Описание раздела
В учебном пособии описываются процессы группирования в электронных пучках, волны пространственного заряда и их взаимодействие с электромагнитными волнами. Рассматривается работа электронных приборов с сосредоточенным взаимодействием (клистронов, триодов, гироприборов) и с распределенным взаимодействием (ЛБВ, ЛОВ, приборов типа М, электронно-волновых приборов). Исследуются полупроводниковые приборы; работающие на основе контактных явлений и ОДП (диоды, транзисторы. ЛПД, диоды Ганна), полупроводниковые приборы СВЧ на бегущих волнах, а также особенности их конструкций применения. Особое внимание уделяется вопросам создания гибридно-интегральных схем СВЧ. Для студентов, обучающихся по специальности «Радиофизика и электроника». Содержание Основные условные обозначения Предисловие Введение Часть первая. Вакуумная электроника СВЧ Глава 1. Физические основы работы вакуумных электронных приборов диапазона СВЧ 1.1. Электронные пучки Движение электронов в постоянном магнитном поле Способы создания протяженных электронных пучков 1.2. Особенности движения электронов в высокочастотных полях Скорость, время пролета и угол пролета электрона в поле ВЧ Энергетические особенности движения электрона в высокочастотном электрическом поле Наведенный ток Динамическое управление электронным потоком 1.3. Взаимодействие электронных потоков с электромагнитными полями Основные уравнения электроники СВЧ Мощность, отдаваемая электронным потоком электрическому полю Приближение заданного поля Полые резонаторы — колебательные контуры на сверхвысоких частотах 1.4. Волны в электронных потоках Диэлектрическая проницаемость плазмы Собственные колебания плазмы Дисперсионное уравнение и фазовая скорость волн пространственного заряда Суперпозиция волн пространственного заряда Энергия, переносимая волнами пространственного заряда Волны пространственного заряда в электронных пучках ограниченного сечения 1.5. Медленные электромагнитные волны Медленные волны в спирали Иные виды замедляющих систем Дисперсионные свойства замедляющих систем Пространственные гармоники Глава 2. Приборы, использующие взаимодействие электронных потоков с сосредоточенными электромагнитными полями 2.1. Клистроны Пролетный клистрон Отражательный клистрон 2.2. Особенности работы диодов и триодов в диапазоне СВЧ Влияние конечного времени пролета электрона на работу диода Монотрон Диод с постоянным электрическим полем Триод с положительной сеткой Триод с отрицательной сеткой Глава 3. Приборы, использующие взаимодействие электронных потоков с бегущими волнами 3.1. Дампа бегущей волны Принцип работы ЛБВ Дисперсионное уравнение ЛБВ Решение дисперсионного уравнения и расчет усиления ЛБВ Нелинейные явления Шумы в лампах бегущей волны Полоса усиливаемых частот Устойчивость работы ЛБВ 3.2. Лампа обратной волны Принцип действия ЛОВ Условия генерации 3.3. Электронно-волновые приборы Резистивный усилитель. Усилитель с индуктивным дрейфом. Плазменный усилитель Электронно-волновой усилитель Глава 4. Электронные приборы СВЧ со скрещенными полями (приборы типа М) 4.1. Электроника приборов типа М Группирование электронов в системах со скрещенными полями Линейная теория Нелинейные явления и электронный к. п. д. 4.2. Виды приборов типа М Лампа бегущей волны типа М Лампа обратной волны типа М Магнетрон Платинатрон Глава 5. Приборы, использующие вынужденное излучение свободных электронов Способы фазирования электронов Электронные приборы, в которых использовались колебания свободных электронов Гиротрон (мазер на электронноциклотронном резонансе) Приборы с быстрыми электромагнитными волнами Генераторы дифракционного излучения Часть вторая. Твердотельная электроника СВЧ Глава 6. Устройства СВЧ сосредоточенного типа на основе контактных явлений и отрицательной дифференциальной проводимости 6.1. Краткая характеристика полупроводников, используемых в диапазоне СВЧ Зонная структура полупроводников Статистика носителей Токопрохождение в полупроводниках 6.2. Контактные явления Свойства р - п контактов Свойства контакта металл - полупроводник Инжектирующие и омические контакты 6.3. Диодные и транзисторные структуры Точечный диод Обращенный и туннельный диоды Диод с барьером Шоттки (ДБШ) Биполярный транзистор Униполярные транзисторы Транзисторы СВЧ 6.4. Лавинно-пролетный диод Динамическая отрицательная проводимость Лавинный пробой Разновидности ЛПД Линейный анализ работы ЛПД Нелинейный анализ работы ЛПД Основные режимы работы ЛПД 6.5. Диод Ганна Междолинный переход Правила Кремера и линейный импеданс диода Ганна Домен сильного электрического поля Доменные режимы работы диода Ганна Режим ограничения накопления объемного заряда Глава 7. Полупроводниковые устройства СВЧ на бегущих волнах 7.1. Плазма твердых тел Параметры плазмы твердых тел Плазмоны Волновые явления в плазме твердых тел, помещенной во внешнее магнитное поле Особенности волновых явлений в плазме полупроводников, помещенной в постоянное электрическое поле 7.2. Приборы СВЧ на основе бегущих волн в плазме твердого тела Принцип работы и коэффициент усиления УБВ Разновидности УБВ Элементы СВЧ на основе плазмы твердых тел 7.3. Акустоэлектрические явления, применяемые в электронике СВЧ Пьезоэффект, электрострикция, деформационный потенциал Методы описания волновых акустоэлектрических явлений Классификация и основные свойства звуковых волн в ограниченных средах 7.4. Усиление звуковой волны Принцип работы усилителям звука на основе пьезополупроводника Усиление звуковой волны посредством деформационного потенциала Усиление звука в средах, обладающих большими постоянными электрострикции Разновидности, усилителей звука Глава 8. Конструктивные особенности и схемное исполнение твердотельных приборов СВЧ 8.1. Линии передачи Микрополосковые и щелевые линии Диэлектрические линии передачи Акустические –волноводы Преобразователи сигнала ВЧ в акустические волны Акустоэлектронные устройства СВЧ 8.2. Твердотельные приборы СВЧ Генераторы колебаний СВЧ Параметрические устройства СВЧ Сверхпроводящие устройства СВЧ Список использованной литературы Предметный указатель
