Учебное пособие / Под ред. В. А. Неганова и С. Б. Раевского. Изд. 3-е, доп. и перераб. — М.: Радиотехника, 2007. — 744 с., Табл. 5, Ил. 280, Библиогр. 378 назв.Книга написана активно работающими в области электродинамики учеными. Излагаются теория электромагнитного поля с акцентом на радиотехническую электродинамику и анализ волновых процессов; рассматриваются отражение и преломление волн, излучение и дифракция; описываются основные закономерности распространения электромагнитных волн в различных безграничных средах (изотропных, анизотропных, диспергирующих, неоднородных), в направляющих и резонансных структурах, в природных условиях. Обсуждаются методы математического моделирования в электродинамике, опирающегося на применение ЭВМ.
Отличительной особенностью книги является обсуждение современных проблем электродинамики: расчет электромагнитных волн в ближних зонах излучающих структур (самосогласованный метод расчета), комплексных волн в волноведущих структурах и др.
Предназначается для студентов радиотехнических и радиофизических специальностей вузов, а также инженеров-радиотехников и радиофизиков.Введение
Понятие об электромагнитном поле. Уравнения Максвелла.
Корпускулярный и континуальный подходы в описании материальных объектов. Физические поля.
Характеристики физических полей. Понятие о потоках и циркуляциях.
Уравнения непрерывности в модели сплошной среды. Законы сохранения массы, числа частиц и электрического заряда.
Переход от «дальнодействия» к «близкодействию» в системе неподвижных зарядов. Понятие об электрическом поле.
Электрическое поле движущихся зарядов. Инвариантность закона Гаусса.
Релятивистская природа магнитного поля.
Уравнение непрерывности и ток смещения.
Система уравнений Максвелла в вакууме.
Векторы электромагнитного поля в сплошной среде.
Система уравнений Максвелла для сплошной среды.
Электродинамическая классификация материальных сред.
Электромагнитные поля на границе раздела материальных сред.
Уравнение баланса мощностей в электромагнитном поле. Энергия электромагнитного поля.
Внутренние и внешние задачи электродинамики.
Стационарное поле, электростатика и магнитостатика.
Общие сведения о волновых процессах.
Волновые процессы.
Волновые уравнения для однородной изотропной среды.
Электродинамические потенциалы и вектор Герца.
Метод комплексных амплитуд.
Плоские однородные электромагнитные волны в однородной изотропной среде.
Плоские однородные электромагнитные волны в однородной изотропной среде с потерями.
Поляризация электромагнитных волн.
Стоячая электромагнитная волна.
Электромагнитные процессы на границе раздела сред.
Падение электромагнитной волны на плоскую проводящую среду.
Распространение сигналов (волновых пакетов) в диспергирующей среде.
Цилиндрические волны.
Сферические волны.
Основные принципы и теоремы электродинамики.
Поведение волновых полей на бесконечности.
Условие на ребре для электромагнитного поля. Метод Мейкснера.
Теоремы единственности.
Понятие магнитного тока.
Лемма Лоренца для изотропных и анизотропных сред.
Теоремы (соотношения) взаимности.
Теоремы эквивалентности. Магнитные токи.
Принцип двойственности.
Метод эквивалентных электрических и магнитных токов поляризации.
Принцип электродинамического подобия для материальных сред.
Электромагнитные волны в направляющих системах.
Общие сведения о регулярных линиях передачи.
Общий метод исследования собственных волн регулярных линий передачи.
Основные характеристики волн в линии передачи.
Особенности направляемых волн.
Прямоугольный волновод.
Круглый волновод.
Коаксиальная линия передачи.
Прямоугольные волноводы с плоскопараллельными слоями.
Плоские оптические волноводы.
Волоконные световоды.
Замедляющие системы.
Электромагнитные колебания в объёмных резонаторах.
Основные характеристики объёмных резонаторов.
Свободные незатухающие колебания в объёмных закрытых резонаторах СВЧ.
Свободные колебания в объёмных закрытых резонаторах СВЧ при наличии потерь.
Общая электродинамическая теория объёмных резонаторов.
Собственные колебания прямоугольного волноводного резонатора.
Собственные колебания круглого волноводного резонатора.
Коаксиальный резонатор.
Диэлектрические резонаторы.
Квазиоптические линии и резонаторы.
Открытая линзовая линия (математический аппарат).
Собственные волны линзовой линии.
Зеркальная линия.
Открытые резонаторы. Основные свойства.
Элементы теории открытых резонаторов с вогнутыми зеркалами.
Открытый резонатор с цилиндрическими зеркалами эллиптического профиля.
Открытые резонаторы с двугранными отражателями.
Излучение электромагнитных волн.
Источники излучения электромагнитных волн. Вибратор Герца.
Расчёт электромагнитных полей, создаваемых заданными электрическими и магнитными токами в однородной изотропной среде.
Электрические и магнитные волны в безграничной среде.
Расчёт электромагнитных полей излучающих систем в дальней, промежуточной и ближней областях.
Излучение электромагнитных волн элементарными излучателями.
Применение принципа суперпозиции к расчёту электромагнитных полей излучающих систем.
Антенна из двух одинаковых линейных излучателей.
Самосогласованная постановка задач расчёта полей излучающих систем. Диполь Герца.
Возбуждение волноводов и резонаторов.
Ортогональность собственных функций краевых задач для экранированных волноводов.
Ортогональность собственных волн в волноводах.
Возбуждение волн в волноводах.
Ортогональность собственных колебаний объемных резонаторов.
Возбуждение колебаний в объемных экранированных резонаторах .
Возбуждение волн в рупорах.
О возбуждении колебаний, описываемых соленоидальными функциями.
О возбуждении открытых направляющих структур.
Дифракция электромагнитных волн.
Физическая оптика (приближение Гюйгенса-Кирхгофа).
Дифракция Фраугнофера на отверстии в непрозрачном экране.
Дифракция Френеля на прямоугольном отверстии в экране.
Интегральная формула Кирхгофа-Гельмгольца.
Интегральные представления электрического и магнитного полей.
Интегральные уравнения Фредгольма второго рода в задачах дифракции, получаемые с помощью формул Грина.
Интегральные уравнения первого рода в задачах дифракции.
Метод разделения переменных в теории дифракции плоских электромагнитных волн на телах с координатными границами.
Электромагнитные волны в анизотропных средах.
Общие закономерности анизотропных сред.
Распространение плоских гармонических волн в кристаллических средах
Распространение электромагнитных волн в магнитоактивной плазме.
Макроскопические модели анизотропных магнитных сред.
Нормальные волны в безграничной намагниченной ферритовой среде.
Магнитостатические и спиновые волны в неограниченной изотропной среде.
Электромагнитные волны в киральных средах.
Распространение радиоволн.
Основные факторы, влияющие на распространение радиоволн.
Зоны видимости радиолокационных станций в условиях свободного пространства.
Волны в плавно неоднородной среде. Метод геометрической оптики.
Распространение радиоволн в тропосфере и ионосфере.
Распространение электромагнитных волн вдоль земной поверхности (задача А. Зоммерфельда).
Структура поля вертикального диполя у поверхности Земли. Функция ослабления.
Поле низко расположенного излучателя над поверхностью Земли. Функция ослабления для вертикального диполя.
Поле высоко поднятого излучателя в освещённой зоне.
Основы теории линейных устройств СВЧ и КВЧ для гармонических процессов.
Основные определения.
Основные теоремы цепей СВЧ и КВЧ диапазонов.
Соотношения между характеристическими матрицами четырёхполюсника (дескрипторами).
Основные свойства матрицы рассеяния.
Анализ четырёхполюсников каскадной структуры с помощью матриц передачи.
Метод симметричных восьмиполюсников (метод синфазного и противофазного возбуждения).
Матрицы передачи и рассеяния для некоторых широко используемых типов четырёхполюсников.
Пример использования матрицы рассеяния.
Вычисление волновых сопротивлений линий передачи.
Введение в автоматизированное проектирование устройств СВЧ и антенн.
Основные термины и определения.
Принцип декомпозиции в системах машинного проектирования.
Формализация устройств СВЧ и антенн.
Расчёт дескрипторов сложных схем СВЧ и антенн.
Принцип многоуровневой модели базового элемента в системах машинного проектирования.
Принцип параметрического синтеза в системах машинного проектирования.
Роль вычислительной электродинамики в системах машинного проектирования.
Электродинамические методы расчёта устройств СВЧ и антенн.
Проекционные методы решения электродинамических задач.
Интегральные уравнения электродинамики, связанные с базисами Трефца (адмитансные и импедансные интегральные уравнения).
Общие сведения об интегральных уравнениях.
Приближенные методы решения интегральных уравнений Фредгольма второго рода.
Интегральные уравнения Фредгольма первого рода. Некорректные задачи в электродинамике.
Сингулярные интегральные уравнения.
Метод частичных областей расчета продольно-однородных линий передачи.
Вариационный метод расчета постоянных распространения сложных частично заполненных волноводов.
Волноводно-щелевая линия передачи. Метод сингулярных интегральных уравнений.
Дифракция основной волны прямоугольного волновода на индуктивной диафрагме, расположенной на стыке двух диэлектриков. Метод ортогонализующей подстановки.
Дифракция основной волны прямоугольного волновода на индуктивной полоске, расположенной на стыке двух диэлектриков. Метод сингулярного интегрального уравнения.
Электродинамическая теория трубчатого электрического вибратора. Уравнение Поклингтона.
Вывод сингулярного интегрального уравнения для трубчатого электрического вибратора.
Электродинамический анализ электромагнитного поля в промежуточной и ближней зонах полуволнового электрического вибратора.
Несамосопряженные краевые задачи электродинамики.
Приложения.
Операции векторного анализа.
Интегральные формулы векторного анализа.
Дифференциальные формулы векторного анализа.
Четырёхмерные векторы.
Дельта-функция Дирака.
Цилиндрические функции.
Решение двумерного уравнения Гельмгольца методом разделения переменных для координатных граничных задач.
Метод в декартовой системе координат.
Метод в цилиндрической системе координат.
Краевые задачи для круговой области.
Краевые задачи для части секториальной области.
Краевая задача Неймана для части секториальной области.
Список литературы.
Справочники и математическая литература.
Предметный указатель.
