1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | Цель курса «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства» состоит в формировании у студента представления о принципах работы радиотелекоммуникационных сетей передачи данных, выработка базовых умений и навыков расчетной оценки основных параметров антенно-фидерных устройств. |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.В.01 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ПК-5 | Способность проектировать и эксплуатировать телекоммуникационные и информационные системы с учетом условий и принципов их работы, а также методов эксплуатации современной радиоэлектронной и оптической аппаратуры и оборудования; |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | роль и место антенно-фидерного тракта в составе сложной радиотехнической системы; основные механизмы распространения электромагнитных волн в условиях Земли; методы расчета и измерения параметров антенно-фидерных устройств. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | формировать технические требования к антенно-фидерному устройству, исходя из назначения радиотехнической системы и предполагаемых условий её работы; на основе анализа заданных технических требований производить выбор требуемого антенно-фидерного устройства; выполнять моделирование проволочных антенн и согласующих устройств основных классов. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | расчёта характеристик проволочных антенн и антенных решёток с использованием прикладного программного обеспечения; расчёта согласующих устройств с сосредоточенными параметрами для проволочных антенн. |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Теоретические основы антенной техники | ||||||
| 1.1. | Основные элементы радиоканала. Основные электрические параметры антенн. Классификация антенн. | Лекции | 8 | 1 | Л2.1, Л2.3, Л2.2 | |
| 1.2. | Элементы общей теории проволочных антенн. Элементарный диполь. Линейный симметричный вибратор. | Лекции | 8 | 1 | Л2.1, Л2.3, Л2.2 | |
| 1.3. | Элементы общей теории апертурных антенн. | Сам. работа | 8 | 6 | Л2.1, Л2.3, Л2.2 | |
| 1.4. | Параметры, характеризующие приёмную антенну. Эксплуатационные характеристики антенн. | Сам. работа | 8 | 4 | Л2.3, Л1.1 | |
| Раздел 2. Элементы и узлы фидерного тракта | ||||||
| 2.1. | Электродинамика линий передачи. Уравнения Максвелла. Граничные условия. Энергия электромагнитного поля. | Лекции | 8 | 2 | Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2 | |
| 2.2. | Потенциалы электромагнитного поля и векторы Герца. Скин-эффект. | Сам. работа | 8 | 4 | Л2.1, Л2.3 | |
| 2.3. | Характеристики отрезков линий передачи с неоднородностями. Согласование линии передачи с нагрузкой. | Лекции | 8 | 1 | Л2.1, Л2.3, Л2.2 | |
| 2.4. | Волновые матрицы для описания устройств СВЧ. Соединители и переходы между линиями передачи | Лекции | 8 | 1 | Л2.3, Л2.2 | |
| 2.5. | Переход от матрицы S-параметров к матрице Z-параметров на примере четырёхполюсника. | Сам. работа | 8 | 4 | Л2.3, Л2.2 | |
| 2.6. | Делители мощности. Управляющие устройства | Сам. работа | 8 | 4 | Л2.3, Л2.2 | |
| Раздел 3. Проволочные антенны | ||||||
| 3.1. | Антенны стоячей волны. Конструкции вибраторных антенн и способы их возбуждения | Лекции | 8 | 2 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.2. | Шлейф-вибратор и диполь Надененко. Сопротивление излучения и коэффициент направленного действия линейного симметричного вибратора. | Сам. работа | 8 | 8 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.3. | Несимметричные вибраторы. Штыревая антенна. Антенны с верхним питанием. Нагруженные штыревые антенны. | Сам. работа | 8 | 8 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.4. | Широкополосные приёмные вибраторные антенны. | Сам. работа | 8 | 4 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.5. | Директорные антенны. Вибраторная логопериодическая антенна. | Лекции | 8 | 1 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.6. | Особенности практического использования директорных антенн. | Сам. работа | 8 | 4 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.7. | Требования к вещательным антеннам. Турникетные антенны | Лекции | 8 | 1 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.8. | Широкополосные элементы турникетных антенн | Сам. работа | 8 | 4 | Л1.1, Л2.2 | |
