Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://foroff.phys.msu.ru/phys/programs/nn/mas/ras.htm
Дата изменения: Sun Jul 6 05:18:40 2008
Дата индексирования: Tue Oct 2 01:08:04 2012
Кодировка: koi8-r
РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН

Министерство образования Российской Федерации
Нижегородский государственный университет им. Н.И.Лобачевского

"УТВЕРЖДАЮ"
Декан радиофизического факультета
профессор ___________ С.Н.Гурбатов

УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
курса
"РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН"
для направления подготовки 511500 - Радиофизика
(радиофизический блок магистерской подготовки)
Н.Новгород - 2001

1. Организационно-методический раздел.

    Проблемы, возникающие при проектировании и эксплуатации современных систем радиосвязи, радиолокации и радионавигации, дистанционного исследования природных ресурсов Земли и мониторинга экологической обстановки требуют высокого уровня подготовки специалистов в области распространения радиоволн в околоземном пространстве, в том числе в тропосфере и ионосфере Земли. Курс "Распространение радиоволн" создает необходимую теоретическую базу для изучения механизмов распространения радиоволн различных диапазонов.
    Программа предназначена для подготовки магистров радиофизики. Курс "Распространение радиоволн" читается в 11 семестре и является одним из завершающих разделов блока радиофизических дисциплин. Он базируется на знаниях студентов, приобретенных в курсах "Уравнения математической физики", "Электродинамика", "Теория волновых процессов", "Термодинамика", "Квантовая механика" (нерелятивистская теория).
    Цель курса - сформировать у студентов современное представление об основных закономерностях в теории распространения радиоволн в тропосфере и ионосфере Земли, в волноводе Земля-ионосфера.

В результате изучения курса студенты должны знать:

Полученные знания должны способствовать умению:

2. Содержание курса.

I. ВВЕДЕНИЕ.

Диапазоны радиочастот. Основные механизмы распространения радиоволн вблизи земной поверхности.

II. ХАРАКТЕРИСТИКИ СРЕДЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ.

Электрические свойства земной поверхности. Структура верхней атмосферы (состав, ионизация, фотохимия). Электрическая проводимость верхней ионосферы.

III. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗЕМНОЙ ВОЛНЫ.

Основные уравнения. Постановка задачи об излучении вертикального электрического диполя, расположенного вблизи земной поверхности. Интегральная форма решения. Метод стационарной фазы. Отражательные формулы. Области пространства, существенные для распространения и отражения радиоволн. Численное расстояние. Функция ослабления. Вид функции ослабления для малых и больших численных расстояний.

IV. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН ОНЧ-ДИАПАЗОНА В ВОЛНОВОДЕ ЗЕМЛЯ-ИОНОСФЕРА

Интегральная форма решения. Поле в дальней зоне волновода. Разложение по нормальным волнам. Уравнение полюсов. Характеристики нормальных волн. Поле в ближней зоне волновода. Разложение по лучам.

V. РАСПРОСТРАНЕНИЕ ДЕКАМЕТРОВЫХ РАДИОВОЛН В ИОНОСФЕРЕ.

Характерные масштабы неоднородности ионосферной плазмы. Приближение геометрической оптики в холодной изотропной плазме. Система уравнений последовательных приближений. Уравнение эйконала. Лучи. Уравнение переноса. Влияние геомагнитного поля на распространение декаметровых радиоволн в ионосфере.

VI. РАСПРОСТРАНЕНИЕ САНТИМЕТРОВЫХ, МИЛЛИМЕТРОВЫХ И СУБМИЛЛИМЕТРОВЫХ РАДИОВОЛН В НЕИОНИЗОВАННЫХ СЛОЯХ АТМОСФЕРЫ.

Физические механизмы ослабления и преломления СВЧ-ГВЧ радиоволн. Атмосфера как сплошная линейная среда распространения микрорадиоволн. Структура нижней атмосферы, ее температурный режим, состав. Классификация и спектры молекул газов, содержащихся в земной атмосфере. Коэффициенты молекулярного поглощения и преломления, их зависимость от метеорологических условий. Формы спектральных линий. Классификация гидрометеоров. Ослабление и рассеяние радиоволн гидрометеорами. Теория Ми. Случай малых и больших частиц.

