Электромагнитные свч поля и волны

1. Формулировка внутренних и внешних краевых задач электродинамики СВЧ; точные и приближенные граничные условия.

2. Объемные резонаторы как колебательные системы СВЧ: классификация типов колебаний; колебания Е- и Н-типов; резонаторы прямоугольного и круглого сечений; элементы теории возмущения резонаторов; вынужденные колебания в резонаторе.

3. Регулярные волноведущие системы: особенности волнового процесса в регулярных линиях; дисперсия волн в волноводе; свойства ортогональности собственных мод в волноводе; простейшие волноведушие структуры; типичные нерегулярности в волноведущих системах; волноводная дифракция; многомодовая матрица рассеяния; возбуждение волноводов.

4. Периодические нерегулярные волноводы (замедляющие системы): пространственные гармоники; дисперсия волн; сопротивление связи; методы расчета замедляющих систем.

5. Электромагнитное поле диполя Герца. Ближняя и дальняя зоны. Сопротивление излучения. Диаграмма направленности.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь, 1988

2. Гольштейн Л.Д., Зернов Н.В.. Электромагнитные поля и волны. //М.: Изд-во «Сов. радио». 1971

3. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ //М.: Высш. шк., 1990

4. Каценеленбаум Б.З. Высокочастотная электродинамика //М.: Изд-во «Наука». 1966

5. Никольский В.В. Электродинамика и распространение радиоволн //М.: Изд-во «Наука». 1973

6. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение радиоволн //М.: Изд-во «Наука». 1989

7. Фальковский О.И. Техническая электродинамика //М.: Изд-во «Связь». 1978

СТАТИСТИЧЕСКАЯ РАДИОФИЗИКА

1. Случайные процессы и их вероятностное описание. Многомерная плотность вероятности, функция распределения, характеристическая функция. Стационарные и эргодические случайные процессы. Нормальные (гауссовские) случайные процессы и их свойства.

2. Спектральное представление случайных процессов. Спектральная плотность мощности стационарного случайного процесса. Теорема Винера - Хинчина. Ширина энергетического спектра. Белый шум и узкополосный случайный процесс.

3. Нелинейные функциональные преобразования случайных процессов.

4. Преобразование случайных процессов линейными инерционными системами. Линейная фильтрация шума. Обнаружение регулярного сигнала на фоне шума. Согласованный фильтр. Идеальный винеровский фильтр.

5. Марковские процессы. Основные понятия теории марковских процессов. Уравнение Чепмена - Колмогорова. Марковские цепи и их свойства.

6. Диффузионные марковские процессы. Уравнение Фоккера - Планка - Колмогорова и его стационарное решение. Винеровский процесс.

7. Стохастические дифференциальные уравнения. Стохастические интегралы Ито и Стратоновича. Обобщённый стохастический интеграл. Связь коэффициентов уравнения Фоккера - Планка с правыми частями уравнений.

8. Флуктуации в автогенераторе. Стохастические уравнения простейшего автогенератора. Стационарное распределение амплитуды колебаний. Распределение полной и приведённой фазы колебаний. Корреляционная функция и спектр автоколебаний в присутствии шума. Естественная ширина спектральной линии.

9. Источники шума в радиоприборах. Естественные и технические шумы. Тепловой шум активного сопротивления. Теорема Найквиста. Дробовой шум. Формула Шоттки.

ЛИТЕРАТУРА

1. Стратонович Р.Л. Избранные вопросы теории флуктуаций радиотехнике, М.: Сов. радио, 1961

2. Малахов А.Н. Флуктуации в автоколебательных системах, М.: Наука, 1968

3. Рытов С.М. Введение в статистическую радиофизику, М.: Наука, 1976

4. Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику, М.: Наука, 1981

5. Тихонов В.И., Миронов М.А. Марковские процессы, М.: Сов. радио, 1977

6. Тихонов В.И., Харисов В.Н. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем, М.: Радио и связь, 1991

7. Ван дер Зил А. Шум: Источники, описание, измерение, М.: Сов. радио, 1973

8. Букенгем М. Шумы в электронных приборах и системах, М.: Мир, 1986

КВАНТОВАЯ РАДИОФИЗИКА

1. Спектральная плотность энергии равновесного теплового излучения. Непрерывные значения энергии электромагнитного поля и формула Рэлея - Джинса. Квантование энергии свободного электромагнитного поля в зеркальном «ящике» и формула Планка.

2. Двухуровневая система. Гипотеза Эйнштейна о спонтанных и вынужденных переходах, коэффициенты Эйнштейна. Инверсия населенностей уровней энергии и эффект квантового усиления излучения веществом.

3. Ширина и форма линии излучения и поглощения. Однородное и неоднородное уширение линии. Естественная ширина линии излучения, уширение линии за счет столкновений, за счет конечности времени взаимодействия излучения с веществом, за счет эффекта Доплера.

4. Полуклассическая теория взаимодействия электромагнитного поля с веществом. Гамильтониан частицы в электромагнитном поле в электродипольном приближении. Взаимодействие двухуровневой среды с резонансным электромагнитным полем.

5. Методы создания инверсной разности населенностей уровней в двухуровневых системах пучковых генераторов, в трехуровневых и многоуровневых системах радиодиапазона, в газовых лазерах, в лазерах на твердом теле, в полупроводниковом лазере.

6. Требования к рабочему веществу лазеров. Лазер на рубине. Газовый лазер на смеси гелий-неон. Полупроводниковый лазер.

7. Примеры явлений нелинейной оптики. Параметры и уравнения для описаний явлений нелинейной оптики. Модель ангармонического осциллятора. Описание явления генерации второй гармоники (ГВГ). Использование явления двойного лучепреломления в методе согласования фаз в явлении ГВГ.

ЛИТЕРАТУРА

1. Файн В.М., Ханин Я.М. Квантовая радиофизика.

2. Карлов Н.В. Лекции по квантовой электронике. М. Наука, 1988.

3. Страховский Г.М., Успенский А.В. Основы квантовой электроники

4. Звелто О. Принципы лазеров. М. Мир, 1984.

ТВЕРДОТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

1. Основы квантовой теории твердого тела. Адиабатическое приближение. Сведение задачи к одноэлектронной (метод Хартри-Фока). Волновая функция (функция Блоха) для электрона в кристалле. Решение задачи о спектре энергии электрона в кристалле. Уравнение Кронига–Пенни. Понятие о зонах Бриллюэна. Понятие эффективной массы носителей.

2. Статистика электронов и дырок в полупроводниках. Распределение Ферми. Уровни Ферми.

3. Гальваномагнитные и термомагнитные явления в полупроводниках. Эффект Холла.

4. Контактные явления в полупроводниках. Контакт полупроводника с металлом. Энергетическая диаграмма контакта.

5. Туннельный диод. Туннельный перенос носителей заряда в p–n -переходе на основе вырожденных полупроводников.

6. Диод Ганна. Модель междолинного переноса электронов – модель Ридли-Уоткинса-Хилсума. Эффект Ганна.

7. Биполярные транзисторы. Структура. Энергетическая схема. Физика работы биполярного транзистора. Статические характеристики БТ.

8. Полевые транзисторы с барьером Шоттки. Полевые транзисторы на гетероструктурах – транзисторы с высокой подвижностью электронов (HEMT).

9. Оптические свойства полупроводников и оптоэлектронные устройства. Собственное и примесное поглощение в полупроводниках. Фотодиоды: принцип действия, характеристики. Полупроводниковые лазеры.

ЛИТЕРАТУРА

1. С. Зи. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах: Пер. с англ.- 2-е изд.- М.: Мир, 1984.- Т.1, 2.

2. Шалимова К.В. Физика полупроводников. М.: Энергоатомиздат, I985.

3. Блекмор Дж. Физика твердого тела. М.: Мир, 1988.

4. М. Шур. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах: Пер. с англ.- М.: Мир, 1992..- Т.1,2.

5. Пасынков В.В., Чиркин Л.К. Полупроводниковые приборы: Учебник для вузов. - СПб: Лань, 2001.

6. Основы оптоэлектроники /Пер. с японск.- М.: Мир,1988.

7. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники. М.: Сов. радио, 1980

ФИЗИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА

Основные виды эмиссии из твердого тела (термоэмиссия, фотоэмиссия, вторичная электронная эмиссия, автоэмиссия, взрывная эмиссия). Типы катодов, автокатоды, катод Спиндта.

Движение заряженных частиц в статических полях. Уравнение параксиальной траектории луча. Электронные линзы.

Электронно-лучевая трубка. Фокусирующая система, отклоняющая система.