| 3.9. | Проволочные антенны бегущей волны. Режимы работы антенн бегущей волны. Антенна Бевереджа. | Лекции | 8 | 2 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.10. | Спиральные антенны | Сам. работа | 8 | 8 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.11. | Питание проволочных антенн. Симметрирующие устройства: "стакан", "U-колено", c компенсацией тока на наружной оболочке коаксиальной линии. | Лекции | 8 | 2 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.12. | Изучение линейного симметричного вибратора. Зависимость характеристик от электрической длины, высоты подвеса над землёй. Влияние нагрузки в плечах антенны на характеристики. | Практические | 8 | 8 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.13. | Изучение штыревой антенны. Использование противовесов. Нагруженные штыри. Антенна типа TFM. | Практические | 8 | 8 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.14. | Нагруженные дипольные антенны типов T2FD и T3FD | Практические | 8 | 8 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.15. | Проектирование антенны типа "волновой канал". | Практические | 8 | 4 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.16. | Изучение вещательных антенн. Турникетная антенна на вибраторах RCA. | Практические | 8 | 4 | Л2.1, Л1.1 | |
| 3.17. | Изучение зеркальной антенны. Плоское и уголковое зеркала. Дипольный облучатель. | Практические | 8 | 4 | Л2.1, Л1.1 | |
| Раздел 4. Апертурные антенны | ||||||
| 4.1. | Волноводные излучатели | Лекции | 8 | 2 | Л2.1, Л2.3, Л1.1, Л2.2 | |
| 4.2. | Рупорные антенны | Сам. работа | 8 | 4 | Л2.1, Л2.3, Л1.1 | |
| 4.3. | Зеркальные антенны. Линзовые антенны | Сам. работа | 8 | 8 | Л2.1, Л2.3, Л1.1 | |
| Раздел 5. Распространение радиоволн | ||||||
| 5.1. | Основные понятия и определения. Состав и строение атмосферы Земли. Распространение радиоволн в свободном пространстве. Факторы, влияющие на распространение радиоволн. Электрические параметры земной поверхности | Лекции | 8 | 2 | Л2.1, Л1.1 | |
| 5.2. | Распространение земных радиоволн при поднятых антеннах. Расстояние прямой видимости. Распространение радиоволн при поднятых антеннах над плоской Землёй. Отражение радиоволн от неровной земной поверхности. Учёт сферичности Земли в интерференционных формулах. Распространение радиоволн в зоне тени и полутени | Сам. работа | 8 | 4 | Л2.1, Л1.1 | |
| 5.3. | Распространение земных радиоволн при низко расположенных антеннах. Формула идеальной радиопередачи. Структура поля над поглощающей поверхностью Земли. Расчет вертикальной составляющей напряжённости электрического поля. Формула Шулейкина – Ван-дер-Поля. Распространение радиоволн при низко расположенных антеннах над неоднородной трассой. | Сам. работа | 8 | 6 | Л2.1, Л1.1 | |
| 5.4. | Тропосфера и её влияние на распространение радиоволн. Рефракция радиоволн. Распространение радиоволн за счёт рассеяния на неоднородностях тропосферы. Ослабление радиоволн в тропосфере. | Сам. работа | 8 | 4 | Л2.1, Л1.1 | |
| 5.5. | Ионосфера и её влияние на распространение радиоволн. Электрические параметры однородной ионосферы. Отражение и преломление радиоволн в ионосфере | Лекции | 8 | 2 | Л2.1, Л1.1 | |
