ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ................ 3
Буквенные обозначения и единицы измерения основных величин ... 5
Часть I Введение в техническую электродинамику
ГЛАВА 1 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
1.1. Электромагнитное поле и электрический заряд. Основные свойства электромагнитного поля............. 6
1.2. Электрическое и магнитное поля как две стороны единого электромагнитного поля................ 9
ГЛАВА 2 ОСНОВНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ. УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ В ИНТЕГРАЛЬНОЙ ФОРМЕ
2.1. Связанные и свободные электрические заряды....... 10
2.2. Плотность электрического заряда.......... 11
2.3. Напряженность электрического поля Е. Поток вектора Е .... 12
2.4. Обобщение закона Гаусса. Электрическое смещение D 13
2.5. Классификация сред по их макроскопическим параметрам. Абсолютная диэлектрическая проницаемость......... 16
2.6. Электрические токи проводимости и переноса. Плотность тока .. 19
2.7. Магнитная индукция В. Магнитный поток........ 21
2.8. Принцип непрерывности магнитного потока....... 22
2.9. Обобщение закона электромагнитной индукции...... 23
2.10. Связь между постоянным электрическим током и обусловленным им магнитным полем. Напряженность магнитного поля Н 25
2.11. Симметрия между электрическими и магнитными явлениями. Ток смещения................ 28
2.12. Закон сохранения электрического заряда в интегральной форме. Принцип непрерывности электрического тока........ 30
2.13. Закон полного тока.............. 31
2.14. Магнитные свойства сред............ 31
ГЛАВА 3 УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ФОРМЕ. ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ
3.1. Закон полного тока и обобщенный закон электромагнитной индукции
в дифференциальной форме............34
3.2. Обобщенный закон Гаусса и принцип непрерывности магнитного потока в дифференциальной форме..........35
3.3. Закон сохранения электрического заряда и принцип непрерывности электрического тока в дифференциальной форме......36
3.4. Система уравнений электродинамики в дифференциальной форме . 37
3.5. Сторонние источники электромагнитного поля.......39
3.6. Система дифференциальных уравнений электродинамики для изотропных линейных сред. Принцип суперпозиции.......40
3.7. Система уравнений электродинамики для однородных непроводящих
сред.................40
3.8. Система уравнений электродинамики для однородных проводящих
сред без сторонних источников...........41
3.9. Граничные условия на поверхности раздела двух сред .... 42
3.10. Граничные условия на поверхности идеально проводящей среды .. 46
3.11. Система уравнений в дифференциальной форме и граничные условия для комплексных амплитуд. Комплексная диэлектрическая проницаемость среды................48
3.12. Электрические свойства изотропных линейных сред в монохроматическом поле................52
ГЛАВА 4 ЭНЕРГИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
4.1. Теорема Умова — Пойнтинга. Вектор Пойнтинга...... 53
4.2. Выражения средних за период значений произведений двух монохроматических векторов через их комплексные амплитуды..... 56
4.3. Теорема Умова — Пойнтинга для комплексных амплитуд .... 58
ГЛАВА 5 УСЛОВИЯ ЕДИНСТВЕННОСТИ РЕШЕНИЯ УРАВНЕНИЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ
5.1. Теорема единственности для внутренней задачи электродинамики .. 61
5.2. Условия излучения. Теорема единственности для внешней задачи электродинамики ................63
ГЛАВА 6 ВОЛНОВЫЕ УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ВЕКТОРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПОТЕНЦИАЛЫ
6.1. Волновые уравнения для векторов электромагнитного поля ... 67
6.2. Электродинамические потенциалы.......... 69
6.3. Электродинамические потенциалы в безграничной среде. Волновой характер электромагнитного поля........... 70
6.4. Использование электродинамических потенциалов в методе комплексных амплитуд................ 74
Часть II Статические и стационарные поля
ГЛАВА 7 СТАТИЧЕСКИЕ ПОЛЯ
7.1. Классификация электромагнитных явлений........ 76
7.2. Уравнения электростатики............ 77
7.3. Скалярный потенциал электростатического поля...... 80
7.4. Задачи электростатики............. 81
7.5. Простейшие примеры электростатического поля...... 83
7.6. Метод зеркальных изображений.......... 88
7.7. Энергия электростатического поля.......... 90
7.8. Электрическая емкость уединенного проводящего тела .... 91
7.9. Система заряженных проводящих тел......... 92
7.10. Электрическая емкость между двумя проводящими телами. Конденсатор .................. 94
7.11. Магнитостатическое поле............ 95
ГЛАВА 8 СТАЦИОНАРНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ
8.1. Стационарное электрическое поле в проводящей среде..... 96
8.2. Метод электростатической аналогии.......... 97
8.3. Стационарное электрическое поле в диэлектрике...... 98
8.4. Основные уравнения стационарного магнитного поля..... 99
8.5. Простейшие примеры стационарного магнитного поля..... 100
8.6. Энергия стационарного магнитного поля........ 102
8.7. Индуктивность, взаимная индуктивность........ 102
Часть III Излучение и распространение электромагнитных волн
ГЛАВА 9 ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ
9.1. Излучение электромагнитных волн.......... 106
9.2. Понятие об элементарном электрическом излучателе..... 106
9.3. Комплексные амплитуды векторов поля элементарного электрического излучателя ................ 108
9.4. Электромагнитное поле в ближней зоне......... 110
9.5. Электромагнитное поле в дальней зоне......... 111
9.6. Мощность излучения, сопротивление излучения....... 114
ГЛАВА 10 ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ. ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ МАГНИТНЫЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ, ЭЛЕМЕНТ ГЮЙГЕНСА
10.1. Уравнения Максвелла при наличии фиктивных магнитных токов и зарядов................. 115
10.2. Принцип перестановочной двойственности уравнений Максвелла .. 117
10.3. Поле излучения элементарного магнитного излучателя .... 118
10.4. Лемма Лоренца. Теорема взаимности......... 121
10.5. Теорема эквивалентности............ 123
10.6. Принцип Гюйгенса — Френеля. Элемент Гюйгенса...... 125
ГЛАВА 11 ОДНОРОДНЫЕ ПЛОСКИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В БЕЗГРАНИЧНОЙ ИЗОТРОПНОЙ СРЕДЕ
11.1. Однородная плоская электромагнитная волна.......130
11.2. Однородная плоская волна в среде без потерь......131
11.3. Однородная плоская волна в среде с потерями......134
ГЛАВА 12 ПОЛЯРИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
12.1. Линейно поляризованные волны...........139
12.2. Поляризованные по кругу и эллиптически поляризованные волны . 140
ГЛАВА 13 ВОЛНОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ НА ГРАНИЦЕ РАЗДЕЛА ДВУХ СРЕД
13.1. Однородная плоская волна, распространяющаяся в произвольном направлении ................ 143
13.2. Падение плоской волны на границу раздела двух диэлектриков .. 144
13.3. Нормальное падение плоской волны на границу раздела диэлектриков . 152
13.4. Полное прохождение волны через границу раздела диэлектриков . 153
13.5. Полное внутреннее отражение........... 153
13.6. Падение плоской волны на границу раздела диэлектрика и идеального проводника............... 159
13.7. Падение плоской волны на границу раздела диэлектрика и среды с потерями................. 160
13.8. Приближенные граничные условия Леонтовича — Щукина .... 163
ГЛАВА 14 ПОВЕРХНОСТНЫЙ ЭФФЕКТ
14.1. Сильный и слабый поверхностный эффект........165
14.2. Эквивалентный поверхностный ток и сопротивление проводника при сильном поверхностном эффекте..........16614.3. Средняя мощность тепловых потерь в проводящем теле при сильном поверхностном эффекте.............170
14.4. Сопротивление цилиндрического провода ......170
