Радиофизика

Факультетский курс
3 курс, 5 семестр, 48 часов (16 лекций, 8 семинаров)
Лекторы:
1 поток: профессор Вятчанин Сергей Петрович,
2 поток: профессор Биленко Игорь Антонович.

Аннотация курса

В курсе описаны физические процессы и явления при линейном и нелинейном преобразованиях сигналов в радио- и оптоэлектронных устройствах. Приведена классификация линейных и нелинейных сосредоточенных и распределенных систем. Описаны возможности нелинейных преобразований сигналов, реализующих, в частности, операции модуляции и детектирования. Изложены физические основы работы нелинейных элементов электроники, принципы создания усилителей и генераторов электрических и оптических сигналов, элементы теории информации, принципы и устройства цифровой обработки сигналов. Даны примеры использования методов радиофизики.

Основные разделы курса:

1. Введение.
   Рождение и развитие радиофизики. Предмет и содержание курса. Радиофизика - наука о физических явлениях, методах и системах передачи, приема и обработки информации.
2. Линейные системы.
   Сосредоточенные и распределенные цепи. Условия квазистационарности. Комплексный метод анализа линейных цепей. Колебательные контуры, дифференцирующие и интегрирующие цепочки. Спектральный метод анализа процессов в линейных цепях. Условия неискаженной передачи сигналов. Длинные линии и волноводы. Излучающие системы.
3. Нелинейные преобразования в радиофизике.
   Основные нелинейные элементы и их дифференциальные параметры. Полупроводниковый диод, туннельный диод, нелинейная емкость. Модуляция и ее виды, детектирование. Основные характеристики детектирующих устройств. Частотный детектор. Синхронный детектор.
4. Основы полупроводниковой электроники.
   Биполярный транзистор, полевой транзистор, их характеристики, эквивалентные схемы, H-параметры.
5. Усиление электрических сигналов.
   Основные понятия. Классификация усилителей. Усилительный каскад на полевом транзисторе. Частотная, фазовая и амплитудная характеристики усилителей. Усилители на биполярных транзисторах. Резонансные усилители. Широкополосные усилители. Обратная связь в усилителях. Операционный усилитель. Электрические флуктуации в линейных и нелинейных элементах. Теоремы Найквиста и Шоттки, низкочастотные шумы. Эквивалентная шумовая температура усилителя. Минимально обнаружимый сигнал.
6. Генерирование электрических колебаний.
   LC- и RC-генераторы гармонических колебаний. Баланс амплитуд и фаз. Мягкий и жесткий режимы самовозбуждения. Проблема стабильности частоты. Генераторы электрических колебаний специальной формы. Мультивибраторы.
7. Элементы теории информации.
   Понятие сигнала, канала связи и количества сведений. Теорема Котельникова. Помехоустойчивость. Триггер. Элементы логики и памяти цифровой электроники. Физические ограничения скорости счета на ЭВМ.
8. Некоторые применения радиофизических методов.
   Электронный сканирующий микроскоп, ЯМР микроскопия. Допплеровская и планетная радиолокация.

Литература

Основная

1. Основы радиофизики. Под ред. А.С.Логгинова. М., 1996.
2. Е.И.Манаев. Основы радиоэлектроники. М., 1985.
3. А.П.Молчанов, П.Н.Занадворов. Курс электротехники и радиотехники. М., 1976.

Вспомогательная

1. И.С.Гоноровский. Радиотехнические цепи и сигналы. М., 1986.
2. С.Сентурия, Б.Уэддок. Электронные схемы и их применение. М., 1977.
3. Е.М.Гершензон и др. Радиотехника. М., 1971.
4. И.Е.Ефимов. Современная микроэлектроника. М., 1973.
5. К.С. Ржевкин. Физические принципы действия полупроводниковых приборов. М., 1986.
6. С.Зи. Физика полупроводниковых приборов. М., 1984.
7. П.Хоровиц, У.Хилл. Искусство схемотехники в 3 т. М., 1993.
8. М. Кауфман, А. Сидман. Практическое руководство по расчетам схем в электронике. Справочник в 2 т. М., 1991-1993.

Программу составили: проф. В. Б. Брагинский и проф. А. С. Логгинов