Л/м

ko— коэффициент фазы волны в вакууме (волновое число)

k3

— электрическая

вошриимічивость, Ф/м

kK

— магнитная

восприимчивость

волны.

Кбв, «ев —коэффициенты

бегущей и стоячей

кш

— коэффициент

шероховатости поверхности

металлических

_

стенок

УК=Уі—(/кр//)2

— в.олноводный

коэффициент

Э — электродвижущая сила, В

L

— собственная

индуктивность, Г

L, I — длина, м

М — взаимная индуктивность, Г

М — намагниченность, А/м

п — нормаль к поверхности

Р — мощность, Вт

Р

э —поляризованность, Кл/м2

р

э —электрический дипольный момент, Кл-ім

р м

—магнитный момент электрического тока, А-м2

Q — электрический заряд, Кл; добротность резонатора

R —активное электрическое сопротивление, Ом

5

— площадь, м2

Shm — элемент матрицы рассеяния

Т — коэффициент прохождения

Тш

— температура шумов, К

Т, t

— период колебания, время, с

U, и — электрическое напряжение, В; нормированная амплитуда

и, иэ

волны

— групповая скорость, энергетическая ско,росгь, м/с

vefx

— скорость

распространения

электромагнитной

волны в

безграничном

диэлектрике

с проницаемостями

є и ц

V •— объем, м 3

Vp, VM — электрическая

и магнитная

поляризуемость

отверстия, м3

W — энергия, Дж

Дж/м3

w — объемная

плотность энергии,

Хя

— реактивное электрическое сопротивление, Ом

Y=G + iB —(комплексная

электрическая проводимость, Ом

Z—R-\-\X—комплексное

электрическое

сопротивление, Ом

ZB

— волновое сопротивление. Ом

сопротивление

вакуума

ZBO = 376,73«; 120я

Ом — волновое

Z C

—характеристическое '(.волновое) сопротивление линии, Ом

а [1/м]; а0

=8,в86а[дБ/м]—коэффициенты затухания волны в направ­

ляющей системе

в направляющей

системе,

1/м

В

— коэффициент фазы 'волны

•Y=a+ip—коэффициент

распространения

волны

в

направляющей

\м

системе,

J/M

= 35,2 М І Г Ц / ^ М А / І М ) — гиромагнитное отношение

Г = | Г | е '

—коэффициент

отражения

А

— толщина

скин-слоя, м

tg б — тангенс угла

потерь

е — относительная

диэлектрическая

проницаемость

ea

— абсолютная

диэлектрическая

проницаемость, Ф/м

ео= 8,8542 иФ/м=|1/(36я)

нф/м — электрическая

постоянная

% — поперечный

волновой коэффициент

поверхностной

вол­

ны, /1/м

т) — поперечный коэффициент в волноводе по оси у,

1/м

Л — длина волны в -волноводе, направляющей

системе, м

X — длина волны в среде, м

|х —относительная

магнитная проницаемость

На — абсолютная

магнитная проницаемость, Г/м

|х0

= 1,2566 =0,4я імиГ/м — магнитная постоянная

v — относительная

расстройка

в

волноводе

по

оси х,

1/м;

£—поперечный

коэффициент

нормированная частота

потока

электромагнитной

П — вектор Пойнтинга,

плотность

энергии, Вт/м2

пропускания

(согласования),

Гц

П — частотная

полоса

р — объемная

плотность

электрического заряда,

Кл/м3

a — удельная

электрическая проводимость, См/м

о э

— поверхностная

плотность электрического

заряда, Кл/м2

т — линейная

плотность

электрического заряда,

Кл/м