Приборы СВЧ

Санкт-Петербургский Государственный Университет Телекоммуникаций им проф. М.А.Бонч-Бруевича

Федеральное агентство связи
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М.А. Бонч-Бруевича
Факультет вечернего и заочного обучения
Е.И. Бочаров, И.А. Кравцов, И.А.Кратиров
ПРИБОРЫ СВЧ И ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНОВ
Программа, контрольное задание и методические указания
210404, 210405
СПбГУТ
Санкт-Петербург
2010

Стоимость выполнения контрольной работы по предмету приборы свч и оптического диапазонов уточняйте при заказе.

Контрольная работа
Задача 1. Расчет усилителя на двухрезонаторном пролетном клистроне
Основные параметры клистрона – ускоряющее напряжение Uo, ток луча Io, расстояние между входным и выходным резонаторами (длина пространства дрейфа) L, ширина зазоров d и проводимость Gn резонаторов, а также частота входного сигнала f приведены в табл.
Требуется:
1. Нарисовать устройство и описать принцип действия двухрезонаторного пролетного клистрона.
2. Для оптимального режима работы, соответствующего максимальной выходной мощности, определить основные параметры усилителя – оптимальную мощность входного сигнала Pвх опт, максимальное значение электронной мощности Pэл макс, выходной мощности P вых макс, электронного КПД ηэл макс и полного КПД ηмакс, а также величины контурного КПД ηк и коэффициента усиления клистрона КР.
Задача 2. Расчет усилителя на лампе бегущей волны
Основные параметры ЛБВ – ток луча I0, сопротивление связи замедляющей системы Rсв, электрическая длина замедляющей системы N, фазовая скорость бегущей волны Vф, затухание волны в поглотителе А, а также частота f и мощность входного сигнала Pвх приведены в табл.
Требуется:
1. Нарисовать устройство ЛБВ, пояснить назначение ее элементов и привести краткое описание принципа действия ЛБВ, обратив особое внимание на факторы, определяющие широкую полосу пропускания ЛБВ.
2. Определить коэффициент замедления замедляющей системы Kзам и ускоряющее напряжение U0, при котором обеспечивается условие синхронизма электронного потока с электромагнитной волной. Рассчитать распределение амплитуды напряженности поля электромагнитной волны Еmz вдоль оси замедляющей системы и построить график зависимости Еmz от продольной координаты z. Определить основные параметры усилителя – коэффициент усиления KР, выходную мощность Pвых и полный КПД усилителя η. Оценить максимальное значение электронного КПД ηэл макс.
Задача 3. Расчет генератора на лавинно-пролетном диоде
Основные параметры диода – емкость слоя дрейфа Сд, длина слоя дрейфа Iд, скорость электронов в слое дрейфа (скорость насыщения) Vн, лавинная частота fл, а также постоянные напряжение на диоде U0 и ток I0, протекающий через диод, сопротивление нагрузки Rн, сопротивление потерь в резонаторе и диоде Rп и частота генерируемого колебания f приведены в табл.
Требуется:
1. Нарисовать структуру и эквивалентную схему ЛПД и описать физические процессы, протекающие в диоде, особое внимание уделив механизму возникновения отрицательного высокочастотного сопротивления диода. Нарисовать конструкцию генератора на ЛПД и пояснить назначение ее элементов.
2. Определить основные параметры генератора – электронную мощность Pэл, выходную мощность Pвых, электронный КПД и полный КПД.
Задача 4. Расчет параметров полупроводникового лазера
Полупроводниковый лазер на двойной гетероструктуре (ДГС) имеет следующие параметры: ширину запрещенной зоны узкозонного полупроводника Еa2 = 1,4 эВ = 2,24∙10–19 Дж, внутреннюю квантовую эффективность ηвн = 0,8. Остальные параметры лазера приведены в табл. 5. Коэффициенты отражения зеркал Г1 и Г2 принять одинаковыми (равными Г) и пренебречь дифракционными потерями.
Требуется:
1. Нарисовать структуру ДГС-лазера и рассмотреть процессы в узкозонной части кристалла, приводящие к формированию лазерного излучения.
2. Рассчитать силу порогового тока Iпор.
3. Рассчитать мощность генерации Рген и КПД при силе тока равной I = 5×Iпор (Iпор – сила порогового тока) и напряжении U = 1,6 B.
4. Оценить частоту и длину волны излучения лазера.