Geum.ru

Программа вступительного экзамена по специальности 05. 12. 07 Антенны, свч устройства и их технологии

Вид материалаПрограмма

Содержание


К утверждению
Содержание программы
2. Содержание курса
4) Генераторы и усилители СВЧ.
Подобный материал:


«Утверждаю»

Проректор по научной работе БГУИР

________________Муравьев В.В.

«____»_________________2001г.


ПРОГРАММА


вступительного экзамена по специальности 05.12.07

Антенны, СВЧ устройства и их технологии»


Минск – 2001




УТВЕРЖДЕНО

Первый заместитель Министра образования Республики Беларусь

_________________________А.И.Жук

"____"____________200__ г.



УТВЕРЖДЕНО

Проректор по научной работе БГУИР

____________________В.В.Муравьев

"___"__________________2001 г.
РЕКОМЕНДОВАНО

^ К УТВЕРЖДЕНИЮ

Экспертный совет № ____________

(протокол от "___"______200__, №___)

Председатель экспертного совета

Разработчики:

Кураев А.А., д.ф.-м.н., профессор,

зав.каф. АиУСВЧ БГУИР

Юрцев О.А., д.т.н., профессор

каф. АиУ СВЧ БГУИР

Тамело А.А., к.т.н., доцент

каф. АиУ СВЧ БГУИР
СОГЛАСОВАНО

Председатель совета Д 02.15.02

_____________________В.В.Муравьев

"_____"______________2001 г.



Одобрено на заседании кафедры А и У СВЧ БГУИР

(протокол от "____"___________2001 г. №_____)

Зав.кафедрой______________________А.А.Кураев




Рецензенты (эксперты): научно-технический совет по радиотехнике и связи

( протокол № от «_____»____________2001 г.)

Председатель совета___________________В.А.Чердынцев

^

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ




1. Общие методические рекомендации


Расширение области применения и достижения в создании современных типов СВЧ устройств и антенн предопределяют новые подходы к их изучению и проектированию. В связи с освоением КВЧ диапазона появились новые по механизму действия электронные и твердотельные усилители и генераторы СВЧ и КВЧ, которые также требуют подробного их изучения. Использование пиковых мощностей порядка 3-15 ГВт в мощных радиолокационных системах и системах ПРО нового поколения также привело к изменению конструкций и характеристик СВЧ элементов и антенных комплексов.

Указанные изменения нашли отражение во всех разделах данной программы. К сожалению, в последние годы прекращен выпуск учебников по современным проблемам теории и техники антенн и СВЧ устройств. Эту проблему можно обойти, воспользовавшись весьма обстоятельными обзорами, публикуемыми в ежемесячном журнале «Зарубежная радиоэлектроника. Успехи современной радиоэлектроники» за 1992-2002 годы.


^ 2. Содержание курса


1) Теория электромагнитного поля.


1.1. Уравнения Максвелла. Дифференциальная и интегральная формы. Материальные уравнения.

1.2. Граничные условия для нормальных и тангенциальных составляющих электромагнитного поля (ЭМП).

1.3. Энергия электромагнитного поля. Теорема Умова-Пойтинга. Теорема взаимности.

1.4. Электромагнитные волны в свободном пространстве. Линейная и круговая поляризации. Вращение плоскости поляризации в гиротропных средах.

1.5. Преломление и отражение плоских волн на границах раздела двух сред.

1.6. Излучение электромагнитных волн. Ближняя и дальняя зоны.

1.7. Дифракция. Приближение Гюйгенса-Кирхгофа. Геометрическая теория дифракции.

2) Волноводы и устройства СВЧ.


2.1. Линии передачи энергии СВЧ (волноводы). Технические характеристики: погонное затухание, дисперсия, электропрочность, волновое сопротивление. Типы волн. Одномодовый и многомодовый режимы работы волноводов.

2.2. Элементы волноводных трактов и согласующих устройств:

- коаксиальные линии – опорные шайбы, резонаторы, сочленения с другими линиями передачи;

- прямоугольные волноводы: возбуждающие устройства, элементы согласования, диафрагмы, фланцы, щели, штыри;

- круглый волновод: возбуждающие устройства, фланцы, вращающиеся сочленения, фильтры типов волн, поляризационные устройства;

- микрополосковые линии: резонаторы, элементы связи, согласующие устройства, шлейфы;

- оптические волноводы: возбуждающие устройства, согласующие устройства.

2.3. Матричная теория цепей СВЧ. Определение пассивного линейного многополюсника СВЧ. Матрицы рассеяния. 6- и 8-полюсники СВЧ. Синтез и анализ цепей СВЧ. САПР для цепей СВЧ.

2.4. Направленные ответвители и делители мощности. Направленные ответвители на связанных линиях передачи. Щелевой мост. Двойной Т-мост. Гибридное кольцо. Аналоги на микрополосковых линиях. Принцип декомпозиции сложного устройства СВЧ для САПР.

2.5. Фильтры. Фильтры с оптимальными частотными характеристиками. Конструкции многорезонаторных фильтров на основе волноводных, коаксиальных и микрополосковых трактов. Ступенчатые и плавные согласующие переходы с оптимальными частотными характеристиками. Фильтры на поверхностных акустических фильтрах (ПАВ).

2.6. Управляющие устройства СВЧ. Механические и газоразрядные коммутаторы. Антенные переключатели. Р- -п диоды в коммутирующих устройствах. Схемы диодных фазовращателей.

2.7. Ферритовые устройства. Перестраиваемые фильтры. Фазовращатели. Вентили и циркуляторы.