| 5.6. | Поглощение радиоволн в ионосфере. Влияние постоянного магнитного поля Земли на распространение радиоволн в ионосфере. | Сам. работа | 8 | 4 | Л2.1, Л1.1 | |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| 1. Основные электрические параметры антенн 2. Характеристики отрезков линий передачи с неоднородностями 3. Согласование линии передачи с нагрузкой 4. Волновые матрицы для описания устройств СВЧ 5. Соединители и переходы между линиями передачи 6. Делители мощности 7. Управляющие устройства 8. Антенны стоячей волны 9. Конструкции вибраторных антенн и способы их возбуждения 10. Волноводные излучатели 11. Рупорные антенны 12. Зеркальные антенны 13. Линзовые антенны 14. Состав и строение атмосферы Земли 15. Распространение радиоволн в свободном пространстве 16. Факторы, влияющие на распространение радиоволн 17. Электрические параметры земной поверхности 18. Распространение земных радиоволн при поднятых антеннах 19. Расстояние прямой видимости 20. Распространение радиоволн при поднятых антеннах над плоской Землёй 21. Отражение радиоволн от неровной земной поверхности 22. Учёт сферичности Земли в интерференционных формулах 23. Распространение радиоволн в зоне тени и полутени 24. Формула идеальной радиопередачи 25. Структура поля над поглощающей поверхностью Земли 26. Расчет вертикальной составляющей напряжённости электрического поля. Формула Шулейкина – Ван-дер-Поля 27. Распространение радиоволн при низко расположенных антеннах над неоднородной трассой 28. Рефракция радиоволн 29. Распространение радиоволн за счёт рассеяния на неоднородностях тропосферы 30. Ослабление радиоволн в тропосфере 31. Электрические параметры однородной ионосферы 32. Отражение и преломление радиоволн в ионосфере 33. Поглощение радиоволн в ионосфере 34. Влияние постоянного магнитного поля Земли на распространение радиоволн в ионосфере |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| см. ФОС в приложении |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФОС РРВ и АФУ РФ 12.docx
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | под ред. А.А. Филонова | Устройства СВЧ и антенны: учебник | Красноярск : Сибирский федеральный университет / ЭБС "Университетская библиотека online", 2014 | biblioclub.ru |
| Л1.2 | А. Д. Григорьев | Электродинамика и микроволновая техника : учеб. | СПб.: Лань, 2007//ЭБ | www.lib.asu.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Б. М. Петров | Электродинамика и распространение радиоволн : учеб. | М.: Горячая линия-Телеком, 2003//ЭБ | www.lib.asu.ru |
| Л2.2 | Велигоша А.В. | Приборы СВЧ и оптического диапазона: учебное пособие | Ставрополь : СКФУ / ЭБС "Университетская библиотека online", 2014 | biblioclub.ru |
| Л2.3 | А. Д. Григорьев | Электродинамика и микроволновая техника : учеб. | СПб.: Лань, 2007//ЭБ | www.lib.asu.ru |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | 1. www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека. | |||
| Э2 | 2. www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека. | |||
| Э3 | 3. www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека. | |||
| Э4 | 4. www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека. | |||
| Э5 | 5. www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ». | |||
| Э6 | 6. www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана. | |||
| Э7 | 7. www.intuit.ru/ Образовательный сайт | |||
| Э8 | 8. www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы | |||
| Э9 | 9. www.osp.ru/ Журнал «Открытые системы» | |||
| Э10 | 10. www.ihtika.lib.ru/ Библиотека учебной и методической литературы | |||
| Э11 | 11. news.rea.ru/portal/Departments.nsf/(Index)/Lib Библиотека Российской экономической академии им. Плеханова. | |||
| Э12 | 12. e.lanbook.com/ ЭБС «Лань» | |||
| Э13 | 13. www.biblioclub.ru/ Интернет-портал «Университетская библиотека онлайн» | |||
| Э14 | Электронный курс "Устройства СВЧ и антенны" | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Программа моделирования антенн MMANA 2.03 (freeware). Microsoft Windows Microsoft Office 7-Zip AcrobatReaderMicrosoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| Учебная аудитория | для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик | Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска) |
| 419К | лаборатория информационных технологий - компьютерный класс - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации; | Учебная мебель на 17 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска маркерная - 1 шт.; компьютеры: NAIO Corp Z520, НЭТА - 4 in - 13 ед. |
| Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины
| см. ФОС в приложении |