Кугушев А.М., Голубева Н.С. Основы радиоэлектроники. Линейные электромагнитные процессы (1969)

А. М. КУГУШЕВ и Н. С. ГОЛУБЕВА ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ЛИНЕЛНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРОЦЕССЫ «Э Н Е Р Г И Я» МОСКВА !969 6П2. (5 квв УГдК 62!.3 Кугушев А. М. и Голубева Н. С. К88 Основы радиоэлектроники. (Линейные электромагнитные процессы). Мо «Энергия», 1969. 880 стр, с 534 илл В книге изложены основы теории линейных злектрочагнатных праессан н средах (злектродинзмика! п з цепях (теория линейных цепей). роцессы описыааютсн на осноне уравнений лектрамагнитаого поля (уразнення Манснелла(, В допалнагельнай главе прнаадьтся кратко нззо.г зги чр : еяе. аго чатечатпческаго аппарата, Книга может служить учебным пасабиеч для,удеыаа радиаллектранчык а ззектр птехпячесггпх специальностей нузоз, а тжоье С дет полезна аспзрзптзч и нц.гсаепам.

внз.п ЬЗ-12 ййа-6В Кугушев А.(ександр Михагсювич и Голубева Вина Сергеевна Основы радиойлектроиикн Редактор Р. М. Малинин Переплет художника А. М. Кувшинникова Технический редактор В. В. Зеркалвнкова Корректор Л. К. Го(ыпгева Сдана н набор 16((Ч 1968 г. Подписана к печати 2!(1 1969 г. Т-(Об!6 ФоРмат 84Х108уы БУмагз типагРаэскан № 2 Усь печ. л. 46Д Уч.-изд. л. 43,86 Тираж 55000 зкз. Цена 2 р.

38 к. Зак. 552 Излательстео чэнергия». Мосина, Ж-П4, Шлычсная наб„(0 Владимирская тнпограеия Глаепалиграопрома комитета по печати при совете министров сссР. Гор. Владимир. Ул. Победы, д. 18-6 ПРЕЙИСДОВИЕ На современном этапе развития радиоэлектроника является областью всестороннего практического использования учения об электрических явлениях и имеет два основных направления: электроэнергетику и электросигнализацию.

В первом случае имеет место непосредственное использование электромагнитной энергии во всевозможных технологических процессах; при этом электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии. Во втором случае электромагнитная энергия используется для осуществления всевозможных видов сигнализации и для управления различными технологическими процессами; при этом электрическая энергия является носителем сигналов информации. В настоящее время в электроэнергетике уже используют токи высокой частоты и для передачи электроэнергии без проводов начинают использовать сверхвысокие частоты и даже частоты, соответствующие волнам оптического диапазона. Взаимное преобразование и коммутацию переменного и постоянного тока уже сравнительно давно осуществляют с помощью вакуумных электронных устройств; в настоящее время для этих целей широко используют и электронные приборы из твердого тела.

Широкое применение получают новые, немеханические источники электрической энергии, а также устройства непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую. Радиосвязь, телевидение, радиотелеуправление являются важнейшими отраслями электросигнализации. Радиоэлектроника.как электросигнализация является основой технических средств кибернетики и вычислительной техники.

Широкое использование электромагнитной энергии в энергетических и сигнализационных процессах объясняется сравнительной простотой преобразования ее из одного вида в другой и возможностью передачи ее на расстояние. Научно-техническим содержанием радиоэлектроники является изучение процессов передачи электроэнергии, процессов преобразования электрической энергии одного вида в другой и взаимопреобразование неэлектрнческих и электрических процессов. Все эти процессы изучаются в диапазоне от самых низких частот до частот, соответствующих оптическим и еще более коротким электромагнитным волнам.

Процессы передачи электрической энергии в основном являются линейными процессами, а процессы преобразования — нелннейнымн. Несмотря на большое разнообразие видов электроэнергетики и электросигнализации, математические и физические основы их едины. В связи с этим представляется целесообразным дисциплину «Основы радиоэлектроники» рассматривать, как сумму дисциплин: «Теоретические основы электротехники» и «Теоретические основы радиотехники». В методическом отношении изучение основ радиоэлектроники должно вестись главным образом дедуктивно рассматривая все вопросы технического использования учения об электричестве в более общем виде и применительно ко всему многообразию видов электроэнергетики и электросигнализации. В настоящей книге содержится изложение линейных электромагнитных процессов, вследствие чего она является как бы первой частью всего содержания радиоэлектроники.

Изучение радиоэлектроники требует широкого привлечения многих разделов математики: теории функций комплексного переменного, операционного исчисления, уравнений математической физики, матричного и тензорного анализа, математической топологии (теории графов) и т. д. В связи с этим в конце книги дается краткое изложение математического аппарата, используемого при изложении основного материала.

Линейные электромагнитные процессы в книге делятся на процессы в средах (линейная теория электромагнитного поля) и процессы в цепях (теория линейных це- пей). Изложение начинается с теории электромагнитного поля, что позволяет глубже проникнуть в истинную природу электромагнитных явлений в цепях. В основе изложения лежат уравнения Максвелла и вытекающие из них основные законы электромагнитного поля, граничные условия и волновые уравнения. Напряжение и ток вводятся как интегральные характеристики электромагнитного поля, а сопротивление, индуктивность и емкость — как интегральные характеристики среды. Уравнения цепей постоянного тока (закон Ома и уравнения Кирхгофа) получаются из точных уравнений Максвелла. Цепи переменного тока рассматриваются на основе приближенных уравнений Максвелла для квазистационарного поля. Передача энергии в цепях с сосредоточенными и распределенными постоянными интерпретируется с помощью вектора Пойнтинга.

Книга соответствует учебному плану радиоспециальностей Московского высшего технического училища им Баумана (МВТУ) ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ А, А — векторный потенциал. А — то же в комплексной форме. Л вЂ” амплитуда векторного потенциала. А — комплексная амплитуда векторного потенциала. а — обобщенная расстройка контура. а — радиус. а — ускорение, В,  — вектор ма~нитной цндухщш.  — то же в комплексной форме.

 — нормальная составляющая вектора В.  — амплитуда магнитной индукции. Вм — комплексная амплитуда ма~ни~ной н щукцни.  — тацгсцццальпая составля:ощзя вектора В. Ь вЂ” реактивная проводимость. С вЂ” емкость электрическая. Сз — погоннзя емкость длинной линии с — скорость света. Р— диаметр.

О, 0 — вектор электрической индукции, 0 — то же в комплексной форме. ΄— нормальная составляющая вектора О. 0„, — амплитуда электрической индукции. 0 — комплексная амплитуда электрической индукции. О, — таигенциальная составляющая вектора ΠŠ— электродвижущая сила (э.д.с.) в цепи постоянного тока или ее действующее значение в цепи переменного тока, Е, Š— вектор напряженности электрического поля. Š— комплексное значение з. д, с. Е, Š— вектор напряженности электрического паля в комплексной форме, Š— амплитуда э.

д. с. Е,ч — амплитуда напряженности электрического поля. Š— комплексная амплитуда напряженности электрического поля. Еа — действующее значение напряженности электрического поля. Ед — комплексное действующее значение напряженности электрического поля. Е", Е" — вектор напряженности стороннего электрического поля.

Е'" Е'т — то же в комплексной форме. Е~~ — алгплнтуда напряженности стороннего электрического поля. Е~~ — комплексная амплитуда напряженности стороннего электрического поля. Е„ Е, — вектор напряженности электрического поля отраженной волны. е — мгновенное значение з. д. с. 1 — частота. à — сила. Š— вектор силы. 1,ь — тензар натяжений электромагнитного поля.

