Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» icon

Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства»



НазваниеПрограмма дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства»
Дата конвертации19.07.2013
Размер137.52 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» специализации «Электроника и микроэлектроника» подготовки специалиста


Авторы 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 радиоэлектроники и телекоммуникаций «_»______2012 г

Зав. кафедрой С.У. Увайсов


Рекомендована секцией УМС [Введите название секции УМС] «___»____________ 20 г

Председатель [Введите И.О. Фамилия]


Утверждена УС факультета электроники и телекоммуникаций «___»_____________20 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

10 семестр

11 семестр

Общая трудоемкость дисциплины

170







Аудиторные занятия

85

34

51

Лекции (Л)

34

17

17

Практические занятия (ПЗ)

17




17

Семинары (С)

-

-

-

Лабораторные работы (ЛР)

17

17




Курсовой проект (работа)

17




17

Расчетно – графические работы

-

-




И (или) другие виды аудиторных занятий










Самостоятельная работа

85

45

40

Реферат










И (или) другие виды самостоятельной работы

85

45

40

Вид итогового контроля (зачет, экзамен)




зачет

зачет, экзамен


^ 4. Содержание дисциплины

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий


№п/п

Раздел дисциплины

Аудиторные занятия

(семестр, в котором читается дисциплина)

лекции

ПЗ (или С)

ЛР

  1. 1.

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

4

2

4



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

6

3

4



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

8

3

4



Моделирование взаимодействия пучка с полем в приборах в нелинейном приближении.

8

5

6



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

8

4

-


^ 4.2. Содержание разделов дисциплины (указывается название каждого раздела, количество часов, отводимое на изучение, и его содержание).


10 семестр



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.

11 семестр



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.

10 семестр.

Лекции:

1 неделя:

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

3 неделя:

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

5 неделя:

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

7 неделя:

Линейная теория ЛБВ и ЛОВ на спиральных ЗС.

9 неделя:

Линейная теория ЛБВ и ЛОВ на резонансных ЗС.

11 неделя:

Метод дисперсионного уравнения. Бриллюэновские диаграммы и дисперсионные характеристики.

13 неделя:

Волновой метод и анализ взаимодействия волн в приборах и устройствах

15 неделя:

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

17 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 семестр.

Практические занятия:

1 неделя:

Модели и методы моделирования и проектирования электронных приборов в различных приближениях.

3 неделя:

Физические и математические модели процессов взаимодействия. Метод связанных волн в теории электронных приборов. Волны в ЗС и потоке. Общие уравнения в четырехволновом приближении.

5 неделя:

Теория ЛБВ и ЛОВ на спиральных ЗС в приближении малого сигнала. Линейная теория ЛБВ и ЛОВ на цепочках связанных резонаторов.

7 неделя:

Расчет дисперсионных характеристик. Бриллюэновские диаграммы. Многоволновый метод и анализ взаимодействия волн в приборах.

9 неделя:

Матричный метод с учетом граничных условий и влиянием отражений от граничных нагрузок на усиление в электронных приборах. Теория излучения полей электронными потоками в замедляющих системах на заданной частоте. Вихревые поля и электронные среды. Вихревые и наведенные токи.

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

13 неделя:

Расчет сил ПЗ. Расчет кулоновских сил методом функций Грина. Разностные методы расчета сил ПЗ. Система нелинейных уравнений для анализа нелинейных процессов взаимодействия пучка с вихревыми полями. Фазовые диаграммы и траекторный анализ процессов взаимодействия.

15 неделя:

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


11 семестр.

Лекции:

1 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.

3 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.

5 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

7 неделя:

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

9 неделя:

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

11 неделя:

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

13 неделя:

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

15 неделя:

Введение в мощную и сверхмощную электронику. Релятивистская электроника, мазеры и лазеры на свободных электронах. Освоение новых диапазонов частот.

17 неделя:

Новые типы ЭП и новые механизмы взаимодействия потоков с ВЧ полями.


^ 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»


В курсовой работе проводится математическое моделирование и проектирование мощных электронных приборов с продольным взаимодействием на основе метода крупных частиц в приближении одномерной дисковой модели.


^ 7. Самостоятельная работа

1. Метод возрастающей волны в теории приборов(10 ч)[3]

2. Методика согласования и учета граничных нагрузок (10 ч)[3]

3. Методы моделирования на основе метода крупных частиц (10 ч)[3]

4. Методы расчета сил пространственного заряда (10 ч.)[3].

5. Нелинейная теория резонаторных МКВ ЭП и траекторный анализ(10 ч.)[3]

6. Нелинейная теория мощных МКВ ЭП с непрерывным взаимодействием(10 ч.)[3].

7. Нелинейная теория микроволновых ЭП на РЗС (10ч.)[4].

8. Новые типы приборов и новые механизмы взаимодействия (15 ч.)[4].


^ 8. Учебно – методическое обеспечение дисциплины.

8.1. Рекомендуемая литература.

а) Основная литература:

  1. Методические указания к лабораторным работам. МИЭМ. 2006 г.

  2. Методические указания к курсовой работе. МИЭМ. 2006 .

  3. Мозговой Ю.Д, Хриткин С.А. Волновые процессы в микроволновой электронике. М.: МИЭМ. 2012.

  4. Kанавец В.И., Mозговой Ю.Д., Слепков А.И. Излучение мощных электронных потоков в РЗС. M. 1993 г.

  5. Трубецков Д.И., Храмов А.Е. Лекции по СВЧ электронике. Физматгиз. Москва. 2003 г.

  6. Вайнштейн Л.А. ,Солнцев В.A. Лекции по СВЧ электронике.M.1989 г.

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. Изд. Фазис. Москва 2002 г.

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

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

3. Программа численного моделирования 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 XP/Vista/7 или Apple OS X®


Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 654100 «Электроника и микроэлектроника» для специальности 210105 «Электронные приборы и устройства».





Похожие:

Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» iconПрограмма дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства»

Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» iconПрограмма дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» подготовки специалиста

Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» iconПрограмма дисциплины «Методы математической физики»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства»

Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» iconПрограмма дисциплины «Лазерные информационные и управляющие системы» для специальности 210105. 65 Электронные приборы и устройства

Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» iconПрограмма дисциплины «Применение микроволновых информационных систем» для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» подготовки специалиста по программе

Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» iconПрограмма дисциплины «Применение микроволновых информационных систем»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» подготовки специалиста по программе

Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 11. 07 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» по техническим и физико-математическим наукам Введение
Настоящая программа разработана на основе базовых дисциплин: физика; основы оптики; оптические и оптико-электронные приборы и системы;...
Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» iconПрограмма-минимум кандидатского экзамена по специальности 05. 27. 02 «Вакуумная и плазменная электроника» по физико-математическим и техническим наукам Введение
В основу настоящей программы положены следующие вузовские дисциплины: основы вакуумной электроники; физические основы электронной...
Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» iconРабочая программа дисциплины системы обработки и отображения информации
Пререквизитом данной дисциплины является в 3 «Конструирование электронных медицинских приборов и аппаратов», которая преподается...
Программа дисциплины «Моделирование и проектирование электронных приборов»  для специальности 210105. 65 «Электронные приборы и устройства» iconУтверждаю
Дисциплина «Электронная техника» является специальной дисциплиной, в которой изучаются электронные приборы, усилительные, преобразовательные,...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©rushkolnik.ru 2000-2015
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы