Программа курса

 Электроника СВЧ

специальность © 071500

(4курс,  8сем., 28ч.)

 

Введение

Особенности  диапазона  СВЧ,  области  использования.   Основные явления, характерные для диапазона СВЧ. Виды    и классификация электровакуумных  и  твердотельных  приборов  СВЧ.

 

1.                 Некоторые общие вопросы электроники СВЧ.

1.1.          Основные явления в диапазоне СВЧ, используемые для усиления и генерации электромагнитных колебаний. Уравнения, описывающие взаимодействие волн с электронными потоками. Соотношение сил, вызванных электрическими и магнитными полями. Траектории  движения электронов. Формирование электронных потоков. Электронные пушки.

1.2.          Прохождение тока через электронные приборы. Уравнение наведенного тока (Шокли-Рамо). Сопоставление процессов на низких и высоких частотах.

1.3.          Наведенный  ток  в плоском  зазоре. Коэффициент  взаимодействия  (потока  с  полем). Способы отбора энергии от электронов в резонансных и нерезонансных колебательных системах. Уравнение  скоростной  модуляции.  Преобразование  модуляции   по скорости  в  модуляцию  по  плотности.  Скоростная  модуляция   и группировка в нерезонансных устройствах.

1.4.          Возбуждение колебаний в электродинамических системах. Фазовые и амплитудные условия самовозбуждения. Особенности возбуждения нерезонансных колебательных систем. Теорема наведения.

1.5.          Режимы работы электронных приборов. Эквивалентные схемы усилителей и генераторов СВЧ. Определение амплитуды и частоты генерации.

1.6.          Общие принципы построения усилителей и генераторов. Усилители "на отражение" и "на проход".  Основные  параметры : частотные характеристики, коэффициент усиления по мощности, фактор шума.

 

2.      Твердотельные приборы СВЧ.

2.1.          Твердотельные приборы СВЧ. Классификация, области использования.

2.2.          Контактные явления в полупроводниках. p-n переход в равновесном и неравновесном состояниях. Распределение потенциала и электрического поля в обедненной области, ее ширина. Вольт-амперная характеристика (ВАХ) перехода. Барьерная и диффузионная емкости. Эквивалентная схема перехода и ее параметры.

2.3.          Виды пробоев перехода, особенности ВАХ в области пробоя. Особенности работы перехода в импульсном режиме.

2.4.          Контакты металл-полупроводник. Объемные заряды и поля в обедненной области. Выпрямляющие и невыпрямляющие контакты. ВАХ перехода.

2.5.          Диоды СВЧ. Особенности и области использования (на  примерах варакторов, p-i-n и параметрических диодов).

2.6.          Туннельный диод. Качественная картина работы. Особенности ВАХ.

2.7.          Лавинно-пролетные диоды. Принцип действия. Уравнение лавины. Эквивалентные  схемы  области  умножения  и    области    дрейфа. Характеристики и области использования ЛПД.

2.8.          Диоды Ганна. Качественная картина работы. Параметры.  Режимы работы (доменный, с гашением домена, ОНОЗ).

2.9.          Биполярные  транзисторы.  Эквивалентная  схема, ее  параметры.  Частотные  ограничения.  Методы  улучшения частотных свойств.

2.10.       Полевые транзисторы.  Принцип  работы  и  эквивалентная схема. Пути и методы улучшения частотных свойств ПТ.

 


 

3.  Электровакуумные приборы СВЧ.

3.1. Клистроны.

Особенности  и  разновидности к. . Принцип  действия  пролетного  двухрезонаторного        к.    Кинематическая    теория       двухрезонаторного        к.       Пространственно-временная  и фазовая    диаграммы    движения электронов, выражения для  конвекционного  и  наведенного  токов, активная электронная проводимость, зоны генерации, кпд.  Методы повышения  коэффициента  усиления   и    кпд    многорезонаторных к. (рекуперация, улучшение группировки электронов). К. с распределенным взаимодействием, твистроны. Параметры и области использования пролетных к.

Принцип действия отражательного К. Анализ характеристик на основе электронных проводимостей. Параметры и области использования отражательных К.

 3.2. Магнетроны.

Устройство, особенности  движения  электронов  в скрещенных электрическом и магнитном полях. Парабола критического режима. Виды  колебаний,    разделение    видов.    Взаимодействие электронов  с  ВЧ  полем,  электронные  спицы.  Фазовые   условия самовозбуждения  магнетрона,    пороговые    прямые.    Параметры магнетронов (выходная мощность, кпд, частота генерации). Параметры и области  использования промышленных магнетронов.  Коаксиальные  и  обращенные магнетроны. Магнетроны, настраиваемые напряжением (митроны).

3.3. Лампы бегущей и обратной волны.

Разновидности и принцип  действия ЛБВ О-типа.  Линейная теория  ЛБВ.  Дисперсионное  уравнение.  Виды   волн    в    ЛБВ. Характеристики и параметры ЛБВ (коэффициент  усиления,  частотная характеристика,  кпд).  Области  использования.   Устройство    и особенности ламп обратной волны (ЛОВ). Лампы бегущей  и  обратной волн М-типа. Устройство ЛБВМ, траектории электронов.

 

               

ЛИТЕРАТУРА

 

1.     Лебедев И.В.  Техника и приборы СВЧ, ч.1,2, М., 1972.

4.   Березин В.М. и др. Электронные приборы СВЧ, М.: Энергия, 1985.

5.   Степаненко И.П. Основы  теории  транзисторов  и  транзисторных

      схем, М., 1977.

6.     Зи С. Физика полупроводниковых приборов, тт.1,2. М.: Мир, 1984.

 

 

 

Программу составил доц. Кононов И.И.