Področja uporabe radijske elektronike. Področja uporabe elektronike "Penza State University"

Predavanje št. 1

1. Uvod. Predmet in osnovni pojmi radijske elektronike.

2. Osnovna načela oddajanja in sprejemanja informacij.

Uvod. Predmet in osnovni pojmi radijske elektronike.

Radioelektronika je skupno ime za širok spekter področij znanosti in tehnologije, povezanih s problemi oddajanja, sprejemanja in pretvorbe informacij z uporabo elektromagnetnih nihanj v radiofrekvenčnem območju. Pokrovi za radijsko elektroniko radiotehnika, radiofizika in elektronika, pa tudi številna nova področja, ki so nastala kot posledica njihovega razvoja in diferenciacije. V bistvu je radijska elektronika "dolžna" uspehu razvoja radijske tehnike.

Radijska tehnika (iz latinščine radio - oddaja žarke; iz grščine techne - umetnost, spretnost) je glavni temelj radijske elektronike, zato se izraz "radio elektronika" pogosto razume kot radijska tehnika. S tehničnega vidika je radijsko inženirstvo povezano z razvojem različnih sistemov za prenos in sprejemanje informacij z uporabo elektromagnetnih valov (vključno z optičnimi).

Radijski sistemi vključujejo:

Sistemi za zvočno in televizijsko oddajanje;

Globalna vesoljska (satelitska) radijska komunikacija, televizijsko oddajanje in radijski navigacijski sistemi;

Mobilni radijski komunikacijski sistemi, ki uporabljajo prizemna sredstva - celični,

profesionalne (trunking), stranske in brezžične komunikacije;

Komunikacijski sistemi z zračnimi in mobilnimi zemeljskimi objekti,

morska površinska in podvodna plovila ter druge vrste radijskih komunikacij;

Radijski nadzor, biotelemetrija in radiotelemetrični sistemi

nadzor različnih predmetov;

Radiotehnični sistemi radarjev, zračne obrambe in sistemov protiraketne obrambe;

Meteorološki in informacijsko-merilni sistemi ter različni nadzorni sistemi, tudi vesoljski;

Multimedijski in drugi sistemi.

Radiotehnika vključuje tudi radioastronomijo, radiografijo, radiovizijo, radijsko izvidništvo in radijsko protiukrepanje, industrijsko elektroniko in

radiotehnika, medicinska radiotehnika itd.

Radiofizika - veja fizike, v kateri se preučujejo fizikalne osnove radijske tehnike. Najpomembnejši problemi radiofizike so proučevanje vzbujanja in transformacije električnih signalov in interference ter sevanja in širjenja elektromagnetnih nihanj.

Razvoj radijske tehnike je neposredno povezan z ustvarjanjem elementarne baze, zlasti z razvojem elektronskih naprav za sisteme za prenos informacij na daljavo z uporabo elektromagnetnih nihanj. Nadaljnji razvoj radijske tehnike je nenehno postavljal naloge za ustvarjanje in uvedbo novih elektronskih elementov in komponent, kar je pripeljalo do nastanka samostojne veje znanosti - elektronike.

elektronika - znanost o interakciji nabitih delcev (elektronov, ionov) z elektromagnetnimi polji in metodami za ustvarjanje elektronskih instrumentov in naprav, ki se uporabljajo predvsem za prenos, shranjevanje in obdelavo informacij, je nastala v začetku 20. stoletja. Sprva je bila razvita vakuumska elektronika; Na njegovi podlagi so bile ustvarjene električne vakuumske naprave. elektronika se jasno deli na energetsko oz. močnostno elektroniko (močnostni usmerniki, razsmerniki itd.) in mikroelektroniko. Mikroelektronika- del elektronike, povezan z ustvarjanjem integriranih vezij - nedeljivih izdelkov, ki opravljajo posebne funkcije za pretvorbo in obdelavo signalov in imajo visoko gostoto pakiranja

električno povezanih elementov.

Osnovni principi oddajanja in sprejemanja informacij.

V radijski elektroniki in komunikacijski tehnologiji se prenos informacij v prostoru izvaja z uporabo elektromagnetnih nihanj (valov). Po definiciji K. Shannona: “Informacija je sporočilo, ki zmanjšuje negotovost.” Informacija je neoprijemljiva lastnost materije in je podvržena določenim zakonitostim. Najpomembnejši med njimi je zakon o ohranjanju informacij: "Informacija ohrani svoj pomen nespremenjen, dokler nosilec informacije, spomin, ostane nespremenjen." Imenuje se niz znakov (simbolov), ki prikazujejo (nosijo) informacije sporočilo. Sporočilo je lahko predstavljeno v obliki besedila telegrama, informacij, ki se prenašajo po telefonu, radiu, televiziji in drugih vrstah radijskih komunikacij, zbirke elektronskih podatkov, shranjenih na magnetnih medijih - diskih, bliskovnem pomnilniku (iz angleščine Flash - »flash«; reprogramabilni trajni prepisljivi pomnilnik), ki se uporablja v računalnikih. Zadnja vrsta informacij se imenuje elektronski. Sporočilo posredujejo z uporabo otipljivega medija. Na primer, pri pošiljanju sporočila po pošti je medij papir. V radijski tehniki in radijskih komunikacijah se kot nosilci uporabljajo različni signali. Poleg tega se za prenos informacij uporabljajo posebni signali - fizični procesi, katerih vrednosti parametrov odražajo poslana sporočila. Vsak fizični proces, ki se spreminja v skladu s poslanim sporočilom, se lahko uporabi kot signal. Signal- fizični proces (ali pojav), ki nosi informacijo o stanju predmeta opazovanja. Radiotehnični signali so po svoji fizični naravi električni, elektromagnetni, optični, akustični, magnetostatični itd. V radiotehniki, radioelektroniki in komunikacijskih sistemih se uporabljajo predvsem električni (v zadnjih letih tudi optični) signali. Fizikalna količina, ki označuje električni signal, je napetost in nekoliko redkeje tok (včasih moč).

Električni signal u(t) predstavlja odvisnost napetosti od časa. Signali, ki odražajo informacije, lahko vplivajo na pretvornike signalov in ojačevalnike. Pretvorniki signalov so razdeljeni v dva razreda. Na pretvornike enega razreda vpliva fizični proces ene narave (na primer zvočni signal), izhod pa je signal drugačne narave (zlasti električni signal na izhodu mikrofona, televizijske kamere itd.). .). V pretvornikih (in ojačevalnikih) drugega razreda se praviloma pretvorba (in ojačanje) električnih signalov izvaja brez spreminjanja njihove fizične narave. Preneseno (v nadaljevanju pogosto, uporaben) signali se generirajo s spreminjanjem določenih parametrov fizičnega medija v skladu s poslanim sporočilom. Ta postopek spreminjanja parametrov nosilca sporočila v radijski tehniki in komunikacijah imenujemo modulacija. Priporočljivo je, da vnesete parametre oddanega signala, ki so osnovni z vidika njegovega prenosa. Ti parametri so trajanje signala Ts, njegova spektralna širina Fc in dinamični razpon DC. Trajanje signala Tc je njegov naravni parameter, ki določa časovni interval, v katerem ta signal obstaja. Širina spektra oddanega signala Fc daje idejo o hitrosti spremembe tega signala v intervalu njegovega obstoja. Spekter oddanega signala je načeloma lahko neomejen. Vendar pa lahko za vsak signal določite frekvenčno območje, znotraj katerega je koncentrirana njegova glavna (do 90%) energija. To območje določa širino spektra uporabnega signala.

Vir sporočila (vir informacije) je lahko analogen ali diskreten. Izhod analognega vira je lahko katera koli vrednost iz neprekinjenega obsega amplitud, medtem ko so izhod diskretnega vira informacij lahko vrednosti iz končnega niza amplitud.

V obeh primerih se za prenos sporočila uporablja nosilni val. Prevoznik je potreben za rešitev dveh težav:

a) zmanjšanje velikosti anten (h=λ/4; λ=3*10 8 / f );

b) postavitev velikega števila postaj v eter.

Postopek, zaradi katerega se eden ali več parametrov nosilnega nihanja spremeni po zakonu poslanega sporočila, se imenuje modulacija. Modulirano visokofrekvenčno nihanje uvrščamo med sekundarne signale in ga imenujemo radijski signal.

riž. Časovni diagrami za proces amplitudne modulacije:

a - modulacijski signal; b - nosilne vibracije; c - signal AM

Za nosilec je odvisnost napetosti od časa podana z izrazom

kjer je U H amplituda (največja višina sinusoide; upoštevajte, da je amplituda signala modul njegovega največjega odstopanja od nič, zato je amplituda vedno pozitivna) v odsotnosti modulacije (amplituda nosilnega nihanja );<ω 0 - угловая (круговая) частота; φ 0 - начальная фаза; Ψ= ω 0 t + φ 0 - полная (текущая или мгновенная) фаза.

Krožna frekvenca ω 0, nihajna doba T 0 in ciklična frekvenca f 0 = 1/T 0

so med seboj povezani z odnosom

Pri amplitudni modulaciji ovojnica amplitudno moduliranega signala (AM signal) U H (t) po obliki sovpada z modulirnim signalom, zato bo izraz v obliki:

Tukaj je k A brezdimenzijski sorazmernostni koeficient, tako da je U H (t) ≥ 0.