VII. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ОСЛАБЛЕНИЯ И РЕФРАКЦИИ МИКРОРАДИОВОЛН НА ПРИЗЕМНЫХ И КОСМИЧЕСКИХ ТРАССАХ.

Характеристические высоты коэффициентов молекулярного поглощения и преломления радиоволн. Использование их для расчетов интегрального ослабления и астрономической рефракции. Рефракционная модель М.А.Колосова. Статистическая радиомодель атмосферы. Соотношения оптимальной статистической экстраполяции высотных распределений элементов модели. Обобщение рефракционной теоремы Лапласа на радиодиапазон. Электрическая длина пути радиоволн (ЭДПР) в атмосфере и методы ее определения. Сравнение точностных характеристик вычисления интегрального ослабления, астрономической рефракции и ЭДПР для различных радиомоделей атмосферы.

VIII. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ "АТМОСФЕРА - ПОДСТИЛАЮЩАЯ ПОВЕРХНОСТЬ" РАДИОФИЗИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ.

Место дистанционного зондирования в сфере человеческой деятельности. Активные и пассивные методы дистанционного зондирования в радиодиапазоне. Тепловое радиоизлучение атмосферы и подстилающей поверхности. Радиояркостная температура (случаи наблюдения с поверхности Земли и с ИСЗ). Физические принципы постановки обратных задач дистанционного зондирования атмосферы в радиодиапазоне. Методы решения обратных задач дистанционного зондирования. Метеорологические и экологические аспекты дистанционного зондирования. Использование результатов дистанционного зондирования атмосферы для оперативного определения характеристик распространения радиоволн.

3. Распределение часов курса по темам и видам работ.

N
п/п

Наименование
тем и разделов

Всего
часов

Аудиторные занятия

Самостоятельная
работа

Лекции

Практические занятия
 

I-II

6

4

  

2
 

III

6

4

  

2
 

IV

6

4

  

2
 

V

6

4

  

2
 

VI

9

6

  

3
 

VII

9

6

  

3
 

VIII

9

6

  

3
 

ИТОГО:

51

34

  

17

4. Формы текущего, промежуточного и итогового контроля.

Итоговый контроль: зачет или экзамен в конце 11-го семестра.

5. Учебно-методическое обеспечение курса.

5.1. Рекомендуемая литература (основная).

  1. Фейнберг Е.Л. Распространение радиоволн вдоль земной поверхности. - М.: Изд.АН СССР, 1961. - 546 с.
  2. Альперт Я.Л., Гусева Э.Г., Флигель Д.С. Распространение низкочастотных электромагнитных волн в волноводе Земля-ионосфера. М.: Наука, 1967.- 123 с.
  3. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. - М.: Наука, 1973.- 344 с.
  4. Гинзбург В.Л. Распространение электромагнитных волн в плазме. - М.: Наука, 1967. - 684 с.
  5. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том III. Квантовая механика (нерелятивистская теория). - М.: Наука, 1989. - 768 с.
  6. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. - М.: Наука, 1978. - 544 с.

5.2. Рекомендуемая литература (дополнительная).

  1. Черный Ф.Б. Распространение радиоволн. - М.: Сов. радио, 1972. - 464 с.
  2. Альперт Я.Л. Распространение электромагнитных волн и ионосфера. - М.: Наука, 1972. - 563 с.
  3. Гершман Б.Н., Ерухимов Л.М., Яшин Ю.Я. Волновые явления в ионосфере и космической плазме. - М.: Наука, 1984. - 392 с.
  4. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. - М.: Мир, 1973. - 504 с.
  5. Колосов М.А., Шабельников А.В. Рефракция электромагнитных волн в атмосфере Земли, Венеры и Марса. - М.: Советское радио, 1976. - 220 с.
  6. Таунс Ч., Шавлов А. Радиоспектроскопия. - М.: ИИЛ, 1959.- 756 с.
  7. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. - М.: Мир, 1986. - 662 с.
  8. Башаринов А.Е., Гурвич А.С., Егоров С.Т. Радиоизлучение Земли как планеты. - М.: Наука, 1974. - 188 с.

Составители программы:
профессор А.П.Наумов
доцент В.А.Яшнов

Зав. кафедрой РА и РРВ
Профессор В.Г.Гавриленко