ГЛАВА 15 ДИФРАКЦИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
15.1. Задачи дифракции.............. 174
15.2. Переход от уравнений Максвелла к уравнениям геометрической оптики. Геометрические волновые поверхности и лучи...... 176
15.3. Оптическая длина пути. Принцип Ферма........ 179
15.4. Изменение поля вдоль луча............ 181
15.5. Отражение и преломление в геометрической оптике..... 183
15.6. Метод физической оптики (приближение Гюйгенса — Кирхгофа) .. 185
ГЛАВА 16 ОДНОРОДНЫЕ ПЛОСКИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В БЕЗГРАНИЧНОЙ АНИЗОТРОПНОЙ СРЕДЕ
16.1. Свойства и параметры намагниченных феррита и плазмы для монохроматических электромагнитных волн.........187
16.2. Уравнения Максвелла для намагниченных феррита и плазмы .. 197
16.3. Распространение однородных плоских волн в продольно намагниченных феррите и плазме.............197
16.4. Распространение однородных плоских волн в поперечно намагниченных феррите и плазме.............202
Часть IV Электромагнитные волны, направляемые регулярными линиями передачи
ГЛАВА 17 ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ ВОЛН, НАПРАВЛЯЕМЫХ РЕГУЛЯРНЫМИ ЛИНИЯМИ ПЕРЕДАЧИ
17.1. Линии передачи и их классификация.........206
17.2. Решение уравнений Максвелла для регулярных линий передачи .. 207
17.3. Классификация направляемых волн.........211
ГЛАВА 18 ОБЩАЯ ТЕОРИЯ ВОЛН, НАПРАВЛЯЕМЫХ РЕГУЛЯРНЫМИ ВОЛНОВОДАМИ
18.1. Граничные условия для продольных составляющих поля. Краевые задачи Дирихле и Неймана............ 213
18.2. Поля магнитного и электрического классов, их свойства и параметры 215
18.3. Поле поперечного электромагнитного класса, его свойства и параметры 219
18.4. Мощность, переносимая вдоль волновода бегущей волной ... 221
18.5. Скорость распространения энергии вдоль волновода. Групповая скорость. 223
18.6. Затухание электромагнитных волн в волноводе, обусловленное потерями в металлических стенках ........... 226
18.7. Графическое изображение структуры поля........ 228
18.8. Поля основного и высших типов.......... 229
18.9. Требования, предъявляемые к линии передачи....... 230
ГЛАВА 19 РЕГУЛЯРНЫЕ ВОЛНОВОДЫ
Прямоугольный волновод............ 231
19.1. Решение краевых задач............ 231
19.2. Параметры полей типов Hmn и Emn........ 233
19.3. Комплексные амплитуды составляющих векторов Е и Н .... 235
19.4. Мощность, переносимая бегущими волнами типов Hmn и Emn .. 23619.5. Коэффициент затухания волн типов Нmn и Етnп, обусловленный по-
терями в металлических стенках.......... 237
19.6. Волна основного типа............. 239
19.7. Концепция однородных плоских волн в волноводе..... 242
19.8. Выбор размеров поперечного сечения волновода в одноволновом режиме................. 245
19.9. Структура полей бегущих волн высших типов...... 246
19.10. Волноводы с поперечным сечением П- и Н-образной форм ... 248 Круглый волновод.............. 249
19.11. Решение краевых задач............ 249
19.12. Параметры полей типов Нmn и Еmn........ 252
19.13. Комплексные амплитуды составляющих векторов Е и Н .... 253
19.14. Мощность, переносимая бегущими волнами типов Еmn и Еmn .. 254
19.15. Коэффициент затухания волн типов Hmn и Emn, обусловленный потерями в металлических стенках .......... 255
19.16. Структура полей бегущих волн.......... 256
19.17. Особенности использования круглого волновода...... 259
19.18. Эллиптический волновод............ 261
Коаксиальный круглый волновод.......... 262
19.19. Поля в коаксиальном круглом волноводе........ 262
19.20. Мощность, переносимая бегущей Т-волной....... 265
19.21. Коэффициент затухания Т-волны, обусловленный потерями в металлических стенках............... 266
19.22. Выбор размеров коаксиального круглого волновода..... 266
19.23. Способы возбуждения волн в волноводах....... 267
ГЛАВА 20 РЕГУЛЯРНЫЕ ОТКРЫТЫЕ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
20.1. Симметричная двухпроводная линия передачи....... 269
20.2. Полосковые линии передачи............ 270
20.3. Основные этапы определения поля в линии передачи поверхностной волны.................. 275
20.4. Диэлектрическая круглая линия передачи. Волоконный световод . 278
20.5. Однопроводная круглая линия передачи........ 285
Часть V Линейные устройства СВЧ
ГЛАВА 21 ВВЕДЕНИЕ В ТЕОРИЮ ВОЛНОВОДОВ С НЕРЕГУЛЯРНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
21.1. Нерегулярность реальных волноводов. Метод эквивалентных схем . 287
21.2. Описание направляемых Т-волн теорией длинных линий .... 289
21.3. Эквивалентность между волноводом и длинной линией . 294
21.4. Представление полного поля в волноводе векторными рядами. Мощность, переносимая полным полем вдоль волновода . 298
21.5. Эквивалентная схема нерегулярности в волноводе...... 300
21.6. Плоские нерегулярности в волноводе......... 303
21.7. Штыри в прямоугольном волноводе......... 308
21.8. Волновая матрица рассеяния........... 310
21.9. Волновая матрица передачи четырехполюсника. Ослабление четырехполюсника ................ 316
ГЛАВА 22 ОБЪЕМНЫЕ РЕЗОНАТОРЫ
22.1. Основные классы объемных резонаторов........ 318
22.2. Собственные колебания цилиндрического резонатора без потерь .. 321
22.3. Коаксиальные и полосковые резонаторы с укорачивающей емкостью . 328
22.4. Квазистационарные резонаторы........... 329
22.5. Добротность объемных закрытых резонаторов....... 332
22.6. Проходной волноводный резонатор.......... 335
22.7. Перестройка частоты объемных резонаторов....... 338
22.8. Вынужденные колебания закрытых объемных резонаторов ... 340
ГЛАВА 23 СОГЛАСОВАНИЕ НАГРУЗКИ С ЛИНИЕЙ ПЕРЕДАЧИ. ЧАСТОТНЫЕ ФИЛЬТРЫ СВЧ
Согласование нагрузки с линией передачи ........ 342
23.1. Принцип согласования нагрузки с линией передачи..... 342
23.2. Узкополосное согласование............ 343
23.3. Широкополосное согласование активных сопротивлений .... 345
Частотные фильтры СВЧ............ 350
23.4. Метод расчета частотных отражающих фильтров СВЧ .... 350
23.5. Полосовые и режекторные фильтры......... 352
23.6. Фильтры гармоник.............. 361
ГЛАВА 24 УСТРОЙСТВА, ВХОДЯЩИЕ В ТРАКТ СВЧ
Волноводные конструктивные элементы и оконечные нагрузки .. 364
24.1. Волноводные конструктивные элементы........ 364
24.2. Поглощающие оконечные нагрузки......... 369
Двухплечные узлы.............. 370
24.3. Аттенюаторы................ 370
24.4. Фазовращатели............... 371
24.5. Фильтры для подавления типов волн......... 372
24.6. Поляризаторы............... 374
24.7. Переходы с одного волновода на другой........ 375
Трехплечные узлы.............. 376
24.8. Т-образные соединения прямоугольных волноводов..... 376
24.9. Поляризационный фильтр............ 378
Мосты и направленные ответвители......... 379
24.10. Основные понятия и параметры.......... 379
24.11. Двойной волноводный тройник.......... 380
24.12. Кольцевой мост............... 382
24.13. Квадратный мост.............. 385
24.14. Волноводный щелевой мост........... 387
24.15. Направленные ответвители со связью через несколько отверстий . 389
24.16. Направленные ответвители и мосты на связанных линиях передачи
с Т-волной................ 391
24.17. Применение мостов и направленных ответвителей..... 397
24.18. Устройства СВЧ с применением pin-диодов....... 400
ГЛАВА 25 УСТРОЙСТВА СВЧ С НАМАГНИЧЕННЫМ ФЕРРИТОМ
25.1. Виды невзаимных устройств СВЧ с намагниченным ферритом .. 404
25.2. Невзаимные ферритовые устройства в круглом волноводе ... 406
25.3. Невзаимные ферритовые устройства в прямоугольном волноводе . 408
25.4. Невзаимные ферритовые устройства в коаксиальном волноводе и полосковых линиях ............... 412
25.5. Применение невзаимных ферритовых устройств...... 414
Приложение 1. Векторный анализ........... 415
Приложение 2. Сведения о цилиндрических функциях целого порядка . 419
Список литературы............... 423
(О.И. Фальковский “Техническая электродинамика” 2009)