Analogni radijski komunikacijski sistemi. Poenostavljen blokovni diagram kanala analognega (z neprekinjenimi signali) radijskega komunikacijskega sistema (radijski kanal) s tako imenovano amplitudno modulacijo (AM) nosilnega vala je prikazan na sl.

riž. Poenostavljena blok shema kanala analognega radijskega komunikacijskega sistema

IN
Na splošno začetno sporočilo s = s(t) ni električno, lahko ima kakršno koli fizično naravo (gibljiva slika, zvočna vibracija itd.), zato ga je treba pretvoriti v električni (primarni) signal y(t) z uporabo elektrofizikalnega pretvornika signala (SFSC), enostavnejšega od pretvornika signala, ki je pogosto kombiniran s kodirno napravo - kodirnikom. Vir sporočila v telefonskem prenosu je govornik; za televizijo - prenesena slika itd. Pri prenosu govora in glasbe služi mikrofon kot pretvornik in kodirnik signala; pri prenosu slike - prenos televizijskih cevi ali posebnih matrik. V telegrafiji se pri pretvorbi signala zaporedje elementov pisnega sporočila (črke) s pomočjo telegrafskega aparata nadomesti z zaporedjem kodnih simbolov (0, 1 ali pika, pomišljaj), ki se hkrati pretvori v zaporedje neposrednih tokovni električni impulzi različnih trajanj, polarnosti itd.

Digitalni (diskretni) radijski komunikacijski sistemi (DCS). To so sistemi, v katerih so oddani in prejeti signali zaporedja diskretnih simbolov. Tipičen primer takega sistema je telegrafija, pri kateri sta tako sporočilo kot signal zaporedja pik, pomišljajev in presledkov med njimi. V digitalnih (diskretnih, impulznih) sistemih za prenos informacij se energija uporabnega signala ne oddaja kontinuirano (kot pri sinusnem nosilcu - harmoničnem nosilcu), temveč v obliki kratkih impulzov. To omogoča, da z enako skupno energijo sevanja kot pri neprekinjenem nosilcu povečate najvišjo (največjo) moč v ustreznem impulzu in s tem povečate odpornost na hrup sprejema. V digitalnih komunikacijskih sistemih naloga sprejemnika ni natančna reprodukcija oddanega signala, ampak na podlagi signala, popačenega s šumom, ugotovi, kateri signal iz končnega niza je poslal oddajnik. Kot nosilec primarnega signala e(t) v digitalnih radijskih komunikacijskih sistemih se uporablja periodično zaporedje video in radijskih impulzov.

Poenostavljen blokovni diagram radijskega kanala digitalnega komunikacijskega sistema

riž. Trajektorije širjenja valov pri različnih vpadnih kotih

riž. Hop meter elektromagnetna nihanja, širjenje valov s prostorskimi žarki

riž. Širjenje metrskih valov

Pošljite svoje dobro delo v bazo znanja je preprosto. Uporabite spodnji obrazec

Študenti, podiplomski študenti, mladi znanstveniki, ki bazo znanja uporabljajo pri študiju in delu, vam bodo zelo hvaležni.

Objavljeno na http:// www. vse najboljše. ru/

Ministrstvo za obrambo Ruske federacije

Črnomorska višja pomorska šola Reda rdeče zvezde poimenovana po P.S. Nakhimova

Fakulteta za radiotehniko in varstvo informacij

Oddelek za radiotehnične sisteme

v akademski disciplini "Uvod v radijsko tehniko"

na temo "Stopnje razvoja radijske tehnike in elektronike"

Izvedeno

Puzankova S.O.

Preverjeno

Krasnov L.M.

Sevastopol 2016

UVOD

1. ZGODOVINA IN RAZVOJ RADIJSKE TEHNIKE

2. ZGODOVINA RAZVOJA ELEKTRONIKE

3. STOPNJE RAZVOJA ELEKTRONIKE

4. RADIOTEHNIKA IN ELEKTRONIKA. NOV RAZVOJ

5. SODOBNO RAZUMEVANJE RADIOTEHNIKE IN ELEKTRONIKE

RABLJENE KNJIGE

UVOD

Elektronika je hitro razvijajoča se veja znanosti in tehnologije. Proučuje fiziko in praktične aplikacije različnih elektronskih naprav. Fizikalna elektronika vključuje: elektronske in ionske procese v plinih in prevodnikih. Na meji med vakuumom in plinom, trdnimi in tekočimi telesi. Tehnična elektronika vključuje študij načrtovanja elektronskih naprav in njihove uporabe. Področje, namenjeno uporabi elektronskih naprav v industriji, se imenuje industrijska elektronika.

