Радиотехника. Техника электромагнитных колебаний. Радиотехнические устройства и приборы (усилители, волноводы, генераторы и т.д.). Квантовая электроника. Лазеры, мазеры

Систематически и подробно рассмотрено решение уравнений электродинамики в дифференциальной форме как решение волнового уравнения или уравнения Гельмгольца для векторных потенциалов в задачах возбуждения электромагнитных полей различными источниками в неограниченном однородном пространстве. Подробно разобраны параметры полей сферической, цилиндрической и плоской волн, поверхностной волны. Изложены основные теоремы и принципы электродинамики; основы теории открытых и закрытых направляющих систем и объёмных резонаторов; рассмотрены электромагнитно-волновые явления, возникающие при отражении плоской волны от плоской поверхности раздела сред, и явления рассеяния и дифракции электромагнитного поля, соответствующие прикладным задачам радиотехники. Особое внимание уделено физической интерпретации явлений электромагнетизма. Все разделы книги снабжены контрольными вопросами.

Пособие содержит требования к выпускной квалификационной работе магистра, порядок ее подготовки, правила оформления и критерии оценивания, а также методические рекомендации по ее организации и выполнению, подготовленные с учетом предыдущих разработок авторов, а также их опыта практической работы с магистрантами в МТУСИ, ПГТУ и других вузах страны.

Рассмотрены вопросы метрологии и снижения уровня интермодуляционных искажений радиосигналов сверхвысокочастотного диапазона в усилителях их мощности, функционирующих с непостоянной огибающей с учетом эффекта памяти. Анализируются возможности достижения компромиссных решений между энергетической эффективностью, линейностью, расширением информационной полосы частот, требованиями электромагнитной совместимости и технико-экономическими показателями. Сопоставлены характеристики вакуумных и твердотельных активных элементов для бортового космического применения. Приведен обзор схем построения усилителей мощности с высокой линейностью и энергетической эффективностью, аналоговых, цифровых и алгоритмических технических решений по их линеаризации, включая адаптацию к изменению параметров окружающей среды. Рассмотрены причины появления, способы измерения и методы снижения пассивных интермодуляционных искажений сигналов в антенно-фидерных цепях и входных каскадах приемопередающих устройств, которые ранее считались линейными. Показаны пути и способы снижения их уровня до допустимого. Представлены результаты оригинальных исследований и научно-технических разработок.

Освещаются вопросы построения радиотехнических, телекоммуникационных и телевизионных систем и устройств.

Учебное пособие состоит из четырёх частей. Рассмотрены методы анализа, описаны основные классы СВЧ-устройств и линий передачи УВЧ и СВЧ, приведены при-меры практических конструкций. Во второй части учебного пособия рассмотрены основные классы направляющих сред, применяемых в диапазонах УВЧ и СВЧ, и их элементы, проанализированы электромагнитные явления в направляющих средах.

Учебное пособие состоит из четырёх частей. Рассмотрены методы анализа, описаны основные классы СВЧ-устройств и линий передачи УВЧ и СВЧ, приведены примеры практических конструкций. В первой части рассмотрены матричные методы анализа линеаризованных СВЧ-устройств, приведены примеры анализа СВЧ-устройств с использованием различных методов, описаны матрицы рассеяния базовых элементов, а также разработанная под руководством автора программа для анализа линейных СВЧ-устройств «ПАПИРУС» и порядок работы с ней.

Практикум посвящен исследованиям и анализу пассивных и активных электрических цепей в процессе изучения дисциплины «Основы теории радиотехнических цепей и сигналов» с помощью учебно-лабораторного комплекса (специализированного лабораторного стенда и осциллографа).

Учебное пособие предназначено для студентов, аспирантов и научных работников и содержит теоретические основы и рекомендации к выполнению научно-исследовательской работы по экспериментальному изучению параметров функциональных материалов с помощью волновода. В пособии содержится общая информация о волноводах, описаны методы измерения и расчетов электрических параметров различных материалов. В приложении описаны особенности методик измерений, основные результаты, полученные авторами за последние несколько лет.

Изложена теория колебаний цифровых систем первого и второго порядков. Приведен математический аппарат, основанный на теории точечных отображений. Рассмотрены линейные и обусловленные переполнением и квантованием нелинейные свободные колебания и колебания при постоянном и гармоническом входных воздействиях. В третьем издании первый раздел дополнен разработанным автором методом анализа вынужденных колебаний в цифровых динамических системах при периодических входных воздействиях, а второй, четвертый и пятый разделы расширены вопросами, посвященными нелинейным искажениям гармонических сигналов в рекурсивных динамических системах с переполнением и квантованием. Результаты анализа проиллюстрированы траекториями движений, бифуркационными и вероятностными диаграммами.

Приведен математический аппарат для анализа сигналов и цепей дискретного времени. Изложены спектральная теория периодических и непериодических цифровых сигналов, теория цепей дискретного времени. Подробно рассмотрены частотные свойства и временные характеристики базовых нерекурсивных и рекурсивных линейных цепей (цифровых фильтров) первого и второго порядков. Изложены методы изменения частоты дискретизации цифровых сигналов: децимация и интерполяция, а также способы их реализации. Уделено внимание теории случайных сигналов и процессов дискретного времени, протекающих в цифровых цепях. Рассмотрены эффекты квантования в цифровых сигналах и цепях.

Книга посвящена истории детекторных радиоприемников, в которой центральной фигурой выступает наш соотечественник А. C. Попов – изобретатель первого в мире детекторного радиоприемника, запатентованного в России, Англии, Франции, Испании, Швейцарии и США. Рассмотрены исторические этапы развития детекторного приема – от бурного взлета в довоенный и послевоенный периоды, когда с появлением сети мощного радио- вещания, развитием радиоэлектроники и элементной базы детекторный приемник имел массовое распространение, до наших дней. Рассказывая об истории детекторных приемников, автор в первую очередь повествует о людях – ученых, конструкторах, радиоинженерах, организаторах производства, которые развивали эту технику и создавали радиоэлектронную отрасль страны. И, наконец, дается ответ на вопрос: каковы перспективы развития детекторного радиоприема в наши дни?

Рассмотрен способ разработки программируемых устройств, основанный на модельно-ориентированном проектировании. Приведены примеры использования данного способа при разработке типовых радиотехнических устройств на наиболее распространенных микроконтроллерах фирмы Atmel. Освоение модельно-ориентированного проектирования на бюджетных, массового применения платах Arduino обеспечивает готовность разработчиков к широкому и эффективному использованию программируемых микроконтроллеров, сигнальных процессоров и ПЛИС при разработке радиотехнических систем различного назначения.

Настоящее учебное пособие представляет собой вторую часть рабочего материала, входящего в состав программы курса «Квантовая механика и статистическая физика», изучаемых в бакалаврских направлениях подготовки 11.00.00 «Электроника, радиотехника и системы связи». В пособии изложены разделы квантовой механики, посвященные внешним воздействиям температуры и магнитных полей, а также образованию поверхностных и объёмных дефектов и их учёту в рассмотрениях изменений энергетических состояний, которые влияют на свойства некоторых материалов радиоэлектроники. Подробно рассмотрены теория сверхпроводимости металлов, образование и взаимодействие ряда квазичастиц: поверхностных поляритонов, спиновых волн, плазмонов и магнонов при указанных внешних воздействиях. В учебном пособии также имеются контрольные вопросы для проверки уровня освоения материала.

В сжатой форме проанализированы принципы построения сообщений, формируемых протоколами транкинговых сетей радиосвязи на примере стандартов TETRA и APCO 25. Рассмотрены особенности протоколов кодирования, шифрования и модуляции в проекции взаимодействия логических и физических каналов транкинговой системы. Приведены примеры создания рассмотренных алгоритмов в приложениях LabVIEW.

В учебном пособии представлены материалы лекционных и практических занятий по следующим разделам дисциплины «Основы теории цепей»: «Цепи с взаимной индуктивностью»; «Связанные колебательные контуры»; «Методы формирования уравнений электрического равновесия сложных цепей»; «Основные теоремы теории цепей»; «Нелинейные резистивные цепи».

Учебное пособие содержит краткий обзор задач оптимального приема сигналов. Основная часть посвящена изложению байесовского принципа обнаружения и различения сигналов в радиотехнических системах.

В пособии даны теоретические сведения по операционным усилителям (ОУ): история возникновения, технологии изготовления, статические и динамические характеристики. Рассматриваются схемы включения ОУ с целью создания различных измерительных преобразователей, погрешности схем на ОУ, специальные разновидности ОУ (инструментальные, полностью дифференциальные, с коррекцией смещения нуля и т. д.).

Учебное пособие посвящено организации производственной практики: научно-исследовательской работе для студентов II курса магистратуры факультета радиотехники и электроники по направлениям подготовки 11.04.01 «Радиотехника» и 11.04.02 «Инфокоммуникационные технологии и системы связи». В пособии приводятся краткие теоретические сведения о сущности направлений, раскрываются области научных интересов по этим специальностям, описывается методология проведения научного исследования, научного поиска, даются рекомендации по оформлению материалов статей, научных отчетов, магистерской диссертации. Кроме того, приведены практические задания, закрепляющие теоретический материал.

На конкретных примерах рассмотрены особенности схемотехнического компьютерного моделирования типовых схем выпрямителей, сглаживающих фильтров, импульсных модуляторов, линейных и импульсных стабилизаторов постоянного напряжения, а также модуляционных источников электропитания в программных пакетах Micro-Cap и OrCAD PSpice. Приведены краткие теоретические сведения об источниках электропитания радиоэлектронной аппаратуры, а также контрольные вопросы и задания для самостоятельной подготовки студентов.

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.

Пособие предназначено для самостоятельной проработки студентами темы «Лазеры. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом» по дисциплинам «Физика» и «Общая физика». Рассмотрены физические принципы и устройство лазеров, свойства и основные преимущества лазерного излучения. Приведены требования к изделиям конструкционной оптики. Представлены технологии лазерного скрайбирования, абляции и лазерного управляемого термораскалывания с одновременным притуплением кромок торцов.

Рассмотрены методы построения, схемотехника и характеристики типовых функциональных устройств цифровой техники: ключей, мультивибраторов, триггеров, регистров, счетчиков, шифраторов, дешифраторов, аналого- цифровых и цифроаналоговых преобразователей. Дана методика расчета отдельных узлов.

Рассмотрены оптические модели земной атмосферы в ультрафиолетовом, видимом, ближнем инфракрасном и среднем инфракрасном спектральных диапазонах. Описаны модели газовой, аэрозольной и турбулентной атмосфер. Приведены высотные профили коэффициентов поглощения земной атмосферы для разных сезонов и высотная оптическая модель континентального аэрозоля для ультрафиолетового (0,3471 мкм), видимого (0,53 мкм) и ближнего (1,06 мкм) инфракрасного спектральных диапазонов с оптическими характеристиками, определяющими энергетику монохроматического лазерного излучения при распространении в аэрозольной атмосфере.

Рассмотрены основы теории обнаружения сигналов, включающие классический подход и метод адаптивного обнаружения с постоянным уровнем ложных тревог (ПУЛТ-обнаружители). Даны алгоритмы расчета показателей обнаружения целей и различные варианты построения оптимальных обнаружителей.

Изложены теоретические основы частотного метода анализа линейных электрических цепей и устройств, даны примеры расчета параметров элементов звеньев фильтров и построения графиков их временных и частотных (в том числе, логарифмических) функций, приведено описание процессов моделирования фильтров. Представлены варианты заданий лабораторно-практических занятий с методическими указаниями, кратким теоретическим материалом и примерами расчетов и построений частотных характеристик пассивных, активных и цифровых фильтров с использованием авторских программных сред LgH, ARCF и DFLD. Книга сопровождается электронным приложением «Частотные фильтры» доступным для скачивания на сайте издательства.

Изложены основы теории цифровых устройств: позиционные системы счисления, способы представления и минимизации булевых функций. Рассмотрены основные узлы цифровой автоматики: триггеры, счетчики, делители, регистры, мультиплексоры, шифраторы, дешифраторы.

Издание посвящено теории антенн и соответствует программе изучения дисциплины «Устройства СВЧ и антенны». Вторая часть содержит описание основных конструкций антенн различного назначения; рассмотрены вопросы анализа характеристик этих антенн, методы их оптимизации.

Издание посвящено теории антенн и соответствует программе изучения дисциплины «Устройства СВЧ и антенны». В первой части рассмотрены основы теории антенн, вопросы анализа характеристик излучения антенн, методы расчёта параметров антенн, даны краткие сведения о распространении радиоволн, описаны компьютерные программы, используемые для анализа антенн, приведены примеры их применения. Даны контрольные задания и задачи, рекомендации по их решению и оформлению.

Монография посвящена исследованию физических и конструктивно-технологических особенностей резонансных отрезков электродинамических замедляющих систем и структур с метаматериалами для создания на их основе многофункциональных элементов, узлов и модулей, обеспечивающих миниатюризацию и улучшение электрических параметров и характеристик микроволновых частотно-селективных устройств. Предложенные и разработанные конструкции перспективны для применения в составе современных средств телекоммуникаций и связи.

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».

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».

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 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».

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 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.

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».

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.

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 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.

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 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.

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.

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