Г,д — тензор папряженносзи электромагнитного поля. 1 — ооъемная плотность сил. 1:з — тензор индукции. 6 — коэффнцненг направленного дсвствня антенны. Рь — то же в главном направлении. д — действительная проводимость. Н, Й вЂ” вектор напряженности магнитного поля. Н, Й вЂ” то же в комплексией форме. ̈́— нормальная составляющая вектора Н. П вЂ” амплитуда напряженности магвптиого поля Н„, — комплексная амплитуда напряженности магнит. ного поля. Н, — напряженность магнитного поля насыщения. Н вЂ” таигенциальная составляющая вектора Н. Нд — действующее значение напряженности магнитного поля.

Ид — комплексное действующее значение магнитного поля. Н, — вектор напряженности магнитного поля отраженной волны. йл — действующая высота антенны. 1 — величина постоянного тока или действующев значение переменного тока. 1 — комплексное действующее вначение переменного тока. 1м — амплитуда переменного тока. 1 — мгновенное значение электрического тона. 1, 1 — вектор плотности тока. ! — 4-вектор плотности тона.

1~ — амплитуда плотности тока 1м — комплексная амплитуда плотности тока. зя»» — значение поверхностной плотности тока. ,)«т, »«т — вектор плотности стороннего тона. )'т, Х)т — то же в комплексной форме. «т Хж — амплитуда плотности стороннего тока.

'«т З,ч — комплексная амплитуда плотности стороннего тока. 1<11дн) — коэффициент передачи четырехполюсника. Й вЂ” коэффициент связи. й — комплексная постоянная распространения. й» вЂ” комплексная постоянная распространения в направляющей системе нли в четырехполюснике.

Й, Й вЂ” комплексный вектор постоянной распространения. б — индуктивность. й †логарифмическ затухание. ьг» 11ФО) — взаимная индуктивность. й» вЂ” погонная индуктивность дливной линии. 1, 1 — вектор длины. 1 — длина.

1, — резонансная длина. М вЂ” взаимная индуктивность. М вЂ” намагниченность. М, .11 — вектор намагниченности. М, — намагниченность насыщенна. М„, — тензор поляризации. т — масса электрона. т — коэффициент модуляции. Р, Р— вектор поляризации. Р— мощность. Р— комплексная мощность. Р» — действительная лгощность. Р»,, — действительная мощно«гь излучевия. 1', — реактивная мощность. Рь — комплексный коэффициент прохождения по электрическому полю. Ры — комплексный коэффициент прохождения по магнитному полю. Є— амплитуда»юлгента лгагиитиого диполя. Є— комплексная амплитуда момента магнитного диполя.

и„» — амплитуда момента электрического диполя. и„» — комплексная амплитуда момента электрического диполя. р — давление магнитного поля. р„ — момент магнитного диполя. р — то же в комплексной форме. р» — давление электрического поля. р, — момент электрического днполя. р» р» Я Ч В»» Й» ))ь 11 г 5 5()ы) Т Т и и п, и н ч, о ч, р о оо1 с«»» о«р оф о» )г' Ж О Вl эр» Ы~ ор» Л У=х+1Ь д 2 = )1+1'Х г» »он 2он — то же в комплексной форме. — давление электромагнитного поля.

— лобротность системы. — электрический заряд. — действительное сопротивление. — сопротивление излучения антенны. — сопротивление магнитной цепи. — погонное сопротивление длинной линии. — внутреннее сопротивление генератора. — радиус. — поверхность. — спектральная характеристика 1плотность). — температура. — период. — время. — разность потенциалов; действующее значение напряжения. 0 — комплексное действующее значение напряжения. — хгп«поенное значеяие напряжения.

— вектор скорости равномерного лвижения одной инерциальной системы относительно другой. — значение вектора скорости п. — объем. — скалярный электрический потенциал точки. — вектор скорости. — то же в комплексной форме. — скорость распространения. — фазовые скорости распространения в первой и второй средах.