« Back

Fields and Waves

Name Fields and Waves
Lesson Code 8101389
Unit Count 3
Need Lessons
Prerequisite Lessons | Engineering Mathematics |

 

8101389 میدانها و امواج

شماره و نام درس

3 واحد

مهندسی برق-مخابرات

الزامی

نوع درس

کارشناسی

مقطع

-

همنیازها

ریاضی مهندسی، الکترومغناطیس

پیش نیازها

مشتقات برداری، آنالیز مختلط، معادلات دیفرانسیل مشتقات جزئی، میدانهای الکترومغناطیسی

مطالب پیش نیاز

[1]   S. Ramo, J. R. Whinnery, T. Van Duzer, Fields and Waves in Communication Electronics, Ch. 3-6, Ch. 8, Ch. 12, John Wiley, 3rd edition, 1995.

[2]   U. Inan, A. Inan, Engineering Electromagnetics, Ch. 2-3, Addison Wesley, 1999.

کتاب (کتب) مرجع

رضا فرجی دانا، استاد دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه تهران

هماهنگ کننده

هدف این درس آشنا سازی دانشجویان با میدانهای الکترومغناطیسی متغیر با زمان و پدیدهای مرتبط با آن است،  مطالعه اثر تاخیر در مدارها و سیستم های الکترومغناطیسی، پدیده­های انعکاس و شکست از دیگر اهداف این درس به شمار می­رود.

اهداف درس

دانشجویانی که این درس را با موفقیت بگذارنند قابلیتهای ذیل را خواهند داشت:

1-     مدلسازی و فرمولبندی ریاضی سیستم­های الکترومغناطیسی متغیر با زمان و حل تعدادی از مهمترین و پر کاربردترین آنها مانند آنتن­ها، موجبرها، محیطهای جند لایه و غیره

2-     تحلیل حالتهای گذرا در خطوط انتقال و کاربرد آن در انعکاس سنجی حوزه زمان

3-     تحلیل خطوط انتقال در حالت دائمی سینوسی

4-     کاربرد مدل خط انتقال در تحلیل سیستم­های پیجیده الکترومغناطیسی

5-     تحلیل انتشار امواج در محیطهای مختلف

نتایج درس

1- مروری بر معادلات ماکسول (سیر تطور تاریخی، معادلات ماکسول در حوزه زمان و فرکانس، فرم انتگرالی، معادلات مرتبه 2 و شرایط مرزی، قضیه یکتایی)  (4 جلسه)

2- مدارهای گسترده یا خطوط انتقال- (مبانی الکترومغناطیسی تئوری مدارهای فشرده، گذر از مدارهای فشرده به مدارهای گسترده، خطوط انتقال بدون تلف در حوزة زمان و فرکانس،  دیاگرام اسمیت، خطوط انتقال با تلف، اشاره‌ای به ساختارهای غیر TEM) (8 جلسه)

3- امواج صفحه‌ای یکنواخت در فضای بیکران (استنتاج امواج صفحه‌ای از معادلات ماکسول برای محیط‌های بدون تلف در حوزة زمان و فرکانس،  نفوذ میدان‌های الکترومغناطیسی به داخل هادی خوب (اثر پوستی) و معرفی پارامترهای امپدانس داخلی و امپدانس سطحی، امواج صفحه‌ای یکنواخت در محیط‌های کلی با تلف، پلاریزاسیون امواج صفحه‌ای) (6 جلسه)

4- انتشار امواج صفحه‌ای در مجاورت محیط‌های مادی پدیده های انعکاس و شکست (برخورد نرمال موج صفحه‌ای به فصل مشترک دو محیط، تعمیم به محیطهای چند لایه با استفاده از مدل خط انتقال، برخورد مایل موج صفحه‌ای به فصل مشترک دو محیط با پلاریزاسیون‌های عمود و موازی و تعمیم به محیطهای چند لایه با استفاده از مدل خط انتقال) (6 جلسه)

5- تولید و انتشار امواج   مقدمه ای برآنتن ها (پتانسیل‌های تأخیری، میدان‌های تشعشعی دور و مقاومت تشعشعی آنتن، کاربردهای دیگری از پتانسیل­های تاخیری) (5 جلسه)      

6- مقدمه‌ای بر تئوری موجبرها (تئوری کلاسیک موجبرها و مودها، سرعت فاز و سرعت گروه در موجبرها، تحلیل موجبر مستطیلی به عنوان مثالی از نحوه کاربرد تئوری کلاسیک موجبرها) (3جلسه)

مباحث