Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»



Скачать 118.52 Kb.
Дата17.10.2016
Размер118.52 Kb.
ТипПрограмма дисциплины



Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"

Факультет электроники и телекоммуникаций

Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»


для специальности 210105.65 «Электронные приборы и устройства» подготовки специалиста

Автор программы:

Мозговой Ю.Д., д.т.н., доцент, mozgovoy@miem.edu.ru;

Хриткин С.А., к.т.н., доцент, khritkin@miem.edu.ru
Одобрена на заседании кафедры [Введите название кафедры] «___»____________ 2012 г

Зав. кафедрой С.У. Увайсов


Рекомендована секцией УМС [Введите название секции УМС] «___»____________ 2012 г

Председатель [Введите И.О. Фамилия]


Утверждена УС факультета [Введите название факультета] «___»_____________2012 г.

Ученый секретарь [Введите И.О. Фамилия] ________________________ [подпись]



Москва, 2012

Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.

1. Цели и задачи дисциплины.
Изучение теории и методов моделирования и проектирования электронных приборов и устройств МКВ электроники, основанное на физических и математических моделях процессов взаимодействия активных сред с полями замедляющих систем. Рассматриваются волновой и матричный методы анализа, изучается применение метода крупных частиц в линейной и нелинейной электронике. Проводится моделирование процессов взаимодействия и автоматизация проектирования конструкций приборов с целью улучшения выходных параметров и технических характеристик СВЧ электронных приборов и устройств.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
При изучении дисциплины студенты должны научиться выделять главные процессы и явления, определяющие технические характеристики электронных приборов, и уметь пользоваться основными моделями и методами расчета. Необходимо уметь пользоваться методами моделирования и проектирования линейной и нелинейной электроники, а также проводить автоматизацию проектирования и оптимизацию выходных параметров с целью улучшения технических характеристик электронных приборов и устройств.
3. Объем дисциплины и вид учебной работы.


Вид учебной работы

Всего часов

Семестр

Общая трудоемкость дисциплины

170

9

Аудиторные занятия

85

9

Лекции (Л)

34

9

Практические занятия (ПЗ)

17

9

Лабораторные работы (ЛР)

17

9

Курсовая работа

17

9

Самостоятельная работа

85

9

Вид итогового контроля

зачет, экзамен

9


4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий


№п/п

Раздел дисциплины

Аудиторные занятия

Лекции

ПЗ

ЛР



Метод связанных волн. Моделирование взаимодействия в электронных приборах в линейном приближении.

*

*

*



Модели и методы в линейной и нелинейной электронике. Волновой и матричный методы анализа.

*

*

*



Метод крупных частиц (МКЧ) и его применение в МКВ электронике.

*

*

*



Моделирование взаимодействия пучка с полем в приборах в нелинейном приближении.

*

*

*



Проектирование СВЧ электронных приборов и устройств на продольном и поперечном взаимодействии.

*

*





4.2. Содержание разделов дисциплины.




Метод связанных волн

  • 4 ч. лекций

  • 4 ч. лабораторных работ

  • 2 ч. практических занятий.

Нормальные волны в ЗС и пучке. Связь волн в линиях передачи с положительной или отрицательной дисперсией. Бриллюэновские диаграммы. Линейная теория ЛБВ и ЛОВ на спиральных и резонансных замедляющих системах.



Модели и методы в линейной и нелинейной электронике:

  • 6 ч. лекций

  • 2 ч. лабораторных работ

  • 3 ч. практических занятий.

Радиофизические модели в теории приборов. Метод дисперсионного уравнения.

Волновой метод анализа. Матричный метод с учетом граничных условий.





Метод крупных частиц:

  • 8 ч. лекций

  • 4 ч. лабораторных работ

  • 3 ч. практических занятий.

Основные приближения и модели в МКЧ. Учет сил пространственного заряда. Расчет фазовых траекторий крупных частиц. Расчет тока пучка и КПД приборов.



Моделирование взаимодействия пучка с полем

  • 8 ч. лекций

  • 4 ч. лабораторных работ

  • 5 ч. практических занятий.

Моделирование взаимодействия и оптимизация параметров пучка и ЗС в МКВ электронных приборах. Использование различных моделей крупных частиц. Траекторный анализ и оптимизация выходных технических характеристик приборов.



Проектирование СВЧ электронных приборов:

  • 8 ч. лекций

  • 3 ч. лабораторных работ

  • 4 ч. практических занятий.

Автоматизация проектирования и нахождение оптимальных конструктивных параметров пучка и замедляющих систем (длины секций, количество резонаторов периоды зам5едляющих систем, параметры поглотителей и т.д.) для улучшения выходных технических характеристик приборов (усиления, КПД и т.д.)


