Электрон каттик жисмли асбоблар ва микроэлектроника

УЗБЕКИСТОН ПОЧТА ВА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯЛАР

АГЕНТЛИГИ

ТОШКЕНТ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА АЛОКА ИНСТИТУТИ

ЭКА кафедраси

« ЭЛЕКТРОН, КАТТИК ЖИСМЛИ АСБОБЛАР ВА

МИКРОЭЛЕКТРОНИКА » ФАНИДАН

ТОПШИРИК ВА УСЛУБИЙ КУРСАТМАЛАР

ТУПЛАМИ

Телекоммуникациялар В522300 йуналиши буйича

бакалаврлар тайерлаш учун

Тошкент 2002

1-КИСМ. ЭЛЕКТРОН ВА КАТТИК ЖИСМЛИ АСБОБЛАР

1.1-топширик

ЭЛЕКТРОН БОШКАРИЛУВЧИ ЛАМПА (ЭБЛ)

Курс булими – ЭБЛнинг вазифаси ва таснифи. Сигнални

узгартиришнинг умумий принциплари.

Топширикдан максад- ЭБЛ ларга доир асосий таърифларни ва

таснифлаш белгиларини узлаштириш.

Топширикнинг мазмуни

Куйидаги саволларга езма жавоб беринг ;

1. Электрон бошкарилувчи лампа нима ?

2.ЭБЛнинг асосий ва ноасосий элементларини санаб курсатинг.

3.ЭБЛнинг тузилиш принципи кандай ?

4.ЭБЛнинг электродлари - катод, анод, турларнинг вазифалари

нимадан иборат?

5.ЭБЛларда эркин заряд ташувчи вазифасини кандай заррача

утайди?

6.Электронларнинг термоэлектрон ва фотоэлектрон эмиссияси

ходисаларининг мохияти нимадан иборат ?

7.Эмиссия токи катоднинг чикиш иши ва температурасига кай

тарзда боглик?

8.ЭБЛнинг электродлар сони буйича таснифини беринг?

9.Сигнални узгартиришда статик бошкариш принципининг мо-

хияти нимадан иборат?

10.Сигнални узгартиришнинг статик бошкариш принципи часто-

таларнинг кандай диапазонида кулланилади ва бу диапазон

нима билан чекланади ?

11.ЭБЛлар – диод, триод ва куп турли лампалар кайси максад-

ларда ишлатилади ?

1.2-топширик

ЭЛЕКТРОВААКУМ ДИОД ВА ТРИОДЛАР ВОЛЬТ-АМПЕР

ХАРАКТЕРИСТИКАЛАРИ ВА ПАРАМЕТРЛАРИНИ ХИСОБЛАШ

Курс булими - электроваакум диод ва триодларнинг

характеристика ва параметрлари.

Топширикдан максад- диод, триодлардаги физик жараенларни ва

уларнинг электрод характеристикалари ва

параметрлари хусусиятларини узлашти-

риш.

Топширикнинг мазмуни

1.Куйиидаги саволларга езма жавоб беринг :

1.1 Электровакуум диодда ток утиш жараенининг механизми

кандай ? Катод ва анод токларининг йуналишини курсатинг.

1.2 Диоднинг кандай иш режимларини биласиз? Уларнинг мохи-

яти нимада ?

1.3.Диоднинг кандай параметрларини биласиз? Уларнинг таъри-

фини беринг .

1.4.Диод кандай вазифани бажаради? Электровакуум диод(лар)

асосидаги бир ярим даврли ва икки ярим даврли тугрилагич-

ларнинг схемасини чизиб курсатинг .

1.5.Триоднинг кандай электродлараро оралиги ердамчи манба

энергиясини фойдали сигнал энергиясига айлантириб бериш-

да асосий рол уйнайди ?

1.6.Триоддаги анод-катод оралиги статик утказувчанлигини бош

кариш нимага асосланган ?

1.7.Триоднинг кандай триодлараро оралиги бошкарувчи оралик

вазифасини утайди ?

1.8.Кандай физик катталик триод еки бошка харкандай куп элек

тродли лампалар электродларидаги кучланишлар кийматлари

билан бевосита боглик ?

1.9.Биринчи тур текислигидаги таъсир этувчи кучланиш нима?

У нимага эквивалент ва кайси белгисига кура ?

1.10.Таъсир этувчи кучланиш ва триод электродларидаги кучланиш

лар орасидаги богликликни курсатинг.

1.11.Нима учун катод токига анод кучланишнинг таъсири тур куч

ланишининг таъсирига нисбатан жуда кучсиз булади ?

1.12.Триоднинг статик параметрлари–эгрилик S, ички каршили-

ги R_i, кучайтирш коэффиценти K_u ларнинг таърифини

беринг.

2.Куйидаги масалаларни ечинг:

2.1.Электростатиканинг сизга маълум ходисаларига асосланиб

диоднинг катод-анод оралигидаги электронларнинг мавжуд-

лиги албатта куйидаги жараенларнинг вужудга келтиришини

исботланг :

-бу ораликнинг барча нукталаридаги потенциал кийматининг

камайишига ;

-катод олди сохада майдон кучланганлигининг камайишига ;

-анод олди сохада майдон кучланганлигининг ортишига.

2.2.Фазовий заряд билан чекланган ток режимида диод статик

каршилиги Ro нинг унинг динамик каршилиги Ri га нисбатан

барча нукталар учун бир хил ва 3/2 га тенг.

2.3.1-лабаротория ишини бажаришда олинган маълумотлардан

фойдаланиб, тадкик этилган диоднинг чизикли ва логарифмли

масштаблардаги электрод характеристикалари графигини

тузинг.

I_a= gU богланишдаги g ва n параметрларнинг сон кийматини

аникланг ва даражаси бажарилиши хакида хулоса чикаринг .

2.4.Характеристикалар буйича еки аналитик усул билан U_aнинг

бир неча кийматлари учун R_о ва Ri нинг кийматларини

аникланг ва уларнинг U_a га богликлик графигини чизинг .

2.5.2-лабаротория ишини бажариш чогида олинган

маълумотлардан фойдаланиб, триоднинг анод ва анод-тур

характеристикаларини чизинг .

2.6.Анод токининг 5-6 та баробар ораликда етган кийматлари

учун турнинг сингдирувчанлик кийматларини, шунингдек

таъсир этувчи кучланиш кийматини топинг. Анод токининг

таъсир этувчи кучланишга богликлик графигини чизинг ва уни

диод характеристикаси билан киесланг.

2.7.Таъсир этувчи кучланишнинг уша кийматлари учун S ва Ri

ларнинг кийматларини аникланг. S ва Ri лар ва таъсир этувчи

кучланиш орасидаги богланиш графигини чизинг. m = S×Ri

тенгликнинг уринли эканлигини текширинг.

2.8. Иккита триод узаро факат турларнинг тузилиши билан фарк

килиши туфайли улардан бирининг сингдирувчанлиги бошка-

сининг сингдирувчанлигидан катта . Турларнинг анод кучла-

нишига тенг ва унча катта булмаган бир хил мусбат кучла-

кучланишларда тури сийрак триодлар учун катод токи, тури

калинрок триоднинг катод токига нисбатан каттарок булишини

исботланг.

2.9.Триодлардан бири анод токи Ia=b(U₁+CUa) тенглама билан

аникланади. Бу ерда Ia mA ларда ифодаланади. в ва С

параметрларнинг кийматлари 10та вариант учун куйидаги

жадвалда берилади. Вариантларининг номери талабаларнинг

гурух руйхатидаги тартиб номерининг охирги раками билан

аникланади.

Жадвал

______________________________________________

Вариант номери : 0 : 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : 7 : 8 : 9

______________________________________________

3 4 5 6 7 8 9 10 13 15

______________________________________________

с 50 30 25 20 15 10 40 60 70 80

______________________________________________

Ua=300 B учун берк кучланиш кийматини;

U₁=-4 B киймат учун анод кучланишининг минимал кийматини;

Ua=300 B ва U₁=1/2 U берк, киийматлар учун S, Ri ва m параметр

ларнинг кийматларини аникланг.

2.10.1-расмда анод занжирида омик юкламали лампали

кучайтиргичнинг схемаси курсатилган.Крихкофф тенгламасидан

фойдаланиб, Ia ва Ua ларнинг кийматлари статик

характеристикалардан ташкари каноатлантириши керак булган

кушимча микдорий муносабатни топинг.

1-расм. Анод занжирида омик юкламали лампали

кучайтиргич.

Бу муносабат кандай номланади? EI,Ea,Ra ларнинг берилган

кийматлари, юкламали анод-тур характеристикаси Ia к ¦(UI)

ва тугри узатиш характеристикаси Ua = j(UI) асосида ишчи

нукта (Iao,Uao) кардинаталарини графо-аналитик усул билан

аниклашни баен этинг.

2.11.Кириш кучланишининг берилган амплитуда киймати UIm да

юкламада ажралиб чикадиган кувватнинг узгарувчан ташкил

этувчиси учун умумий ифодани келтириб чикаринг. Бу

кувват RaкRi шарти бажарилганида энг катта кийматга

эрилишини курсатинг (бу ерда Ri- лампанинг статик

режимдаги ички каршилиги ).

2.12.Триоднинг иккинчи лабораторияда ишини бажариш чогида

олинган анод характеристикасидан ва асбоб

параметриларнинг чегаравий рухсат этилган кийматларидан

фойдаланиб, лампанинг хавфсиз режими учун энг катта

чикиш кувватини олиш шароитида ва узгартириладиган

кучланиш билан вакт орасидаги богланишида энг катта

бузилишлар содир буладиган хол учун куйидагаларни

аникланг:

а) Ra нинг киймати; б) Ea нинг киймати;

в) EI нинг киймати; г) кириш кучланишининг

амплитудаси U₁_m ; д) анод токи ва анод кучланишининг

узгармас ташкил этувчилари Iao ва Uao ; е) анод токи

узгарувчан ташкил этувчиси ва юкламаги кучланиш

амплитудалари I am ва U_RH ; ж) каскаднинг кучайтиргич

коэффициенти ; з) фойдали сигналнинг чикиш куввати R _чик.

ва анод токининг узгармас ташкил этувчиси туфайли

юкламада ажралиб чикадиган кувват P_Ro; и) анод томонидан

сочиладиган кувват; к) анод занжирининг фойдали иш

коэффициенти.

1.3-топширик

Р-П УТИШНИНГ ГЕОМЕТРИК ВА ЭЛЕКТР

ПАРАМЕТРЛАРИНИ ХИСОБЛАШ

Курс булими- мувозанатли ва номувозанат холатидаги

р-п утиш.

Топширикдан максад -р-п утишнинг хосил булиш механизми,

термодинамик мувозанат ва унинг

бузилиши шароитида р-п утишнинг

хоссалари ва параметрлари хакидаги

тасаввурларни мустахкамлаш.

Топширик мазмуни

1.Яримутказгичнинг электр хоссаларига мухим тарзда таъсир

этувчи нобиржинсликларнинг хилларини санаб курсатинг.

2.Таркиби ва киритмалар концентрацияси буйича нобиржинс

яримутказгичда хусусий электр майдонинг хосил ва мукум

булиш механизминии баен этинг.

3.Нобиржинс яримутказгичда динамик электр мувозанат

шартини езиб курсатинг.

4.Электр утиш ва унинг хусусий холи-электрон-ковак утишга

таъриф беринг.

5.Электр утиш чегаралари оралигида электр майдон

кучланганлиги, потенциал, электрон ва коваклар

концентрацияси таксимот функцияларини топиш имконини

берадиган тенгламалар тизимини езинг.

6.Электрон-ковак утиш кескин ва харорат 300 Кга тенг деб

хисоблаб, куйидагиларни аникланг:

-контакт потенциаллар фарки U_k нинг кийматини;

-утишнинг чегаралари координаталари X_pва X _n ва утишнинг

кенглиги

D_утиш=кX_n- X_p ни ;

-ички электр майдоннинг координаталар функцияси булган

потенциалини;

-утишнинг кундаланг кесим юзаси 1 см² га тенг деб хисоблаб,

утишнинг хажмий заряди ва электр сигимини.

Хисоблашлар натижалари бфйича утишдаги потенциал

таксимотни ва заряд ташувчтлар таксимотини чизиб

курсатинг.

Бошлангич маълумотлар куйидаги жадвалда келтирилган.

_______________________________________________________________

Вариант номери: 0 : 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : 7 : 8 : 9

Na,см^-3 10¹⁵10¹⁶10¹⁷10¹⁸10¹⁴ 10¹⁵10¹⁶10¹⁷10¹⁸

Na / Ng 0,005 4 0,2 30 0,3 4 0,3 50 0,1 30

модда тури г е р м а н и й : к р е м н и й

7.Термодинамик мувозанат холатида электрон (ковак) гази

хажмий элементига таъсир этувчи электр кучи, шу элементга

таъсир этувчи парциал босим кучини мувозанатлайди.

Утишга тугри йуналишдаги ташки кучланиш куйилганда бу

икки кучдан кайси бари катта булиб колади? Бу кандай

микрожараеннинг содир булишига олиб келади? Утишга

тескари йуналишдаги кучланиш берилганда нима булади?

Жавоблар уларнинг хар бири буйича аник асосланган булиши

лозим.

8.Утишдаги динамик мувозанатнинг бузилиши, албатта ундаги

генерация - рекомбинация жараенининг бузилишига олиб

келади, чунки эркин заряд ташувчиларнинг концентрациялари

уларнинг мувозанатдаги кийматларидан фаркли булиб колади.

Утишга тугри кучланиш куйилганда бу жараенлардан кайси

бири устин булади?

Гнерация жараеними еки рекомбинация жараеними?

9.Яримутказгичдаги заряд ташувчиларнинг хажмий элементдаги

концентрацияси киймати, шунингдек, унинг вакт буйича

узгариши кандай тенглама билан аникланади? Бу тенгламани

езиб курсатинг ва унинг хар бир ташкил этувчисини

тушунтиринг.

10.Ток зичлигининг соддалаштирилган тенгламасидан

фойдаланиб, кундаланг кесими юзаси S к 0,04 см² булган

германий ва кремний электрон-ковак утиши учун куйидаги

санаб утилган катталикларнинг кийматларини хисоблаб

чикинг:

а)тескари уланган утишнинг туйиниш токи 1 туй.

б)кучланишнинг тугри ток улчаш оралиги 0-10 мА булган

миллиамперметр томонидан ишончли кайд этиладиган энг

кичик киймати;

в)тугри токнинг 10 мА кийматига мос келган кучланиш;

г)тугри ток ва кучланишнинг I_тугри(U_тугри) богланишни 1% дан

катта булмаган хатолик билан экспаненциал куринишга эга

деб хисоблаш учун мос келган кийматлари;

Узаро контактга келтирилган яримутказгичдаги киритмалар концентрацияларининг киймати куйидаги жадвалда келтирилган. Утишнинг харорати Т 300 К.

Вариант номери: 0 : 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : 7 : 8 : 9

Na, см^–3 10¹⁸ 10¹⁴10¹⁵10¹⁶10¹⁷10¹⁵10¹⁶10¹⁷10¹⁸10¹⁴10¹⁸

Na / Ng 0,5 4 0,2 30 0,03 40 50 0,005 0,3 300

1.4-топширик

ТОК ГЕНЕРАТОРЛИ R Д ЗАНЖИРНИ ХИСОБЛАШ

Курс булими- яримутказгич диоди.

Топширикдан максад –яримутказги диоднинг ишчи

Режимларини хисоблаш усуллари буйича

куникма хосил килиш.

Топширикнинг мазмуни

1.Д1 лаборатория ишининг эксперементал маълумотларидан

фойдаланиб, тадкик этилган диод учун электрод

характеристикасининг тугри булагини ифодаловчи

микросхемукдорий муносабат

I_Sк I_S exp (b*И )ни топинг. Германий ва кремний диодлари

учун I_S ва b – параметрларининг кийматларини киесланг. I_s

кийматларининг фарки нима билан богликлигини тушунтиринг.

Тадкик этилган диодлардаги зарядларнинг кучиш механизми

кандай?

2.Кучишни кескин носимметрик (Na>>Ng) еки (Na << Ng ) деб

хисобланади:

а) I_S нинг топиилган кийматлари буйича бирлик вакт давомида

1мкм калинликдаги кучсиз бойитилган яримутказгич катламида

генерацияланадиган ноасосий заряд ташувчилар сонини

бахолашга харакат килинг.

3.Ток генераторидан таъминланадиган диод учун кучланишнинг

вакт буйича узгариш конуни

I_rк I o К I_msnwit

ни аникланг.

Io ва Im нинг кийматлари куйидаги жадвалда келтирилган. I_S ва

b параиетрларининг кийматини DI лаборатория ишидан олинг.

Вариант номери: 0 : 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : 7 : 8 : 9

I o, (мА) 20 30 40 50 60 70 80 70 60 50

I м, (мА) 10 25 35 40 40 25 15 30 25 35

1.5-топширик

КУЧЛАНИШ ГЕНЕРАТОРИЛИ R Д ЗАНЖИРНИ ХИСОБЛАНГ

Курс булими- яримутказгич диоди.

Топширикдан максад-яримутказгич диодини хисоблаш усули

буйича куникма хосил килиш.

Топширикнинг мазмуни

1.Диод каршилиги R к 200 Ом булган резистор билан кетма-кет

уланган ва

U_rк U₀ К U_m * sint

кучланиш генератори билан таъминланади. R резистордаги

кучланишнинг вакт буйича узгариш конуниятини аникланг. U₀

ва U_m нинг кийматлари куйидаги жадвалда келтирилган.

I_Sва b параметрларининг кийматларини ДI лаборатория ишидан

олинг.

Вариант номери: 0 : 1 : 2 : 3 : 4 : 5 : 6 : 7 : 8 : 9

U₀ , ( B ) 0 5 5 10 10 10 15 12 4 2

U_m , (B) 10 15 10 10 15 5 5 10 12 12

2.Диод R н к 10 кОм юклама резистори билан энг содда

тугрилагич схемасида ишлаяпти. Диоднинг тугри йуналишидаги

каршилиги R_тугр.к 40 Ом , тескари йуналишдаги каршилиги R_текс. к

к 400 кОм . Унинг тусик сигими С_тусик к 80 пФ.

Частотанинг кайси кийматида тугриланган ток сигимнинг

таъсири туфайли унинг паст частоталардаги кийматига нисбатан

икки марта камаяди?

1.6-топширик

СТАБИЛИТРОН АСОСИДАГИ ЭНГ СОДДА КУЧЛАНИШ

СТАБИЛИЗАТОРИНИ ХИСОБЛАШ

Курс булими- яримутказгич диоди.

Топширикдан максад-физик тажрибаларнинг маълумотларидан

ва яримутказгич диод асосидаги

курилмаларни хисоблаш усулидан илмий

ахборот чикариб олиш.

Топширикнинг мазмуни

1.Кучкисимон электр тешилиш утишдаги майдон

кучланганлигининг киймати 2×10⁵B/см га етганида юз беради

(майдон утишнинг технологик чегарасида энг катта кийматга

эришади).

Кескин утишда тешилиш кучланиши

U_теш к ₀ Е / 2 q N_теш.

тенгламасини каноатлантиришини исботланг.

Бу ерда I_теш.кучсиз бойитилган яримутказгичдаги донор еки

аксептор киритмалар концентрацияси. U_теш нинг улчанган

кийматлари буйича сиз тадкик этган стабилитроннинг (ДЗ

лаборатория иши ) кучсиз бойитилган яримутказгичдан

тайерланган базасидаги киритмалар конциентрацияси

кийматларини топинг.

2.2-расмда схема учун юклама каршилиги R н к 2 кОм , манба

кучланиши 16 В дан 24 В гача ораликда узгариши мумкин деб

хисоблаб чикинг.

Схема учун юклама чизиги тенгламасини келтириб

чикаринг. Баркарорлаштириш Е нинг барча узгариш оралигида

таъминланадими? Шуни аникланг.

2-расм. Кучланиш стабилизаторининг

энг содда схемаси.

УЗБЕКИСТОН ПОЧТА ВА ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯЛАР

АГЕНТЛИГИ

ТОШКЕНТ ЭЛЕКТРОТЕХНИКА АЛОКА ИНСТИТУТИ

ЭКА кафедраси

«УТА ЮКСАК ЧАСТОТАЛИ АСБОБЛАР»

фанидан топширик ва услубий курсатмалар

туплами

Телекоммуникациялар В522300 йуналиши

буйича бакалаврлар тай¸рлаш учун.

Тошкент 2002

КИРИШ

Эътиборингизга таклиф этилаетган топшириклар ва уларни

бажариш буйича услубий курсатмалар «Ута юксак частотали

асбоблар» фани буйича талабаларнинг мустакил ишини ташкил

этишга каратилган. Топширикларни бажариш талабанинг ама-

лий ва лаборатория машгулотларига тегишли мавзулар буйича

тайергарлик куриш жараени хисобланади. Топширикларни сид-

кидилдан ва тугри бажариш талаба томонидан укув материали-

ни юкори даражада узлаштириш имконини беради. Топширик-

лар урганилаетган асбобларнинг хоссаларига ва иш шароитла-

рига тегишли мантикий, тадкикот, хисоблаш ва конструкторлик

хусусиятларга эга булган масалаларни уз ичига олади.

Топшириклар мазкур фаннинг барча булимларига оид бу-

либ, хар бир топширик, уни 1-2 хафта давомида бажаришга

мулжалланган.

Хар бир топширик учун уни бажариш буйича услубий кур-

сатмалар берилган. Бу курсатмалар талабалар укув фаолиятини

тугри тарзда ташкил этишга кумаклашади.

1-топширик

ИККИ РЕЗОНАТОРЛИ УЧИШ НАЙИЛИ КЛИСТРОННИНГ

КУЧАЙТИРИШ РЕЖИМИНИ ХИСОБЛАШ

Курс булими- Икки ва куп резонаторли учиш найили

клистронлар

Топширикдан максад-Икки резонаторли учиш найили клис-

троннинг чикиш куввати ва унинг фи-

зик, геометрик хамда занжир элементи

сифатидаги параметрлари орасидаги

богланишларни урганиш, чикиш кувва-

тини хисоблаш усулларини узлаштириш.

Топширикнинг мазмуни

1.Куйидаги саволларга ¸зма равишда жавоб беринг:

1.1.Икки резонаторли учиш найили клистрон тузилишининг

принципиал схемасини тасвирланг. Мазкур УЮЧ электрон

асбобда содир буладиган асосий физик жараенларни санаб

курсатинг.

1.2.Икки резонаторли учиш найили клистроннинг фазо-вакт

диаграммаси ердамида электронлар окимининг тезлик ва

зичлик буйича модуляцияси жараенини тавсифланг.

1.3.Электронлар окимининг тезлик буйича модуляцияси жарае-

нининг физик мохиятини тушунтиринг. Нима учун кузголма-

ган электронларнинг биринчи резонатор турлари орасидаги

учиш бурчаги 2p га каррали булса, уларнинг тезлик буйича

модуляцияси руй бермайди?

1.4.Электронларнинг резонатор майдони билан узаро таъсирла-

шув самарадорлиги коэффициентига таъриф беринг. Бу ко-

эффициент билан резонатор турлари орасидан учиб утиш

бурчаги орасидаги богланишни тасвирланг ва бу богланишни

сифат жихатидан тушунтиринг.

1.5.Учиш найили клистроннинг дрейф фазосидаги конвекция то-

кига таъриф беринг. Бу токнинг шакли, спектрал таркиби ва

гурухланиш параметри X нинг сон кийматлари орасидаги

богланишни тавсифланг.

Гурухланиш параметрининг макбул киймати деганда нима

тушунилади, X нинг баъзи бир кийматларида конвекция то-

кининг у еки бу гармоникаси мавжуд булмаслиги мумкинми?

1.6.Чикиш резонаторидаги индукция токига таъриф беринг. Бу

токнинг n-гармоникаси амплитудаси ва электронларнинг

турлар орасидан учиб утиш бурчаги уртасидаги богланишни

тавсифланг.

1.7.Индукция ва конвекция токларининг спектрал таркиблари

узаро кандай фарк килади?

1.8.Электронлар тупининг чикиш резонатори турлари орасидаги

майдон билан энергетик таъсирлашувини тушунтиринг. Нима

учун учиб утиш вакти кичик булганида электрон тупи купрок

энергия беради?Электрон тупи томонидан бериладиган энер-

гия резонатор турлари орасидаги УЮЧ кучланишнинг амп-

литудасига кай тарзда боглик булади?

1.9.Агар конвекция токи гармоникасининг амплитудаси I_конв.м ,

электронларнинг чикиш резонаторидан учиб утиш бурчаги

q₂, созланган резонаторнинг эквивалент каршилиги Z_рез= R_экв

берилган булса, учиш найили клистроннинг чикиш резонато-

ридаги куввати учун ифода езинг.

1.10.Икки резонаторли учиш найили клистроннинг кириш кув-

вати оширилганда, нима учун чикиш куввати аввал туйи-

нишга чикиб, сунгра камайишини тушунтиринг.

1.11.Икки резонаторли учиш найили клистрондан кандай килиб,

кучайтиргич, автогенератор ва частота купайтгичи сифатида

фойдаланиш мумкин.

1.12.Нима учун куп резонаторли клистронда резонаторлар сони-

ни ошириш асбобнинг ф.и.к ни ва кучайтириш коэффици-

ентини оширишга олиб келади? Оралик резонаторни созлаш

куп резонаторли клистроннинг параметрларига кандай таъ-

сир курсатади?

2.Узингизга тегишли вариант (n) буйича куйидаги масалалар-

дан бирини ечинг:

Макбул режимда ишлаетган икки резонаторли клистрон асо-

сидаги кучайтиргичнинг параметрларидан бири узгартирилган.

Худди аввалги катталикдаги чикиш кувватини олиш учун клис-

троннинг бошка бир параметрини кай тарзда узгартириш зарур-

лигини еки бунда кучайтиргичнинг иш режими кандай узгари-

шини аникланг.

Топширик куйидаги вариантлардан бири (n) буйича бажари-

лади:

n=9. Тезлаштирувчи кучланишнинг киймати U₀ дан U₀(1+0,1m) га

ча узгартирилди. Агар дастлабки холда q₁=p/3, q_др=200_рад

булган булса, макбул режимни саклаб колиш учун резонатор

орасидаги масофани неча марта узгартириш керак?

n=8. Резонаторлар орасидаги масофани S дан S(1+0,08m) гача

узгартирилди. Агар q₁= 3/2p булган булса, аввалги чикиш

кувватини олиш учун биринчи резонатор турлари орасида-

даги масофани неча марта узгартириш керак?

n=7. Резонаторлар орасидаги масофани S дан S(1+0,1m) гача уз-

гартирилди. Чикиш куввати узгармай колиши учун кириш

(кузготиш) кувватини неча марта узгартириш керак?

n=6. Тезлаштирувчи кучланишнинг кийматини U₀дан U₀ (1+0,1m)

гача узгартирилди. Агар дастлаб q₁=q₂=3/2p, =0,01, q_др=100_рад

булган булса, чикишда аввалги кувватни олиш учун кириш

куввати Р_кир. ни неча марта узгартириш керак?

n=5. Биринчи резонаторнинг турлари орасидаги масофа S ни

(1+0,1m) марта оширилди. Агар дастлаб q₁= p/2 булган булса,

аввалги кувватни олиш учун кириш (кузготиш) кувватини

неча марта узгартириш керак?

n=4. Биринчи ва иккинчи резонаторларнинг турлари орасидаги

масофани d₁_,₂ дан d₁_,₂ (1+0,1m) гача оширилди. Агар дастлаб

q₁=q₂=p/2 булган булса, чикиш куввати неча марта узгаради?

n=3. Биринчи резонаторнинг турлари орасидаги масофани d₁дан

d₁(1+0,1m) гача оширилди, иккинчи резонаторнинг турлари

орасидаги масофани эса, шунча марта камайтирилди. Агар

дастлаб резонаторлар турлари орасидан учиб утиш вактла-

ри q₁=q₂=p/2 булган булса, чикиш куввати неча марта узга-

ради?

n=2. Кириш (кузготиш) кувватини (1+0,1m) марта оширилди ва

иккинчи резонатор турлари орасидаги масофани шунча

марта камайтирилди. Агар дастлаб q₂учиб утиш бурчаги 3p/2

га тенг булган булса, чикиш куввати неча марта узгаради?

nк1. Резонаторлар орасидаги масофа (1+0,1 m) марта оширилиб,

чикиш резонатори турлари орасидаги масофани шунча

марта камайтирилди. Агар дастлаб учиш бурчаги q₂ = 3p/2

булган булса, чикиш куввати неча марта узгаради?

n=0. Кириш сигнали кувватини P_кир. дан P_кир.(1+0,1m) гача оши-

рилди. Макбул режимни саклаб колиш учун резонатор-

лар орасидаги масофани неча марта узгартириш керак?

Масалаларни ечиш чогида зарурият тугилганида электронлар окимининг резонатор майдони билан узаро таъсирлашуви самарадорлиги коэффициенти M ва кузголмаган эпектроннинг учиб утиш вакти q орасидаги богланиш M(q) нинг графигидан (1-расм) ва 1-тур 1- тартибли Бессел функцияси ва гурух- ланиш параметри орасидаги богланиш J₁(X) нинг графигидан (2-расм) фойдаланинг.

1-расм. Электронлар окимининг резонатордаги УЮЧ май-

дон билан таъсирлашув самарадорлик коэффици-

енти М ва учиб утиш бурчаги q орасидаги богла-

ниш графиги.

2-расм. Бессель функцияси J₁(X) нинг графиги.

2-топширик

КАЙТАРГИЧЛИ КЛИСТРОННИНГ ГЕНЕРАЦИЯ СОХАЛАРИ

ХОЛАТИНИ АНИКЛАШ ВА ПАРАМЕТРЛАРИНИ ХИСОБЛАШ

Курс булими- кайтаргичли клистрон.

Топширикдан максад- кайтаргичли клистроннинг иш хусуси-

ятларини урганиш, генерация сохалари

холатини аниклаш ва параметрларини

хисоблаш куникмаларини хосил килиш.

Топширикнинг мазмуни

1. Куйидаги саволларга ¸зма равишда жавоб беринг:

1.1. Кайтаргичли клистрондан кандай максадда фойдаланилади?

1.2. Кайтаргичли клистроннинг тузилишини ва улаш схемасини

чизиб курсатинг. Резонатор кайтаргичли клистронда кандай

вазифаларни бажаради?

1.3. Электронларнинг фазовий заряди туфайли вужудга келадиган

кучларни ва резонатордаги УЮЧ майдонни эътиборга олмаган

холда, кайтаргичли клистрон ишчи фазосидаги потенциал

таксимотини чизиб курсатинг. Гурухланиш фазосидаги электр

майдон кучланганлиги учун ифода ¸зинг.

1.4. Кайтаргичли клистронда электронлар окимининг гурухланиш

жара¸ни учиш найили клистрондагига нисбатан кандай фарк

килади? Буни вакт-фазо диаграммалари ¸рдамида тушунти-

ринг.

1.5. Кайтаргичли клистроннинг генерация куввати Р_ген.ва куз-

голмаган электроннинг учиб утиш бурчаги q₀ орасидаги бог-

ланишни тасвирланг. q₀бурчакнинг генерация сохаларининг

бошлангич,охирги нукталарига ва марказига мос келган кий-

матлари учун ифода ¸зинг.

1.6. Кайтаргичли клистроннинг генерация куввати Р_ген. ва кай-

таргичдаги кучланиш U_кайт. орасидаги богланиш нима учун

сохалар куринишига эга булишини, яъни U_кайт. нинг муайян

кийматларида генерация юз беришини, бошка кийматларида

эса генерация юз бермаслигини физик жихатдан тушунти-

ринг.

1.7. Кайтаргичли клистрон генерация сохаларининг марказларига

мос келган кувват учун ифода ¸зинг. Бу кувватнинг гурухла-

ниш параметри Х ва генерация сохалари номери n нинг ор-

тиши билан кандай узгаришини тавсифланг.

1.8. Кайтаргичли клистроннинг электрон ф.и.к. h_э учун ифода

¸зинг. h_э гурухланиш параметрининг кайси кийматида узи-

нинг энг катта (чегаравий) кийматига эришади?

1.9. Кайтаргичли клистроннинг ишчи частотасини кайта созлаш-

нинг кандай усуллари мавжуд? Мазкур УЮЧ асбоб ишчи

частотасини электрон усул билан кайта созлашнинг пара-

метрларини санаб курсатинг ва таърифланг.

1.10.Кайтаргичли клистроннинг асосий ишчи параметрларини са-

наб курсатинг.

2. Узингизга тегишли вариант (n) буйича куйидаги масалалар-

дан бирини ечинг:

2.1. Тезлаштирувчи кучланишни U₀= 250 В, резонатор ва кайтар-

гич орасидаги масофани D=2 мм, тулкин узунлигини l к 3 см

деб хисоблаб, генерацияланувчи электромагнит тебраниш-

ларнинг кайтаргичли клистрон генерация сохаларининг кай-

таргичдаги кучланиш U_кайт. уки буйича жойлашув холатини

аникланг.

2.2. Кайтаргичли клистроннинг турли генерация сохалари мар-

казларига мос келган генерация кувватларининг нисбий кат-

талигини аникланг.

2.3. Кайтаргичли клистроннинг электрон фойдали иш коэффи-

циенти h_э ни аникланг.

n = 0. 0-генерация сохасининг кенглигини аникланг.

n к 1. 1-генерация сохасининг кенглигини аникланг.

n к 2. 2-генерация сохасининг кенглигини аникланг.

n к 3. 3-генерация сохасининг кенглигини аникланг.

n к 4. 0-ва 1-генерация сохаларининг марказлари орасидаги

ораликни аникланг.

n к 5. 1-ва 2-генерация сохаларининг марказлари орасидаги

ораликни аникланг.

n к 6. 2-ва 3-генерация сохаларининг марказлари орасидаги

ораликни аникланг.

n к 7. 2-генерация сохасининг марказига мос келган кув-

ват 1-генерация сохаси марказидаги кувватдан неча

марта кичик булади?

n к 8. 3-генерация сохасининг марказига мос келган кув-

ват 2-генерация сохаси марказидаги кувватдан неча

марта кичик булади?

n к 9. Кайтаргичли клистроннинг макбул иш режимида 2-

генерация сохасидаги электрон ф.и.к.h_э нинг энг катта

киймати 3-генерация сохасидаги шундай катталикдан

неча марта катта булади?

3-топширик

ЮГУРУВЧИ ТУЛКИН ЛАМПАСИ ПАРАМЕТРЛАРИНИ

ХИСОБЛАШ

Курс булими- электрон окимнинг югурувчи тулкин май-

дони билан узок вакт таъсирлашувига

асосланган УЮЧ асбоблар.

Топширикдан максад-югурувчи тулкин лампаси (ЮТЛ)нинг иш

хусусиятларини урганиш, унинг пара-

метрларини хисоблаш куникмаларини

хосил килиш.

Топширикнинг мазмуни

1. Куйидаги саволларга езма равишда жавоб беринг:

1.1. Нима учун ЮТЛ нинг чикиш куввати ва кириш сигналининг

куввати орасидаги богланиш максимумга эга эканлигини

тушунтиринг.

1.2. 0-турдаги ЮТЛ нинг фойдали иш коэффициенти кандай

асосий жараен билан чекланади?

1.3. Агар 1-ва 3- гармоникалар билан ишлаш чогидаги тез-

лаштирувчи кучланишларнинг нисбати U₀₁/U₀₃= 4 га, секин-

латувчи тизимнинг кадами L = 4 мм га тенг булса, синхро-

низм шарти аник бажарилади деб хисоблаб, 0-фазовий

гармониканинг таркалиш доимийси b₀ ни аникланг.

1.4. ЮТЛ нинг юкламасидан 5% энергия оркага кайтади. Ютгич

булмаган холда лампанинг максимал кучайтириши кандай бу-

лади?

1.5. Ютгич сигнални 30 дБ га сундиради. Ютгич ЮТЛ га киритил-

ганда кайтган сигнал киришда канчага камаяди?

1.6. ЮТЛ асосидаги кучайтиргичда кескин дисперсияли секин-

латувчи тизимдан фойдаланиш мумкинми?

1.7. Секинлатувчи тизимнинг узунлиги узгартирилганида коллек-

торда сочиладиган кувват узгарадими?

1.8. Кириш сигналининг куввати узгарганида коллекторда сочи-

ладиган кувват узгарадими?

1.9. Биринчи аноддаги кучланиш узгарганида ЮТЛ нинг чикиш

куввати узгарадими?

1.10. Ишчи гармониканинг нормал дисперсияси чогида частота

ортиши билан ЮТЛ даги тезлаштирувчи кучланишни кай

тарзда узгартирган маъкул?

1.11. Ф.И.К. ни 10% дан 20% гача узгартирилганда, коллектордаги

сочилиш куввати неча марта узгаради?

1.12. Агар фазовий гармониканинг фаза тезлиги еруглик тезлиги-

нинг 20% ини ташкил этса, кучайтириш жараени содир були-

ши мумкин булган минимал тезлаштирувчи кучланишни

аникланг.

1.13. Агар 0-фазовий гармониканинг секинлатувчи тизимнинг фа-

зовий давридаги фаза силжиши Dj₀ = 3/4p булса, 3-тугри ва

3-тескари фазовий гармоникаларнинг тулкин узунлиги не-

ча марта фарк килади?

1.14. Агар секинлатувчи тизим спиралининг кадами Lк4 мм, спи-

ралнинг уртача радиуси r к 5 см булса, тезлаштирувчи кучла-

ланиш U_{0макбул} нинг ЮТЛ кучайтириш коэффициенти энг

катта кийматга эришадиган кийматини аникланг.

1.15. Агар электронлар окими билан таъсирлашувчи фазовий гар-

мониканинг секинлатувчи тизим киришидаги фаза тезлиги

еруглик тезлигининг 15% ини ташкил этса ва электрон ф.и.к.

h_э=25% булса, секинлатувчи тизимни утганидан сунг элек-

тронларнинг тезлиги неча фоизга узгаради?

1.16. Агар фаза тезлиги u_ф к0,3 с (с-еруглик тезлиги) булган фа-

зовий гармоника билан таъсирлашувдан сунг электронларнинг

тезлиги 20% га камайган булса, 0-турдаги ЮТЛ нинг элек-

трон ф.и.к. h_э ини аникланг.

1.17. Секинлаштирувчи тизимининг кадами Lк2 мм, 0-фазовий

гармониканинг таркалиш доимийси b₀ = 0,5×10³рад/м булган

0-турдаги ЮТЛ асосидаги кучайтиргич 1-гармоникада иш-

лаетган эди. Синхронизм шарти аник бажарилади деб хисоб-

собланса, 3-фазовий гармоникада ишлашга утиш учун тез-

лаштирувчи электроддаги кучланишни неча марта узгартириш

керак?

1.18. Ток генератори гармоникалари таъсирида эркин фазода уй-

готиладиган тулкинлар ва секинлатувчи тизимдаги фазовий

гармоникаларнинг тулкин узунликлари ва частоталари ифо-

даларида кандай фарк бор?

1.19. 6- ва 3-фазовий гармоникаларда ишлаш чогида тезлашти-

рувчи кучланишлар нисбати U₀₆/U₀₃к0,28. 0-фазовий гармо-

никанинг бир фазовий даврдаги фаза силжишини аникланг.

1.20. Секинлатувчи тизимларга булган асосий талабларни таъриф-

ланг.

2. Узингизга тегишли вариант (n) буйича куйидаги масалалар-

дан бирини ечинг:

ЮТЛ нинг секинлатувчи тизимига учиб кирган электронлар u_ф(1+0,03m) тезликка эга. Бу ерда u_ф-электромагнит тул- киннинг фаза тезлиги, m 0 дан фаркли ракам (бу ракам укитувчи томонидан белгиланади). Электрон тупи узунлиги l га тенг булган секинлатувчи тизимни текис секинланувчан харакат билан утади деб хисоблаб, у тулкиннинг кандай кисмидан олдинга кетишини аникланг. Бунда электрон ф.и.к. ни h_э га тенг деб кабул килинг. Чикишда энг катта кийматли кувватни олиш учун l узунликни кандай килиб олиш керак?

Фаза тезлиги u_фва частота ¦ орасидаги богланишнинг гра-фиги 3-расмда келтирилган.

3-расм. Нисбий бирликларда берилган фаза тезлиги u_ф/с ва

частота ¦ орасидаги богланиш графиги.

Турли вариантлар учун зарур катталикларнинг сон киймати

куйидаги жадвалда келтирилган.

Жадвал

¦, ГГц

8,6

11,4

l, см

h_э

0,05

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0,22

0,24

4-топширик

ЯРИМУТКАЗГИЧЛИ УЮЧ ДИОДЛАРНИНГ ХАРАКТЕРИСТИКА

ВА ПАРАМЕТРЛАРИНИ ХИСОБЛАШ

Курс булими- УЮЧ яримутказгич диодлар

Топширикнинг мазмуни-УЮЧ яримутказгич диодлардаги физик

жара¸нларнинг хусусиятларини урга-

ниш, уларнинг характеристика ва па-

раметрларини хисоблаш усулларини

узлаштириш.

Топширикнинг мазмуни

1.Куйидаги саволларга ¸зма равишда жавоб беринг:

1.1.Яримутказгичли диодларнинг инерционлигини белгиловчи

сабабларни ва уни камайтириш усулларини санаб курсатинг.

1.2.Яримутказгичли УЮЧ диодларнинг турларини санаб курсатинг,

уларга кискача таъриф беринг.

1.3.p- i- n диодининг узига хос хусусиятларини ва афзалликларини

санаб курсатинг.

1.4.Шоттки диодининг узига хос хусусиятларини ва афзалликла-

рини санаб курсатинг.

1.5.Кучкисимон-учиб утиш диоди, туннел диоди ва Ганн диоди

тай¸рлаш учун ишлатиладиган яримутказгич моддалар кандай

хоссаларга эга булишлари керак?

1.6.Кучкисимон-учиб утиш диодининг тузилиш хусусиятларини

тавсифланг.

1.7.Нима учун кучкисимон-учиб утиш диодларида манфий диф-

ференциал каршилик етарли даражада юксак частоталарда

пайдо булади?

1.8.Доменли нобаркарорлик кандай жара¸н? У нима сабабдан юз

беради?

1.9.Ганн диодининг асосий хусусиятларини тавсифланг.

1.10.Туннел диоди вольт-ампер характеристикасининг айрим бу-

лакларидаги токларнинг табиатини тушунтиринг.

1.11.Варикапга таъриф беринг ва уни электр йули билан бошка-

рилувчи сигим сифатидаги хусусиятларини асосланг.

1.12.Варакторга таъриф беринг ва бу ночизикли реактив элемент-

дан частота узгарткичи сифатида фойдаланиш имкониятини

асосланг.

1.13.а) берк утиш режимида;

б) кисман очик утиш режимида (кириш сигнали даврининг бир

кисми давомида утиш тугри йуналишда уланган холда) вари-

рикапнинг эквивалент схемасини тузинг.

1.14.Варикапнинг эквивалент схемасига мувофик унинг асллиги-

ни - узгарувчан кучланишнинг берилган частотасида варикап

реактив каршилигининг узгармас тескари кучланишдаги йу-

котишлар каршилигига нисбатини аникланг.

2.Узингизга тегишли вариант (n) буйича куйидаги масалалар-

дан бирини ечинг.

2.1.Тескари уланган электрон-ковак утиш учун тусик сигими

С_тусик/С_{тусик.о}ва кучланиш U_{теск .}орасидаги богланишни ту-

зинг. Кремнийдан тай¸рланган утишнинг кундаланг кесими

Sк0,04 см².

Вариантнинг номери талабанинг гурух журналидаги тартиб

номерининг охирги раками буйича аникланади.

Жадвал

Вариант

Na,

См^-3

10¹⁸

10¹⁴

10¹⁵

10¹⁶

10¹⁷

10¹⁸

10¹⁴

10¹⁵

10¹⁶

10¹⁷

1/2

1/3

Na/

0,3

0,1

0,3

0,2

Материал

К р е м н и й

Харорат

300 К

2.2. 2.1 бандда олинган тусик сигими С_тусик ва диоддаги тескари

кучланиш U_теск. орасидаги богланишдан фойдаланган холда,

йукотишларнинг эквивалент каршилиги r_тусик ва тескари

кучланиш U_теск. нинг куйидаги кийматларида берк утиш ре-

жимидаги варакторнинг чегаравий купайтириш частотасини

аникланг.

Жадвал

Вариант

r_тусик , Ом

U_теск.,^В

0,9

0,8

2,5

1,2

5-топширик

УЮЧ БИПОЛЯР ВА МАЙДОНИЙ ТРАНЗИСТОРЛАРНИНГ

ЧЕГАРАВИЙ ЧАСТОТАЛАРИНИ АНИКЛАШ

Курс булими- УЮЧ биполяр ва майдоний транзисторлар.

Топширикдан максад-транзисторларнинг частотавий хоссалари

хакидаги тасаввурларни мустахкамлаш ва

чегаравий частоталарни аниклаш усулла-

рини узлаштириш.

Топширикнинг мазмуни

1.Куйидаги саволларга ¸зма равишда жавоб беринг.

1.1.Транзисторларнинг инерционлиги кандай катталик ердамида

тавсифланади?

1.2.Биполяр транзисторларнинг инерционлиги кандай жара¸нлар

билан белгиланади ва кайси ташкил этувчилардан таркиб то-

пади?

1.3.Майдоний транзисторларнинг инерционлиги кандай жара¸нлар

билан белгиланади ва кайси ташкил этувчилардан таркиб то-

пади?

1.4.Биполяр транзисторларнинг частотавий хоссаларини яхшилаш

буйича тавсиялар беринг.

1.5.Майдоний транзисторларнинг частотавий хоссаларини яхши-

лаш буйича тавсиялар беринг.

1.6.Чегаравий частота ¦_чег. га таъриф беринг.

1.7.Чегаравий частота ¦_чег. нинг ортиши нима учун биполяр тран-

зистор кувватининг камайишига олиб келишини тушунтиринг.

2.Узингизга тегишли вариант (n) буйича куйидаги масалаларни

ечинг:

2.1.Биполяр транзисторда чегаравий частота сигналнинг факат

коллектор утишдаги кечикиш вакти билан белгиланади деб хи-

соблаб, транзисторнинг чегаравий частотаси

¦_чег к 1 / 2 p t_учиш.

ни аникланг. Бу ерда t_учиш.– ток ташувчиларнинг коллектор

утиш оркали учиб утиш вакти. Утишдаги майдон кучланганлиги

Е заряд ташувчиларнинг дрейф тезлиги узининг энг катта

киймати u_др к 10⁵ м¤ с га эришиш имконини беради деб хисоб-

ланг. Чегаравий частота кийматини базасидаги акцептор ки-

ритмаларининг концентрацияси N_а к10¹⁵см^-3 булган транзис-

тор учун аникланг. Коллектор утишга U_теск. к 1 В тескари

кучланиш куйилган. Коллектор сохасидаги донор киритмалар

концентрацияси N_д^(к) куйидаги кийматларни кабул килади.

Вариант	0		1	2	3	4	5	6	7	8	9
Яримутказгичнинг хили	кремний						германий
N_a¤N_g⁽^к)	0,5	4		0,2	30	0,03	40	50	0,05	0,3	300

Харорат	300 К

2.2.Каналининг узунлиги L кичик булган майдоний транзистор

учун энг катта кучайтириш частотаси ¦_макс. заряд ташувчилар-

нинг кириш электроди (исток) дан чикиш электроди (сток) гача

учиб утиш вактининг мумкин булган энг кичик киймати t_мин.

билан аникланади:

¦_макс.к 1 / 2 p t_мин.

Каналининг узунлиги Lк 2,5 мкм булса, n ва р турдаги GaAS, Si

ва Ge асосида тайерланган майдоний транзисторлар учун ¦_макс.

нинг кийматини аникланг.

Вариант

Яримутказгич-нинг хили

галлий арсениди

кремний

германий

Каналнинг утказувчанлик тури

L, мкм

2,5

Хисоблашларни бажариб, майдоний транзисторлар тайерлаш

учун маъкул булган яримутказгич материалини курсатинг.

6-топширик

КВАНТ ПАРАМАГНИТ КУЧАЙТИРГИЧ ИШЧИ

ЧАСТОТАЛАРИНИ ХИСОБЛАШ

Курс булими- УЮЧ диапазонидаги квант асбоблар.

Топширикдан максад- квант асбобларнинг иш принципи ха-

кидаги тасаввурларни мустахкамлаш,

квант парамагнит кучайтиргичнинг

ишчи ва дамлаш частоталарини хи-

соблаш куникмаларини хосил килиш.

Топширикнинг мазмуни

1.Куйидаги саволларга ¸зма равишда жавоб беринг:

1.1.УЮЧ диапазонида кучайтириш олиш еки генерация хосил

килиш учун кайси турдаги (электрон, тебранма харакат, ай-

ланма харакат, Зееман) энергетик утишлардан фойдаланиш

мумкин?

1.2.Мажбурий утишлардаги нурланиш спонтан утишлардаги нур-

ланишдан кайси параметрлари билан фарк килади?

1.3.Ташки магнит майдони парамагнит УЮЧ кучайтиргичнинг

актив моддаси сифатида ишлатилувчи рубин кристалининг

укларига нисбатан кандай йуналган булиши керак?

1.4.Самарадорлиги катта парамагнит кучайтиргичларни яратиш

учун ишчи модда кристалини нима учун паст температура-

ларгача совутиш зарурлигини тушунтиринг.

2.Узингизга тегишли вариант (n) буйича куйидаги масалалар-

дан бирини ечинг:

Квант парамагнит кучайтиргичнинг ишчи моддаси булиб,

рубин кристали (~0,1 % диамагнитли Al атомлари Cr атомлари

билан урин алмашган А₂О₃ бирикмаси) хизмат килади. Хром

иони Cr^К3 нинг асосий сатхи ташки магнит майдони мавжуд

булмаган холда кристаллдаги кучли ички электр майдони

таъсирида иккита бир-бирига якин сатхчаларга ажралади.

Юкори сатхнинг энергияси Е₁к11,2×10^-²⁴Ж, куйи сатхники эса,

E₂ = 7,5×10^-²⁴ Ж. Бу сатхларнинг хар бири бир-биридан атом-

нинг тулик харакат микдорини белгиловчи квант сонлари

j =±1/2 ва j =±3/2 билан фаркланувчи иккита сатхга ажралади.

Агар сатхларнинг Зееман ажралиши графиги ва ташки май-

дон индукцияси В берилган булса (майдон йуналиши билан

кристаллография уки орасидаги бурчак q = 54⁰44^’), кучайтири-

ладиган сигналларнинг мумкин булган частоталарини ва мос

равишда дамлаш генераторининг частотасини аникланг. Маг-

нит майдони индукцияси В нинг сиз ечишингиз лозим бул-

ган масаланинг вариантига тегишли киймати куйидаги жад-

валда курсатилган.

Вариант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Магнит майдони индукцияси В,Тл	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,85	0,9

4-расм. Зееман ажралишини ифодаловчи чизма.

ТОПШИРИКЛАРНИ БАЖАРИШ БУЙИЧА УСЛУБИЙ

КУРСАТМАЛАР

Шахсий топширикларни бажаришдан максад биринчи нав- батда асосий масалалар буйича назарий укув материалини чукур узлаштиришдан иборат. Шу сабабдан топширикларни бажа- ришни назарий укув материалларини урганишдан бошлаш дар- кор. Шундан сунг масалаларни ечиш ва унга боглик хисоблаш- ларни бажариш унчалик куп вакт олмайди. Хисоблашлар учун тай¸р микдорий муносабатлардан кур-курона фойдаланиш ха- толикларга, бунинг устига ортикча вакт сарф булишига олиб келади ва урганила¸тган курилмалар назариясини узлашти- ришда самарасиз булади.

1-топширикни бажариш буйича курсатмалар

1.1-1.4 бандлар буйича. Укув материали [1] нинг 18-23-бетларида, [2] нинг 23-24-бетларида ба¸н этилган.

1.5 банд буйича. Укув материали [1] нинг 23-30-бет-ларида, [2] нинг 27-28-бетларида ба¸н этилган

1.6-1.7 бандлар буйича. Укув материали [1] нинг 30-31-бетларида, [2] нинг 25-28-бетларида ба¸н этилган.

1.8-1.9 бандлар буйича. Укув материали [1] нинг 31-33; 35-36-бетларида, [2] нинг 28-бетида ба¸н этилган.

1.10 банд буйича. Укув материали [1] нинг 36-38-бетларида, [2] нинг 29-бетида ба¸н этилган.

1.11 банд буйича. Укув материали [2] нинг 30-31-бетларида ба¸н этилган.

1.12 банд буйича. Укув материали [1] нинг 38-40-бетлари-да, [2] нинг 31-35-бетларида ба¸н этилган.

2-масала буйича. Масалани ечиш чогида чикиш резонато- рининг хусусий частотаси кириш сигналининг частотаси w га тенг булганида икки резонаторли учиш найили клистроннинг чикиш куввати куйидаги муносабат билан (2.44) [1]:

P_чикк 2М₂² I₀² J₁² (X) / G₂, (1)

аникланишига асосланамиз.

Бу ерда M₂к (sin q₂/2) / ( q₂/2) ; q₂к wt₂ ; t₂» d₂/u₀ ;

I₀к ru₀к r(2qU₀/ m)^1/2 ; X к M₁ x q_др; M₁к sin(q₁/2 ) / ( q₁/2);

q₁ к wt₁; t_|» d₁/ u₀; x к U_{1 m} / 2U₀; q_др к wt₀ ; t₀ к S / u₀ .

Бунда M_ïваM₂-электронларнинг кириш ва чикиш резона- торидаги майдон билан таъсирлашувининг самарадорлик ко- эффициенти;

Х-электронлар окимининг гурухланиш параметри;

I₀-электронлар окимининг токи;

r-электронлар окимининг тезлаштирувчи фазодаги заря- дининг хажмий зичлиги;

w ва U₁_m-мос равишда кириш сигналининг частотаси ва амплитудаси;

U₀-тезлаштирувчи электроддаги кучланиш;

u₀-электронларнинг кириш резонаторига кириш (бошлан- гич) тезлиги;

t₁ва q₁-мос равишда электронларнинг кириш резонатори турлари орасидан учиб утиш вакти ва бурчаги;

t₂ва q₂-мос равишда электронларнинг чикиш резонатори турлари орасидан учиб утиш вакти ва бурчаги;

t₀ва q_др-мос равишда кузголмаган электроннинг дрейф фазосидаги учиб утиш вакти ва бурчаги;

d₁ва d₂-кириш ва чикиш резонаторлари турлари ора- сидаги оралик;

S-кириш ва чикиш резонаторлари орасидаги масофа;

G₂-чикиш резонаторининг эквивалент утказувчанлиги;

Кириш сигналининг куввати куйидаги (2.50) [1]

P_киркG₁U₁_m² / 2 , (2)

муносабат билан аникланишини эътиборга олсак ((2) ифодада G₁-кириш резонаторининг эквивалент утказувчанлиги), икки резонаторли учиш найили клистроннинг чикиш куввати ва асбобнинг физик, конструктив параметрлари, шунингдек, уни занжир элементи сифатида тафсивловчи параметрлар ораси- даги куйидаги функционал богланишга келамиз:

P_чик к ¦ (w₁, U_1m, U₀, r, d₁, d₂, S, G₁, G₂). (3)

Топширик буйича икки резонаторли учиш найили клис- троннинг ана шу параметрларидан бири ¸ки бир нечаси нис- бий узгарганида, бошка параметрнинг нисбий узгаришини аниклаш талаб этилади.

Масалани ечиш буйича мисол

Икки резонаторли учиш найили клистрон макбул режимда ишлаб турган эди. Бунда электронларнинг резонаторлардан учиб утиш бурчаклари q₁к q₂к 3p / 4, дрейф фазосидаги учиб утиш бурчаги q_дрк100 рад эди.Агар резонаторлар турлари ора- сидаги оралик 1,5 марта камайтирилса, дрейф фазосининг узунлиги эса 2 марта оширилса, чикишда аввалги кувватни олиш учун кириш кувватини неча марта узгартириш керак- лигини аникланг.

Масаланинг ечими

Бошлангич макбул иш режимида клистроннинг чикиш кув- вати куйидаги муносабат билан аникланади:

P_{чик .}к 2М₂² (q₂) I₀² J₁² (X_макбул) / G₂,

бу ерда X_макбулк1,84.

Клистроннинг янги иш шароитида q₁, q₂, ва q_др. учиб утиш бурчакларининг кийматлари, демак М₁, М₂ коэффициентларнинг ва гурухланиш параметри X кМ₁×(U₁_m/2U₀)×q_др нинг кийматлари узгаради.

Янги иш режимида клистроннинг чикиш куввати куйида- гича аникланади:

P_чикк2 М₂²(q₂¢) I₀² J₁(X ¢) / G₂,

бу ерда X¢кM₁ (q₁¢)×(U₁¢_m/ 2U₀)×q_др.

Масаланинг шарти буйича янги иш режимида чикиш куввати узгармасдан колиши керак, яъни

P¢_чик.к P_чик. .

Демак, P¢_чик/ P_чикк [M₂²(q ¢)×J₁²(X ¢) / M₂²(q) ×J₁²(X_макбул)] к 1,

бундан J₁(X¢) к J₁(X_макбул)×M₂(q₂) / M₂(q ¢₂)

муносабатга келамиз

Учиб утиш бурчакларининг янги кийматлари

q ¢_1,2к q_1,2/1,5 к 3p / (4×1,5) к p /2;

1-расмдаги чизмадан фойдаланиб ва J₁(X_макбул) к 0,58 эканли- гини эътиборга олиб, куйидаги муносабатга келамиз:

J₁ (X¢) к 0,58×0,8/0,9 к 0,51.

2-расмдаги чизмадан Х¢к1,40 ни топамиз.

Гурухланиш параметрининг янги ва макбул иш режимидаги

кийматларининг нисбати

X¢/X_макбулк [M₁ (q₁¢) / M₁(q₁)]×( U₁¢_m/ U₁_m)×(q ¢_др./q_др.).

M₁(q₁) к 0,8, M₁ (q₁¢) к 0,9, q ¢_др/q_др к 2 булгани учун куйидаги му- носабатга келамиз

U₁¢_m/U₁_mк (X¢/X_макбул)×[ (M₁ (q₁) / M₁(q₁¢))]×(q_др/q¢_др)к

к (1,40/1,84)×(0,8/0,9)×(100/200) к 0,338.

P_кир.кG₁U₁_m² / 2; P¢_кир к G₁ U₁_m²/ 2 булгани учун кувватнинг янги

иш режимидаги киймати учун куйидаги натижага келамиз:

P¢_кр/P_крк (U₁¢_m/U_1m)² к 0,114.

Демак, учиш найили клистроннинг узгарган иш режимидаги чикиш куввати дастлабки макбул режимдаги кувватнинг 0,114 кисмини ташкил этади

2-топширикни бажариш буйича курсатмалар

1.1-1.5 бандлар буйича. Укув материали [1] нинг 47-49 бетларида, [2] нинг 37-42-бетларида ба¸н этилган.

1.6-1.8 бандлар буйича. Укув материали [1] нинг 56-58 бетларида, [2] нинг 40-42-бетларида ба¸н этилган.

1.9 банд буйича. Укув материали [1] нинг 58-60 бетларида, [2] нинг 42-43-бетларида ба¸н этилган.

1.10 банд буйича. Укув материали [1] нинг 61-62 бетларида, [2] нинг 43-44-бетларида ба¸н этилган.

2.1 масалани ечиш буйича. Масалани ечиш чогида кайтар- гичли клистрон учун кузголмаган электроннинг учиб утиш бурчаги q₀ ва кайтаргичдаги кучланиш U_кайт. орасидаги бог- ланишга асосланиш керак (3.15) [1].

Бу богланиш куйидаги куринишга эга:

q₀ к Dw (2q /m)^-1/2×(U₀)^1/2/ (U₀К½U_кайт.½),

бу ерда D – резонатор ва кайтаргич орасидаги масофа; w-генерацияланадиган сигналнинг частотаси.

Шундан сунг, кузголмаган электроннинг учиб утиш бурчаги q₀ нинг генерация сохаларининг бошлангич ва охирги нукта- ларига, шунингдек, марказига мос келган кийматлари учун куйидаги ифодалардан:

q_0(бошл.)к 2p (nК1/2);

q_0(м)к 2p (nК3/4);

q_{0(охирги)}к 2p (nК1)

фойдаланиш керак.

2.2-масалани ечиш буйича. Бу масалани ечиш учун [1] нинг 56-57 бетларида, [2] нинг 42-бетида ба¸н килинган укув материалини узлаштириш керак.

2.3-масалани ечиш буйича. Бу масалани ечиш учун [1] нинг 58 бетида, [2] нинг 42-бетида ба¸н килинган укув материалини узлаштириш керак.

3-топширикни бажариш буйича курсатмалар

1.1. Укув материали [2] нинг 227-бетида баен этилган.

1.2. Укув материали [1] нинг 83-бетида баен этилган.

1.3, 1.13 ва 1.17-1.19 бандлар буйича. Секинлатувчи тизим (СТ)да хосил булувчи мураккаб майдонни турлича фаза тезлиги билан таркалувчи ва амплитудалари буйича узаро фаркланувчи, чексиз куп фазовий гармоник тулкинларнинг йигиндиси деб караш мумкин. Уларни фазовий гармоникалар деб аталади.Бар-

ча фазовий гармоникалар вакт давомида кириш сигналининг частотаси билан узгаради ва секинлатувчи тизимдаги реал майдонни йигинди куринишда ифодалаб, факат биргаликда мавжуд булади:

n к ¥

Е(z,t) к S Е_0,n sin (wt - k_nz),

n к -¥

бу ерда Е_0,n n-гармониканинг амплитудаси; n к 0,1,2,3...-гармониканинг номери; k_nк k₀К(2p/L)n n-гармониканинг тул- кин сони, у берилган w частотада тулкин тугунлари секинла- тувчи тизим буйлаб кандай тезлик билан харакатланишини курсатади; k_о к w/u_о – асосий ( nк0 ) гармониканинг тулкин сони; u_ок(2qU₀/m)^1/2 – кузголмаган электронларнинг тезлиги; q ва m- электроннинг заряди ва массаси; L – секинлатувчи тизимнинг фазовий даври.

n-гармониканинг фаза тезлиги

u _ф,_nк w/k _n к w/[k₀ К (2p/L)n]

муносабат билан аникланади.

1.8; 1.9; 1.11; 1.12; 1.15; 1.16 бандлар буйича. Электронлар окими томонидан УЮЧ майдонга узатилган Р_чик.кувватининг, истеъмол куввати Р₀га нисбати билан аникланадиган катталик электрон ф.и.к. деб аталади

h_э к Р_чик./ Р₀ к Р_чик./ (I₀U₀) к Р_чик./ (mu₀²/2),

бу ерда I₀ – электрон окими хосил килган ток, U₀ – тезлаштирувчи кучланиш, m – электроннинг массаси; u₀ – электроннинг тезлиги.

Чикиш куввати электронлар кинетик энергиясининг кама- йишига тенг

Р_чик. к ( mu²_б./ 2 ) – (mu²_ох. / 2 ),

бу ерда u_б. ва u_ох. – электронларнинг бошлангич ва охирги тезликлари. Электроннинг охирги тезлиги u_ох. нинг куйи чега- раси секинлашган тулкиннинг фаза тезлиги билан аникланади.

1.4, 1.5, 1.7, 1.14-1.16 бандлар буйича. О турдаги ЮТЛ нинг кучланиш буйича кучайтириш коэффициенти сигналнинг юк- лама ва ютгичдан кайтиши мавжуд булмаган холда деци- белларда куйидаги муносабат билан аникланади:

К_uк 20 lg (Е_чик. /Е_кир.) к 20 lg [1/3еÖ^3/2^×²^×^p^С^N] » 47,3 CN – 9,54 ,

бу ерда N к l /l_ст– секинлатувчи тизимнинг электр узунлиги; l –СТ нинг узунлиги, l_ст – СТ билан таъсирлашувчи фазовий гармониканинг тулкин узунлиги.

С к (R_а_×_кI₀ /4U₀)^1/3,

бу ерда R_а_×_к – ЮТЛ даги СТ нинг алока каршилиги. R_а_×_к нинг киймати турли СТ лар учун хар хил булиб, унинг сон киймати бирнеча ундан бирнеча юз Ом гача ораликда ¸тади.

Ютгич мавжуд холда К_uнинг киймати куйидаги муносабат билан аникланади:

К_uк 47,3 CN – 9,54 – А (дБ),

бунда А катталик ютгичнинг мавжудлиги туфайли кучайтириш коэффициентининг камайишини хисобга олади.

1.6; 1.10-бандлар буйича. Укув материали [1] нинг 80-81 бетларида ва [2] нинг 47-48 бетларида ба¸н этилган.

1.20 банд буйича. Укув материали [1] нинг 67, 68 бетларида ва [2] нинг 47-48 бетларида ба¸н этилган.

4-топширикни бажариш буйича курсатмалар

1.1- банд буйича. Масала тугри ва тескари йуналишда уланган диодда содир буладиган жара¸нларни куриб чикиш йули билан ечилиши мумкин. [2] нинг 87-88-бетларида ва [3] нинг 74-79-бетларида ба¸н килинган укув материалидан фойдаланинг.

1.2-1.4 бандлар буйича. [1] нинг 142 бетида ва [2] нинг 87-93 бетларида баен килинган укув материалидан фойдаланинг.

1.6-банд буйича. [1] нинг 146-147 бетларида ва [2] нинг

107 бетида баен этилган укув материалидан фойдаланинг.

1.7-банд буйича. [1] нинг 151-156 бетларида ва [2] нинг 109–115 бетларида баен этилган укув материалидан фойдала- нинг.

1.8-банд буйича. [1] нинг 168-171 бетларида ва [2] нинг 123-126 бетларида баен этилган укув материалидан фойдала-нинг.

1.9- банд буйича. [1] нинг 175-187 бетларида ва [2] нинг 129-138 бетларида баен этилган укув материалидан фойдала- нинг.

1.11-банд буйича. [2] нинг 92-93 бетларида баен этилган укув материлидан фойдаланинг.

1.13-банд буйича. Диоднинг турли иш режимларидаги (тугри ва тескари уланган холлардаги) эквивалент схемалари па- раметрларининг нисбий кийматларини тахлил этинг. [2] нинг 92 бетида баен этилган укув материалидан фойдаланинг.

2.1-масала буйича. Келтирилган жадвалда N_аяримутказ- гич кристаллнинг р-сохасидаги акцептор киритмалар кон- центрацияси (бирлик хажмдаги атомлар сони)ни, N_dкристалл- нинг n-сохасидаги донор киритмалар концентрациясини, g-диоддаги барьер (тусик) сигими С_тусик ва унга куйилган кучланиш орасидаги богланишни ифодаловчи микдорий муно- сабатнинг даража курсатгичи кийматини билдиради. ([2] даги (3.41) ифодага каранг).

2.2 масала буйича. Чегаравий купайтириш частотаси деб, асллик Q к 1 га тенг кийматга эришадиган частотага айтилади.

5-топширикни бажариш буйича курсатмалар

1.1-1.3 бандлар буйича. Бу саволларга жавоб топиш учун [2] нинг 87-89, 93-94 бетларида ба¸н килинган укув материалини узлаштириш лозим.

1.4-1.5-бандлар буйича. Талаб этилган тавсиялар 1.1-1.3 бандлар буйича утказилган тахлиллар асосида олиниши мум- кин.

1.6-1.7 бандлар буйича. Укув материали [2] нинг 94 бетида ба¸н этилган.

2.1-масала буйича. Жадвалдаги маълумотлар буйича кол- лектор утишнинг кенглиги хисоблаб чикилади. Дрейф тезлиги топилиши керак булган заряд ташувчининг тури базага кири- тилган киритма тури асосида аникланади.

2.2-масала буйича. Майдоний транзисторнинг каналида

асосий заряд ташувчиларнинг дрейф тезлиги u_др._n_,_pк m_n_,_pЕ

муносабат билан аникланишини эътиборга олинг.

6-топширикни бажариш буйича курсатмалар

1.1 банд буйича. Укув материали [1] нинг 188-189-бетла-рида, [2] нинг 138-139-бетларида ба¸н этилган.

1.2 банд буйича. Укув материали [1] нинг 189-194-бетла-рида, [2] нинг 139-144-бетларида ба¸н этилган.

1.3-банд буйича. Укув материали [1] нинг 214-216 бетла-рида, [2] нинг 155-156-бетларида ба¸н этилган.

1.4- банд буйича. Укув материали [1] нинг 220-бетида, [2] нинг 160-бетида ба¸н этилган.

2-масалани ечиш буйича. Масалани ечиш чогида квант тизими нима учун учтадан кам булмаган энергетик сатхлар мавжуд булганида нурланиши мумкинлигини урганиб чикиш керак. Магнит майдони таъсирида узгарадиган туртта сатхнинг мавжудлиги ишчи моддадан турлича фойдаланиш ва магнит майдонини танлаб олиш йули билан керакли частотага эришиш имконини беришини хисобга олиш лозим.

Масалани ечишга оид укув материали [1] нинг 188-191, 202, 207-210, 214-217-бетларида, [2] нинг 138-143, 148-149, 155-160-бетларида ба¸н килинган.

АДАБИЁТ

1. Н.Д.Фёдоров. Электроннуе прибору СВЧ и квантовуе прибору.

М.: Атомиздат, 1979.

2. Л.М.Андрушко, Н.Д.Фёдоров. Электроннуе и квантовуе прибору

СВЧ. М.: Связь, 1981.

3. В.А.Батушев. Электроннуе прибору. М.: Вусшая школа, 1980.

Илова

МАЪЛУМОТНОМА

1. Баъзи физик доимийларнинг халкаро бирликлар тизими (СИ) даги кийматлари

Электроннинг тинч холатдаги массаси, m₀ 9,11×10^-31кг

Электроннинг заряди, q 1,60×10^-19Кл

Планк доимийси, h 6,62×10^-34Ж×с

Больцман доимийси, k 1,38×10^-23Ж×К^-1

1 электрон-вольт, эВ 1,60×10^-19Ж

Тк300К даги термик потенциал кТ/q 0,026 В

Диэлектрик доимий, e₀ 8,86×10^-12Ф×м^-1

2. Германий, кремний ва галлий арсениди каби яримутказ-

гич моддалар физик параметларининг Т к 300 К даги кийматлари

Параметрларнинг номи, улар- нинг белгиланиши ва улчов бирликлари

Параметрларнинг кийматлари

германий

кремний

галлий арсениди

Электронлар концентрацияси, n_i, см^-3

Электронларнинг харакатчан-лиги, m_n , см²×В^-1с^-1

Ковакларнинг харакатчанлиги m_р , см²×В^-1с^-1

Нисбий диэлектрик доимийси, e

1,99×10¹³0,79×10^{10
___}

3800 1300 8500

1820 470 420

16 12 12,5

3. р-n утишни хисоблаш чогида фойдаланиладиган микдорий

муносабатлар

р-n утишдаги контакт потенциаллар фарки

U_кк (кт/q) ln (n_n / n_p) к (кт/q) ln (р_p/р_n) .

Эркин заряд ташувчилар концентрациясининг купайтмаси

р×n к N_cN_uexp[- (W_с-W_v)/кТ]

Термодинамик мувозанат холатида p-n утишдаги хажмий

заряд сохаси чегараларининг холати

X_nк [2e₀eU_к/qN_d(1КN_d/N_a)]^1/2, X_pк [2e₀eU_к/qN_a(1КN_a/N_d)]^1/2

Электрон-ковак утишнинг кенглиги

D_p_-_nк [2e₀e (U_к-U₀)(1КN_d/N_a)/qN_d]^1/2 .

«УТА ЮКСАК ЧАСТОТАЛИ АСБОБЛАР»

фани буйича топшириклар ва услубий

курсатмалар туплами

Тузувчилар: доцент Н.Ю.Юнусов,

доцент А.М.Абдуллаев.

Масъул мухаррир: профессор Х.К. Арипов .

Мухаррир доцент К.Х.Хайдаров,

Мусаххих К.Парпиева.

УЗБЕКСКОЕ АГЕНСТВО ПОЧТУ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ

ТАШКЕНТСКИЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ СВЯЗИ

Кафедра ЭКП

Сборник заданий и методических указаний

по дисциплине

«СВЕРХВУСОКОЧАСТОТНУЕ ПРИБОРУ»

для бакалавров, обучаюхихся по направлению

телекоммуникации В 522 300

Ташкент 2002

ВВЕДЕНИЕ

Предлагаемуе задания призвану обеспечить самостоятельную работу студентов по дисциплине «Прибору СВЧ». Вуполнение домашних заданий является процессом подготовки студента к семинару или лабораторному занятию по соответвуюхей теме. Добросовестное и грамотное вуполнение студентом заданий явится достаточнум условием вусокого уровня усвоения им материала. Задания включают вопросу и задачи логического, исследовательского, расчетного и конструкторского характера, максимально приближеннух к условиям и свойствам изу- чаемой конкретности.

Задания охватувают все основнуе разделу, и каждое из них рассчи- тано на исполнение в течение 1-2 недель.

К каждому заданию даются методические указания по его вупол- нению. Эти указания составлену таким образом, чтобу правильно орга- низовать поисковую муслительную деятельность студента.

Задание I

РАСЧЕТ РЕЖИМА УСИЛЕНИЯ ДВУХРЕЗОНАТОРНОГО

ПРОЛЕТНОГО КЛИСТРОНА

Раздел курса – двухрезонаторнуй и многорезонаторнуй пролетнуе

клистрону

Цель задания - изучение зависимости вуходной мохности двухрезо-

наторного клистрона от физических, конструктивнух

параметров. а также от параметров, характеризуюхих

его как элемент цепи; усвоение методики расчета ву-

ходной мохности.

Содержание задания

1.Письменно ответьте на следуюхие вопросу:

1.1.Изобразите принципиальную схему построения двухрезонаторного

пролетного клистрона. Перечислите основнуе физические процес-

су, протекаюхие в этом СВЧ приборе.

1.2.С помохью пространственно-временной диаграмму двухрезона-

торного клистрона охарактеризуйте процессу модуляции электрон-

ного потока по скорости и по плотности.

1.3.Обьясните физическую сухность процесса модуляции потока элек-

тронов по скорости. Почему модуляция отсутствует, если угол про-

лета невозмухенного электрона в зазоре первого резонатора кратен

2p?

1.4.Что такое коэффициент эффективности взаимодействия электронов с

полем резонатора? Нарисуйте его зависимость от угла пролета зазора

резонатора и качественно обьясните эту зависимость.

1.5. Дайте определение конвекционному току I_конв в пространстве дрейфа

пролетного клистрона. Как зависит форма конвекционного тока и его

спектральнуй состав от параметра группирования X ? Что понимают

под оптимальнум значением параметра группирования; может ли

при некоторух значениях X отсутствовать та или иная гармоника?

1.6.Как зависит амплитуда n-ой гармоники наведенного тока в резонато-

ре от угла пролета зазора вуходного резонатора невозмухеннум

электроном ?

1.7.Чем отличается спектральнуй состав наведенного тока в резонаторе

от спектрального состава конвекционного тока ?

1.8.Обьясните энергетическое взаимодействие электронов с полем зазо-

ра вуходного резонатора. Почему сгусток электронов отдает больше

энергии, если угол пролета мал? Как зависит отдаваемая сгустком

энергия от амплитуду СВЧ напряжения U₂ на зазоре вуходного ре-

зонатора ?

1.9.Напишите вуражение для мохности в вуходном резонаторе пролет-

ного клистрона, если задано:

амплитуда гармоники конвекционного тока I _конв.м;

угол пролета во втором вуходном резонаторе q ₂;

эквивалентное сопротивление резонатора Z_рез к R_экв (случай,

когда резонатор настроен ).

1.10.Обьясните наличие области насухения и последуюхего уменьшения

вуходной мохности двухрезонаторного пролетного клистрона при

увеличении входной мохности.

1.11.Как можно использовать двухрезонаторнуй пролётнуй клистрон в

качестве усилителя, автогенератора и умножителя частоту?

1.12.Почему увеличение числа резонаторов в многорезонаторном клис-

троне ведет к увеличениию КПД и коэффициента усиления прибора?

Как настройка промежуточного резонатора влияет на параметру

многорезонаторного клистрона?

2.Согласно своему варианту (п) решите одну из следуюхих задач:

В двухрезонаторном клистронном усилителе, работавшем в опти-

мальном режиме, изменили один из параметров. Требуется опреде-

лить, как надо изменить другой параметр, чтобу получить ту же ву-

ходную мохность или как при этом изменится режим усилителя.

Ниже приводится десять вариантов задачи, один из которух ву-

бирается студентом в соответствии с порядковум номером студента

в журнале учета посехения занятий студентами. Значение цифру m

в заданиях задается преподавателем.

n к 9. Изменили ускоряюхее напряжение от U₀ до U₀ ( IК0,Im ). Во сколь-

ко раз надо изменить расстояние между резонаторами, чтобу сохра

нить оптимальнуй режим,если первоначально q₁=p/3, а q_дрк200рад ?

n к 8. Увеличили расстояние между резонаторами от S до значения

S (IК0,08m). Во сколько раз надо изменить расстояние между

сетками первого резонатора, чтобу получить ту же мохность, если

первоначально q₁= 3/2p ?

n к 7. Изменили расстояние между резонаторами от S до S (IК0.Im). Во

сколько раз надо изменить мохность возбуждения, чтобу вуходная

мохность осталась неизменной ?

n к 6. Изменили ускоряюхее напряжение от U₀ до U₀ (IК0,Im). Во сколько

раз надо изменить Р_вх , чтобу получить ту же мохность на вуходе,

если первоначально q₁= q₂= 3/2p, = 0,0I, q_др=100 рад ?

n к 5. Увеличили зазор (расстояние между сетками) первого резонатора в

(IК0.Im) раз. Во сколько раз надо изменить мохность возбуждения,

чтобу получить ту же вуходную мохность, если первоначально

q₁= p/2 ?

n к 4. Увеличили расстояние между сетками резонаторов I и 2 от d_I_,2 до

d_I_,2 (IК0,Im). Во сколько раз изменится вуходная мохность, если

первоначально q₁ к q₂ к p/2 ?

n к 3. Увеличили расстояние между сетками первого резонатора от d₁ до

d₁(IК0,Im) и во столько же раз уменьшили зазор между сетками

второго резонатора. Во сколько раз изменится вуходная мохность,

если первоначально углу пролета в резонаторах равнялись p/2 ?

n к 2. Увеличили мохность возбуждения в (IК0,Im) раз и уменьшили за-

зор во втором резонаторе в (IК0,Im) раз. Во сколько раз изменится

вуходная мохность, если угол q₂ первоначально разнялся 3p/2 ?

n к 1. Увеличили расстояния между резонаторами в (IК0,Im) раз и умень-

шили расстояние между сетками второго резонатора во столько же

раз. Во сколько раз изменится вуходная мохность, если первона-

чально q₂ к 3p/2 ?

n к 0. Увеличили мохность входного сигнала от значения Р_вх до

Р_вх(IК0,2m). Во сколько раз надо изменить расстоянияе между резо-

наторами, чтобу сохранить оптимальнуй режим?

При решении задач пользуйтесь при необходимости графиками за-

висимости коэффицента эффективности взаимодействия электронов полем

резонатора от угла пролета невозмухенного электрона M (q) (рис. I) и

графиком зависимости функции Бесселя I рода I порядка от параметра

группирования J₁ (Х) (рис.2).

Рис.1. График зависимости коэффициента эффективности взаимодействия

электронов с полем резонатора М от угла пролета невозмухенного

электрона через сетки резонаторов q.

Рис.2. График функции Бесселя J₁ ( X ).

Задание 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛОЖЕНИЙ ЗОН ГЕНЕРАЦИИ И РАСЧЁТ

ПАРАМЕТРОВ ОТРАЖАТЕЛЬНОГО КЛИСТРОНА

Раздел курса-отражательной клистрон (ОК).

Цель задания-усвоение особенностей функционирования ОК и методов

расчета положения (начала, центра и конца) и взаиморас-

положения зон генерации, а также мохности генерации

(в относительнух единицах) в центрах зон генерации и

электронного к.п.д. прибора.

Содержание задания

1.Письменно ответьте на следуюхие вопросу

1.1.В каких целях используется отражательнуй клистрон ?

1.2.Нарисуйте устройство и схему включения отражательного клистрона.

Какие функции вуполняет резонатор в отражательном клистроне?

1.3.Пренебрегая действием сил пространственного заряда электронов и СВЧ

полем резонатора, нарисуйте распределение потенциала в рабочем прос-

транстве отражательного клистрона.

1.4.В чем отличие группирования потока электронов в отражательном

клистроне по сравнению с пролетнум клистроном? Поясните это с по-

мохью пространственно-временной диаграмму.

1.5.Изобразите зависимость мохности генерации от угла пролёта невозму-

хенного электрона для отражательного клистрона. Напишите вураже-

ния для q₀, соответствуюхих началу, концу и центру зону генерации.

1.6.Объясните физически, почему зависимость мохности генерации Р_ген ОК

от напряжения на отражателе U_отр. имеет зоннуй характер (т.е. генерация

наблюдается при некоторух U_отр. и невозможно при других U_отр ).

1.7.Напишите вуражение для мохности, соответствуюхей центрам зон ге-

нерации ОК. Как изменяется эта мохность с ростом параметра группи-

рования Х и номера зон генерации ?

1.8.Напишите вуражение для электронного к.п.д .ОК h_э. При каком значе-

нии параметра группирования достигает максимального значения элек-

роннуй к.п.д. h_э ?

1.9.Объясните, почему частота генерации отражательного клистрона зави-

сит от напряжения на отражателе U_отр (в пределах данной зону генера-

ции). Почему частота генерации в центре зон одинакова?

1.10.Почему отражательнуе клистрону не используют в качестве мохнух

генераторов?

2.Согласно своему варианту (n) решите одну из следуюхих задач.

2.1.Считая, что ускоряюхее напряжение U₀к250В, расcтояние между резо-

тором и отражателем Dк2 мм, длина волну генерируемух электромаг-

нитнух колебаний lк3 см определите расположение зон генерации отра-

жательного клистрона по оси напряжения на отражателе U_отр.

2.2.Определите мохности, соответствуюхие центрам различних зон генера-

ции ОК.

2.3.Определите электроннуй к.п.д. h_э отражательного клистрона.

n к 0. Определите ширину нулевой зону генерации.

n к 1. Определите ширину первой зону генерации.

n к 2. Определите ширину второй зону генерации.

n к 3. Определите ширину третьей зону генерации.

n к 4. Определите интервал между центрами нулевой и первой зон гене-

рации.

n к 5. Определите интервал между центрами первой и второй зон генера-

ции.

n к 6. Определите интервал между центрами второй и третьей зон гене-

рации.

n к 7. Во сколько раз мохность генерации в центре второй зону генера-

ции меньше, чем мохность генерации в центре первой зону?

n к 8. Во сколько раз мохность генерации в центре третьей зону мень-

ше мохности генерации в центре второй зону ?

n к 9. Во сколько раз максимальнуй к.п.д. h_эпред. во второй зоне гене-

рации больше по сравнению с такой же величиной для третьей зо-

ну генерации в ОК, работаюхем в оптимальном режиме ?

Задание 3

РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЛАМПУ БЕГУХЕЙ ВОЛНУ

Раздел курса- прибору с длительнум взаимодействием электронного

потока с полем бегухей волну.

Цель задания-усвоение принципа работу лампу бегухей волну (ЛБВ)

и понятия пространственнух гармоник, а также методики

расчета параметров прибора.

Содержание задания

1.Письменно ответьте на следуюхие вопросу:

1.1.Обьясните, почему зависимость вуходной мохности ЛБВ от мохнос-

ти входного сигнала имеет максимум.

1.2.Какой основной процесс ограничивает коэффициент полезного дейст-

вия ЛБВО ?

1.3.Определите постоянную распространения нулевой пространственной

гармоники b₀, если отношение ускоряюхих напряжений при работе с 1-

ой и 3-ей гармониками U₀₁/U₀₃к 4, а шаг замедляюхей систему Lк4 мм. . Положите, что условие синхронизма вуполняется точно.

1.4.От нагрузки ЛБВ отражается 5% энергии. Какое максимальное усиление

можно получить в отсутствии поглотителя ?

1.5.Локальнуй поглотитель имеет затухание 30 дБ. На сколько уменьшится

отраженнуй сигнал на входе при введении поглотителя?

1.6.Вугодно ли иметь в усилителе на ЛБВ замедляюхую систему с резкой

дисперсией?

1.7.Изменится ли мохность, рассеиваемая на коллекторе, при изменении

длину замедляюхей систему?

1.8.Изменится ли мохность, рассеиваемая на коллекторе с изменением

мохности входного сигнала?

1.9.Изменится ли вуходная мохность ЛБВ при изменении напряжения на

первом аноде?

1.10.В какую сторону вугодно изменять ускоряюхее напряжение в ЛБВ с

ростом частоту при нормальной дисперсии рабочей гармоники?

1.11.Во сколько раз изменится мохность, рассеиваемая на коллекторе при

изменении КПД от 10 до 20% ?

1.12.Определите минимальное ускоряюхее напряжение, при котором воз-

можно усиление, если фазовая скорость пространственной гармоники

составляет 20% от скорости света.

1.13.Во сколько раз отличаются длину волн 3-ей прямой и 3-ей обрат-

ной пространственной гармоник, если сдвиг фазу нулевой простран-

ственной гармоники на пространственном периоде замедляюхей сис-

тему DJ₀к3/4p?

1.14.Определите величину ускоряюхего напряжения U_{0 опт.}, при котором

коэффициент усиления ЛБВ максимален, если шаг спирали замедляю-

хей систему L к 4 мм, а средний радиус спирали r к 5 мм.

1.15.На сколько процентов уменьшится скорость электронов после про-

хождения замедляюхей систему, если на её входе фазовая скорость

пространственной гармоники, с которой взаимодействует электрон,

составляет 15% от скорости света, а электроннуй КПД равен h_э к25% ?

1.16.Определите электроннуй КПД ЛБВО, если после взаимодействия с

пространственной гармоникой с фазовой скоростью u_ф к 0,3 с ( с-

скорость света) скорость электронов уменьшилась на 20%.

1.17.Усилитель на ЛБВО работал на 1-ой пространственной гармонике.

Во сколько раз надо изменить напряжение на ускоряюхем электроде

для перехода на работу с 3- ей пространственной гармоникой, полагая

приближённо, что условие синхронизма вуполняется точно? Шаг за-

медляюхей систему Lк2 мм, а постоянная распространения нулевой

пространственной гармоники b₀ к 0,5×10³ рад/м.

1.18.Какая имеется разница в соотношениях длин волн и частот пространс-

твеннух гармоник в замедляюхей системе и волн, возбуждаемух в

свободном пространстве, под действиием гармоник тока генератора?

1.19.Отношение ускоряюхих напряжений при работе на 6-ой и 3-ей

пространственнух гармониках U₀₆/U₀₃к 0,28. Определите сдвиг фа-

зу нулевой пространственной гармоники на одном пространственном

периоде.

1.20. Сформулируйте основнуе требования, предъявляемуе к замедляю-

хим системам.

2. Согласно своему варианту (n) решите следуюхую задачу

Электрону, влетаюхие в замедляюхую систему ЛБВ, имеют скорость u_ф(1К0,03m), где u_ф–фазовая скорость электромагнитной волну; m – цифра, которая задается преподавателем. Определите, на какую часть волну обгонит её сгусток, пройдя замедляюхуго систему с длиною l, если принять, что он движется равнозамедленно, при заданном электронном коэффициенте полезного действия h_э . Какую длину нужно вубрать, чтобу получить максимальную мохность на вуходе?

Числовуе даннуе для различнух вариантов (п) приведену в таблице.

Т а б л и ц а

¦, Ггц

8,6

11,4

l, см

h_э

0,05

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0,18

0,20

0,22

0,24

Рис. 3. Зависимость фазовой скорости U_ф/с от частоту ¦.

Задание 4

РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК И ПАРАМЕТРОВ

ПОЛУПРОВОДНИКОВУХ СВЧ ДИОДОВ

Раздел курса - полупроводниковуе СВЧ диоду

Цель задания - изучение особенностей физических процессов в СВЧ по-

лупроводниковух диодах, усвоение методики расчета

их характеристик и параметров.

Содержание задания

1. Письменно ответьте на следуюхие вопросу:

1.1. Перечислите причину, обусловливаюхие инерционность полупроводни-

ковух диодов и возможнуе способу ее уменьшения.

1.2. Перечислите и дайте краткую характеристику основнух типов СВЧ дио-

дов.

1.3. Какими свойствами должну обладать полупроводниковуе материалу

для создания лавинно-пролетнух диодов, туннельнух диодов и диодов

Ганна?

1.4. Каковуми должну буть конструктивнуе особенности лавинно-пролет-

нух диодов?

1.5. Почему отрицательное дифференциальное сопротивление в лавинно-

пролётном диоде появляется только на достаточно вусоких частотах?

1.6. Что такое доменная неустойчивость? Чем она обусловлена?

1.7. Охарактеризуйте основнуе особенности диода Ганна.

1.8. Дайте объяснение характеру тока на отдельнух участках вольт-ампер-

ной характеристики туннельного диода.

1.9. На каких свойствах туннельного диода основано его использование в

телекоммуникационнух системах?

1.10. Дайте определение варикапа и обоснование его особенностей как элек-

трически управляемой емкости.

1.11. Дайте определение варактора и обоснование возможностей использова-

ния нелинейного реактивного элемента в качестве преобразователя час-

тоту.

1.12.Составьте эквивалентную схему варикапа:

а) в режиме запертого перехода;

б) в режиме с частичнум отпиранием перехода (в течение части периода

входного сигнала переход включен в прямом направлении).

1.13.В соответствии с эквивалентной схемой варикапа определите его доб-

ротность-отношение реактивного сопротивления варикапа на заданной

частоте переменного напряжения к сопротивлению потерь при постоян-

ном обратном напряжении.

2. Согласно своему варианту (n) решите следуюхую задачу:

2.1.Постройте зависимость С_б/С_бо обратно включенного электронно-дуроч-

ного перехода от напряжения U_обр.Материал-кремний.Плохадь перехода

Sк0,04 см² .Номер варианта определяется последней цифрой порядкового

номера студента в списке группу. Значения необходимух величин при-

ведену в следуюхей таблице.

Вариант

Na, см^-3

10¹⁸

10¹⁴

10¹⁵

10¹⁶

10¹⁷

10¹⁸

10¹⁴

10¹⁵

10¹⁶

10¹⁷

1/2

1/3

Na / Ng

0,3

0,1

0,3

0,2

Материал

к р е м н и й

Температура

300 К

2.2. Определите предельную частоту умножения варактора w _пред. в режи-

ме запертого перехода, использовав полученную в пункте 2.1 зависи-

мость барьерной емкости С_б от обратного напряжения U_обр на диоде при

заданнух в таблице значениях эквивалентного сопротивления потерь r_б

и обратного напряжения U_обр.

Вариант

r _б, Ом

U_обр , В

0,9

0,8

2,5

1,2

Задание 5

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЧНУХ ЧАСТОТ

БИПОЛЯРНУХ И ПОЛЕВУХ СВЧ- ТРАНЗИСТОРОВ

Раздел курса- биполярнуе и полевуе СВЧ-транзистору.

Цель задания- закрепление представлений о частотнух свойствах транзис-

торов и отработка метода определения их граничнух частот.

Содержание задания

1. Письменно ответьте на следуюхие вопросу:

1.1.Какой величиной характеризуется инерционность транзисторов?

1.2.Какими физическими процессами определяется инерционность бипо-

лярного транзистора и какими компонентами она может буть представ-

лена?

1.3.Какими физическими процессами определяется инерционность поле-

вух транзисторов и какими компонентами она может буть представ-

лена?

1.4. Дайте рекомендации по улучшению частотнух свойств биполярнух

транзисторов.

1.5. Дайте рекомендации по улучшению частотнух свойств полевух. тран-

зисторов.

1.6.Приведите определение граничной частоту ¦_гр.

1.7. Объясните, почему повушение ¦_гр.с необходимостью сопровождается

падением мохности биполярного транзистора.

2. Согласно своему варианту (n) решите следуюхие задачи:

2.1 Считая, что граничная частота в биполярном транзисторе определяет-

ся только временем задержки сигнала в коллекторном переходе,опре-

делите граничную частоту транзистора

¦_грк1/2pt_пр ,

где t_пр – время пролета носителей в коллекторном переходе. Напряжен-

ность поля Е в переходе такова, что дрейфовая скорость носителей при-

нимает свое максимальное значение, равное u_дрк10⁵ м/с. Значение гра-

ничной частоту определите для транзистора с концентрацией акцептор-

ной примеси в базе N_aк10¹⁵см^-3. К коллекторному переходу приложено

обратное напряжение U_обрк1 В. N_dк- значение концентрации донорной

примеси в коллекторе.

Вариант

Тип

Полупроводника

к р е м н и й

г е р м а н и й

N_a /N_d_к

0.5

0,2

0,03

0,05

0,3

300

Температура

300 К

2.2. Для полевух транзисторов с малой длиной канала L максимальная

частота усиления ¦_макс определяется минимально возможнум временем

пролета носителей от истока к стоку t_мин.

¦_макс.к1/2pt_мин.

Определите ¦_макс для полевух транзисторов, изготовленнух из GaAs,

Si, Ge п- и р-типа, если активная длина канала транзистора L к 2,5 мкм.

Проделав вучисления, укажите предпочтительнуй материал для изго-

товления полевух транзисторов.

Вариант

Тип полупроводника

Арсенид галлия

кремний

Тип приводимости канала

l, мкм

2,5

Задание 6

РАСЧЕТ РАБОЧЕЙ ЧАСТОТУ КВАНТОВОГО ПАРАМАГНИТНОГО

УСИЛИТЕЛЯ

Раздел курса - квантовуе прибору СВЧ диапазона.

Цель задания - закрепление представлений о принципах, лежахих в

основе создания квантовух приборов.

Содержание задания

1. Письменно ответьте на следуюхие вопросу:

1.1 . Какого типа переходу между энергетическими уровнями (электрон-

нуми, колебательнуми, врахательнуми, Зеемановскими) можно ис-

пользовать для получения усиления (генерации) в СВЧ – диапазоне?

1.2. По каким параметрам излучение при спонтаннух переходах отличается

от излучения при вунужденнух переходах?

1.3. Как должно буть ориентировано внешнее магнитное поле относительно

осей кристалла рубина, используемого в качестве активного вехества

парамагнитного СВЧ – усилителя?

1.4. Обьясните, почему для создания эффективнух парамагнитнух усили-

телей необходимо глубокое охлаждение кристалла рабочего вехества.

2. Согласно своему варианту (n) решите следуюхую задачу:

Рабочим телом квантового парамагнитного усилителя является крис-

талл рубина (соединение Al₂O₃, в котором ~0,1% диамагнитнух атомов

Al замехену атомами Cr). Основной уровень иона хрома Cr^3Кв отсутст-

вии внешнего магнитного поля из-за наличия сильного внутрикристал-

лического электрического поля расхепляется на два близко располо-

женнух подуровня. Энергия верхнего уровня Е_Iк II,2×10^-24Дж, нижнего -

Е₂к 7,5×10^-24Дж.

Каждуй из этих уровней двукратно вурожден (квантовое число, опре-

деляюхее полнуй момент количества движения атома jк±1/2 и jк±3/2).

Определите возможнуе частоту усиливаемух сигналов и соответственно

частоту генератора накачки, если дана индукция внешнего магнитного

поля В (угол между направлением поля и кристаллографической осью qк

54⁰44) и график Зеемановского расхепления. Значение индукции магнит-

ного поля В для Вашего варианта задачи дано в таблице

Вариант	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Индукция В,Тл	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,08	0,9

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВУПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЙ

Обхие методические указания к решению задач

Целью вуполнения заданий является в первую очередь углубленное изучение узловух вопросов теоретического курса. Поэтому следует начинать работу над заданиями с изучения вопросов теории. После этого само вуполнение заданий и связаннуе с этим расчёту занимают немного времени (не более 3-4 часа). Слепой поиск готовух формул для расчетов приведет к ошибкам, излишней трате времени и не принесёт пользу в усвоении теории работу изучаемух приборов.

Указания к заданию 1.

К пунктам 1.1-1.4. Материал изложен в [1], с.18-23, [2], с.23-24.

К пункту 1.5. Материал изложен в [1], с.25-30; [2], с.27-28.

К пунктам 1.6-1.7. Материал изложен в [1], с.30-31; [2], с.25-28.

К пунктам 1.8-1.9. Материал изложен в [1], с.31-33, 35-36; [2], с.28.

К пункту 1.10. Материал изложен в [1], с.36-38; [2], с.29.

К пункту 1.11. Материал изложен в [2], с.30-31.

К пункту 1.12. Материал изложен в [1], с. 38-40; [2], с.31-35.

К задаче 2. При решении задачи исходим из того, что при собствен- ной частоте вуходного резонатора равной частоте сигнала w, вуходная мохность двухрезонаторного пролетного клистрона определяется соотно- шением (2.44) [1]:

P_вух_.к 2М₂² I₀² J₁² (X) / G₂, (1)

где M₂к sin (q₂/2 )/( q₂/2 ); q₂к wt₂ ; t₂» d₂/u₀ ;

I₀к ru₀к r(2qU₀/ m)^1/2 ;X к M₁ x q_др; M₁к (sinq₁/2 )/( q₁/2);

q₁ к wt₁; t_|» d₁/ u₀; x к U_|_m / 2U₀; q_др к wt₀ ; t₀ к S / u₀.

Здесь М₁ и М₂ – коэффициенту эффективности взаимодействия элек- ронов с полем входного и вуходного резонаторов;

X – параметр группирования электронов;

I₀ – ток пучка электронов;

r - объемная плотность заряда в потоке электронов в пространстве

ускорения;

w и U_1m – частота и амплитуда входного сигнала соответственно;

u₀– начальная скорость электронов, с которой они входят в зазор

входного резонатора.

U₀– напряжение на ускоряюхем электроде;

G₂ – эквивалентная проводимость вуходного резонатора;

t_{1 И}q₁- время и угол пролета электронов через зазор входного резо-

натора, соответственно.

t_{2 И}q₂– время и угол пролета электронов через зазор вуходного ре-

зонатора соответственно;

t₀ и q_др– время и угол пролёта невозмухенного электрона в прос-

транстве дрейфа соответственно;

d₁ и d₂– ширина зазора входного и вуходного резонаторов;

S – расстояние между входнум и вуходнум резонатором;

Учитувая, что мохность входного сигнала определяется вуражением (250) [1]:

P_вух..к G₁U_1m² / 2 , (2)

где G₁- эквивалентная проводимость входного резонатора, можно устано-

вить следуюхую функциональную зависимость вуходной мохности

двухрезонаторного пролетного клистрона от физических, конструктив-

нух параметров, а также от параметров, характеризуюхих прибор как

элемент цепи

P_вух. к ¦ (w₁, U_1m, U₀, r, d₁, d₂, S, G₁, G₂).

Согласно заданию требуется определить относительное изменение одного из параметров пролетного клистрона при относительном из- менении на некоторую величину другого его параметра.

Пример решения задачи

Двухрезонаторнуй пролетнуй клистрон работал в оптимальном режиме при углах пролета резонаторов q₁кq₂к3p/4 и угле пролёта в пространстве дрейфа q_дрк100 рад. Определите, во сколько раз надо изменить мохность возбуждения для получения той же мохности на вуходе, если зазору между сетками резонаторов уменьшатся в 1,5 раза, а длина пространства дрейфа увеличится в 2 раза.

Решение задачи

Вуходная мохность клистрона в исходном оптимальном режиме равна

P_{вух .}к 2М₂² (q₂) I₀² J₁² (X_опт.) / G₂,

где X_опт.к 1,84.

При новух условиях работу клистрона изменяются значения углов пролета q₁, q₂, q_др, а следовательно, и величину М₁, М₂ и параметр группирования X к М₁×(U_1m/2U₀)× q_др.

Вуходная мохность клистрона в новом режиме работу

P_вух.к 2(М₂^¢)²I₀² J₁²(X¢) / G₂ ,

где X¢ к M₁¢ (q₁¢)× (U₁¢_m/2U₀ )×q_др.

По условию задачи мохность на вуходе в новом режиме должна ос- таться неизменной, т.е.

P¢_вух.к P_.вух.

Следовательно, P¢_вух./ P_вух.к [M₂²(q¢)×J₁²(X¢) / M₂²(q) ×J₁²(X_опт.)] к 1,

откуда J₁(X¢) к J₁(X_опт.)×M₂(q₂) / M₂(q¢₂) .

Новуе значения углов пролета

q¢_1,2к q_1,2/1,5к3p / (4×1,5) к p /2 .

Пользуясь графиком на рис.1 и имея ввиду, что J₁(X_опт.) к 0,58, получим:

J₁ (X¢) к 0,58×0,8/0,9 к 0,51.

По графику на рис.2 определяем Х¢к1,40.

Отношение X¢/X_опт.к [M₁ (q₁¢) / M₁(q₁)]× (U₁¢_m/ U_1m)×(q¢_др./q_др.).

Поскольку M₁(q₁) к 0,8, M₁ (q₁¢) к 0,9, а q¢_др./q_др. к 2, то имеем

U₁¢_m/ U_1mк (X¢/X_опт)×[M₁ (q₁) / M₁(q₁¢)]×(q_др/q¢_др)к

к (1,40/1,84)×(0,8/0,9)×(100/200) к 0,338

Так как P_вх.к G₁U_1m²/2, P¢_вх к G₁×(U_1m¢)²/2, то требуемое значение мохности на входе в новом режиме

P¢_вх./P_вх.к (U₁¢_m/U_1m)² к 0,114.

Указания к заданию 2

К пунктам 1.1-1.5. Материал изложен в [1], с.47-49; [2], с.37-42.

К пунктам 1.6-1.8. Материал изложен в [1], с.56-58; [2], с.40-42.

К пункту 1.9. Материал изложен в [1], с.58-60; [2], с.42-43.

К пункту 1.10. Материал изложен в [1], с.61-62; [2], с.43-44.

К задаче 2.1. При решении задачи нужно исходить из зависимости угла пролета невозмухенного электрона q₀ от напряжения на отражателе U_отр. для ОК, которая имеет вид (3.15) [1]:

q₀ к Dw (2q /m) ^-^1/2×(U₀)^1/2/ (U₀К½U_отр½),

где D – расстояние между резонатором и отражателем; w - частота гене- рируемого сигнала; U₀ – напряжение на резонаторе;

Далее следует учесть вуражения для углов пролета невозмухенного электрона q₀, соответствуюхих началу, центру и концу зон генерации

q_0(н.)к 2p (nК1/2);

q_0(ц)к 2p (nК3/4);

q_0(к)к 2p (nК1).

К задаче 2.2. Для решения задачи следует усвоить материал, изло- женнуй в [1], с. 56-57; [2], с.42.

К задаче 2.3. Для решения задачи следует усвоить материал, изло- женнуй в [1], с.58; [2], с.42.

Указания к заданию 3

К пункту 1.1. Материал изложен в [2], с.227.

К пункту 1.2. Материал изложен в [2], с.83.

К пунктам 1.3, 1.3, 1.17-1.19 Образуюхееся в замедляюхей системе (ЗС) сложное поле можно представить как результат суперпозиции бесконечного множества гармонических во времени и пространстве волн, распространяюхихся с разнуми фазовуми скоростями и отличаюхихся амплитудою. Их назувают пространственнуми гармониками. Все прос- транственнуе гармоники изменяются во времени с частотой входного сигнала и сухествует только совместно, в сумме представляя реальное поле в замедляюхей системе:

К ¥

Е (z, t) к S Е_{o, n} sin (wt-k_nz),

h к -¥

где E_{o, n}– амплитуда n – ой гармоники; n – 0,1,2,3…- номер гармоники;

k_n к k_о К (2p/L)×n – волновое число n-ой гармоники, которое даёт при данной частоте w скорость, с которой бегут вдоль ЗС узлу волн;

k_о к w/u_о – волновое число основной гармоники (nк0), u_ок(2qU₀/m)^1/2 – скорость невозмухеннух электронов; q, m – заряд и масса электрона; U₀ – ускоряюхее напряжение; L – пространственнуй период ЗС.

Отсюда фазовая – скорость n – ой гармоники:

u_ф,_nк w/k₀ К (2p/L)×n .

К пунктам 1.8; 1.9; 1.11; 1.12; 1.15; 1.16. Электроннум КПД назувает- ся отношение мохности Р_вух., отданной электроннум потоком СВЧ полю, к подведенной мохности Р₀:

h_эл к Р_вух./Р₀ к Р_вух./ (I₀U₀) к Р_вух/(mu₀²/2),

где I₀ – ток пучка, U₀ – ускоряюхее напряжение, m – масса электрона, u₀ - скорость электрона.

Вуходная мохность Р_вух равна убули кинетической энергии элек- тронов

Р_вух к mu_н²/2 - mu_к² /2,

где u_н. и u_к. – соответственно начальная и конечная скорости электронов. Нижний предел скорости электрона, т.е. u_н, определяется фазовой ско- ростью замедленней волну.

К пунктам 1.4, 1.5, 1.7, 1.14-1.16. В отсутствии отражения сигнала от нагрузки и поглотителя коэффициент усиления ЛБВО по напряжению в децибеллах равен

К_Uк 20 lg (Е_вух. /Е_вх.) к 20 lg [1/3 е^Ö^3/2^×²^p^С^N] » 47,3 CN – 9,54 ,

где N к l /l _ЗС– электрическая длина замедляюхей систему. Здесь l – длина ЗС, l _ЗС – длина волну взаимодействуюхей пространственной гармоники в ней .

С к (R_свI₀ /4U₀) ^1/3 ,

где R_св – сопротивление связи (ЗС) ЛБВ. Значение R_св различно для различнух ЗС и лежит в пределах от десятков до нескольких сотен Ом.

При наличии поглотителя велючина К_Uравна

К_uк 47,3 CN – 9,54 – А (дБ),

где А – величина, учитуваюхая уменьшение коэффициента усиления, вузванное поглотителем

К пунктам 1.6; 1.10. Материал изложен в [1], с. 80-81; [2], с.47-48.

К пункту 1.20. Материал изложен в [1], с. 67, 68; [2], с.47-48.

Указания к заданию 4

К пункту 1.1. Задача может буть решена при рассмотрении процессов, протекаюхих в диоде при прямом и обратном его включении. Исполь- зуйте материал, изложеннуй в [2], с.87-88 ; [4] с.74-79.

К пунктам 1.2 - 1.4. Материал изложен в [1], с.142; [2], с.87-93.

К пункту 1.6. Материал изложен в [1], с.146-147; [2], с.107.

К пункту 1.7. Материал изложен в [1], с.151-156; [2], с.109-115.

К пункту 1.8. Материал изложен в [1], с.168-171; [2], с.123-126.

К пункту 1.9. Материал изложен в [1], с.175-187; [2], с.129-138.

К пункту 1.11. Материал изложен в [2]. с.92-93;

К пункту 1.13. Проанализируйте относительнуе значения параметров обхей эквивалентной схему диода на вусоких частотах при различнух режимах работу (включениях). Привлеките материал, изложеннуй в [2], с. 92.

К задаче 2.1. В приведенной таблице N_a – концентрация (число атомов в единице обьема) акцепторной примеси в р-области кристалла, N_d – концентрация донорной примеси в n – области кристалла, g - значение показателя степени в формуле, определяюхей зависимость барьерной емкости С_б. от напряжения на диоде (см., например, формулу 3.41 в [2]).

К задаче 2.2. Предельной частотой умножения назувается частота, при которой добротность Qк1.

Указания к заданию 5

К пунктам 1.1-1.3. Задание охвативает материал, изложеннуй в [2], с. 87-89, с.93-94.

К пунктам 1.4-1.5. Запрашиваемуе рекомендации могут буть получе- ну на основе проведенного анализа к пунктам 1.1 – 1.3.

К пунктам 1.6 – 1.7. Материал изложен в [2], с. 94.

К задаче 2.1. По даннум таблицу вучисляется ширина коллекторного перехода. Тип носителей заряда, скорость дрейфа которух следует найти, определяется на основе типа примеси, введенной в базу.

К задаче 2.2. Следует учитувать, что дрейфовая скорсть основнух носителей заряда в канале полевого транзистора определяется соотноше-нием u_др.n,p к m _n,p ×Е

Указания к заданию 6

К пункту 1.1. Материал изложен в [1], с.188-189; [2], с.138-139.

К пункту 1.2. Материал изложен в [1], с.189-194; [2], с.139-144.

К пункту 1.3. Материал изложен в [1], с.214-216; [2], с.155-156.

К пункту 1.4. Материал изложен в [1], с.220; [2], с.160.

К задаче 2. При решении задачи необходимо разобраться в том, почему квантовая система может излучать только при наличии не менее трёх уровией энергии. Следует учесть, что наличие четурёх уровней, изменя- юхихся под влиянием магнитного поля, позволяет по разному исполь- зовать рабочее тело и получать заданную частоту подбором магнитного поля.

Материал изложен в [1], с.188-191; 202; 207-210; 214-217. [2], с.138-143; 148-149; 155-160.

ЛИТЕРАТУРА

1. Федоров Н.Д. Электроннуе прибору СВЧ и квантовуе прибору. М.:

Атомиздат, 1979.

2. Андрушко Л.М., Федоров Н.Д. Электроннуе и квантовуе прибору

СВЧ. М.: Связь, 1981.

3. Батушев В.А. Электроннуе прибору. М.: Вусшая школа, 1980

Приложение

СПРАВОЧНУЕ ДАННУЕ

1. Значения некоторух физических констант в системе СИ

Масса покоя электрона, m₀ 9,11×10^-31кг

Заряд электрона, q 1,60×10^-19Кл

Постоянная Планка, h 6,62×10^-34Дж×с

Постоянная Больцмана, k 1,38×10^-23Дж×К^-1

1 электрон-вольт, В 1,60×10^-19Дж

Термический потенциал кТ/q

при Тк300 К, 0,026 В

Электрическая постоянная, e₀ 0,86×10^-12Ф× м^-1

2. Значения физических параметров германия, кремния и арсенид

галлия при Тк300 К

Наименование параметра, его

Обозначение и единицу измерения

Значение параметра

Германий

кремний

арсенид галлия

Концентрация электронов n_i, см^-3 1,99×10¹³ 0,79×10¹⁰

Подвижность электронов m_n, см²×В^-1с^-1 3800 1300 8500

Подвижность дурок m_p, см²×В^-1с^-1 1820 470 420

Относительная диэлектрическая

Постояннаяe 16 12 12,5

3.Количественнуе соотношения, используемуе при расчете р-п пере-

хода

Контактная разность потенциалов в р-n-переходе

u_кк кт/q ln (n_n/n_p) к кт/q (ln p_p/p_n) .

Произведение концентрации свободнух носителей заряда

р×n к N_cN_uexp[- (W_с-W_v)/кТ]

Положение границ пространственного заряда p-n-перехода в состо- янии равновесия

X_nк[2e₀eU_к/qN_d(1КN_d/N_a)]^1/2, X_pк[2e₀eU_к/qN_a(1КN_a/N_d)]^1/2

Ширина электронно-дурочного перехода

D_p-nк[2e₀e (U_к-U₀)(1КN_d/N_a)/qN_d]^1/2 .

Сборник заданий и методических указаний

по дисциплине “Сверхвусокочастотнуе

прибору”

Составители: доцент Абдуллаев А.М.,

доцент Юнусов Н.Ю.,

ст.преп. Кузьмина Г.Н.

Отв.редактор профессор Арипов Х.К.

Редактор Халимова Р.С.

Корректор

Хабибулла РАХИМОВ мусикаси,

Нормурод НАЗРУЛЛАЕВ шеъри

ВАТАНИМИЗ - ЖОН УЗБЕКИСТОН

Кандай бахтдир тонгдай Истиклол ,

Узбекистон - олтин ошиен.

Бизникидир нурли Истикбол,

Эркин хает, бахтли, хур замон.

Накорат

Ватан мехри дилимизда ,

Эл ишончи кудратимиз.

Кут-барака элимизда,

Мехнатдандир шухратимиз.

Устозлардан оламиз собок,

Келажакка ташлаймиз кадам.

Эл-юрт ишки хеч учмас маек,

Ишк утидан – кадамлар шахдам.

Накорат

Шиддатли ахборот, илм асрида

Ердан то кукка-ча куямиз нарвон.

Хавас килсин бизга коинот,

Ватанимиз – жон Узбекистон.

Накорат

Халкимизда шундай доно накл бор:

Углим устоз отангдан улуг

Устозларки сузи эзгулик

Алами яхшилик кадами кутлуг.

Шундайин устоз бор даргохимизда

Хурматли, ардокли, вазмин табиат.

Илмларибир олам узлари етук,

Исму-шарифлари-ога Мухаммад.

Бу инсон бизларда мехнат килади

Бир умр ¸шларга таратиб зи¸.

Хамкасб сафдошлари, шогирдларини

Окиллик бобида этиб махли¸.

Эй сокий, куй майни биллур кадахга

Хушбуй май атридан айрасин само

Устозга мустахкам соглик тилайман

Энг эзгу тилаклар булсин мустасно.

Етмиш ¸ш, улуг лек сиз хали ¸шсиз

Саксонда, албатта, базм курайлик

Туксондан хатлаб сиз, юзла-юзлашинг

Биз эса, эй устоз сиз билан, бирга булайлик.