|
ЕЛЕКТРОНІКА НВЧ, НВЧ ТЕХНІКА
Загальні відомості про курс:
Курс для бакалаврів.
Всього 64 год. лекцій + 85 год. лабораторних робіт.
Викладачі:
проф., д.ф.-м.н., Мелков Г.А., доц. к.ф.-м.н. Кишенко Я.І. тел. +38 044 5260532, E-mail: melkov@univ.kiev.ua)
Короткий зміст та мета курсу:
Викладено методи розрахунку та побудови лінійних надвисокочастотних кіл: основних ліній передачі, резонансних систем, неоднорідностей у хвилеводах, розглянуто питання узгодження опорів. Розглянуто засоби виявлення сигналів НВЧ, вимірювання їх характеристик, підсилення та генерування. Наведено розрахунки конкретних конструкцій сучасних підсилювачів НВЧ на надпровідникових діодах і транзисторах. Розглянуто особливості техніки мм і субмм хвиль. Наведено фізичні основи і конкретні конструкції невзаємних НВЧ елементів. Розглянуто принципи аналізу, синтезу та побудови САПР в НВЧ діапазоні.
Зміст курсу:
1. Вступ. Предмет та завдання курсу. Рівняння електромагнітного поля. Узагальнені плоскі хвилі та закони їх розповсюдження. Неоднорідні плоскі хвилі.( 2 г. )
2. Спрямоване розповсюдження електромагнітних хвиль. Металеві паралельні площини. Прямокутний хвилевід. Скалярні потенціальні функції, вектори Герца, потенціали Дебая. Круглий хвилевід. Коаксіальна лінія. ( 6 г. )
3. Лінії передачі для інтегральних схем НВЧ. Класифікація ліній передачі для інтегральних схем. Несиметричний смужковий хвилевід. Метод конформних відображень. Реальний смужковий хвилевід, врахування товщі смуг, скінченності провідності, втрат у діелектрику. Хвильовий опір несиметричної лінії. Симетрична смужкова лінія, хвильовий опір, добротність. Щільова лінія, копланарний хвилевід. ( 6 г. )
4. Повільні хвилі. Способи отримання повільних хвиль. Діелектричний хвилевід, світловід. Метод часткових областей. Метод коллокацій. Типи хвиль та исперсійні співвідношення. Електромагнітне поле в гребінчастій структурі. ( 6 г.)
5. Нерегулярні лінії передачі. Коротке замикання, неоднорідності в лінії передачі. Падаючі та відбиті хвилі. Діафрагма. Метод інтегрального рівняння. ( 3 г. )
6. Об'ємні резонатори. Прямокутний та цілиндричний резонатори. Частоти коливань. Добротність. Відкриті резонатори. Відкритий діелектричний резонатор. ( 4 г. )
7. Вимушені коливання у хвилеводах та резонаторах. Лема Лоренца та теорема взаємності. Збудження хвиль в лінії передачі. Збудження об'ємних резонаторів. ( 4 г. )
8. Нормовані струми та напруги в лінії передачі. Повний опір. Стоячі хвилі, коефіцієнт відбиття, КСХН. Основні властивості стоячих хвиль . Діаграма Вольперта-Сміта. ( 2 г. )
9. Виявлення сигналів НВЧ. Детектування, модуляція та змішування сигналів НВЧ. Чутливість квадратичного і лінійного детектора. ( 2 г. )
10. Напівпровідникові НВЧ діоди. НВЧ транзистори. ( 4 г. )
11. Вимірювання потужності, частоти, повного опору. Узгодження опорів. Вимірювання характеристик ліній передачі та об'ємних резонаторів. Узгодження опорів в мікроелектроніці НВЧ. ( 4 г. )
12. НВЧ генератори. Генератор Гана. Генератори на лавино-пролітних діодах. Параметричний підсилювач на напівпровідникових діодах. Підсилювачі на тунельних діодах. Транзисторні підсилювачі та генератори НВЧ. ( 7 г. )
13. Особливості техніки міліметрових та субміліметрових хвиль. Квазіоптичні методи реалізації НВЧ елементів. Приймачі субміліметрових хвиль. ( 2 г. )
14. Невзаємні елементи НВЧ. Тензор магнітної проникливості феритів. Плоскі хвилі в гіротропному середовищі. Ефекти Фарадея та Котон-Мутона. Мікросмужкові лінії з феритом. Невзаємні пристрої на ефекті зміщення поля. Феритовий фазообертач. Вентилі та циркулятори. ( 6 г. )
15. Аналіз та синтез НВЧ елементів. Хвильові матриці 2n-полюсників. Хвильові матриці найпростіших елементів. Матриці розсіювання для з'єднання багатополюсників. Метод орієнтованих графів. Приклади аналізу НВЧ елементів. Способи реалізації реактивних елементів НВЧ. Синтез смужкових елементів та фільтрів НВЧ. ( 6 г. )
Передумови:
- Базовий курс фізики;
- радіоелектроніка;
- електродинаміка;
- фізика твердого тіла;
- радіотехнічні кола та сигнали;
ЛІТЕРАТУРА:
1. И.В.Лебедев. Техника и приборы СВЧ. – М., ВШ, т.1., 1970, т.2., 1972.
2. А.Г.Гуревич, Г.А.Мелков. Магнитные колебания и волны. – М., Наука, 1994.
3. A.G.Gurevich, G.A.Melkov. Magnetization oscillations and Wave.- N.Y., CRC-Press, 1996.
4. Л.А.Вайнштейн. Электромагнитные волны. –М., Радио и связь, 1988.
5. В.В.Никольский. Электродинамика и распространение радиоволн.-М., Наука, 1978.
6. Электронные приборы СВЧ: Учебное пособие для вузов по специальности “Электронные приборы”/ В.М.Березин, В.С.Буряк, Э.М.Гутцайт и др.- М., Высшая школа, 1985.
7. М.Т.Бова, І.Б.Лайхтман. Вимірювання параметрів антен і пристроїв НВЧ-К. “Вища школа”, 1973.
8. Й.А.Захарія. Основи надвисокочастотних радіовимірювань.- Київ, “Вища школа”, 1972.
9. Л.А.Вайнштейн. Открытые резонаторы и открытые волноводы. – М., Советское радио, 1966.
10. Микроэлектронные устройства СВЧ. /Н.Т.Бова, Ю.Г.Ефремов, В.В.Конин и др.-К., Техніка, 1984.
11. Автоматизированное проектирование антенн и устройств СВЧ: Для студентов радиотехн. спец. вузов./. Д.И.Воскресенский, С.Д.Кременецкий, А.Ю.Гринев и др. –М., Радио и связь, 1988.
12. Д.М.Сазонов. Антенны и устройсва СВЧ: Учебник для вузов по спец. "Радиотехника".-М., Высшая школа, 1988.
13. В.Андрионов, А.Соколов. Средства мобильной связи. BНV-С.Петербург, Киев, 1998.
14. Л.Я.Кантор. Спутниковая связь и вещание.- М., Радио и связь, 1988.
|