Elektromagnetische Strahlungsfelder

Dureh die Entwicklung del'. Hoehfrequenzteclmik naf'll immel' kiirzeren Wellen hat die Theorie der elektromagnetisehen Strahlungs felder in den letzten beiden Jahrzehnten erhebliehe Ergiinzungen er fahren. Insbesondere ist die theoretisehe Behandlung der Felder in 'Vellenleitern und eine wesentliehe Weiterentwieklung del' Antennen und Ausbreitungstheorien hinzugekommen. Diese Entwieklung hat jetzt einen derartigen Stand erreicht, claB es wlinsehenswert erseheint, die an den verschieclenen Stellen unci in clen versehiedensten Darstel lungen veroffentliehten Theorien einlteitlieh zusammenzufassen. Diesell1 Zweek solI das yorliegende Bueh dienen. Das Bueh solI die theoretisehen Gruncllagen del' elektromagnetisehen Strahlungsfelder und die wesentliehen Ergebnisse del' neueren Reeh nungen systematiselt unci yollstanclig ableiten. Dureh clie Ableitung und Anwenclung del' versehiedenen Bereehnungsmethoclen und clie yolI stanclig durchgereehneten Beispiele einfacher unci sehwierigerer Strah lungsfelcler solI es Wege zur selbstancligen Losung iihnlieher Probleme zeigen. Selbstverstiindlieh kann die gestellte Aufga be nieht ohne Be nutzung cler hoheren Mathematik ge16st werden. Trotzdem setzt das Bueh nur die normalen Kenntnisse der Differential-, Integral-· und Yektorreehnung, allerdings auch eine gewisse Vertrautheit mit ihnen, voraus. Alles, was tiber diet;e Kenntnisse hinawlgeht, ist besoncler,; angegeben. Die Ableitnngen sind alleh bei den sehwierigeren Theorien stets so durehgefiihrt, daB del' Leser sie mit Ausnalulle einiger einfaeher FaIle ohne zusatzliehe Xebenreehnungen verfolgen kann. AuBerdem wurde Wert daranf gelegt, die Rechnungen imrner his zu zahlenmaBigen, fUr die Praxis anwendbaren Ergebnissen durchzuflihren . . Ftir die Ableitung del' Strahlungsfelder wurde als einheitliehe und einfachste Darstellung die Losung mit dem HERTzsehen Vektor und seinem magnetisehen Analogon gewahlt.

Klappentext

Dureh die Entwicklung del'. Hoehfrequenzteclmik naf'll immel' kiirzeren Wellen hat die Theorie der elektromagnetisehen Strahlungs­ felder in den letzten beiden Jahrzehnten erhebliehe Ergiinzungen er­ fahren. Insbesondere ist die theoretisehe Behandlung der Felder in 'Vellenleitern und eine wesentliehe Weiterentwieklung del' Antennen­ und Ausbreitungstheorien hinzugekommen. Diese Entwieklung hat jetzt einen derartigen Stand erreicht, claB es wlinsehenswert erseheint, die an den verschieclenen Stellen unci in clen versehiedensten Darstel­ lungen veroffentliehten Theorien einlteitlieh zusammenzufassen. Diesell1 Zweek solI das yorliegende Bueh dienen. Das Bueh solI die theoretisehen Gruncllagen del' elektromagnetisehen Strahlungsfelder und die wesentliehen Ergebnisse del' neueren Reeh­ nungen systematiselt unci yollstanclig ableiten. Dureh clie Ableitung und Anwenclung del' versehiedenen Bereehnungsmethoclen und clie yolI­ stanclig durchgereehneten Beispiele einfacher unci sehwierigerer Strah­ lungsfelcler solI es Wege zur selbstancligen Losung iihnlieher Probleme zeigen. Selbstverstiindlieh kann die gestellte Aufga be nieht ohne Be­ nutzung cler hoheren Mathematik ge16st werden. Trotzdem setzt das Bueh nur die normalen Kenntnisse der Differential-, Integral-· und Yektorreehnung, allerdings auch eine gewisse Vertrautheit mit ihnen, voraus. Alles, was tiber diet;e Kenntnisse hinawlgeht, ist besoncler,; angegeben. Die Ableitnngen sind alleh bei den sehwierigeren Theorien stets so durehgefiihrt, daB del' Leser sie mit Ausnalulle einiger einfaeher FaIle ohne zusatzliehe Xebenreehnungen verfolgen kann. AuBerdem wurde Wert daranf gelegt, die Rechnungen imrner his zu zahlenmaBigen, fUr die Praxis anwendbaren Ergebnissen durchzuflihren . . Ftir die Ableitung del' Strahlungsfelder wurde als einheitliehe und einfachste Darstellung die Losung mit dem HERTzsehen Vektor und seinem magnetisehen Analogon gewahlt.

