Поля и волны в современной радиотехнике

Автор(ы):Рамо С., Уиннери Дж.
07.02.2010
Год изд.:1948
Описание: Быстрое развитие радиотехники в последние годы, в особенности освоение сантиметрового диапазона радиоволн, вызвало спрос на новые книги, в которых излагались бы теоретические основы радиотехники. Вопросы электродинамики играют в современной радиотехнике особенно большую роль, и потому книги, в которых эти вопросы рассматривались бы с точки зрения радиоинженера, особенно необходимы. Книга посвящена изложению теоретических основ современной радиотехники, в особенности техники сантиметровых волн. Рассмотрены явления в волноводах, линиях и объёмных резонаторах, а также вопросы, связанные с излучением радиоволн. Предназначена для радиоинженеров, студентов и аспирантов радиотехнических факультетов.
Оглавление: Предисловие редактора перевода [10]
Предисловие авторов [12]
Глава 1. Основы теории колебаний и волн [15]
  1.01. Введение [15]
  Простые контуры как пример колебательных систем [16]
    1.02. Свободные колебания в идеальном простом контуре [16]
    1.03. Нахождение решения уравнения простого гармонического колебания путём представления его в виде ряда [17]
    1.04. Решение уравнения простого гармонического колебания путём подстановки синусоидальной функции [10]
    1.05. Решение уравнения простого гармонического колебания путём подстановки экспоненциальной функции [21]
    1.06. Свободные колебания при наличии потерь — приближённый метод [22]
    1.07. Свободные колебания в контуре с потерями. Решение уравнения контура [25]
    1.08. Вынужденные колебания в идеальном контуре LC [27]
    1.09. Приближённое значение входного сопротивления при резонансе с учётом потерь [29]
    1.10. Приближённый расчёт входного сопротивления вблизи резонанса [30]
  Применение экспоненциальных функций комплексного переменного [31]
    1.11. Решение дифференциального уравнения контура, выраженное через экспоненциальные функции комплексного переменного [31]
    1.12. Применение комплексных величин при вычислении мощности [34]
  Ряды Фурье [37]
    1.13. Цепи с несинусоидальным периодическим напряжением [37]
    1.14. Гармонический анализ колебания напряжения прямоугольной формы [39]
  Однородные длинные линии как пример волновых систем [41]
    1.15. Длинная линия без потерь [41]
    1.16. Решения волнового уравнения [44]
    1.17. Соотношение между током и напряжением в идеальной линии [45]
    1.18. Отражение и распространение у места скачкообразного нарушения однородности [47]
    1.19. Применение представления о бегущей волне к решению некоторых задач [49]
    1.20. Приближённый учёт затухания в линиях с потерями [53]
    1.21. Идеальная линия под действием синусоидального напряжения [56]
    1.22. Линии, замкнутые накоротко. Стоячие волны [58]
    1.23. Наложение собственных колебаний, позволяющее удовлетворить начальным условиям [62]
    1.24. Длинные линии с потерями. Решение дифференциальных уравнений для случая синусоидального напряжения [66]
    1.25. Скорость распространения волн [69]
    1.26. Сводка формул, относящихся к длинным линиям [74]
Глава 2. Уравнения статических полей (электрического и магнитного) [75]
  2.01. Введение [75]
  Статическое электрическое поле [77]
    2.02. Задача электростатики [77]
    2.03. Силы между электрическими зарядами. Электростатические единицы [77]
    2.04. Напряжённость электрического поля [79]
    2.05. Поток смещения [80]
    2.06. Теорема Гаусса [81]
    2.07. Скалярное произведение векторов [83]
    2.08. Силовые трубки [84]
    2.09. Заряды на проводниках [86]
    2.10. Граница между проводниками и диэлектриками [86]
    2.11. Источники и стоки силовых линий [87]
    2.12. Теорема о дивергенции [90]
    2.13. Консервативность электрического поля [91]
    2.14. Электростатический потенциал [92]
    2.15. Градиент [94]
    2.16. Эквипотенциальные поверхности [95]
    2.17. Уравнения Лапласа и Пуассона [96]
  Статическое магнитное поле [97]
    2.18. Магнитное поле постоянного тока [97]
    2.19. Электромагнитная система единиц [100]
    2.20. Векторное произведение векторов [101]
    2.21. Криволинейный интеграл магнитного поля. Вихрь [102]
    2.22. Интеграл работы для магнитного поля [106]
    2.23. Магнитный вектор-потенциал [107]
    2.24. Дивергенция магнитного поля [109]
    2.25. Дифференциальные уравнения магнитного вектор-потенциала [110]
    2.26. Теорема Стокса [111]
    2.27. Вывод интегрального закона Био и Савара [112]
    2.28. Скалярный потенциал магнитного поля [112]
    2.29. Однозначность магнитного векторного потенциала [113]
  Простые применения изложенной теории [115]
    2.30. Поле вокруг заряженного цилиндрического проводника [115]
    2.31. Граница между двумя диэлектриками [116]
    2.32. Диполь [117]
    2.33. Энергия электростатической системы [118]
    2.34. Энергия магнитостатической системы [121]
    2.35. Магнитное поле в центре кругового витка тока [121]
    2.36. Магнитное поле прямого тока [122]
  Часто применяемые соотношения в наиболее употребительных системах координат [122]
    2.37. Ортогональные криволинейные координаты [122]
    2.38. Сводка необходимых векторных соотношений [128]
Глава 3. Методы решения задач статики [131]
  Основные принципы решения задач теории поля посредством дифференциальных уравнений [131]
    3.01. Введение [131]
    3.02. Задачи, связанные с уравнением Лапласа [132]
    3.03. Однозначность решения [134]
    3.04. Простой пример: поле между коаксиальными цилиндрами [137]
  Методы, применяемые при решении двумерных задач [139]
    3.05. Способы графического построения картины поля [139]
    3.06. Решение с помощью теории функций комплексного переменного [142]
    3.07. Потенциальная функция и функция потока [145]
    3.08. Сведение электростатической задачи к преобразованию [148]
    3.09. Примеры преобразований, построенных для того, чтобы удовлетворить задаче с определёнными геометрическими очертаниями тел [151]
    3.10. Преобразования, пригодные для произвольных многоугольников [155]
  Методы решения трёхмерных (а также двумерных) задач [158]
    3.11. Решение трёхмерных задач по методу разделения переменных [158]
    3.12. Цилиндрические функции [160]
    3.13. Простой пример поля, описываемого одной цилиндрической функцией [164]
    3.14. Пример поля, определяемого рядом, составленным из цилиндрических функций [166]
    3.15. Функции Бесселя нулевого порядка. Действительный аргумент [169]
    3.16. Линейные комбинации J0 и N0; функции Ханкеля [171]
    3.17. Функция Бесселя нулевого порядка; мнимый аргумент [173]
    3.18. Функции Бесселя высшего порядка [174]
    3.19. Значения функций Бесселя от больших аргументов [177]
    3.20. Дифференцирование функций Бесселя [178]
    3.21. Рекуррентные формулы для функций Бесселя [179]
    3.22. Интегралы функций Бесселя [180]
    3.23. Разложение в ряд функций Бесселя [180]
    3.24. Удовлетворение граничным условиям посредством рядов цилиндрических функций [182]
    3.25. Определение коэффициентов разложения в ряд по цилиндрическим функциям в общем случае [184]
    3.26. Шаровые функции [187]
    3.27. Описание поля посредством шаровых функций, когда потенциал задан вдоль сферической границы [191]
    3.28. Разложение по шаровым функциям, когда поле задано вдоль некоторой оси [192]
    3.29. Магнитное поле катушек Гельмгольца в точке, расположенной не на оси [193]
    3.30. Теория метода зеркальных отражений [195]
    3.31. Пример на применение метода отражений [197]
Глава 4. Уравнения Максвелла и понятие потенциала при высоких частотах [200]
  Законы электромагнитных явлений, зависящих от времени [200]
    4.01. Введение [200]
    4.02. Напряжения, возникающие благодаря изменению магнитного поля [201]
    4.03. Сохранение заряда [203]
    4.04. Понятие тока смещения [205]
    4.05. Ток смещения в конденсаторе [206]
    4.06. Ток смещения, создаваемый движением зарядов [208]
    4.07. Уравнения Максвелла [209]
  Описание применяемых систем единиц и выбор наилучшей системы [209]
    4.08. Гауссова система единиц [209]
    4.09. Рациональная система единиц Хевисайда — Лорентца [210]
    4.10. Электростатические и электромагнитные единицы [211]
    4.11. Практическая система единиц MKS [211]
    4.12. Диэлектрическая постоянная и магнитная проницаемость в рациональной системе единиц MKS [212]
    4.13. Практические единицы, основанные на системе CGS [214]
    4.14. Таблица перевода единиц [214]
  Потенциалы, применяемые при наличии переменных зарядов и токов [216]
    4.15. Непригодность понятия скалярного потенциала для переменных электрических полей [216]
    4.16. Запаздывающие потенциалы [219]
    4.17. Решение уравнений для потенциалов [220]
    4.18. Выражение электрического и магнитного полей только через один векторный потенциал [223]
  Граничные условия для случая полей, изменяющихся во времени [224]
    4.19. Условия согласования тангенциальных составляющих напряжённости электрического поля на границе раздела [224]
    4.20. Тангенциальные составляющие напряжённости магнитного поля на границе раздела [225]
    4.21. Тангенциальные составляющие напряжённости магнитного поля при наличии поверхностного тока [225]
    4.22. Нормальные составляющие напряжённости поля у границы [226]
    4.23. Применение граничных условий к задачам о полях, изменяющихся во времени [227]
  Сводка уравнений для напряжённостей и потенциалов в случае полей, зависящих от времени [231]
    4.24. Общие уравнения и определения [231]
    4.25. Уравнения для стационарного переменного тока [232]
    4.26. Уравнения Максвелла в различных системах координат [233]
Глава 5. Основные понятия теории электрических цепей и их применимость при высоких частотах [235]
  Изложение основ теории цепей с точки зрения уравнений Максвелла [235]
    5.01. Введение [235]
    5.02. Внешнее поле и результирующая плотность тока [237]
    5.03. Приложенное напряжение и соотношения в цепи [239]
  Приближённое уравнение электрической цепи и её параметры [241]
    5.04. Индуктивность цепей, размеры которых малы по сравнению С длиной волны [241]
    5.05. Ёмкость в цепях, размеры которых малы по сравнению с длиной волны [244]
    5.06. Сводка допущений, Сделанных при выводе приближённых уравнений электрических цепей [246]
  Высокочастотные цепи, или цепи больших размеров [247]
    5.07. Обобщение понятия индуктивности цепи [247]
    5.08. Сопротивление излучения цепи [250]
    5.09. Пример применения понятий теории цепей к индуктивной цепи больших размеров [251]
    5.10. Обобщение понятия ёмкости цепи [253]
    5.11. Общие методы строгих расчётов цепей больших размеров [254]
    5.12. Экранирование цепи для предотвращения излучения [256]
    5.13. Взаимная связь цепей [257]
Глава 6. Скин-эффект и составные части полного сопротивления цепи [260]
  6.01. Введение [260]
  Скин-эффект и внутреннее сопротивление проводника [261]
    6.02. Значение скин-эффекта при вычислении полного сопротивления [261]
    6.03. Уравнение распределения тока в проводнике [264]
    6.04. Распределение плотности тока в проводе круглого сечения [268]
    6.05. Распределение плотности тока в плоском проводнике. Глубина проникновения [271]
    6.06. Смысл термина «внутреннее сопротивление» [275]
    6.07. Сопротивление плоского проводника [276]
    6.08. Сопротивление круглого провода при очень высоких и очень низких частотах [278]
    6.09. Общее выражение для сопротивления круглого провода [280]
    6.10. Сопротивление проводника с поверхностным покрытием [284]
    6.11. Сопротивление полых проводов [287]
    6.12. Соотношения подобия при скин-эффекте [291]
  Вычисление индуктивности [291]
    6.13. Определение коэффициента взаимной индукции [291]
    6.14. Определение коэффициента взаимной индукции через вектор-потенциал [292]
    6.15. Формула Неймана для коэффициента взаимной индукции [293]
    6.16. Коэффициент взаимной индукции двух круглых коаксиальных петель [294]
    6.17. Определение коэффициента взаимной индукции через магнитный поток [295]
    6.18. Коэффициент взаимной индукции и принцип взаимности [297]
    6.19. Формула Неймана для индуктивности цепи [297]
    6.20. Определение индуктивности цепи с помощью метода избранной взаимоиндукции или метода магнитного потока сцепления [298]
    6.21. Индуктивность круглой петли [299]
    6.22. Определение индуктивности с помощью интеграла энергии [300]
    6.23. Индуктивность технических катушек [301]
  Собственная ёмкость и взаимная ёмкость [303]
    6.24. Определение понятий «собственная» и «взаимная» ёмкость [303]
    6.25. Свойства потенциальных и ёмкостных коэффициентов [305]
    6.26. Электростатическое экранирование [305]
Глава 7. Распространение и отражение электромагнитных волн [308]
  7.01. Введение [308]
  Волны в неограниченном пространстве [311]
    7.02. Волновое уравнение, описывающее электромагнитные процессы в свободном от зарядов диэлектрике [311]
    7.03. Теорема Пойнтинга для диэлектрической среды [314]
    7.04. Однородные плоские волны в совершенном диэлектрике [316]
    7.05. Сочетания однородных плоских волн; поляризация [321]
  Отражение волн от проводников и диэлектриков. Волновое сопротивление [324]
    7.06. Отражение нормально падающей плоской волны от совершенного проводника [324]
    7.07. Аналогия между распространением волн в пустом пространства вдоль длинной линии. Волновое сопротивление [326
    7.08. Волна, падающая перпендикулярно на совершенный диэлектрик [331]
    7.09. Устранение отражения волны в случае перпендикулярно падающей волны в совершенном диэлектрике [334]
    7.10. Фазовые скорости волн при произвольном угле падения [335]
    7.11. Волна, падающая на совершенный проводник под произвольным углом [338]
    7.12. Волна, падающая под произвольным углом на границу раздела двух совершенных диэлектриков [342]
    7.13. Полное отражение [346]
    7.14. Угол поляризации [349]
  Волны в несовершенных проводниках и диэлектриках [351]
    7.15. Волны в проводящей среде [351]
    7.16. Волны в несовершенных проводниках [353]
    7.17. Несовершенные диэлектрики [355]
    7.18. Волны в несовершенных диэлектриках [356]
    7.19. Свойства и классификация полупроводников [357]
    7.20. Устранение отражения волн, падающих на поверхность проводника [358]
Глава 8. Направляемые электромагнитные волны [362]
  8.01. Введение [362]
  Простые примеры направляемых волн и направляющих систем [364]
    8.02. Волны, связанные бесконечной совершенно проводящей плоскостью [364]
    8.03. Приближённые характеристики волны, направляемой несовершенно проводящей плоскостью [367]
    8.04. Точное решение для волны, направляемой несовершенно проводящей плоскостью [370]
    8.05. Волны, распространяющиеся вдоль достаточно хорошо проводящей плоскости [373]
    8.06. Волны между параллельными плоскостями. Аналогия с длинными линиями [377]
    8.07. Волны высших порядков между плоскостями [380]
  Общая теория направляемых волн [385]
    8.08. Волны, направляемые однородными системами [385]
    8.09. Поперечные электромагнитные волны или волны длинных линий [389]
    8.10. Поперечно-электромагнитные волны, распространяющиеся вдоль линий с потерями [394]
    8.11. Поперечно-Магнитные или Е-волны [399]
    8.12. Распространение ТМ-волн вдоль идеальных систем [401]
    8.13. Характеристическое волновое Сопротивление для волн типа ТМ [403]
    8.14. Перенос энергии в волноводах волнами типа ТМ [404]
    8.15. Затухание вследствие несовершенства проводников [406]
    8.16. Затухание вследствие несовершенства диэлектрика [407]
    8.17. Поперечно-электрические или Н-волны [408]
    8.18. Общие выводы для волн типов ТМ и ТЕ [412]
    8.19. Основные типы волн в декартовых координатах [416]
    8.20. Основные типы волн в цилиндрических координатах [416]
    8.21. Сопоставление общих свойств волн и физическая картина волн различных типов [419]
Глава 9. Свойства волноводов и длинных линий [425]
  Длинные линии [425]
    9.01. Коаксиальные и двухпроводные линии — открытые и экранированные [425]
    9.02. Коаксиальные линии. Волны высших порядков [426]
  Волноводы [429]
    9.03. Волноводы круглого поперечного сечения [429]
    9.04. Волноводы прямоугольного поперечного сечения [435]
    9.05. Волна типа ТЕ10 в прямоугольном волноводе [440]
  Другие направляющие системы [447]
    9.06. Диэлектрические стержневые волноводы [447]
    9.07. Волны, направляемые уединённым цилиндрическим проводом [452]
    9.08. Радиальные линии передачи [453]
    9.09. Волны, направляемые коническими системами [460]
    9.10. Волноводы со специальной формой поперечного сечения [463]
  Специальные вопросы применения волноводов [465]
    9.11. Возбуждение волноводов и приём распространяющихся в них волн [465]
    9.12. Теория длинных линий в применении к волноводу [468]
    9.13. Волны при частоте ниже критической [474]
    9.14. Волны при частоте, близкой к критической [476]
    9.15. Нарушения однородности в линиях и в волноводах [477]
Глава 10. Объёмные резонаторы [482]
  10.01. Введение [482]
  Несколько простых аналогий между обычным контуром и объёмным резонатором [483]
    10.02. Аналогии, приводящие к понятию объёмных резонаторов [483]
    10.03. Простой прямоугольный объемный резонатор [494]
    10.04. Аналогия между простым объёмным резонатором и контуром [497]
    10.05. Другие типы колебаний в прямоугольных резонаторах [304]
    10.06. Простые волны в цилиндрическом резонаторе [506]
    10.07. Простые колебания в сферическом резонаторе [509]
    10.08. Некоторые другие типы колебаний в цилиндрических и сферических резонаторах [512]
  Объёмные резонаторы с малым зазором. Связь с объёмными контурами [515]
    10.09. Резонаторы из закороченной коаксиальной линии [515]
    10.10. Укороченные радиальные линии [518]
    10.11. Переход от коаксиального резонатора к радиальному [520]
    10.12. Принцип точного решения [522]
    10.13. Конический резонатор [524]
    10.14. Связь с объёмными контурами [527]
Глава 11. Излучение [532]
  11.01. Проблемы теории излучения [532]
  Волновые представления об излучении [536]
    11.02. Сущность точного решения задачи об излучении [536]
    11.03. Антенна как направляющая система конечной длины с отражением и излучением на конце [538]
    11.04. Токи и поля основных (ТЕМ) волн как источники излучения [541]
  Вычисления по методу вектора Пойнтинга при заданных токах в антенне [543]
    11.05. Теорема Пойнтинга о потоке электромагнитной энергии [543]
    11.06. Элементарная антенна [547]
    11.07. Длинная прямая антенна [550]
    11.08. Антенны над поверхностью земли [554]
    11.09. Полуволновый диполь; четвертьволновая вертикальная антенна над земной поверхностью [556]
  Метод наведённых эдс [558]
    11.10. «Метол наведённых эдс [558]
    11.11. Решение для полуволнового диполя методом наведённых эдс [562]
    11.12. Степень приближения в методе наведённых эдс [563]
  Вычисления по методу вектора Пойнтинга при заданных полях вблизи источника [564]
    11.13. Сущность метода расчёта по заданным полям [564]
    11.14. Метод эквивалентных поверхностных токов [566]
    11.15. Пример применения метода заданного поля; излучение открытого конца коаксиальной линии [571]
    11.16. Другие методы вычисления по заданному распределению поля [575]
  Вычисления методом вектора Пойнтинга (систематизация) [579]
    11.17. Общие формулы, упрощённые обычными приближениями [579]
    11.18. Пример: излучение круглой рамочной антенны [583]
    11.19. Пример: бегущая волна в прямом проводе конечной длины [584]
    11.20. Пример: источник в виде элемента плоской волны [585]
  Комбинация излучателей [587]
    11.21. Наложение действий отдельных излучателей и учёт взаимодействия [587]
    11.22. Пример: полуволновые диполи, находящиеся на расстоянии в четверть длины волны [590]
    11.23. Пример: ромбическая антенна [591]
  Характеристики антенн, получаемые решением краевых задач [594]
    11.24. Сферическая антенна [594]
    11.25. Волновые решения в сферических координатах [596]
    11.26. Идентичность ТМ волн первого порядка с полем диполя [601]
    11.27. Наложение ТМ волны для согласования с граничными условиями сферической антенны [603]
    11.28. Сопротивление сферической антенны [605]
    11.29. Эффективность излучения сферической антенны [610]
    11.30. Сфероидальные антенны [611]
    11.31. Биконическая антенна; эквивалентная схема входного сопротивления [613]
    11.32. Сопротивление излучения биконической антенны [618]
    11.33. Антенны произвольной формы [622]
    11.34. Сопротивление антенн, расположенных над поверхностью земли [625]
    11.35. Распределение тока вдоль антенны [626]
Литература [628]
Обозначения [629]
Формат: djvu
Размер:12983585 байт
Язык:РУС
Рейтинг: 282 Рейтинг
Открыть: