Задание №1 Теоретические основы 2017 (3)
.docxЗадание №1
Теоретические основы микроволновой электроники.
-
Рассчитайте энергию кванта микроволнового излучения с частотой (Ngroup+Nstudent/2) ГГц
Какой температуре соответствует эта энергия?
Сравните эту энергию с энергией связи молекулы воды. До какой температуры нужно нагреть воду, чтобы произошла ионизация?
Докажите, что квант микроволнового излучения не может нарушить связь атомов в живой клетке.
-
Какая плотность мощности микроволнового излучения считается допустимой в быту и на производстве по стандартам РФ? По международным стандартам?
Оцените, как повысится Ваша температура тела за 8 и 24 часа при максимально допустимом уровне излучения. В расчетах потерями тепла на внешнее охлаждение тела – пренебречь.
Опишите особенности нагрева в разных частотных диапазонах.
-
Информацию о галактическом окружении человечество получает из космоса со спутников, используя микроволновые каналы связи. Выберите один (серию) из снимков, который Вам более всего нравится, с сайта (http://hubblesite.org/gallery/album/entire).
-
Область взаимодействия некоторого прибора составляет L=0.2*(Ngroup+Nstudent) мм. Рассчитайте угол пролета и коэффициент взаимодействия для этой области для вакуумного прибора с ускоряющим напряжением (Nstudent) кВ на частоте (Nstudent) ГГц. Как нужно изменить длину L, чтобы этот угол пролета реализовать в полупроводниковом приборе?
-
Сравните 2 типовых прибора: вакуумный и полупроводниковый по следующим параметрам:
-
Объемная плотность заряда;
-
Максимальная скорость движения заряженных частиц;
-
Длина области взаимодействия для угла пролета -радиан.
-
Для вакуумного прибора рассчитать микропервианс, «плазменную» частоту.
-
Для полупроводникового: длину Дебая, плазменную частоту.
Параметры вакуумного прибора: ток (Nstudent*15)мА, ускоряющее напряжение (Nstudent+ Ngroup) кВ, диаметр потока Ngroup*0.75 мм.
Полупроводникового: уровень легирования Nstudent*1016см -3 , напряжение 25В, толщина токового канала 1мкм.
Рабочая частота приборов – Ngroup ГГц. Рабочая температура 400К.
-
Можно ли в полупроводниковых приборах обеспечить скоростную модуляцию заряженных частиц, используя начальную часть поле-скоростной характеристики?
На каком расстоянии может обеспечиваться модуляция плотности зарядов?
С какой средней скоростью будет двигаться электрон в приборе, с характерным размером области взаимодействия 0.1 мкм и приложенным напряжением Nstudent В? Материал – арсенид галлия.
-
Определите коэффициент шума усилительного прибора в дБ, если его эффективная шумовая температура (100+ Nstudent*2)К.
Рассчитайте эффективную шумовую температуру двух таких приборов, включенных каскадно, если коэффициент усиления каждого прибора 13 дБ.
-
Определите амплитуду «самосогласованного» напряжения на сеточном зазоре резонатора с бесконечной собственной добротностью, если амплитуда первой гармоники конвекционного тока на входе в резонатор равна Nstudent*0.75 мА, угол пролета 90О, ускоряющее напряжение Ngroup кВ, ток луча 1А.
-
Объясните, где «работает» формула Найквиста, а где Ван-дер-Зила при расчете шумов.
В чем разница введения понятий «эффективная» шумовая температура и «эффективное» шумовое сопротивление?
-
Прокомментируйте формулу для мощности взаимодействия электромагнитного поля и потока заряженных частиц. В чем заключается сложность нахождения данного интеграла?
Свяжите решение с задачей №8.