Belépés címtáras azonosítással
magyar nyelvű adatlap
Hullámterjedés
A tantárgy angol neve: Propagation of Waves
Adatlap utolsó módosítása: 2009. november 10.
Tantárgy lejárati dátuma: 2012. július 2.
Villamosmérnöki szak
Mérnök informatikus szak
Szabadon választható tantárgy
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 előtanulmányokra épít.
A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.
A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.
Matematika, Fizika szigorlat
Tematikaütközés miatt a tárgyat csak azok vehetik fel, akik korábban nem hallgatták a következő tárgyakat:
BMEVIHI9118 Hullámterjedés
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. 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.
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.)
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: -
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.
