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

Лабораторный практикум содержит теоретические сведения по тематике 10 лабораторных работ и общие требования по их выполнению. Темы работ связаны с разработкой и использованием моделей типовых радиотехнических средств. Программным инструментом моделирования является универсальная система MATLAB и ее пакет Simulink, имеющие удобную среду разработки и анализа виртуальных схем.

В издании даны описания пяти лабораторных работ, позволяющих экспериментально пронаблюдать преобразование детерминированных сигналов в нелинейных радиотехнических цепях и проверить методы математического описания этих преобразований. В практикуме приведены порядок выполнения работ, требования к оформлению отчетов, рекомендации по подготовке к работам, а также расчетную часть. Приведены основные расчетные соотношения.

Представлен материал, необходимый для изучения операционных усилителей: структура, элементы схемотехники, основные характеристики и параметры. Рассмотрены вопросы построения аналоговых устройств на операционных усилителях с резистивной и комплексной обратной связью. Приводятся справочные данные по параметрам отечественных и зарубежных ОУ (прил. 1–4).

В учебно-методическом пособии изложено содержание лекционных курсов, примеры задач и их решения по изучению основ квантовой радиофизики, а также дается краткое описание оптических и комбинированных резонаторов. Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности "радиофизика и электроника" и направлениям подготовки "Радиофизика" и "Конструирование и технология электронных средств", а также для повышения квалификации профессорско-преподавательского состава.

Кратко изложено описание процессов рассеяния и поглощения при взаимодействии электромагнитного излучения оптического диапозона с различными средами. Приведены основные расчетные формулы. Рассмотрены применения результатов решения прямых и обратных задач светорассеяния в медицине и биологии. Дана методика измерения индикатрис рассеяния с применением волоконно-оптических датчиков.

Кратко изложены основные принципы работы лазеров, дан обзор их возможных медицинских применений, приведены сведения из теории полупроводниковых лазеров. Рассмотрены перспективы применений полупроводниковых и волоконных лазеров в медицине ближайшего будущего, их преимущества (высокий КПД, надежность, многофункциональность, малогабаритность, экономичность, электробезопасность и т.д.). Практическая часть посвящена исследованию геометрии пучка излучения лазерного терапевтического аппарата типа «Узор» и волоконно-диодного модуля ДЛ-l. Предложена методика измерения поперечных размеров излучающей площадки полупроводникового активного элемента и числовой апертуры волоконного световода. Даны контрольные вопросы для закрепления знаний и навыков,полученных в процессе выполнения лабораторной работы. Приведен список литературы для более углубленного изучения затронутых вопросов.

Рассмотрены характеристики фонового излучения в ультрафиолетовой области спектра. Описаны оптические характеристики земной атмосферы. Приведены модели яркости безоблачного дневного неба в ультрафиолетовой области спектра.

Изложены основы квантовой теории излучения и взаимодействия излучения со средой. На основе квантовой теории излучения, предложенной Эйнштейном, и закона Бугера в дифференциальной форме рассмотрено взаимодействие излучения со средой (в том числе и с отрицательным коэффициентом поглощения).

Рассмотрены методики подготовки и проведения тренажа на комплексе средств автоматизации «Фундамент». Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, обучающихся по специальности «Радиоэлектронные системы и комплексы».

Методические указания посвящены вопросам моделирования и анализа радиотехнических устройств на примере усилителя низких частот с использованием программно-аппаратной платформы Advanced Design System (ADS) фирмы Agilent Technologies. Рассмотрены основные вопросы создания и редактирования проектов, моделирования и отображения результатов в ADS.

В пособии представлен программный комплекс цифрового моделирования в режиме реального времени характеристик заметности целей в лазерных и инфракрасных локационных системах. Рассмотрены статистические, структурные и алгебраические методы, методики и алгоритмы формирования цифровых моделей отражательных и излучательных характеристик 3D-объектов в системах оптической локации. На основе современных методов интеллектуального анализа данных предложено решение важных практических задач сжатия информации, полученной в результате имитационного цифрового моделирования, а также формирования информативных признаков для распознавания и классификации целей. Комплекс гарантирует требуемую адекватность получаемых данных и позволяет заменить дорогостоящие полигонные измерения универсальным и гибким вычислительным экспериментом.

Рассмотрены направления лазерной обработки, часто встречающиеся в машиностроении — гравировка, прецизионная резка, сварка миниатюрных изделий.