4.3. Понедельный план проведения занятий - лекционных и практических.
Лекции:

1 неделя:

Предмет и задачи дисциплины. Современное состояние теории приборов и методы их моделирования и проектирования в различных приближениях.

2 неделя:

Различные режимы работы электронных приборов, физические и математические модели и методы их теоретического изучения.

3 неделя:

Метод связанных волн. Нормальные волны в ЗС и потоке. Связанные нормальные волны и общие уравнения в четырехволновом приближении.

4 неделя:

Линейная теория ЛБВ и ЛОВ на спиральных ЗС.

5 неделя:

Линейная теория ЛБВ и ЛОВ на резонансных ЗС.

6 неделя:

Метод дисперсионного уравнения. Бриллюэновские диаграммы и дисперсионные характеристики.

7 неделя:

Волновой метод и анализ взаимодействия волн в приборах и устройствах

8 неделя:

Матричный метод с учетом граничных условий и влиянием отражений от граничных нагрузок на усиление в электронных приборах.

9 неделя:

Теория излучения полей электронными потоками в замедляющих системах на заданной частоте. Вихревые поля и электронные среды. Вихревые и наведенные токи. Возбуждение полей с известной структурой мод (резонаторная и волноводная задача). Описание полей с помощью эквивалентных цепей и линий.

10 неделя:

Метод крупных частиц. Основные понятия нелинейной электроники. Подход Эйлера и метод Лагранжа. Характерные параметры, их выбор и оценка в МКЧ. Одномерное и многомерные приближения в МКЧ.

11 неделя:

Теория возбуждения полей в волноводах. Лемма Лоренца. Уравнение возбуждения в нелинейной теории ЛБВ. Вывод уравнения возбуждения в приближении эквивалентных линий. Расчет гармоник тока пучка.

12 неделя:

Основные методы расчета сил ПЗ. Расчет кулоновских сил методом функций Грина. Разностные методы расчета сил ПЗ. Классификация и сравнение различных методов расчета кулоновских сил

13 неделя:

Самосогласованная система нелинейных уравнений для анализа нелинейных процессов взаимодействия пучка с вихревыми полями замедляющих систем. Фазовые диаграммы и траекторный анализ процессов взаимодействия.

14 неделя:

Моделирование процессов взаимодействия и автоматизация проектирование в электронных приборах на резонансных ЗС. Приближение заданного поля. Траекторный анализ. Нахождение оптимальных параметров.

15 неделя:

Моделирование процессов взаимодействия и автоматизация проектирование в электронных приборах со спиральными ЗС (ЛБВ и ЛОВ). Нелинейная теория ЛБВ. Фазовые диаграммы и траекторный анализ.

16 неделя:

Автоматизация проектирования и оптимизация параметров в электронных приборах на продольном и поперечном взаимодействиях.

17 неделя:

Введение в мощную и сверхмощную электронику. Релятивистская электроника и мазеры и лазеры на свободных электронах. Освоение новых диапазонов частот. Новые типы ЭП и новые механизмы взаимодействия потоков с ВЧ полями.


Практические занятия:

1 неделя:

Модели и методы моделирования и проектирования электронных приборов в различных приближениях. Физические и математические модели процессов взаимодействия.

3 неделя:

Метод связанных волн в теории электронных приборов. Волны в ЗС и потоке. Общие уравнения в четырехволновом приближении. Теория ЛБВ и ЛОВ на спиральных ЗС в приближении малого сигнала.

5 неделя:

Линейная теория ЛБВ и ЛОВ на цепочках связанных резонаторов. Расчет дисперсионных характеристик. Бриллюэновские диаграммы.

7 неделя:

Многоволновый метод и анализ взаимодействия волн в приборах. Матричный метод с учетом граничных условий и влиянием отражений от граничных нагрузок на усиление в электронных приборах.

9 неделя:

Теория излучения полей электронными потоками в замедляющих системах на заданной частоте. Вихревые поля и электронные среды. Вихревые и наведенные токи. Метод крупных частиц. Основные понятия нелинейной электроники. Подход Эйлера и метод Лагранжа. Характерные параметры, их выбор и оценка в МКЧ. Одномерное и многомерные приближения в МКЧ.

11 неделя:

Теория возбуждения полей в волноводах. Лемма Лоренца. Уравнение возбуждения в нелинейной теории ЛБВ. Вывод уравнения возбуждения в приближении эквивалентных линий. Расчет гармоник тока пучка. Расчет сил ПЗ. Расчет кулоновских сил методом функций Грина. Разностные методы расчета сил ПЗ.

13 неделя:

Система нелинейных уравнений для анализа нелинейных процессов взаимодействия пучка с вихревыми полями. Фазовые диаграммы и траекторный анализ процессов взаимодействия. Моделирование процессов взаимодействия и автоматизация проектирование в электронных приборах на резонансных ЗС. Приближение заданного поля. Траекторный анализ. Нахождение оптимальных параметров.

