میدان ها و امواج

نام درس میدان ها و امواج
کد درس 8101389
تعداد واحد 3
نوع درس الزامی ، مهندسی برق-مخابرات
مقطع درس کارشناسی
دروس هم نیاز
دروس پیش نیاز
مطالب پیش نیاز

مشتقات برداری، آنالیز مختلط، معادلات ديفرانسيل مشتقات جزئی، میدانهای الکترومغناطيسی

کتاب (کتب) مرجع
  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.
مدرس رضا فرجی دانا، استاد دانشکده مهندسی برق و کامپيوتر دانشگاه تهران
اهداف درس

هدف این درس آشنا سازی دانشجويان با میدان های الکترومغناطيسی متغير با زمان و پدیده های مرتبط با آن است،  مطالعه اثر تاخیر در مدارها و سیستم های الکترومغناطیسی، پدیده ­های انعکاس و شکست از ديگر اهداف اين درس به شمار می ­رود.

نتایج درس

دانشجویانی که این درس را با موفقیت بگذارنند قابليتهاي ذيل را خواهند داشت:

  1. مدلسازی و فرمولبندی رياضی سیستم­های الکترومغناطيسی متغير با زمان و حل تعدادی از مهمترين و پر کاربردترين آنها مانند آنتن­ها، موجبرها، محيطهای جند لايه و غيره
  2. تحليل حالتهای گذرا در خطوط انتقال و کاربرد آن در انعکاس سنجی حوزه زمان
  3. تحلیل خطوط انتقال در حالت دائمی سينوسی
  4. کاربرد مدل خط انتقال در تحليل سیستم­های پيجيده الکترومغناطيسی
  5. تحليل انتشار امواج در محیطهای مختلف

 

مباحث

1- مروري بر معادلات ماکسول (سير تطور تاريخي، معادلات ماکسول در حوزه زمان و فرکانس، فرم انتگرالی، معادلات مرتبه 2 و شرايط مرزی، قضيه يکتايي)  (4 جلسه)

2- مدارهاي گسترده يا خطوط انتقال- (مباني الکترومغناطيسي تئوري مدارهاي فشرده، گذر از مدارهاي فشرده به مدارهاي گسترده، خطوط انتقال بدون تلف در حوزة زمان و فرکانس،  دياگرام اسميت، خطوط انتقال با تلف، اشاره‌اي به ساختارهاي غير TEM) (8 جلسه)

3- امواج صفحه‌اي يکنواخت در فضاي بيکران (استنتاج امواج صفحه‌اي از معادلات ماکسول براي محيط‌هاي بدون تلف در حوزة زمان و فرکانس،  نفوذ ميدان‌هاي الکترومغناطيسي به داخل هادي خوب (اثر پوستي) و معرفي پارامترهاي امپدانس داخلي و امپدانس سطحي، امواج صفحه‌اي يکنواخت در محيط‌هاي کلي با تلف، پلاريزاسيون امواج صفحه‌اي) (6 جلسه)

4- انتشار امواج صفحه‌اي در مجاورت محيط‌هاي مادي پديده های انعکاس و شکست (برخورد نرمال موج صفحه‌اي به فصل مشترک دو محيط، تعميم به محيطهای چند لايه با استفاده از مدل خط انتقال، برخورد مايل موج صفحه‌اي به فصل مشترک دو محيط با پلاريزاسيون‌هاي عمود و موازي و تعميم به محيطهای چند لايه با استفاده از مدل خط انتقال) (6 جلسه)

5- توليد و انتشار امواج   مقدمه ای برآنتن ها (پتانسيل‌هاي تأخيري، ميدان‌هاي تشعشعي دور و مقاومت تشعشعي آنتن، کاربردهای ديگری از پتانسيل­های تاخيری) (5 جلسه)      

6- مقدمه‌اي بر تئوري موجبرها (تئوري کلاسيک موجبرها و مودها، سرعت فاز و سرعت گروه در موجبرها، تحليل موجبر مستطيلي به عنوان مثالي از نحوه کاربرد تئوري کلاسيک موجبرها) (3جلسه)

استفاده از کامپیوتر
تکالیف

7 سري تمرين 3 يا 4 آزمون کلاسی

پروژه ها
نمره دهی

10%

تکالیف

10%

آزمونهای کلاسی

30%

آزمون میان ترم

50%

آزمون پایان ترم

سایر مراجع
  1. C. Paul, Elecromagnetics for Engineers with Application, John Wiley, 2004.
  2. F. Ulaby, Fundamentals of Applied Electromagnetics, Prentice Hall, 1997.
تنظیم کننده رضا فرجی دانا
تاریخ تنظیم بهمن ماه 1388