Даны необходимые указания к выполнению лабораторных работ по измерению средней мощности и энергии в импульсе лазерного излучения, приведены методики обработки результатов и расчета неопределенностей измерений.

Изложены принципы построения импульсных и фазовых дальномерных устройств. Приведены методики определения предельной измеряемой дальности и расчет точностных параметров дальномеров. Рассмотрены методы цифровой обработки сигналов, улучшающие характеристики приборов измерения дальности. Дано описание современной элементной базы.

Учебное пособие состоит из четырех разделов, посвященных лазерной обработке материалов, используемых в микроэлектронике. Рассмотрены такие часто используемые процессы, как обработка полупроводников и отжиг имплантированных слоев в полупроводниках, перекристаллизация и стабилизация параметров тонких слоев в полупроводниках, модифицирование и изменение химического состава поверхностных слоев путем лазерного напыления тонких пленок, осаждение пленок из газовой фазы и растворов. Большое внимание уделено вопросам обработки тонких пленок в виде лазерной подгонки пленочных резисторов, конденсаторов; вопросам лазерной литографии, записи информации.

Приведены описание и методика выполнения двух лабораторных работ, связанных с измерениями характеристик (цепей с сосредоточенными параметрами. На примере измерения сопротивления резисторов, емкости конденсаторов и индуктивности дросселей приведена оценка возможностей двух методов измерений: мостового и резонансного. Особенностью работ является подробное изучение применяемых приборов и анализ точности полученных результатов.

Приведены задание и порядок выполнения двух лабораторных работ по теме «Аналоговая электроника». Представлены электрические схемы исследуемых устройств, таблицы для экспериментальных данных и расчетных величин, оси координат необходимых графиков.

Изложены основы взаимозаменяемости и технических измерений. Большое внимание уделено принципам формирования допусков на размеры элементов деталей. Рассмотрены системы образования посадок при соединениях гладких поверхностей деталей. Основные положения системы допусков и посадок пояснены примерами с привлечением методов расчета размерных цепей.

Рассмотрены основные виды отклонений формы и расположения, волнистость и шероховатость поверхностей деталей. Показаны основные способы обозначения указанных отклонений на чертежах. Выполнена оценка влияния этих отклонений на работоспособность изделий. Рассмотрены основные показатели надежности радиоэлектронных средств и указаны пути их обеспечения.

Рассмотрены основные вопросы получения генерации в волоконных лазерах, методы накачки. Представлены активные элементы для активации волокна и схемы лазерных переходов. Описаны особенности резонаторов волоконных лазеров на брэгговских решетках и способы их получения. Приведены энергетические и пространственно-временные характеристики волоконных лазеров, работающих на редкоземельных элементах. Определены перспективы развития волоконных лазеров.

Изложены принципы построения млогабаритных лазерных изображающих систем, приведены методика расчета передающего канала на основе матричного полупроводникового источника излучения и оптического интегратора, методика светоэнергетического расчета системы, предназначенной для дистанционного обнаружения световозвращателей.

Рассмотрены особенности расчета электротехнических устройств с корректируемыми рабочими характеристиками. Особое внимание уделено современным методам построения амплитудных и фазовых корректоров, основанных на использовании невзаимных активных элементов. Изучены особенности построения и сопряжения элементов корректирующих устройств с использованием элементов интегральной техники.

Дано общее представление о процессах лазерной обработки полупроводников с целью рекристаллизации и отжига, описаны лазерные технологии модифицирования и изменения химического состава поверхностных слоев, напыления и осаждения тонких пленок, процессы лазерного легирования поверхности полупроводников. Также в пособии рассмотрены физико-химические и технологические процессы лазерной обработки пленок и деталей микроэлектроники, дана классификация методов лазерной обработки, рассмотрены методы подгонки параметров элементов микроэлектроники, размерной обработки и маркировки тонких пленок.

Рассмотрены физико-технические основы лазерных систем охлаждения и особенности их практической реализации. Для студентов МГТУ им. Н.Э. Баумана, изучающих проектирование лазерных приборов и систем.

Описаны основные кристаллические материалы, имеющие прозрачность в ИК-области, оценена их лучевая прочность, пороги разрушения и лучевая стойкость. Рассмотрены методы их определения. Даны рекомендации по применению материалов для проходной оптики в зависимости от мощности излучения СО2-лазеров.

Рассмотрены вопросы технического применения лазерного гирометра в качестве измерительного преобразователя в системах навигации и прецизионной измерительной техники.

