Скачать 108.5 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского» Радиофизический факультет Кафедра электроники УТВЕРЖДАЮ Декан радиофизического факультета ____________________Якимов А.В. «18» мая 2011 г. Учебная программа Дисциплины Б3.Р12 «Взаимодействие электронных потоков с электромагнитными полями» по направлению 011800 «Радиофизика» Нижний Новгород 2011 г. 1. Цели и задачи дисциплины Цель курса - сформировать у студентов современное представление об основных физических процессах, протекающих в мощных электронных приборах СВЧ, где излучающие электромагнитную энергию частицы движутся в вакууме. Рассматриваются механизмы группировки и последующего излучения электронов в различных типах усилителей и генераторов СВЧ диапазона длин волн. 2. Место дисциплины в структуре программы бакалавра Дисциплина «Взаимодействие электронных потоков с электромагнитными полями» относится к дисциплинам вариативной части профессионального цикла основной образовательной программы по направлению 011800 «Радиофизика», преподается в 8 семестре. 3. Требования к уровню освоения содержания дисциплины В результате освоения дисциплины «Взаимодействие электронных потоков с электромагнитными полями» формируются следующие компетенции:
При изучении курса студенты должны освоить следующие разделы.
Полученные в лекционном курсе знания используются студентами на лабораторных занятиях для изучения режимов работы и возможностей СВЧ приборов. 4. Объём дисциплины и виды учебной работы Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы, 108 часов.
5. Содержание дисциплины 5.1. Разделы дисциплины и виды занятий
5.2. Содержание разделов дисциплины Раздел 1. Основные понятия электроники СВЧ Особенности работы электронных ламп на СВЧ. Инерция электронов. Наведенные токи в цепях электродов. Теорема о полном токе. Теорема Шокли - Рамо. Проводимость электронного промежутка на СВЧ. Монотрон. Метод полного тока. Теория диода на СВЧ. Принципы отбора энергии от электронного потока в электронных приборах СВЧ. Статическое и динамическое управление электронным потоком. Скоростная модуляция электронного потока. Уравнение скоростной модуляции. Раздел 2. Клистроны Двухрезонаторный пролетный клистрон. Устройство и принцип действия. Пространственно-временная диаграмма. Параметр группировки. Конвекционный и наведенный токи в пролетном клистроне. Мощность и КПД клистрона. Принцип работы многорезонаторного клистрона. Генераторы на клистронах. Отражательный клистрон. Устройство, пространственно-временная диаграмма. Наведенный ток, мощность и КПД отражательного клистрона. Влияние нагрузки на выходную мощность. Зоны генерации. Электронная проводимость клистрона. Стартовый ток и перестройка частоты клистрона. Раздел 3. Лампы бегущей и обратной волны типа О (ЛБВ-О, ЛОВ-О) Принцип действия ЛБВ-О. Общие свойства электродинамических систем. Электродинамические системы ЛБВ. Свойства периодических замедляющих систем. Пространственные гармоники. Фазовая скорость пространственной гармоники. Распределение электрического поля гармоники. Дисперсионная характеристика. Устройство ЛБВ. Линейная теория ЛБВ. Дисперсионное уравнение ЛБВ. Параметры дисперсионного уравнения. Свойства корней дисперсионного уравнения. Коэффициент усиления ЛБВ. Крестатронный эффект. Нелинейная теория ЛБВ. Модель электронного потока в электронных приборах СВЧ. Метод крупных частиц. Дебаевский радиус электронного пучка. Нелинейные эффекты при группировке в ЛБВ. Зависимость коэффициента полезного действия ЛБВ от параметров дисперсионного уравнения. Способы увеличения КПД ЛБВ-О. Особенности миллиметровых ЛБВ. Лампа обратной волны. Принцип действия. Дисперсионная характеристика замедляющей системы. Распределение поля и тока, электронная перестройка частоты. Раздел 4. ЛБВ М-типа. Магнетрон Устройство. Группировка в ЛБВ-М. Коэффициент полезного действия. Линейная теория ЛБВ-М. Коэффициент усиления. Нелинейная теория ЛБВ-М. Статический режим работы магнетрона. Электронное облако в негенерирующем магнетроне. Колебательные системы магнетронов. Виды колебаний колебательной