DE0872 Virzošo sistēmu elektrodinamika

Kods DE0872
Nosaukums Virzošo sistēmu elektrodinamika
Statuss Obligātais/Ierobežotās izvēles
Līmenis un tips Doktora, Akadēmiskais
Tematiskā joma Elektronika un telekomunikācijas
Struktūrvienība Datorzinātnes, informācijas tehnoloģijas un enerģētikas fakultāte
Mācībspēks Ģirts Ivanovs, Jurģis Poriņš, Vjačeslavs Bobrovs
Kredītpunkti 15.0
Daļas 2
Anotācija Studiju kurss paredzēts, lai iegūtu zināšanas par elektrodinamikas procesiem sakaru sistēmās, optisko lineāro un nelineāro zudumu mehānismiem un skaitliskām NLSE Šredingera metodēm elektromagnētisko lauku un viļņu vienādojumu risināšanai, ka arī gaismas duālas dabas novērtēšanai. Studiju kursā ietvaros tiek apgūti mikro un makroskopiskās elektromagnētiskā lauka teorijas pamatlikumi, pamatprincipi, teorēmas un analītiskās metodes, kuras plaši izmanto elektromagnētisma problēmu risināšanā..
Studiju kursa saturs
Saturs Pilna un nepilna laika klātienes studijas Nepilna laika neklātienes studijas
Kontaktstundas Patstāvīgais darbs Kontaktstundas Patstāvīgais darbs
Maksvela-Lorenca vienādojumi. Maksvela mikro un makrovienādojumi brīvā telpā un vidē. 6 10 0 0
Dielektriskās un magnētiskās caurlaidības tenzori. Viļņu izplatīšanās izotropās un anizotropās vidēs. Elektromagnētiskā lauka avoti. 6 10 0 0
Elektriskie un fiktīvie magnētiskie lādiņi. Dualitātes princips. Diferenciālie un integrālie vienādojumi elektrodinamikā. 6 10 0 0
Elektrodinamikas analīzes un sintēzes uzdevumi. Modeļi, tuvinājumi, pieņēmumi. 6 10 0 0
Gaismas stari homogenā vidē. Viļņu izplatīšanās planāros dielektriskos viļņvados. Viļņu izplatīšanās cilindriskos viļņvados. 14 20 0 0
Maksvela vienādojumi un vides apraksts monohromatiskiem laukiem. Jaudas balansa vienādojumi laika formā un spektrālā formā. 6 10 0 0
Viļņu vienādojumi lauka vektoru un laika formā dažādās vidēs. Elektriskā vektorpotenciāla kompleksās amplitūdas aprēķins neierobežotai telpai. 6 10 0 0
Planārais modelis un cilindriskais modelis hromatiskai dispersijai. Kopējā dispersija. 10 15 0 0
Viļņu tipi un izplatīšanās slēgtos un valējos viļņvados. TEM viļņu metāliski, dielektriski, mikroslokšņu viļņvadi. Virsmas viļņi. Viļņu tipi TEM, metāliskos, dielektriskos, mikroslokšņu rezonatoros. 14 21 0 0
Solitoni. Modu modeļi cilindriskās virzošās sistēmās. Beseļa funkcijas kā modeļi. Robežas un aproksimācijas. Puasona sadalījums. Černova robeža. Puasona –Gausa sadalījums. 16 24 0 0
Furjē transformācijas un to pielietojumi elektromagnētisko lauku aprēķinos. 18 26 0 0
Elektromagnētisko viļņu difrakcija. Ģeometriskās optikas, fizikālās optikas un ģeometriskās difrakcijas teorijas pamati. 8 12 0 0
Heigensa principa matemātiskais formulējums. Freneļa un Fraunhopfera difrakcija. Ģeometriskās optikas tuvinājumi. 8 12 0 0
Galīgo elementu metodes pamatjēdzieni. Formas funkcijas un to īpašības. Bezgalīgas vienādojumu sistēmas un to diskretizācija. Elementu vienādojumu komponēšana. 8 12 0 0
Virsmas integrāļu galīgo elementu (FE-BI) metodes formulējums. FE-BI vienādojumi un to risināšana. 10 16 0 0
Virzošo sakaru sistēmu modelēšana un izveide. 18 22 0 0
Kopā: 160 240 0 0
Mērķis un uzdevumi, izteikti
kompetencēs un prasmēs 		Studiju kursa mērķis ir sniegt zināšanas par elektrodinamikas procesiem sakaru sistēmās un to pielietojumu nākamās paaudzes risinājumos. Studiju kursa uzdevumi: * sniegt zināšanas par būtiskajām skaitļošanas elektrodinamikas metodēm, to niansēm, priekšrocībām, trūkumiem; * sniegt zināšanas par modelēšanas programmatūras izveidošanas pamata principiem; * iemācīt klasificēt vides, izmantojot to elektromagnētiskās īpašības un izvēlēties piemērotus fizikālos un matemātiskos modeļus, lai risinātu problēmas par elektromagnētisko lauku un viļņu savstarpēju iedarbību ar dažādām vidēm un ķermeņiem, viļņu uzvedību signālu pārvades sistēmās; * iemācīt iegūtos rezultātus vizualizēt, interpretēt un skaidrot.
Sasniedzamie studiju
rezultāti un to vērtēšana 		Spēj identificēt un analizēt galvenos optisko virzošo sistēmu elektrodinamikas darbības principus, modelēšanas paņēmienus un parametrus. - Kontroldarbs, eksāmens.
Spēj analizēt un klasificēt teorētiskās un eksperimentālās koncepcijas, veidojot sistēmu modeļus un mainot konfigurācijas. - Praktiskie darbi, kontroldarbs, eksāmens.
Spēj lietot variāciju rēķinu metodes un prot sastādīt integrālvienādojumus konkrētas iekārtas, vai sistēmas matemātiskai modelēšanai. - Praktiskie darbi, kontroldarbs, eksāmens.
Spēj izprast elektrodinamikas galveno skaitlisko metožu - momentu metodes, galīgu elementu metodes un 4-dimensiju laika-telpas starpību shēmas (FDTD metode) būtību, skaitlisku aprēķinu shēmu uzbūves principus, šo metožu trūkumus un priekšrocības modelēšanā. - Laboratorijas un praktiskie darbi, kontroldarbs, eksāmens.
Spēj zinātniski darboties ar programmatūru MATLAB, COMSOL, VPI Photonics un OptSim un eksperimentāli realizēt jaunākās paaudzes sakaru sistēmas. - Laboratorijas un praktiskie darbi, kontroldarbs, eksāmens.
Studiju rezultātu vērtēšanas kritēriji
Kontroldarbi - 30%
Laboratorijas un praktiskie darbi - 30%
Eksāmeni - 40%
 
Priekšzināšanas Padziļinātas zināšanas lauka teorijā, vektoru algebrā, fotonu un optiskās gaismas duālā dabā. Darbs ar programmu MATLAB, COMSOL, VPI Photonics un OptSim.
Studiju kursa plānojums
Daļa KP Stundas Pārbaudījumi
Lekcijas Prakt. d. Lab. Ieskaite Eksāmens Darbs
1 7.5 32.0 16.0 32.0 *
2 7.5 32.0 16.0 32.0 *
Pieteikties uz šo kursu
[Kursa apraksts PDF formātā]