Дан краткий теоретический анализ усилительных каскадов на операционных усилителях (ОУ) с определением их основных параметров и характеристик. Приведено описание цикла лабораторных работ, рассмотрена методика измерения характеристик и параметров каскадов на ОУ.

В пособии рассмотрены физико-химические процессы синтеза полимерных объектов методом лазерной стереолитографии, конструктивные особенности используемого для этого оборудования, основные аспекты технологии послойного синтеза, сделан обзор стереолитографических установок, выпускаемых в России и за рубежом. Также в данной работе освещены вопросы использования пластиковых моделей в литейных технологиях для получения отливок из различных материалов.

В методических указаниях содержатся описания четырех лабораторных работ, посвященных выбору и созданию моделей тепловых процессов лазерной обработки с применением аналитических методов расчета, установлению показателя технологической прочности сплавов при фазовых и структурных превращениях.

Монография посвящена обзору исследований влияния эффектов электронного беспорядка на электрон-фононное взаимодействие в металлах, сверхпроводниках, полупроводниках, а также в различных низкоразмерных структурах. Актуальность поднятых в монографии вопросов определяется интенсивным развитием нанотехнологий, созданием новых наноструктурированных материалов и уникальных наноэлементов для электроники и фотоники. Упругое электронное рассеяние на границах наноструктур качественно меняет взаимодействие электронов с фононами, что, безусловно, должно учитываться при проектировании соответствующей элементной базы. Прикладная часть работы посвящена контролируемой модификации электронных процессов для оптимизации новых наносенсоров на основе электронного разогрева в сверхпроводниковых и полупроводниковых структурах.

Методическая разработка по лабораторным работам по дисциплине УПОС охватывает весь додетекторный тракт - предлагается 14 методически разработок: входные цепи, резонансные усилители радиочастоты, преобразователи частоты, амплитудный детектор, частотные детекторы, автоматическая регулировка усиления, автоматическая подстройка частоты. Выполнение лабораторных работ предлагается выполнять путем моделирования с использованием прикладных программ «Elek-troniks Workbench (EWB) и «Multisim».

Изложены основы теории и построения устройств приема и обработки сигналов (УПОС). В первой части приведены краткие сведения о работе основных узлов УПОС до детекторного тракта. Каждый теоретический раздел сопровождается методическими разработками по выполнению соответствующих лабораторных работ. Во второй части пособия рассмотрены вопросы радиоприема и обработки непрерывных, дискретных и широкополосных сигналов. Учебное пособие предназначено для студентов радиотехнических и телекоммуникационных специальностей дневной и заочной форм обучения, а также инженеров, изучающих радиотехнические системы и устройства

Рассмотрены аналитические и компьютерные методы анализа работы генераторов с внешним возбуждением. Основное внимание уделяется информационным технологиям анализа и оптимизации усилителей мощности в нелинейном режиме большого сигнала, а также усилителей мощности в линейном режиме малого сигнала с использованием инструментальной среды AWR Microwave Office.

Монография посвящена анализу современного состояния специфических контрольно-измерительных приборов, главным элементом которых является акустический волновод. Рассмотрены вопросы теоретического и экспериментального исследования характеристик акустических волноводов методами, основанными на разложении по нормальным волнам, и методом, основанным на законах геометрической акустики.

Изложены вопросы повышения точности количественного анализа состава полидисперсных сильно рассеивающих сред на основании данных об ослаблении лазерного излучения слоем вещества. Предложены методы измерения ослабления излучения и математической обработки результатов.

Разработан новый комплексный метод лазерного фазового анализа оценки качества нефтепродуктов с использованием лазерного излучения, заключающийся в анализе фазовых превращений в мутной среде при ее охлаждении до застывания и последующем нагреве. Создан автоматизированный измерительный комплекс для экспресс-анализа нефтепродуктов. Отработаны методики оценки температуры замерзания, концентрации воды (обводненности) и изменения вязкости дизельных топлив и моторных масел с применением указанного метода и автоматизированного комплекса.

Пособие содержит материалы, сочетающие традиционные для данной учебной дисциплины основные определения, подходы и методы, изложенные в системах государственных стандартов и необходимые для грамотного составления конструкторской и технологической документации и производства серийной продукции, с методиками, основанными на информационных технологиях.

