Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

    Belépés
    címtáras azonosítással

    vissza a tantárgylistához   nyomtatható verzió    

    Hullámterjedés

    A tantárgy angol neve: Propagation of Waves

    Adatlap utolsó módosítása: 2009. november 10.

    Tantárgy lejárati dátuma: 2012. július 2.

    Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
    Villamosmérnöki és Informatikai Kar

    Villamosmérnöki szak

    Mérnök informatikus szak

    Szabadon választható tantárgy

    Tantárgykód Szemeszter Követelmények Kredit Tantárgyfélév
    VIHIJV18   4/0/0/v 4  
    3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Pap László,
    4. A tantárgy előadója

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Ferencz Csaba

    egyetemi magántanár

    Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék

    5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

    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 előtanulmányokra épít.

    6. Előtanulmányi rend
    Kötelező:
    NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIHI9118") )

    A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

    A kötelező előtanulmányi rendek grafikus formában itt láthatók.

    Ajánlott:

    Matematika, Fizika szigorlat

    Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat:

    BMEVIHI9118 Hullámterjedés

    7. A tantárgy célkitűzése

    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.

    8. A tantárgy részletes tematikája

    1. hét:

    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. A tipikus gyakorlati feladatok áttekintése.

    2. hét:

    A Maxwell-egyenletek haladó-terjedő megoldása. A megoldás értelmezése gyakorlati szempontok szerint. A teljesség és egyértelműség kérdése. A terjedő hullám és a sugárzó energia kapcsolatának illusztrálása. Más megoldási lehetőség - a soliton fogalma és gyakorlati jelentősége. Az átlagok értelmezése és szerepe.

    3. hét:

    Hullám-jellemzők összefoglalása. A megoldások diszkrét jellemzői. A módusok értelmezése és illusztrálása. A Maxwell-egyenletek megoldásának integrált jellemzői. A spektrális jellemzők fogalma és értelmezése.

    A közegjellemzők: lapjelentés és jelalakfüggés (perturbált közeg-jellemzők). Lineáris és nemlineáris közegek. A reciprocitás, jelentősége és alkalmazása.

    4. hét:

    (Folytatás) Hullám-jellemzők összefoglalása. A megoldások diszkrét jellemzői. A módusok értelmezése és illusztrálása. A Maxwell-egyenletek megoldásának integrált jellemzői. A spektrális jellemzők fogalma és értelmezése.

    A közegjellemzők: lapjelentés és jelalakfüggés (perturbált közeg-jellemzők). Lineáris és nemlineáris közegek. A reciprocitás, jelentősége és alkalmazása.

    5. hét:

    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.

    Megoldási módszerek nyugvó homogén közegekben:

    a) Megoldás diszperziós egyenlettel - szabadtéri terjedés.

    6. hét:

    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.

    7. hét:

    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.

    8. hét:

    c) Az időben változó közegek hatása a terjedésre - időbeli törés és szóródás. Határréteg átlépés: Általános megoldás - a tűrési-tükrözési törvény. Sugárkövetés és módosított sugárkövetés alapjai.

    A szórásszámítás alapjai: alapfogalmak és alapmennyiségek a szórászámításban. Egyetlen szóró leírása. Szóró közegek viselkedése. - Esőszórás. Empirikus szórási modellek.

    9. hét:

    A csoportsebesség: definíciója, jelentősége és gyakorlati fontossága. Példák a csoportsebesség számítására. A csoportsebesség meghatározása monokromatikus síkhullám esetén. A csoportsebesség jelentősége az energia, illetve információ áramlás területén. Tetszőleges alakú jel haladási sebessége.

    10. hét:

    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.

    11. hét:

    (Folytatás) 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.

    12. hét:

    A hullámvezetés alapjai:

    a) A vezetett hullám - a távíró egyenletek. (Tápvonalak, rezonátorok.). A hálózati modellezés lehetősége. A hullámvezetők gyakorlati alkalmazásai. Példák a különböző hullámvezető típusokra. A módusok jelentősége a hullámvezetőkben. A hullámvezetők csatolási módjai, az energia be és kicsatolása. Impedanciák és illesztések hullámvezetőkben

    13. hét:

    b) Jelek kisugárzása - az elemi sugárzók. Antenna-jellemzők és gyakorlati alkalmazhatóságuk. Az antennák típusai és legfontosabb jellemzői. Diffúz sugárzók - a fekete test. Az antenna-hőmérséklet - a radiometria alapja. A hőmérsékleti sugárzás - mérési alkalmazása a gyakorlatban. A termikus zaj fogalma. Az elektronikus zajok típusai.

     

    14. hét:

    Kitekintés az alkalmazásokra. Információs társadalom és az űrkutatás kapcsolata. Az űrtevékenység trendjei, a jövő várható fejlődési irányai. Az általános elektromágneses környezeti problémák, a környezetvédelem jövőbeli feladatai. Az elektromágneses környezetszennyezés és a működési biztonság. Elvi alapok és továbblépés (a hullámterjedés és az elektronika elérte a fizikai alapismereteink határait; kettős természet stb.)

    9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium) Előadás
    10. Követelmények

    A szorgalmi időszakban: Az előadások látogatása kötelező. A megengedett hiányzás maximum 9 alkalom. A jelenlét ellenőrzése a tanóra elején történik, az ellenőrzés elmulasztása, (késés) hiányzásnak minősül.

    Egy eredményes kis-zárthelyi az aláírás feltétele.

    A vizsgaidőszakban: A vizsga szóbeli

    Elővizsga: -

     

    11. Pótlási lehetőségek
    1. A vizsga pótlása a szokásos előírások szerint.
    2. A kis-zárthelyi pótlása csak a szorgalmi időszakban lehetséges.
    12. Konzultációs lehetőségek

    Indokolt esetben külön megbeszélés alapján

    13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

    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.

    14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka
    Kontakt óra56
    Félévközi készülés órákra14
    Felkészülés zárthelyire10
    Házi feladat elkészítése 
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása10
    Vizsgafelkészülés30
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    Név:

    Beosztás:

    Tanszék, Int.:

    Dr. Ferencz Csaba

    egyetemi magántanár

    Hálózati Rendszerek és Szolgáltatások Tanszék