системы магнетрона, -вид колебаний. Группировка электронов и КПД магнетрона. Раздел 5. Релятивистская высокочастотная электроника. Лазеры и мазеры на свободных электронах Классические электроны-осцилляторы и электронные мазеры. Принцип работы МЦР. Оценки оптимальных параметров. Устройство и работа гиротрона. Причины увеличения ускоряющего напряжения в электронных приборах СВЧ. ЭОС релятивистских приборов. Релятивистская ЛБВ. Оценки оптимальных параметров. Релятивистские электронные мазеры - МЦАР и убитрон. Раздел 6. Вакуумная микроэлектроника СВЧ Сравнительная характеристика вакуумных и полупроводниковых приборов СВЧ. Конструкция и параметры решетки автоэмиссионных катодов на основе катодов Спиндта. Диод и триод с катодом Спиндта. Устройство и принцип работы клистрода. Особенности устройства и работы ЛБВ О и М типов с катодами Спиндта. 6. Лабораторный практикум Не предусмотрен. 7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 7.1. Рекомендуемая литература. а) основная литература:
б) дополнительная литература:
8. Вопросы для контроля
9. Критерии оценок
10. Примерная тематика курсовых работ и критерии их оценки Курсовые работы не предусмотрены. Программа составлена в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 011800 «Радиофизика» Автор программы _________________ Мануилов В.Н. Программа рассмотрена на заседании кафедры 06 апреля 2011 года протокол № 4 Заведующий кафедрой __________________ Гапонов С.В. Программа одобрена методической комиссией факультета 11 апреля 2011 года протокол № 05/10 Председатель методической комиссии _________________ Мануилов В.Н. |
Радиофизический факультет Дисциплины 02 «Полупроводниковые лазеры в оптической связи и измерительных системах» | Радиофизический факультет Данная дисциплина относится к общепрофессиональным дисциплинам федерального компонента, преподается в 9 семестре | ||
Радиофизический факультет Данная дисциплина относится к дисциплинам специализации федерального компонента, преподается в 6 и 7 семестрах | Радиофизический факультет ... | ||
Радиофизический факультет Цель курса – сформировать у студентов представления о квантовомеханических закономерностях, лежащих в основе современной физики и... | Радиофизический факультет Целью преподавания дисциплины «Дискретная математика» является подготовка специалистов к деятельности в сфере разработки, исследования... | ||
Радиофизический факультет Содержание дисциплины направлено на расширение знаний электродинамики плазменных процессов, обусловленных ионизационной нелинейностью... | Радиофизический факультет Цель изучения дисциплины состоит в освоении студентами методологии и технологии моделирования (в первую очередь компьютерного) информационных... | ||
Радиофизический факультет Содержание дисциплины направлено на углубленное изучение методов физики твердого тела, знакомство с некоторыми современными проблемами... | Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Факультет русской филологии и журналистики. Факультет истории и юриспруденции. Факультет татарской и сопоставительной филологии.... | ||
Радиофизический факультет Дисциплина базируется на знаниях студентов, приобретенных в курсах общей физики, полупроводниковой электроники, электродинамики и... | Радиофизический факультет Большое внимание в курсе уделено сопутствующему математическому описанию указанных процессов и их использованию для расчета основных... | ||
Радиофизический факультет Дисциплина «Физическая электроника» относится к дисциплинам базовой части профессионального цикла основной образовательной программы... | Радиофизический факультет Основное внимание при чтении лекций уделяется приближенным методам решения задач распространения и рассеяния скалярных волн в средах... | ||
Радиофизический факультет Содержание дисциплины направлено на изучение разделов аналитической геометрии и высшей алгебры, необходимых для понимания других... | Радиофизический факультет Свч, квч и терагерцовых диапазонов частот. Рассматриваются процессы, происходящие в гетеропереходах, и объясняются основные причины... |