15 неделя:

Моделирование процессов взаимодействия и автоматизация проектирование в электронных приборах со спиральными ЗС (ЛБВ и ЛОВ). Нелинейная теория ЛБВ. Фазовые диаграммы и траекторный анализ.

17 неделя:

Автоматизация проектирования и оптимизация параметров в электронных приборах на продольном и поперечном взаимодействиях. Зачет по практическим занятиям и по курсовой работе.


5. Лабораторный практикум.


№п/п

№ раздела дисциплины

Наименование лабораторных работ



1

Исследование усиления в мощных ЛБВ (4 ч.).



2

Исследование решений дисперсионного уравнения вблизи границ полосы (4 ч.)



3

Моделирование на ЭВМ группировки в ЭП (4 ч.).



4

Исследование усиления в многорезонаторных МКВ ЭП (6 ч.).


6. Курсовая работа.
«Математическое моделирование и проектирование мощных микроволновых приборов с продольным взаимодействием»
Математическое моделирование, автоматизация проектирования и оптимизация параметров пучка и электродинамической системы в электронных приборах микроволновой электроники на спиральных и резонансных замедляющих системах.
7. Самостоятельная работа


  1. Метод возрастающей волны в теории приборов [1] - 10 ч.

  2. Методика согласования и учета граничных нагрузок [1] - 10 ч.

  3. Методы моделирования на основе метода крупных частиц [1] - 10 ч.

  4. Методы расчета сил пространственного заряда [1] - 10 ч.

  5. Нелинейная теория резонаторных МКВ ЭП и траекторный анализ [1] - 10 ч.

  6. Нелинейная теория мощных МКВ ЭП с непрерывным взаимодействием [1] - 10 ч.

  7. Нелинейная теория микроволновых ЭП на РЗС [2] - 10ч.

  8. Новые типы приборов и новые механизмы взаимодействия [2] - 15 ч.


8. Учебно – методическое обеспечение дисциплины.

8.1. Рекомендуемая литература.

а) Основная литература:

  1. Kанавец В.И., Mозговой Ю.Д., Слепков А.И. Излучение мощных электронных потоков в РЗС. - M.: 1993.

  2. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по СВЧ электронике. – М.: Физматгиз, 2003.

  3. Вайнштейн Л.А. ,Солнцев В.A. Лекции по СВЧ электронике. - M.: 1989.


б) Дополнительная литература:

  1. Лебедев И.В. Техника и приборы СВЧ.- М.: ВШ, 1970- т. 1., 1972- т. 2.

  2. Р.А.Силин. Периодические волноводы. – М.: Фазис, 2002.

  3. Григорьев А.Д. Электродинамика и техника СВЧ. - М.: Радио и связь, 1989.

  4. Никольский В.В., Никольская Т.И. Электродинамика и распространение электромагнитных волн. - М.: Наука, 1989.


8.2. Средства обеспечения дисциплины

  1. Методические указания к лабораторным работам. – М.: МИЭМ. 2006 г.

  2. Методические указания к курсовой работе. – М.: МИЭМ. 2006 .

  3. Программа расчета дисперсионных характеристик ЛОВ и ЛБВ с непрерывным взаимодействием потока и поля.

  4. Программа исследования усиления и самовозбуждения в мощных электронных приборах с дискретным взаимодействием.

  5. Программа расчета нелинейного взаимодействия потока и поля в мощных электронных приборах.


9. Материально – техническое обеспечение дисциплины
Дисплейный класс с количеством компьютеров не менее 10 с операционной системой Microsoft™ Windows 9x/2000/XP
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 654100 «Электроника и микроэлектроника» для специальности 200300 «Электронные приборы и устройства».
Программу составили:

Мозговой Ю.Д., д.т.н., профессор;



Хриткин С.А., к.т.н., доцент.






Каталог: data -> 2012
2012 -> Программа дисциплины Управление реальными инвестициями для направления 080500. 68 «Менеджмент» подготовки магистров
2012 -> Область сотрудничества
2012 -> Меморандум об образовании Технологической платформы «Освоение океана»
2012 -> Программа дисциплины «Политика и экономика стран постсоветского пространства»
2012 -> Программа содействия международному развитию: взгляд в будущее
2012 -> Программа дисциплины «Международная система экономического регулирования» для направления 080100. 68 «Экономика» подготовки магистра
2012 -> Программа дисциплины история религиозного образованя для направления 030200. 68 «Политология» подготовки магистра
2012 -> Программа дисциплины Стратегтческое управление портфелем
2012 -> Высшие учебные заведения


Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©grazit.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал