Конструктивні особливості, принципи функціонування та застосування вимірювальних ліній, детекторних та термісторних голівок.

Екзаменаційний білет № 6

В цифровыми называют системы в которых все процессы происходят от цифровых (дискретных) сигналов. Примерами являются - современные объекты связи, цифровая телефония, цифровое телевидение. Эволюционный процесс перехода от аналоговых систем к цифровым связан:

1. век новых технологий, соответственно в технике все большее распространяются микропроцессорные технологии обработки сигналов;

2. создается высокоскоростная паутина цифровых телекоммуникационных сетей;

Соединительными нитками цифровой паутины являются магистрали, которые представляют собой набор цифровых каналов коммутации (связи) глобального и локального масштаба. Обращение к этим каналам разрешено различным государственным структурам, предприятиям бизнеса, частным пользователям. Качество передачи и связи соответственно очень высокое.


Преимущества цифровых систем передачи и обработки данных над аналоговыми системами:

1. надежность передачи данных, а так же высокая помехоустойчивость;

2. хранение данных на высочайшем уровне;

3. завязана на вычислительной технике;

4. минимизация возникновения ошибок при обработке, передачи, коммутации (связи) данных;

Умови виробництва електронної техніки з точки зору чистоти приміщень. Чисті кімнати та способи організації в них повітряного потоку. Електронно-вакуумна гігієна.

Особливості ел-го виробництва:

1) висока точність

2) мініатюрність

3) висока чутливість до зовнішніх факторів:

кліматичних (температура, вологість та інше)

запиленість повітря

4) ел-не виробництво має бути з високим ступенем чистоти

Щоб виключити людину як джерело забруднення треба переходити до безлюдного виробництва (робототехніка)

Гігієна – комплекс технологічних і організаційних засобів, що забезпечують чистоту виробництва. Стосується місць розташування підприємств, екіпіровки.

Класифікація робочих приміщень по чистоті

 

Клас чистоти	Максимальна в м^3	Кількість часток та аерозолів в л
	3.510^3
	3.510^4
	3.510^5
	3.510^6

CH – 245 – 71

 

Чисте приміщення – приміщення в якому контролюється кількість аерозольних частинок, це приміщення побудоване щоб звести до мінімуму генерацію, надходження і накопичення частинок в середовищі приміщення, і в якому при необхідності контролюються інші параметри (температура, тиск, вологість).

Основними принципами забезпечення чистоти є створення в чистому приміщенні надлишкового тиску по відношенню з сусідніми приміщеннями, кількість повітря що надходить повинна перевищувати мінімум на 20 % витяжку, за умови що це приміщення в середині будови і не менше 50% при наявності вікон та дверей, що забезпезпечують рух повітря в приміщенні з високими вимогами чистоти.

Можна умовно виділити такі основні підходи до створення таких умов:

1. Визначення принципу розділення зон (3 різні класи чистоти)

2. Забезпечення балансу обміну повітря – створення системи вентиляції та конденсування.

3. Застосування фільтрів і багатоступінчатих фільтрів.

4. Забезпечення необхідного перепаду тиску.

5. Розробка ефективних конструкторських рішень, використання належних матеріалів і устаткування.

6. Контроль параметрів повітря.

7. Правильна експлуатацій чистих приміщень.

8. Навчання персоналу.

9. Атестація проекту.

Чисті приміщення повітряного потоку

ГОСТ ISO 146-44-2000

Чиста зона – певний простір в якому контролюється концентрація часток і збудованоі використано так, щоб звести до мінімуму надходження, виділення і утримання часток у середині зони і що дозволяє в міру необхідності контролювати інші параметри (температура, тиск, вологість).

Для захисту підкладок від забруднення використовують спеціальну тару.

 

 

Білет 7

Екзаменаційний білет № 9(версия 1)

Прямая теорема

Если скорость передачи сообщений меньше пропускной способности канала связи (), то существуют коды и методы декодирования такие, что средняя и максимальная вероятности ошибки декодирования стремятся к нулю, когда длина блока стремится к бесконечности, то есть , при .

Иными словами: Для канала с помехами всегда можно найти такую систему кодирования, при которой сообщения будут переданы со сколь угодно большой степенью верности, если только производительность источника не превышает пропускной способности канала.

Обратная теорема

Если скорость передачи больше пропускной способности, то есть , то не существует таких способов передачи, при которых вероятность ошибки стремится к нулю () при увеличении длины передаваемого блока, ().

Граница Шеннона

Под границей Шеннона (англ. Shannon limit) понимается максимальная скорость передачи, для которой код имеет возможность исправить ошибки в канале с заданным отношением сигнал/шум. В настоящее время (2007 год) максимальное приближение к этой границе даёт LDPC-код с примерной длиной блока в 10 миллионов бит.

Также, с другой стороны, под границей Шеннона можно понимать минимальное отношение сигнал/шум, для которого теоретически возможно безошибочная передача и декодирование блока с заданной скоростью. Например, для вида модуляции QPSK и скорости передачи 1 (бит/с)/символ минимальное отношение сигнал/шум составляет 0,25 дБ.

 

Билет(версия 2)

Прямая теорема

Если скорость передачи сообщений меньше пропускной способности канала связи (), то существуют коды и методы декодирования такие, что средняя и максимальная вероятности ошибки декодирования стремятся к нулю, когда длина блока стремится к бесконечности, то есть , при .

Иными словами: Для канала с помехами всегда можно найти такую систему кодирования, при которой сообщения будут переданы со сколь угодно большой степенью верности, если только производительность источника не превышает пропускной способности канала.

Билет 10(версия 1)

Білет № 11

Клістрона

Будова дворезонаторного пролітного клістрона зображений на рис. 3.2.

Електронна гармата (1,2,3) створює вузький електронний потік із високою

щільністю просторового заряду. Для більшої концентрації променя, тобто для

зменшення його радіального розміру, за допомогою соленоїда (9) створюється

постійне магнітне поле, спрямоване уздовж електронного потоку.

Електронний потік проходить через два резонатори (5) і (7), розділених

простором дрейфу (6), у якому практично відсутнє високочастотне поле. Після

проходження другого резонатора (7) електронний потік попадає на анод (8), де

виділяє залишки своєї енергії у вигляді тепла. На електрод, що прискорює, (4)

подається напруга Ua

, величина якої в залежності від потужності пролітного

клістрона лежить у межах від сотень вольт до сотень кіловольт.

Як вхідний (5) і вихідний (7) резонатори часто застосовуються прямокутні

і з коаксіальною симетрією (тороїдальні, біциліндричні, коаксіальні)

резонатори.

У малопотужних клістронах для забезпечення ефективної взаємодії

електронного потоку з полем резонатора в ємкісній частині резонатора

встановлюються спеціальні сітки. У потужних пролітних клістронах для

збільшення коефіцієнта корисної дії, замість сіток, встановлюють пролітні

труби.

При роботі клістрона як підсилювача високочастотна напруга подається на

вхідний резонатор (5) за допомогою спеціальних елементів, наприклад, петель

зв'язку. Вихідна потужність виводиться з вихідного резонатора (7) також за

допомогою елементів зв'язку. Для зручності експлуатації усю високочастотну

частину, включаючи резонатори, заземлюють, однак при цьому катод клістрона

знаходиться під високою (до сотень кіловольт) напругою, що визначає

підвищені вимоги до ізоляції катода щодо резонаторів.

У ПК, як і в розглянутих раніше лампових підсилювачах потужності,

відбувається перетворення енергії джерела постійної напруги в енергію

високочастотних коливань.

Рівномірний за щільністю потік електронів, що виходить з електронної

гармати, набуває до моменту входу в робочий зазор вхідного резонатора (5)

велику швидкість:

У вхідний резонатор (5), що іноді називають модулятором чи

угруповувачем, від зовнішнього джерела надходять високочастотні коливання,

у результаті чого між сітками резонатора буде діяти змінна напруга, що

змінюється по гармонійному закону

Електрони, проходячи між сітками вхідного резонатора, під дією

перемінної напруги отримують прискорення, величина якого залежить від

амплітуди і фази установленої між сітками напруги. Так електрони, що

потрапляють у вхідний резонатор в позитивний напівперіод напруги u1

(t) (коли

поле в зазорі що прискорює), збільшують свою швидкість, а електрони, що

попадають у негативний напівперіод (коли поле в гальмуючому зазорі),

навпаки, її зменшують.

Таким чином, у зазорі вхідного резонатора (5) електрони променя під дією

змінного поля змінюють свою швидкість, тобто в електронному потоці

здійснюється модуляція електронів за швидкістю відповідно до закону зміни

посилюваних коливань. У просторі дрейфу (6) на електрони, що

промодульовані за швидкістю, не діють ніякі сили, і вони продовжують

рухатися за інерцією з тією ж швидкістю, з якою вилітають із угруповувача.

 

 

Процес руху електронів у просторі дрейфу пояснимо за допомогою

просторово-тимчасової діаграми (рис. 3.3). На рисунку Z – напрямок від

електронної гармати до анода уздовж руху електронного потоку;

Z1 – перетин вхідного резонатора (5); Z2 – перетин вихідного резонатора

(7); L – довжина простору дрейфу. По вертикальній осі діаграми відкладено

пройдену електроном відстань, по горизонтальній – час. Нижче зображена

перемінна напруга, що діє в зазорі вхідного резонатора. Просторово-тимчасові

діаграми електронів, що рухаються з постійною швидкістю, являють собою

прямі лінії, нахил яких зі збільшенням швидкості стає крутішим.

Електрон 2 проходить зазор вхідного резонатора, коли перемінне поле

u1(t) у зазорі близьке до нуля, вплив цього поля на нього відсутній, і нахил

просторово-тимчасової діаграми для цього електрона визначається швидкістю

V0. Електрон 1, що потрапляє в негативний напівперіод напруги u1(t), рухається з меншою швидкістю U0 - ∆U, і отже, пряма, що відповідає йому буде трохи похилішою. Електрон 3, що вилетів у позитивний напівперіод, одержить позитивне збільшення швидкості U0 + ∆U і його просторово-тимчасова діаграма стане крутішою.

Як видно з рис. 3.3, електрони на деякій відстані від перетину вхідного

резонатора Z1 просторово-тимчасові діаграми перетинаються, утворюючи серії

електронних ущільнень, тобто відбувається групування електронного потоку за

щільністю. Максимальну щільність електронні згустки мають лише на

визначеній відстані Z2 від угруповувача, де повинен знаходитися вихідний

резонатор. У вихідному резонаторі електронний промінь наводить високочастотні коливання, частота яких визначається частотою проходження згустків електронів, що, у свою чергу, дорівнює частоті напруги u1(t), а фаза коливань, що наводяться, відповідно до правила Ленца, протилежна фазі збуджуючих коливань. Таким чином, згустки електронів потрапляють у негативні напівперіоди наведених коливань u2(t), відбувається їхнє гальмування і передача їхньої кінетичної енергії (отриманої електронами від джерела постійної напруги) НВЧ полю резонатора (7). Решту кінетичної енергії електрони виділяють у вигляді тепла на аноді (8). Отже, процес взаємодії електронного потоку з електричними полями можна розділити на чотири етапи:

1) прискорення електронів постійним полем в області катод – вхідний резонатор;

2) взаємодія електронного потоку зі змінним полем вхідного резонатора (модуляція електронів за швидкістю);

3) групування електронного потоку в просторі дрейфу, у якому модуляція за

швидкістю приводять до модуляції за щільністю;

4) передача згрупованим електронним потоком своєї енергії при проходженні

робочого зазору вихідного резонатора.

Як і всякий підсилювач, пролітний клістрон може бути перетворений в

автогенератор шляхом введення позитивного зворотного зв'язку між вихідним і

вхідним резонаторами, тобто шляхом їхнього з'єднання хвилеводною лінією

такої довжини, при якій буде забезпечуватися умова балансу фаз на робочій

частоті. Якщо ж вихідний резонатор настроїти на частоту, кратну частоті

вхідного сигналу, то клістронний підсилювач можна використовувати як

помножувач частоти.

 

 

3. Основні принципи планарної технології. Електронна літографія.

Плана́рна техноло́гія — сукупність технологічних операцій при виготовленні планарних (пласких, поверхневих) напівпровідникових приладів і інтегральних мікросхем.

Принципи технології.

Схему формують на підкладці (зазвичай з кремнію), отриманій шляхом різання алмазними дисками монокристалів кремнію на тонкі пластини. Хімічний склад підкладок, кристалічна структура (аж до міжатомної відстані в підкладках для сучасних процесорів) і кристалографічна орієнтація ретельно контролюються. В ході технологічного процесу в приповерхневому шарі напівпровідникового матеріалу, який є підкладкою або нанесеного на підкладку, утворююють області з різним типом провідності (або різної концентрації), дозуючи концентрацію донорних і акцепторних домішок. Області захищають шаром діелектрика, залишаючи вікна контактів. Поверх шару напівпровідникового матеріалу наносять шар алюмінію (чи іншого провідника), забезпечуючи внутрішні і зовнішні контакти і необхідні з'єднання по схемі. Шари провідника, напівпровідника і діелектрика в сукупності утворююють структуру напівпровідникового приладу чи інтегральної мікросхеми.

Особливістю планарної технології є те, що після завершення кожної технологічної операції, відновлюється плоска (планарна) форма поверхні пластини, що дозволяє створювати достатньо складну структуру, використовуючи обмежений набір технологічних операцій.

Планарна технологія забезпечує можливість одночасного виготовлення в єдиному технологічному процесі (інтеграцію) великої кількості дискретних напівпровідникових приладів чи інтегральних мікросхем на одній підкладці, що дозволяє суттєво знизити їх вартість. Також у випадку виготовлення на одній пластині ідентичних приладів параметри всіх приладів виявляються близькими. Обмеженою є тільки площа підкладки, тому діаметр підкладки намагаються збільшити.

Для контролю якості виконання проміжних операцій на підкладці, зазвичай, виділяють декілька малих областей (в центрі і на периферії), на яких в ході штатного технологічного процесу формуються тестові площинки до тестових приладів (конденсатори, діоди, транзистори і т.і.). Для суміщення зображень при фотолітографії також в спеціально виділеній області формуються знаки суміщення, на кшталт того, що можно зустріти на кольоровій друкованій продукції.

Основні технологічні операції в планарній технології базуються на процесі літографії (фотолітографії). Використовують наступні методи:

· оптична фотолітографія (стандартна), λ=310-450нм;

· ультрафіолетова фотолітографія на ексимерних лазерах, λ=248, λ=193 нм

· фотолітографія в межовому ультрафіолеті, λ=100-10нм;

· рентгенівська фотолітографія, λ=0.1-10нм

· електронна літографія

· іонна літографія

Методи фотолітографії можуть бути скануючими і проекційними; контактними, безконтактними, і на мікропроміжку. Також може бути обмежено застосований метод радіаційно-стимульованої дифузії.

Електронна літографія

Електронна літографія або електронно-променева літографія - метод нанолітографії з використанням електронного пучка.

Остросфокусірованний електронний пучок, відхиляється магнітною системою, промальовує потрібні конфігурації на поверхні чутливого до електронного опроміненню резіста, нанесеного на підкладку. Управління електронним пучком виробляється зміною струмів в відхиляють магнітних системах, керованих комп'ютером.

Засвічені опроміненням ділянки резіста полімеризуються, набуваючи нерозчинність. Далі незасвічені ділянки змиваються підібраним розчинником. Через отримані вікна проводиться вакуумне напилення відповідного матеріалу, наприклад, нітриду титану або металів. Полімеризований резіст змивають іншим розчинником, після видалення підкладки остаточно формує маску для використання в фотолітографії.

Електронна літографія дозволяє, на нинішньому рівні розвитку технології, отримувати структури з роздільною здатністю менше 1 нм, недосяжною для жорсткого ультрафіолетового випромінювання, завдяки більш короткій Де-Бройлевской довжині хвилі електронів порівняно зі світлом.

Електронна літографія - протягом тривалого часу є основним методом отримання масок для подальшої фотолітографії (у тому числі масок для проекційної фотолітографії при масовому виробництві надвеликих мікросхем). Альтернативним способом створення масок є системи, що використовують лазери, однак вони мають менший дозвіл.

Також, електронна літографія, що має невисоку продуктивність, використовується при виробництві одиничних екземплярів електронних компонентів, де потрібна нанометрове дозвіл, у промисловості та наукових дослідженнях.

Системи для електронної літографії

Системи електронної літографії для комерційних застосувань мають вартість близько $ 4 млн і вище. Для наукових досліджень зазвичай використовують електронний мікроскоп, перероблений в систему електронної літографії за допомогою відносно дешевих аксесуарів (<$ 100 тис.). Такі перероблені системи дозволяли створювати лінії з шириною близько 20 нм вже в 1990-х роках. Тим часом, сучасне спеціалізоване обладнання дозволять отримувати дозвіл порядку 10 нм.

Системи електронно-променевої літографії можна класифікувати за формою променя і по стратегії відхилення променя. Старі системи використовували гаусові пучки, і сканування вироблялося растровим методом. Більш нові системи використовують як гаусові пучки, так і сформовану форму променя, які можуть бути відхилені в різні положення в полі запису. Цей спосіб також називається векторним скануванням (vector scan).

 

Білет 11(опять-таки, прислало 2 человека)

Билет14

 

Екзаменаційний білет №16

Ионно-химическое травление

Ионно-химическое травление (ИХТ) представляет собой физико-химический процесс, который происходит при достаточно высоком давлении газов и значительной энергии частиц.

Поверхностные слои материала удаляются с помощью физического распыления ионами, а также в результате химической реакции между активными частицами и поверхностными атомами. В этом процессе различают реактивное ионно-плазменное травление (РИПТ), в процессе которого обрабатываемый материал находится в области плазмы, и реактивное ионно-лучевое травление (РИЛТ), при проведении которого материал помещают в вакуумной зоне обработки. В первом случае химически активные частицы могут доставляться к поверхности из плазмы разряда и образовываться на поверхности при ударной диссоциации молекулярных ионов или нейтрализации атомарных ионов. Во втором случае на поверхность воздействуют только молекулярные или атомные ионы, способные образовывать химически активные частицы при ударной диссоциации или нейтрализации. В процессах ИХТ используются различные фреоны: CF4, CClF3, CClF2, CHClF2, C2F6 и т. д. В высокочастотном разряде молекулы фреона переходят в возбужденное состояние и образуют реакционноспособные радикалы, например:

где звездочкой помечен активный радикал.

Взаимодействуя с поверхностными частицами образца, эти радикалы формируют локальные неоднородности, а продукты реакции в виде летучих соединений удаляются из объема. Конструкции реакторов ИХТ различны и зависят от ионного источника бомбардирующих частиц (рис. 1.28). В большинстве систем используется ВЧ-разряд и диодная (рис. 1.28, a), триодная (рис. 1.28, б), планарная магнетронная (рис. 1.28, в)и другие типы систем электродов.

Рис. 1.28. Схемы установок для ионно-химического травления: 1 – камера; 2 – ВЧ-электрод; 3 – заземленный электрод; 4 – третий электрод; 5 – экран, 6 – магнитная система; 7 – натекатели; 8 – откачка; 9 – образец

Процесс физического распыления возникает при энергиях ионов, превышающих 100 эВ. Физическое распыление активизирует поверхность материала, повышает скорость химических реакций, которые в свою очередь ослабляют химические связи поверхностных атомов и увеличивают скорость их физического распыления.

Процессы ИХТ, например РИПТ, обладают высокой анизотропией и используются в качестве универсального процесса травления нитрида кремния, поликремния, фосфоросиликатного стекла, алюминия и других материалов.

Процессы ИХТ обладают способностью воспроизвести с шаблонов субмикронные (0,3 – 0,5 мкм) структуры. Наличие химических реакций позволяет значительно, по сравнению с ИТ, увеличить скорость и селективность травления при одновременном снижении теплового и радиационного воздействия на органические резистивные материалы. В процессе ИХТ удается с большой точностью переносить угловые и линейные размеры с маскирующего материала на рабочий, потому что отсутствует эффект переосаждения удаляемого материала, характерного для ионного травления.

Плазмохимическое травление

Плазмохимическое травление (ПХТ) происходит в результате химических реакций между химически активными частицами и поверхностными атомами материала. Если обрабатываемый материал находится в области плазморазряда, то процесс травления называется плазменным (ПТ). В этом процессе химические реакции травления будут активизироваться низкоэнергетической бомбардировкой как электронов, так и ионов. Если же материал находится в вакуумной (реакционной) зоне обработки, то травление производят только химически активные частицы без дополнительной электронной или ионной бомбардировки. Это так называемый процесс радикального травления (РТ).

Рассматривая процесс ПТ, отметим, что химически активные частицы (свободные атомы и радикалы) вступают в химическую реакцию с поверхностными атомами образца и удаляют поверхностные слои в результате образования летучих продуктов реакции. Роль электронов и ионов, присутствующих в плазме, заключается в увеличении скорости травления. Активирующее действие электронов и ионов определяется их энергией.

Генерация энергетических и химически активных частиц для процесса плазменного травления осуществляется в реакторе диодного типа, типовая конструкция которого приведена на рис. 1.29. Плазменное травление осуществляется при энергиях ниже 100 эВ. В реакторах, использующих процессы радикального травления, подложки вынесены из области плазмы, и обработка идет по механизму гетерогенной химической реакции. При этом реакция не осложняется воздействием загрязненных частиц.

Рис. 1.29. Схема конструкций для плазменного травления: 1 – вакуумная камера; 2 – образцы; 3 – газ-травитель; 4 – газ; 5 – откачка продуктов реакции; 6 – верхний электрод; 7 – нижний электрод и стол; 8 – генератор ВЧ

Современный уровень технологии плазменного травления отличается высокой однородностью и воспроизводимостью. Это возможно только при условии автоматизации управления такими параметрами реактора, как давление, мощность разряда, состав газов, скорость его протекания. С этой целью широко применяются встроенные микропроцессорные системы управления процессом.

Процессы плазмохимического травления могут обеспечить обработку поликремниевых структур, а также удаление масок с фоторезистов. Процессы ПТХ (особенно РТ) обладают наибольшей селективностью и оказывают незначительное тепловое и радиационное воздействие на обрабатываемые структуры по сравнению с процессами ИТ и ИХТ. Это позволяет осуществлять травление толстых слоев материалов (до 10 мкм) через тонкие "незадубленные" резисты. Низкий показатель анизотропии не позволяет с помощью процессов ПТХ получать статические неоднородности субмикронных размеров в слоях рабочих материалов толщиной более 0,3 мкм. Поэтому процессы ПХТ используются в основном для изготовления тонких (0,1 – 0,2 мкм) неорганических масок для процессов ИТ и ИХТ.

В последнее время появилось сообщение о разработке системы сухого плазменного травления с использованием электронного циклотронного резонанса. На этой системе получены локальные неоднородности на кремниевой пластине в виде линий с шириной 0,2 – 0,3 мкм. Эта система предназначена для производства первого поколения интегральных схем.

16Білет(версия2 – господа, это уже не смешно. Смотрите внимательно пожалуйста на ваше задание)

1.Зв’язок довжини кодових посилок з шириною спектру сигналу – носія.!!!

Информационная посылка длительностью Т делится на N бинарных сигналов длительностью ia=T/N с полосой F^I/TO и базой v>2.

При непрерывном излучений нормированная корреляционная функция огибающей шумоподобного сигнала, построенного на основе таких последовательностей, имеет главный максимум, равный единице, в области [—TO, TO], где TO — длительность сигналов S;, и одинаковые до величине боковые лепестки, амплитуда которых равна —1/N.

Рассмотрим особенности анализа АМн сигнала для случая, когда в роли переносчика выступает гармоническое колебание x(t)=Aa sin (о^-НРо), а в роли модулирующего сигнала — периодическая последовательность прямоугольных импульсов где т — длительность импульсов; Т=2т — период последовательности.

При АИМ роль переносчика выполняет периодическая последовательность видеоимпульсов: оо /=-00 где Ай — амплитуда импульсов; xt(t)—функция, описывающая одиночный импульс последовательности; Т — период повторения импульсов; т — длительность •одного импульса.

Длительность т импульсов определяется полосой пропускания каналов.

(t), Атс — интервал корреляции или длительность сигнала, если он рассматривается как детерминированный.

Если сигнал включает ряд спектральных компонент и Дт< — интервал корреляции или длительность i-й компоненты сигнала,, то в зависимости от значения отношения Лтк/Лтг различают общие и селективные мультипликативные помехи (замирания сигналов).

Ширина их спектра, как известно, обратно пропорциональна длительности импульсов.

1, TI — ширина спектра и длительность сигнала.

Длительности прохождения сигналов и коэффициенты Л?

); т — длительность элементарного кодового сигнала.

Общее число кодовых комбинаций длительностью Т, как обычно, равно N(T)~imnK.

Дискретное сообщение представляет конечную последовательность отдельных символов (букв), длительность этой последовательности ограничена.

Билет 17

Екзаменаційний білет № 18

 

Білет 19

Білет №19

1. Частотна фільтрація. Відношення сигналу до шуму на виході. За рахунок чого підвищується відношення сигналу до шуму.

За допомогою методів фільтрації можна підвищити відношення сигналу до шуму. Існують такі методи фільтрації: частотна, накопичення, кореляційна, узгоджена.

Частотна фільтрація.

Принцип оснований на відмінності спектрів корисного сигналу і перешкод, при цьому використовують лінійні частотні фільтри, котрі дозволяють ослабити перешкоду і покращити відношення сигнал/шум.

Параметри фільтра визначаються спектральними характеристиками.

Окремі випадки:

- На приймального пристрою поступає вузько смуговий сигнал із спектральною густиною і широкосмугова перешкода ;

- На вхід поступає широкосмуговий сигнал і вузько смугова перешкода;

- На вхід поступає періодичний сигнал і широкосмугова перешкода.

 

2. Функціональна схема, принцип дії багаторезонаторного магнетрона. Конструктивно-технологічні особливості та застосування.

Магнетронами називаються резонансні прилади М-типу, у яких замкнутий електронний потік взаємодіє з НВЧ полем замкнутої системи, що сповільнюється. Багаторезонансні магнетрони є одним з основних видів генераторів потужних коливань сантиметрового й міліметрового діапазонів.

 

Магнетрон являє собою електровакуумний прилад циліндричної конструкції, у центрі якої розташований підігрівний катод (2). Анодний блок (1) розташований навколо катода і являє собою систему, що сповільнює, типу "щілина-отвір", згорнуту в кільце, з парним числом резонаторів (3) від 8 до 38. Анодний блок магнетрона є складною, багатозв'язною коливальною системою, у якій, як і в будь-якому автогенераторі, за рахунок теплового руху вільних електронів існує слабке загасаюче за амплітудою електромагнітне поле НВЧ. Кількість резонаторів системи, що сповільнює, визначається потужністю і діапазоном генеруючих частот. Простір (4) між катодом і анодним блоком є простором взаємодії між електронним потоком, емісуючим катодом і полем НВЧ коливальної системи. Енергія високочастотних коливань виводиться з магнетрона за допомогою петлі зв'язку (5), поміщеної в один із резонаторів. Анодний блок для зручності експлуатації заземлюють, а на катод подають негативний потенціал напруги живлення - E_а. У результаті між анодним блоком і катодом створюється постійне електричне поле E₀. Магнетрон міститься між полюсами постійного магніту чи соленоїда так, щоб вектор магнітної індукції B₀ збігався з віссю симетрії анодного блоку. У результаті в просторі взаємодії (4), крім вектора E₀, створюється вектор постійного магнітного поля B₀. Індукція поля складає 0,1...5 Т, причому великі значення відповідають магнетронам з меншою довжиною хвилі.

Для забезпечення теплового режиму анодного блоку магнетрона застосовуються примусово повітряне чи рідинне охолодження.

Принцип роботи магнетрона зводиться до наступного. При включенні джерела живлення E_а і напруги розжарювання з поверхні катода емісується

електронний потік, що рухається у бік анода. У процесі руху електронного потоку відбувається його модуляція за швидкістю і щільністю, тобто формуються згустки й розрідження. Згустки потрапляють у гальмуючу фазу електричного поля коливальної системи й віддають їй свою енергію, підсилюючи НВЧ коливання, а розрідження - у прискорюючу фазу того ж поля. У результаті в магнетроні відбувається збудження НВЧ коливань, що за допомогою петлі зв'язку знімаються в навантаження.

При аналізі роботи магнетрона розглядають два режими: статичний і динамічний.

Головні переваги сучасних магнетронів як автогенераторів НВЧ - це простота конструкції й досить високий ККД. Тому їх широко використовують як джерела НВЧ енергії як у радіолокації, так і в інших областях техніки. Магнетрони перекривають діапазон частот від 300 МГц до 300 ГГц. Вихідна потужність магнетронів безупинної дії складає від часток вата до десятків кіловат, а магнетронів імпульсної дії - від 10 Вт до 10 МВт, при ККД 50...70%.

3. Нанесення тонких плівок методом іонного магнетронного розпилення.

Один з можливих варіантів схем магнетронного розпилювача представлений на рис. 1.

Рис. 1 Схема установки для магнетронного розпилення

Цифрами позначені: 1 - мішень, що одночасно є катодом розпилювальної системи, 2 - постійний магніт, який створює магнітне поле, силові лінії якого паралельні поверхні мішені; 3 - кільцевої анод. Вище анода розташовується підкладка (на малюнку не показана), на якій формується плівка з матеріалу мішені.

Відмінною особливістю магнетронного розпилювача є наявність двох схрещених полів - електричного і магнітного.

Якщо з мішені-катода будуть випускатись електрони (за рахунок вторинної електронної емісії), то траєкторія його руху буде визначатися дією на нього цих полів. Під впливом електричного поля електрон почне рухатися до анода. Дія магнітного поля на рухомий заряд призведе до виникнення сили Лоренца, спрямованої перпендикулярно швидкості. Сумарна дія цих сил призведе до того, що в результаті електрон буде рухатися паралельно поверхні мішені за складною замкнутої траєкторії, близькій до циклоїди.

Важливим тут є те, що траєкторія руху замкнута. Електрон будуть рухатися по ній до тих пір, поки не відбудеться кілька зіткнень його з атомами робочого газу, в результаті яких відбудеться їх іонізація, а сам електрон, втративши швидкість, переміститися за рахунок дифузії до аноду. Іони робочого газу рухаються до катода і вибивають із нього атоми (молекули). Утворений атомний (молекулярний) потік прямує на підкладку, де відбувається конденсація речовини і формується плівка. Замкнений характер траєкторії руху електрона різко збільшує ймовірність його зіткнення з атомами робочого газу. Це означає, що газорозрядна плазма може утворюватися при значно більш низькому тиску, ніж у методі катодного розпилення. Значить і плівки, отримані методом магнетронного розпилення, будуть чистішими.

 

 

Билет 20

1. Накопичення шуму. Збільшення відношення сигнал/шум при накопиченні.

Метод накопления

Метод накопления применим в том случае, если полезный сигнал в течении времени приема постоянен или является периодической функцией. Метод состоит в многократном повторении сигнала и суммировании отдельных его реализаций в устройстве обработки. Данный метод относится к группе точечных алгоритмов обработки сигналов.

Пусть полезный сигнал представлен двумя уровнями

В интервале Т_х сигнал постоянен. На интервале наблюдения Т_х накапливается выборка значений принятого сигнала

И эти значения суммируются

Введем некоторые допущения:

1) Отсчеты помехи п_i не зависят друг от друга

2) Помеха стационарна (ее характеристики не зависят от времени)

и определим () на выходе накопителя т.е.