Belépés címtáras azonosítással
magyar nyelvű adatlap
Hullámterjedés
A tantárgy angol neve: Propagation of Waves
Adatlap utolsó módosítása: 2009. október 2.
Tantárgy lejárati dátuma: 2009. november 24.
Villamosmérnöki Szak
Műszaki Informatika Szak
Választható tárgy
Név:
Beosztás:
Tanszék, Int.:
Dr. Ferencz Csaba
egyetemi magántanár
Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék
Az űrkutatás, űrtevékenység és az ettől elválaszthatatlan globális hírközlés és informatika rendkívül gyors fejlődése következtében az elektromágneses térelmélet hullámterjedési része a reneszánszát éli. Mind az ismerete, mind az alkalmazása fontos. A kialakult helyzetben első lépésként e tárgy lehetővé kívánja tenni a más tárgyak keretében el nem érhető hullámterjedési ismeretek elsajátítását. A tantárgy a matematikai és fizikai előtanuláyokra épít.
Matematika, Fizika szigorlat
Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat:
Célja a szakterület olyan szintű oktatása, amely egyrészt biztosítja az általános alkalmazói körben szükséges ismeretek birtoklását, másrészt ezen ismeretek tartalmazzák a fejlesztő-mérnöki és kutatói feladatok megoldásához szükséges aktuális ismeretek megértéséhez szükséges alapokat.
1. Bevezetés:
Emlékeztetés az alapokra.
A jelen tárgy célja: a gyakorlat számára fontos eljárások és eredmények ismertetése. Vizsgakövetelmények.
A szabadtéri és berendezésen belüli terjedés, a szabadtéri terjedés kérdéseinek dominanciája.
A fizikai és filozófiai alapok elérése a napi gyakorlati feladatokban.
2. Az alapmegoldás:
A Maxwell-egyenletek haladó-terjedő megoldása.
A teljesség és egyértelműség kérdése.
A terjedő hullám és a sugárzó energia.
Más megoldási lehetőség - a soliton.
Átlagok.
Hullám-jellemzők: Diszkrét jellemzők.
Módusok.
Integrált jellemzők.
Spektrális jellemzők.
3. A közegjellemzők:
Alapjelentés és jelalakfüggés (perturbált közeg-jellemzők).
Lineáris és nemlineáris közegek.
A reciprocitás, jelentősége és alkalmazása.
Az önfenntartó tér módszere (Self Consistent Field).
Példák: egyszerű polarizálható közeg,
ionozált izotróp és anizotróp közeg,
mágnesesen anizotróp közeg.
Inhomogén közegjellemzők viselkedése.
Jel-közeg kölcsönhatás tetszőleges alakú jelek esetén.
4. Megoldási módszerek nyugvó homogén közegekben:
a) Megoldás diszperziós egyenlettel - szabadtéri terjedés.
Megoldás potenciálfüggvényekkel - vezetett hullámok.
Megoldás általános koordinátákkal - antennák, stb.
Megoldás Green-függvénnyel - szórás-számítás.
Operátoros és kvantumelektrodinamikai megoldás - különleges körülmények és kvantumelektronikai szituációk.
b) Inhomogén síkhullám - határrétegek, elhajlás stb.
Optikai közelítés és alkalmazhatósága.
5. A hullámterjedési probléma inhomogén közegekben.
a) Az alapprobléma.
Az inhomogén alapmódusok módszerének alapváltozata.
A jelterjedés leírása inhomogén közegben.
Megoldás disztribúciók jelenlétében - határrétegek általános kezelése.
b) Tetszőleges alakú jelek terjedésének számítása homogén és inhomogén közegben.
c) Az időben változó közegek hatása a terjedésre - időbeli törés és szóródás.
6. Határréteg átlépés:
Általános megoldás - a tűrési-tükrözési törvény.
Sugárkövetés és módosított sugárkövetés alapjai.
7. A szórásszámítás alapjai:
Alapfogalmak és alapmennyiségek a szórászámításban.
Egyetlen szóró leírása.
Szóró közegek viselkedése. - Esőszórás. Empirikus szórási modellek.
8. A csoportsebesség:
Definíciója, jelentősége és gyakorlati fontossága.
A csoportsebesség meghatározása monokromatikus síkhullám esetén.
Tetszőleges alakú jel haladási sebessége.
9. Terjedés mozgó közegekben:
Az alapprobléma, változatai homogén és inhomogén közegekben.
A Maxwell-egyenletek megoldása a speciális relativitás elvének alkalmazásakor.
Megoldás homogén közegben. - Mozgó adók és vevők esete.
A közeginhomogenitás hatása. - Példák: troposzférikus terjedés, inhomogén
ionizált közeg. - A relativisztikus sugárkövetési közelítés.
10. A hullámvezetés alapjai:
a) A vezetett hullám - a távíró egyenletek. � (Tápvonalak, rezonátorok.)
A hálózati modellezés lehetősége.
b) Jelek kisugárzása - az elemi sugárzók.
Antenna-jellemzők és gyakorlati alkalmazhatóságuk.
Diffúz sugárzók - a fekete test.
Az antenna-hőmérséklet - a radiometria alapja.
A hőmérsékleti sugárzás - mérési alkalmazása a gyakorlatban.
Zajok.
11. Kitekintés az alkalmazásokra:
Információs társadalom.
Űrtevékenység.
Az általános e.m.környezet és működési biztonság.
Elvi alapok és továbblépés (a hullámterjedés és az elektronika elérte a fizikai alapismereteink határait; kettős természet stb.)
(előadás, gyakorlat, laboratórium):
Előadás
a. A szorgalmi időszakban: Az előadások látogatása kötelező. Egy eredményes kis-zárthelyi az aláírás feltétele.
b. A vizsgaidőszakban: A vizsga szóbeli
Indokolt esetben külön megbeszélés alapján
Tankönyv:
Ferencz Cs.: Elektromágneses hullámterjedés; Akadémiai Kiadó, Budapest, 1996.
Ferencz Cs., Ferencz O. E., Hamar D., Lichtenberger J: Whistles phenomena. Short impulse propagation; Kluwer Ac.Puld., Dordreckt, 2001.
Ajánlott irodalom még:
Simonyi K.: Elméleti villamosságtan; Tankönyvkiadó, Budapest, 1967.
(a tantárgyhoz tartozó tanulmányi idő körülbelüli felosztása a tanórák, továbbá a házi feladatok és a zárthelyik között (a felkészülésre, ill. a kidolgozásra átlagosan fordítandó/elvárható idők félévi munkaórában, kredit x 30 óra, pl. 5 kredit esetén 150 óra)):
Kontakt óra
60
Félévközi készülés órákra
50
Felkészülés zárthelyire
5
Házi feladat elkészítése
-
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
10
..
Vizsgafelkészülés
25
Összesen
150