В учебном пособии описаны современные методы цифровой обработки сигналов. Предназначено для студентов, обучающихся по направлениям 210400.62 Радиотехника и 210700.62 Инфокоммуникационные технологии и системы связи (дисциплина «Основы цифровой обработки сигналов», цикл БЗ), очной формы обучения. Материал может быть использован также при подготовке студентами курсовых и выпускных квалификационных работ.

Содержит теоретический материал, необходимый для постановки задач расчета физических полей высоковольтных электротехнических и электрофизических установок и объектов методом конечных элементов. Рассмотрены многочисленные примеры задач с решениями.

В пособии изложены физические основы лазерных технологических операций, связанных с обработкой материалов (сварка, резка, термоупрочнение, и др.), в том числе биотканей (коагуляция, резание, силовая и низкоэнергетичная терапия). Анализируются физические процессы, протекающие в материалах, принципы моделирования нагрева вещества лазерным излучением, режимы лазерной обработки материалов на технологических установках, приводятся примеры применения лазеров в медицине и соответствующая лазерная медицинская техника.

В учебном пособии изложены основы взаимодействия оптического излучения с веществом, рассматриваются принципы работы мощных газовых лазеров, основные физические процессы в лазерных активных средах, свойства лазерного излучения и методы управления им, способы создания активных сред, методы формирования мощных лазерных импульсов с высоким качеством излучения. Разработано в рамках реализации Инновационной образовательной программы ТПУ по направлению «Энергосберегающие, базовые, специальные и промышленные электроразрядные, радиационные и плазменно-пучковые технологии».

В монографии представлены результаты исследования лазеров на парах металлов и их соединений с высокими частотами следования импульсов генерации. Рассмотрены основные схемы накачки и конструкции активных элементов лазеров на парах металлов. Проводится анализ физических процессов в плазме лазера, ограничивающих его частотные и энергетические характеристики. Большое внимание уделяется влиянию активных примесей на работу лазеров на парах металлов и их выходные характеристики. Рассмотрены некоторые перспективные приложения лазеров на парах металлов с высокими частотами следования импульсов.

В пособии даны описания лабораторных работ по сигналам, линейным и нелинейным радиотехническим цепям, прохождению детерминированных и случайных процессов через эти цепи, по цифровым фильтрам и цифровой фильтрации сигналов.

В работе содержаться теоретические материалы по дидактической единице "Операционные усилители" дисциплины "Электротехника и электроника"

Излагаются методы цифровой фильтрации узкополосных помех в радиоканалах связи. Разработаны новые подходы и алгоритмы сосредоточенных помех, рассмотрено их влияние на полезные сигналы.

Рассмотрены вопросы математического моделирования процессов, связанных с расчетом собственных частот, форм колебаний устройств, виброперегрузок и расчетами тепловых режимов электронных аппаратов, которые необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации радиоэлектронных устройств. Описаны отдельные динамические характеристики элементов конструкций электронной техники, приводимые к системам с сосредоточенными и распределенными параметрами.

Учебное пособие написано в соответствии с программой по иностранным языкам для неязыковых вузов и рассчитано на студентов, обучающихся по специальности «Оптические и оптикоэлектронные системы». Оно может использоваться также при обучении иностранному языку по специальности «Электронные приборы». Данное учебное пособие ставит целью обучение лексике, различным видам чтения специальной литературы, развитие навыков устной речи с профессиональным уклоном, включает тексты-образцы диалогической речи. Тематика текстов определяется требованиями учебной программы. Предполагается, что работа по данному пособию подготовит студентов к переводу оригинальной литературы по основным разделам оптоэлектроники.

Словарь содержит около 4500 терминов по оптоэлектронике, лазерной технике, волоконной оптике и оптическим методам обработки информации. В структуру словаря входят: частотный словарь однословных терминов, частотный словарь терминологических сочетаний, алфавитно-частотный словарь сокращений и условных обозначений.

«Инженерный журнал: наука и инновации» – научно-практическое издание, в котором публикуются оригинальные (т. е. не опубликованные в других изданиях) статьи, содержащие результаты научных исследований по всем разделам, заявленным в рубрикаторе. Выбор электронной формы издания был обусловлен необходимостью оперативного введения в научный оборот результатов научных исследований, что соответствует тенденции сделать оплаченные государством результаты научного труда общественным достоянием. Это же предполагает выбор редакцией журнала свободного доступа к его контенту.

Учебно-методическое пособие подготовлено на кафедре радиофизики физического факультета Воронежского государственного университета.