Радиотехника. Электроника

Изложены материалы по темам курса «Организация и технология испытаний», представлены основные понятия, термины и их определения. Приведен иллюстративный материал по темам.

Рассмотрены физические основы лазерного излучения, устройство и типы лазеров, применяемых в медицине. Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению 12.03.04 «Биотехнические системы и технологии» (профиль «Инженерное дело в медико-биологической практике»), изучающих дисциплину «Инновационное оборудование в медицине».

В книге рассмотрены базовые принципы и архитектура фиксированных сетей связи будущего, новые сетевые технологии, на базе которых они будут строиться, а также новые сетевые услуги и приложения, которые будут доступны в течение следующих десяти лет и в дальнейшей перспективе. Книга написана на основе рабочих материалов целевой группы МСЭ-Т FG NET 2030, которая в период 2018—2020 гг. провела исследование под названием Сеть 2030 (Network 2030) по определению перспектив развития фиксированных сетей связи к 2030 году и в дальнейшем.

Излагаются физические основы описания электромагнитных явлений, происходящих в материалах в сверхпроводящем состоянии. Описаны радиофизические измерительные устройства, построенные на эффектах, связанных со сверхпроводимостью. В учебном пособии также рассматриваются элементы физики ЦМД, а именно: дается понятие о доменной границе, рассматриваются возникновение и устойчивость цилиндрических магнитных доменов, критические поля и динамика ЦМД, магнитостатические колебания в ЦМД. И, наконец, в настоящем учебном пособии рассматриваются вопросы экспериментального исследования характеристик твердотельных фильтров СВЧ на поверхностных магнитостатических волнах. Большинство вопросов, подробно рассмотренных в данном пособии, ранее в учебной литературе не рассматривались и освещались лишь в периодических изданиях и трудах научных конференций, которые были практически недоступны студентам. Целесообразность издания настоящего пособия, имеющего междисциплинарный характер, обусловлена необходимостью обеспечения учебного процесса по образовательным программам бакалавриата и специалитета по дисциплинам «Электроника» и «Специальные радиоэлектронные устройства».

Учебное пособие предназначено для аспирантов дневной формы обучения образовательных программ 24.06.01 – Авиационная и ракетно-космическая техника, 11.06.01 – Электроника, радиотехника и системы связи, 15.06.01 – Машиностроение для изучения дисциплины «Иностранный язык», а также для широкого круга лиц, интересующихся данной тематикой.

Работа посвящена вопросам проектирования и применения печатных антенных решеток отражательного и проходного типа. Представлен электродинамический анализ и построены математические модели многоэлементных антенных решеток в интегральном исполнении. Рассмотрены этапы построения микроволновых устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации, конструктивно реализованных в виде многоэлементных дифракционных решеток в печатном исполнении. Разработаны методики проектирования таких устройств на основе их электродинамического анализа и последующего конструктивного синтеза. Рассмотрена возможность применения таких устройств в качестве микроволновых компонентов интеллектуальных радиоэлектронных покрытий. Проведен анализ современного состояния и тенденций дальнейшего развития микроволновых устройств пространственной, частотной и поляризационной селекции и трансформации на основе печатных антенных решеток. Исследованы электродинамические характеристики этих решеток и даны рекомендации для их автоматизированного проектирования.

Рассмотрены физические принципы работы, свойства, параметры и характеристики основных функциональных узлов, входящих в состав устройств электропитания радиоэлектронных средств и систем: дросселей, трансформаторов, выпрямителей, сглаживающих фильтров, регуляторов, стабилизаторов, преобразователей напряжения, первичных источников электрической энергии, электрических машин, а также вопросы электропитания объектов телекоммуникаций, электромагнитной совместимости и защиты устройств электропитания. Учебное пособие содержит описание цикла компьютерных лабораторных работ по имитационному схемотехническому моделированию источников вторичного электропитания в Multisim. Список литературы способствует повышению эффективности самостоятельной работы студентов.

Учебное пособие представляет собой описание работы в среде разработки HFSS, приведены сведения об особенностях численных методов моделирования задач. Описаны методы оптимизации, параметрического анализа, анализа чувствительности характеристики к изменению параметров проекта, а также статистического анализа. Рассмотрено создание и управление библиотеками в HFSS, включая SPICE-библиотеки, IBIS-библиотеки и библиотеки Definition Libraries. Описано взаимодействие HFSS c другими программами. Приведены сведения об организации распределенных вычислений. Приведены примеры проектирования.

В настоящем учебном пособии, состоящем из двух книг, приведён материал, входящий в состав программы курса «Квантовая механика и статистическая физика». В первой части пособия рассматриваются основные положения квантовой механики и теория колебаний различного типа в объёме кристаллических структур диэлектриков, полупроводников и металлов. Рассмотрены также кинетические процессы в различных твердотельных кристаллических структурах, применяемых в полупроводниковой радиоэлектронике. В учебном пособии также имеются контрольные вопросы для проверки уровня освоения материала и справочные базовые соотношения операторного исчисления.

В учебном пособии изложены теоретические основы прикладной теории информации. Особое внимание уделено методам и приемам решения практических задач, наиболее часто встречающихся в радиотехнике. В данное пособие включены разделы для самоконтроля в виде теоретических вопросов и практических заданий.

В учебном пособии излагаются вопросы моделирования электрических процессов в газонаполненных элементах, формирующих электронную цепь. Приведены графические изображения и аналитические соотношения, необходимые для оценки критериев ионизации и возбуждения элементарных частиц, пояснения механизма взаимодействия электронов и ионов, атомов и квантов электромагнитной энергии различных диапазонов частот. Изложен принцип работы и рассмотрены вольт-амперные характеристики ламп и трубок с разным типом разряда, зависящим от электропроводимости веществ, размеров и материала электродов, температуры окружающей среды и т.п. Описана специфика конструирования ионизационной камеры и дымового датчика, счетчика Гейгера-Мюллера и источников света при низком и высоком давлении газа или пара металлов.

В учебном пособии представлены материалы лекционных и практических занятий по следующим разделам дисциплины «Основы теории цепей»: «Общие сведения о цепях с распределенными параметрами»; «Режимы работы длинной линии»; «Частотные характеристики длинной линии»; «Переходные процессы в длинной линии».

Изложены принципы построения и основы проектирования амплитудных, частотных и фазовых детекторов радиосигналов, применяемых в телекоммуникационных системах. Рассматриваются вопросы схемотехники и конструкции детекторов. Приводятся многочисленные результаты разработки и экспериментальных исследований детекторов различных диапазонов длин волн.

В учебном пособии излагаются основы метода молекулярной динамики, являющегося одним из эффективных методов при моделировании физических процессов. Учебное пособие предназначено для подготовки бакалавров по направлению 11.03.03 «Конструирование и технология электронных средств». Пособие рекомендовано для студентов, обучающихся по данному направлению, а также для специалистов в области конструирования электронных средств.

Учебное пособие является дополнительным учебным материалом для совершенствования иноязычной коммуникативной компетенции студентов 1–2 курсов технического вуза. Пособие включает в себя лексические упражнения, предназначенные как для аудиторной, так и для самостоятельной работы.

Учебное пособие содержит теоретические материалы и примеры расчета и задания по расчету схем электронной техники. Приведены задания для выполнения расчетно-графической и самостоятельной работы студентов. Предназначены для студентов баклавриата, изучающих дисциплины «Электроника», «Электронная техника» и «Электроника и микропроцессорная техника», обучающихся по направлениям «Агроинженерия» и «Теплоэнергетика и теплотехника».

В учебном пособии рассмотрены вопросы анализа обнаружителей сигналов при проведении лабораторного практикума по курсу «Радиотехнические системы передачи информации». Предназначается для студентов специальностей 11.05.01 «Радиоэлектронные системы и комплексы», 11.05.02 «Специальные радиотехнические системы» и 11.05.04 «Инфокоммуникационные технологии и системы специальной связи» дневной и дистанционной форм обучения, а также специалистов, повышающих квалификацию в центрах переподготовки кадров.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 03.03.03 Радиофизика по дисциплине «Радиофизическая электроника», и содержит теоретические основы и рекомендации по выполнению лабораторных работ по изучению принципа действия, параметров и характеристик транзисторных генераторов, а также их практического применения.

Излагаются физические основы такого современного бурно развивающегося направления науки и техники, как функциональная микроэлектроника в части магнитоэлектроники и обработка сигналов с помощью спиновых волн, распространяющихся в магнитодиэлектрических кристаллах. Показано, что развитие магнитоэлектроники связано с разработкой сверхминиатюрных устройств, предназначенных для формирования, фильтрации и аналоговой математической обработки сигналов. Несмотря на то, что возможность и целесообразность использования спиновых волн для обработки сигналов обусловлено их низкой скоростью по сравнению со скоростью света, большинство вопросов, подробно рассмотренных в данном пособии, ранее в учебной литературе не рассматривались и освещались лишь в периодических изданиях и трудах научных конференций, которые были практически недоступны студентам. Целесообразность издания настоящего пособия, имеющего междисциплинарный характер, обусловлена необходимостью обеспечения учебного процесса по образовательным программам бакалавриата и специалитета по дисциплинам: «Электроника» и «Специальные радиоэлектронные устройства».

Рассмотрены вопросы построения моделей MatLab систем спектрального анализа в пространстве частот Фурье и Меллина, а также модели прикладных систем обработки сигналов при различных видах скремблирования и шифрования с использованием технологии MatLab. Приведены примеры создания рассмотренных алгоритмов в приложениях систем передачи информации.

Соответствует программе курса «Схемотехника радиоэлектронных устройств» для студентов всех форм обучения по направлению «Радиотехника».

Рассмотрены вопросы разработки апертурных антенн в печатном исполнении; а также вопросы их электродинамического моделирования, системы автоматизированного проектирования и области применения таких электродинамических структур. Особое внимание уделено вопросам разработки адекватных математических моделей для них с учетом возможности их комплексного использования в современных радиоэлектронных системах, например, для создания зеркальных антенн с плоскими рефлекторами, планарных линз, печатных фазированных антенных решеток и т.д. Описан комплекс вычислительных программ автоматизированного проектирования апертурных антенн в печатном исполнении. Исследованы электродинамические характеристики антенн данного класса и даны рекомендации для их автоматизированного проектирования. Теоретические материалы подкреплены результатами экспериментальных исследований и примерами расчетов.

В учебном пособии изложены основные аспекты математического моделирования неавтономных блоков конформной РЭА и ЭВА и применения совокупности электрорадиотехнических методов для инвариантного синтеза графических и аналитических многополюсных операторов теории систем электронных приборов (ЭП), соединенных в единое целое питающими проводами. Актуальность подобной формализации нелинейных электрических эффектов и явления регенерации в электронной цепи обусловлена решением задачи корректного проектирования оригинального конструктивно-технологического исполнения вакуумной и полупроводниковой электронной компонентной базы. На основе алгоритмов символьного анализа колебательных процессов в электромагнитном поле изделий технической электроники и наноэлектроники проведена оценка влияния самопроизвольно возникающих и контролируемых обратных связей на граничные условия, реализующие режимы рекуперации и усиления сигналов ЭП. Они позволяют получить наглядные импедансные критерии, необходимые для достоверного прогнозирования уменьшения энергопотребления и повышения диапазона рабочих частот аналоговых и цифровых устройств различного назначения.

Предназначено для самостоятельной проработки студентами дисциплины «Физико-химические основы нанотехнологий». Приведено описание методов и средств поиска литературных источников, рассмотрены принципы и структура составления реферата и оформления презентации. Указаны основные требования к оформлению и представлению реферата, а также к защите и оценке работы на мини-конференциях.

Рабочая тетрадь Workbook 2 разработана для самостоятельной работы студентов с целью качественной подготовки к аудиторным занятиям при работе с мультимедийным учебным пособием English in the Digital Age, Student’s Book 2. Издание содержит разнообразные упражнения, при выполнении которых студенты закрепляют навыки, полученные во время аудиторных занятий, повторяют грамматический материал, расширяют лексический запас и развивают навыки самостоятельного поиска нужной информации в англоязычной информационно-образовательной среде.

Предназначено для аудиторной работы студентов младших курсов технических специальностей, изучающих английский язык. Вторая книга базового курса состоит из трех модулей (4–6), содержащих современные аутентичные тексты, целью которых является развитие коммуникативной, лингвострановедческой и социокультурной компетенций. Издание также содержит ссылки на аудио- и видеоматериалы из открытых источников англоязычной информационно-образовательной среды и разнообразные лексико-грамматические упражнения. Тексты и упражнения знакомят студентов с историей развития современных средств коммуникации и компьютерных технологий, с новейшими разработками в области связи, компьютерных технологий и космических исследований.

Дано описание основных физических явлений при воздействии ускоренных потоков электронов, ионов и газоразрядной плазмы на поверхность обрабатываемых изделий. Рассмотрены ключевые операции изготовления микро- и наноструктур: нанесение тонких пленок в вакууме, вакуумно-плазменное травление и ионная имплантация. Акцентировано внимание на взаимосвязи между характеристиками технологических операций и показателями качества получаемых микро- и наноструктур. Приведены физико-химические модели расчета основных режимов элионной обработки.

Настоящее пособие подготовлено к изданию на основе конспекта лекций профессора Г.М. Мосягина по дисциплине «Теория оптико-электронных систем», которые он читал студентам кафедры «Лазерные и оптико-электронные системы» МГТУ им. Н.Э. Баумана. Целью дисциплины является эффективное освоение методов математического моделирования оптико-электронных приборов, используемых при выполнении базовых проектных процедур анализа и параметрической оптимизации.

Представлены современные подходы к модернизации существующих производств в различных секторах экономики на конкретных примерах компоновки средств доставки лазерного излучения (портальных, роботизированных, орбитальных). Приведены лучшие мировые практики производства лазерных технологических комплексов, компонентов интеллектуальной оснастки и реализации на их основе гибких производственных ячеек. Пособие призвано сформировать базовые компетенции у специалистов, участвующих в принятии решений по модернизации производства посредством создания на предприятии безлюдных зон, построенных на базе лазерных технологий.

Рассмотрены сварка композиционных материалов и гибридные лазерные технологии сварки. Особое внимание уделено сварке концентрированными источниками энергии металлических композиционных материалов, упрочненных частицами, а также гибридной лазерно-дуговой и лазерно-плазменной сварке.

Рассмотрены методы расчета пространственных параметров гауссова пучка, формируемого устойчивыми зеркальными и зеркально-линзовыми резонаторами и оптической системой. Дан пример выполнения расчета. Приведены условие и варианты домашнего задания по дисциплине «Лазерная оптика», критерии его оценки и вопросы для защиты домашнего задания.

Дано описание общей последовательности процессов микротехнологии на примерах производства интегральных микросхем и кремниевого микродатчика давления. Рассмотрены основные этапы получения кремниевых монокристаллических пластин, ключевые операции микротехнологии — изготовление кремниевых пластин, оксидирование. Акцентировано внимание на взаимосвязи между свойствами материалов, структуры, устройством и электрическими характеристиками микроструктур. Рассмотрены физико-химические модели и методы анализа качества технологических процессов микротехнологии.

Представлена методика оценки показателей надежности электромагнитных электрорадиоэлементов с учетом их конструктивного исполнения, технологии изготовления и изменения характеристик материалов в условиях эксплуатации. Показано, что в процессе длительной эксплуатации сопротивление электрической изоляции существенно изменяется, и это приводит к снижению надежности аппаратуры. Рассмотрены причины отказов электромагнитных компонентов (магнитопроводов, обмоток, ферритовых материалов), приведены результаты исследования их надежности.

Изложены основы современной цифровой электроники. Рассмотрены импульсный режим работы электронного устройства, схемы и характеристики различных аналоговых ключей (коммутаторов). Приведены классы логических элементов и их параметры, показаны особенности логических элементов различных логик. Рассмотрены комбинационные цифровые устройства: шифраторы, дешифраторы, преобразователи кодов, мультиплексоры и демультиплексоры, сумматоры и компараторы. Дано описание последовательностных цифровых устройств: триггеров, счетчиков импульсов и регистров. Рассмотрены программируемые логические интегральные схемы, описаны их классы. Приведены базовые сведения о микропроцессорах и микроконтроллерах.

Изложены основы аналоговой электроники. Рассмотрены базовые элементы электронных устройств: полупроводники, диоды, биполярные и полевые транзисторы. Даны основы усилительной техники на биполярных и полевых транзисторах, операционных усилителей, генераторов гармонических и импульсных сигналов, активных фильтров и вторичных источников питания.

Даны основы применения микроконтроллеров для управления электронными устройствами. Приведены примеры подключения к микропроцессору внешних устройств с параллельным и последовательным интерфейсом. Рассмотрено управление программой микропроцессора по флагам простейшего кнопочного пульта и прерывание исполнения программы от внешнего устройства и таймера микроконтроллера.

Рассмотрены вопросы моделирования простых схем, процессы оптимизации этих схем, а также процессы цифровой модуляции сигналов, характерных для современных протоколов проводной (DSL) и беспроводной связи (Wi-fi, Wimax, LTE).

Рассмотрены основные темы курса «Электроника». Приведены краткие теоретические сведения, примеры расчета и проектирования электронных устройств, контрольные вопросы, сформулированы программы выполнения лабораторных работ по каждой теме и требования к оформлению отчета. Все работы могут выполняться с применением как реальных элементов электроники и реальной измерительной аппаратуры, так и программ-симуляторов, таких как Proteus, Electronics Workbench, Microсap и т. п.

Рассмотрены вопросы, связанные с планированием и проведением эксперимента в электронной промышленности и наноинженерии, анализом полученных результатов и практическим применением методов моделирования технологического процесса и параметров его продукта. Представлена методология планирования и обработки результатов многофакторного эксперимента. Описано домашнее задание и даны рекомендации к его выполнению.

Рассмотрены вопросы, связанные с разработкой твердотельных усилителей для аналоговых трактов радиотехнических систем. Определена область применения транзисторных усилителей, указаны особенности их построения. Приведен алгоритм расчета усилителей в соответствии с основными системными требованиями, даны примеры расчета.

Представлены основные понятия и выражения, необходимые для расчета пространственных параметров гауссова пучка, формируемого устойчивыми двухзеркальными резонаторами и оптической системой. Рассмотрен пример выполнения домашнего задания по дисциплинам «Основы квантовой электроники», «Физические основы лазеров» и «Лазеры», приведены критерии его оценки, а также условия и варианты домашнего задания.

Издание содержит материалы для освоения методов измерений характеристик устройств СВЧ и антенн, представленные в виде описания четырех лабораторных работ по дисциплине «Устройства СВЧ и антенны». Приведены формулы для расчета диаграмм направленности и основных характеристик рупорной и диэлектрической антенн, зеркальной антенны с моноимпульсным облучателем, фазированной антенной решетки и антенны с управляемой ферритовой линзой. Дано описание лабораторных установок для определения амплитудной диаграммы направленности антенны, коэффициента усиления антенны, элементов матрицы рассеяния ферритовых устройств СВЧ: вентиля, фазовращателя, Y-циркулятора.

Cодержит материалы для освоения методов измерений характеристик СВЧ-устройств, представленные в виде описания лабораторной работы. Даны сведения об основных электрических характеристиках рассматриваемых устройств. Изложены принципы работы и представлены конструкции волноводных ферритовых фазовращателей, а также элементов фазированных антенных решеток на их основе. Приведены описание лабораторной установки и методика измерения фазовой характеристики интегрированного элемента проходной фазированной антенной решетки с волноводным ферритовым фазовращателем.

Изложены краткие теоретические сведения, необходимые для изучения основных схем асинхронных и синхронных триггеров. Дано описание лабораторной работы. Приведен порядок ее выполнения.

Издание содержит методические указания для выполнения лабораторного практикума, состоящего из трех комплексных лабораторных работ, в которых решаются 11 различных задач, разделенных по трем темам. Приведенные материалы соответствуют программам дисциплин «Эксплуатация, диагностика и ремонт РЭС» и «Электропреобразовательные устройства РЭС». Рассмотрены основные методы расчета выпрямителей, стабилизаторов, трансформаторов, импульсных и вторичных источников питания. Практическая часть посвящена проектированию и исследованию разрабатываемых схем в САПР Multisim (программный продукт подразделения Electronics Workbench Group компании National Instruments).

Кратко рассмотрены основные механизмы испарения вещества под действием импульсов лазерного излучения на непрозрачные среды. Приведено описание методики экспериментального определения порога лазерной абляции.

Кратко рассмотрены основные механизмы разрушения прозрачных сред под действием импульсов лазерного излучения. Приведено описание методики экспериментального определения порога пробоя прозрачных диэлектриков.

Рассмотрены возможности спутниковых многолучевых зеркальных и линзовых антенн, а также особенности построения бортовых цифровых многолучевых антенных решеток на основе крупноапертурных зеркальных и линзовых излучателей. Приводятся результаты оптимизации структуры и характеристик крупноапертурных излучателей, а также антенных решеток из них. Показаны преимущества многолучевых крупноапертурных излучателей при построении антенных решеток для глобальных систем спутниковой связи и возможные схемотехнические и конструктивные решения по построению цифровых антенных решеток.

Приведен порядок действий при разработке конструкции радиоустройства в виде печатного узла для заданной электрической принципиальной схемы в системе проектирования печатных плат P-CAD. Последовательно изложены шаги по преобразованию заданной схемы; выбору элементной базы; разработке в P-CAD библиотеки электрорадиоэлементов (ЭРЭ), электронного варианта схемы; по размещению ЭРЭ на основании печатной платы и трассировке электрических соединений. Даны рекомендации по оформлению итогов работы и по планированию самостоятельной работы студента при поэтапном выполнении домашнего задания.

Кратко рассмотрены основные механизмы разрушения прозрачных сред под действием импульсов лазерного излучения. Приведено описание методики экспериментального определения порога пробоя прозрачных диэлектриков.