Inhalt
A. Allgemeine Grundlagen der Strahlungsfelder.- 1. Kapitel: Die Grundgleichungen des elektromagnetischen Feldes.- 1. Grundgrößen und Grundgleichungen in Integralform.- 2. Die Maxwellschen Gleichungen.- 2. Kapitel: Berechnung des Strahlungsfeldes aus Strom- und Ladungsverteilung.- 1. Die elektrodynamischen Potentiale.- 2. Der Hertzsche Vektor oder das elektrische Strahlungspotential.- 3. Das Strahlungsfeld des Hertzschen Dipols.- 4. Der Fitzgeealdsche Vektor oder das magnetische Strahlungspotential.- 3. Kapitel: Berechnung des Strahlungsfeldes mit Wellengleichung.- 1. Wellengleichung und Hertzscher Vektor in isotropen Medien.- 2. Grenzbedingungen, Ausstrahlungs-undKantenbedingung des Strahlurigsfeldes.- 3. Wellengleichung und Hertzscher Vektor für zeitlich harmonische Vorgänge. Die komplexe Dielektrizitätskonstante und Wellenzahl.- 4. Das magnetische Strahlungspotential und die allgemeine Lösung der Maxwellschen Gleichungen für geradlinige Komponenten.- 5. Lösung der Maxwellschen Gleichungen für krummlinige Komponenten.- 6. Vektorrechnung in krummlinigen Orthogonalkoordinaten.- a) Allgemeine krummlinige Koordinaten.- b) Spezielle Koordinaten.- c) Umrechnung von Vektoren.- 7. Lösung der Maxwellschen Gleichungen in Kugelkoordinaten.- 8. Direkte Lösung der Maxwellschen Gleichungen.- 4. Kapitel: Die Hauptlösungen der Wellengleichung.- 1. Ebene Welle in homogenen Medien.- a) Ebene Welle in x-Richtung.- b) Homogene und inhomogene Wellen beliebiger Richtung.- c) Addition ebener Wellen.- 2. Die symmetrischen Kugelwellen.- a) Ableitung der Kugelwellen aus der Summation ebener Wellen.- b) Die Differentialgleichung der Kugelwellen.- 3. Zylinderwellen.- a) Ableitung der Zylinderwellen aus der Summation ebener Wellen.- b) Die Differentialgleichung der Zylinderfunktionen.- e) Die allgemeine Lösung der Wellengleichung in Zylinderkoordinaten.- 4. Allgemeine Kugelwellen. Die allgemeine Lösung der Wellengleichung in Kugelkoordinaten.- 5. Kapitel: Angenäherte Berechnung des Strahlungsfeldes nach optischen Methoden.- 1. Das Prinzip der Lösung.- 2. Ableitung der Kirchhoffschen Formel für skalare Wellenfunktionen.- 3. Erweiterung der Kirchhoffschen Formel auf die elektromagnetischen Feldvektoren.- 4. Zurückführung der Sprungwerte auf die primären Feldstärken im durchgelassenen Uiid reflektierten Feld.- 6. Kapitel: Die Energieverhältnisse im Strahlungsfeld.- 1. Die Strahlungsleistung und der Poyntingsche Vektor.- 2. Der komplexe Poyntingsche Vektor. Mittlere Strahlungsleistung und Strahlungswiderstand.- 3. Ableitung der Grundgesetze und Grenzbedingungen aus Leistungsgesetzen. Eindeutigkeitsbeweis.- B. Leitungsgeführte Strahlung.- 7. Kapitel: Das Strahlungsfeld normaler Leitungen. Drahtwellen.- 1. Das Feld der Einzelleitung.- a) Hauptwelle.- b) Nebenwellen.- 2. Das Feld paralleler Leitungssysteme.- 8. Kapitel: Wellenleiter.- 1. Vorbemerkung.- 2. Die Wellenformen in metallischen Hohlleitern.- a) Der kreisförmige Hohlleiter.- b) Der ringförmige Hohlleiter.- c) Der Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt.- d) Erzeugung der Wellen. Stoßstellen.- 3. Wellenformen im dielektrischen Leiter.- 4. Wellenlänge, Phasen- und Gruppengeschwindigkeit, der Hohlleiterwellen.- 5. Bildung der Hohlleiterwellen aus der Reflexion Wbener Wellen.- 6. Nutzleistung, Dämpfung und Wellenwiderstände der Hohlleiterwellen.- 7. Hohlkreise.- C. Antennemstrahlung.- 9. Kapitel: Das Reziprozitätsgesetz der drahtlosen Verbindungen.- 1. Ableitung des Reziprozitätsgesetzes.- 2. Folgerungen aus dem Reziprozitätsgesetz.- a) Gleichheit von Sende- und Empfangsdiagramm.- b) Wirksame Antennenlänge, Ersatzspannung der Empfangsantenne.- c) Gleichheit des Antennenwiderstandes im Sende- und Empfangsfall.- d) Stromverteilung im Sende- und Empfangsfall.- 10. Kapitel: Allgemeine Grundgrößen und Berechnungsrichtlinien von Antennenfeldern.- 1. Definitionen.- 2. Die wichtigsten Antennengrößen.- 3. Grenzbedingungen an der Antenne.- 4. Berechnungsmethoden der Antennenfelder.- a) Integration Hertzscher Dipole.- b) Lösung der Wellengleichung.- 11. Kapitel: Der Hertzsc…