3) Антенны и антенные системы.


3.1. Вибраторные антенны. Диаграмма направленности вибратора и сопротивление излучения. Петлевой, шунтовой, несимметричный, Г-образный вибраторы.

3.2. Щелевые антенны. Щелевая антенна в плоском экране. Вибраторный аналог щелевого излучателя. Щелевой излучатель в прямоугольном волноводе. Микрополосковые излучатели и их эквивалентные схемы. Резонансные и нерезонансные волноводно-щелевые антенны.

3.3. Параметры антенн. Диаграмма направленности. Ширина главного луча и уровень боковых лепестков. Коэффициент направленного действия (КНД), коэффициент полезного действия (КПД), коэффициент усиления антенны. Фазовые и поляризационные свойства поля излучения антенн. Применения теоремы взаимности к расчету приемной антенны. Шумовая температура приемной антенны и приемного тракта СВЧ. Взаимное сопротивление и взаимное влияние системы двух или нескольких антенн. Электромагнитная совместимость антенных систем.

3.4. Линейные излучающие системы и антенны бегущей волны. Идеальный линейный излучатель. Режимы излучения: поперечный, осевой, наклонный. Ширина луча и КНД в различных режимах. Характеристика направленности равномерной линейной антенной решетки. Способы подавления побочных максимумов. КНД антенной решетки. Диэлектрические спиральные, импедансные, директорные, логопериодические и логоспиральные антенны.

3.5. Апертурные антенны. Сведение неплоских апертур к эквивалентным плоским. Характеристика направленности плоской апертуры. Электрическое отклонение луча в плоской апертуре.

3.6. Сканирующие фазированные антенные решетки (ФАР). Плоские ФАР. Размещение излучателей в апертуре ФАР и условия отсутствия побочных главных максимумов. Синтез диаграмм направленности заданной формы.

3.7. Антенны СВЧ. Рупорные антенны: пирамидальные, биконические и коробчатые. Линзовые антенны: условия обеспечения синфазности на раскрыве линзы; зонирование линз; методы сканирования главным лучом. Зеркальные антенны: параболические, цилиндрические и сферические. Зеркальные антенны переменного профиля.

3.8. Элементы статистической теории антенн. Статистические параметры амплитудно-фазового распределения. Средняя диаграмма направленности. Средний и предельный КНД антенны.

3.9. Численные методы анализа антенн. Решение внутренней задачи теории антенн на основе интегральных уравнений для тока. Численное решение внешней задачи теории антенн.

3.10. Антенные системы с обработкой сигнала. Моноимпульсные антенны с амплитудной и фазовой пеленгацией и суммарно-разностной обработкой сигнала. Антенны с синтезированной апертурой. Адаптированные антенные решетки.

^ 4) Генераторы и усилители СВЧ.


4.1. Генераторы со статическим управлением. Генератор с обратной связью. Разрезной магнетрон. Диодные генераторы СВЧ. Генераторы на диодах Ганна, лавино-пролетных и туннельных диодах. СВЧ транзисторы: биполярные и полевые. Генераторы СВЧ на транзисторах. Малошумящие и усилители мощности на транзисторах.

Приборы на резонансно-туннельных эффектах. Перспективы квантовых приборов в СВЧ устройствах и системах. Терабитные импульсные устройства на основе приборов новых типов.

4.2. Принципы динамического управления электронным потоком. Модуляция по скорости. Инерционная группировка (0-типа). Силовая группировка в скрещенных электрическом и магнитном поле (М-типа). Гирорезонанс.

4.3. Генераторы СВЧ: клистроны, магнетроны, гиротроны, ЛСЭ, ЛОВ.

4.4. Усилители электромагнитных колебаний СВЧ: клистроны, ЛБВ, гироклистроны, гиро-ЛБВ, убитроны.


ЛИТЕРАТУРА




  1. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1973.
  2. Вольман В.И., Пименов Ю.В. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1971.
  3. Лавров А.С., Резников Г.Б. Антенно-фидерные устройства. М.: Сов. Радио, 1974.
  4. Фальковский О.И. Техническая электродинамика. М.: Связь, 1978.
  5. Фрадкин А.Л. Антенно-фидерные устройства. М.: Связь, 1977.
  6. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. М.: Энергия, 1975.
  7. Сазонов Д.М.., Гридин А.И., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ. М.: Высш. Школа, 1981.
  8. Аверьянов В.Я. Устройства СВЧ, ч.1, 2, М.: МРТИ, 1981, 1982.
  9. Вайнштейн Л.А., Солнцев В.А. Лекции по сверхвысокочастотной электронике. М.: Сов. Радио, 1973.
  10. Цейтлин М.Б., Фурсаев М.А., Бецкий О.В. Сверхвысокочастотные усилители со скрещенными полями. М.: Сов. Радио, 1978.
  11. Кураев А.А. Сверхвысокочастотные приборы с периодическими электронными потоками. Мн.: Наука и техника, 1971.
  12. Кураев А.А. Мощные приборы СВЧ. Методы анализа и оптимизации параметров. М.: Радио и связь, 1986.
  13. Антенны и устройства СВЧ (под ред. Д.И. Воскресенского). М.: Радио и связь, 1981.
  14. Чаплин А.Ф. Анализ и синтез антенных решеток. Львов: Высшая школа, 1987.



ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА




  1. Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика. М.: Радио и связь, 2000.
  2. Айзенберг Г.З., Янпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенна УКВ. 4.1,2. М.: Связь, 1977.
  3. Шур М.С. Приборы на основе арсенида галлия. М.: Мир, 1984.