Napredek elektronike je v veliki meri spodbudil razvoj radijske tehnologije. Elektronika in radijska tehnika sta tako tesno povezani, da sta ju v 50. letih združili in to področje tehnike poimenovali Radioelektronika. Radijska elektronika je danes kompleks področij znanosti in tehnologije, povezanih s problemom oddajanja, sprejemanja in pretvorbe informacij z uporabo elektronskih/magnetnih nihanj in valov v radijskem in optičnem frekvenčnem območju. Elektronske naprave služijo kot glavni elementi radijskih inženirskih naprav in določajo najpomembnejše kazalnike radijske opreme. Po drugi strani pa so številni problemi v radijski tehniki pripeljali do izumov novih in izboljšav obstoječih elektronskih naprav. Te naprave se uporabljajo v radijskih komunikacijah, televiziji, snemanju in predvajanju zvoka, radarju, radijski navigaciji, radijskem daljinskem vodenju, radijskih meritvah in na drugih področjih radijske tehnike.

Za današnjo stopnjo razvoja tehnologije je značilen vedno večji prodor elektronike v vsa področja življenja in delovanja ljudi. Po ameriški statistiki do 80% celotne industrije zaseda elektronika. Napredek na področju elektronike prispeva k uspešnemu reševanju najzapletenejših znanstvenih in tehničnih problemov. Povečanje učinkovitosti znanstvenih raziskav, ustvarjanje novih vrst strojev in opreme. Razvoj učinkovitih tehnologij in nadzornih sistemov: pridobivanje materiala z edinstvenimi lastnostmi, izboljšanje procesov zbiranja in obdelave informacij. Elektronika pokriva široko paleto znanstvenih, tehničnih in industrijskih problemov ter temelji na napredku na različnih področjih znanja. Hkrati pa elektronika po eni strani postavlja izzive drugim znanostim in proizvodnji, spodbuja njihov nadaljnji razvoj, po drugi strani pa jih opremlja s kakovostno novimi tehničnimi sredstvi in raziskovalnimi metodami.

1. ZGODOVINA IN RAZVOJ RADIJSKE TEHNIKE

Predmet elektronske tehnike je teorija in praksa uporabe elektronskih, ionskih in polprevodniških naprav v napravah, sistemih in inštalacijah za različna področja narodnega gospodarstva. Fleksibilnost elektronske opreme, visoka hitrost, natančnost in občutljivost odpirajo nove priložnosti v številnih vejah znanosti in tehnologije.

Radio (iz latinskega "radiare" - oddajati, oddajati žarke) -

1). Metoda brezžičnega prenosa sporočil na daljavo z uporabo elektromagnetnih valov (radijski valovi), ki jo je izumil ruski znanstvenik A.S. Popov leta 1895;

2). Področje znanosti in tehnologije, povezano s preučevanjem fizikalnih pojavov, na katerih temelji ta metoda, in njeno uporabo v komunikacijah, oddajanju, televiziji, lokaciji itd.

Radio je, kot je navedeno zgoraj, odkril veliki ruski znanstvenik Aleksander Stepanovič Popov. Za datum izuma radia se šteje 7. maj 1895, ko je A.S. Popov je javno poročal in demonstriral delovanje svojega radijskega sprejemnika na zasedanju Fizikalnega oddelka Ruskega fizikalno-kemijskega društva v Sankt Peterburgu.

Razvoj elektronike po izumu radia lahko razdelimo na tri stopnje:

· radiotelegraf,

· radijska tehnika

· elektronika.

V prvem obdobju (približno 30 let) se je razvila radiotelegrafija in razvili so se znanstveni temelji radiotehnike. Da bi poenostavili zasnovo radijskega sprejemnika in povečali njegovo občutljivost, so v različnih državah potekali intenzivni razvoj in raziskave različnih tipov enostavnih in zanesljivih detektorjev visokofrekvenčnih nihanj - detektorjev.

Leta 1904 je bila izdelana prva dvoelektrodna svetilka (dioda), ki se še danes uporablja kot detektor visokofrekvenčnih nihanj in usmernik tehničnih frekvenčnih tokov, leta 1906 pa se je pojavil detektor iz karborunda.

Leta 1907 je bila predlagana svetilka s tremi elektrodami (trioda). Leta 1913 je bilo razvito vezje za regenerativni sprejemnik svetilke in z uporabo triode pridobljena neprekinjena električna nihanja. Novi elektronski generatorji so omogočili zamenjavo iskričnih in obločnih radijskih postaj z cevnimi, kar je praktično rešilo problem radiotelefonije. Uvedbo vakuumskih elektronk v radiotehniko je spodbudila prva svetovna vojna. Od leta 1913 do 1920 je radijska tehnika postala elektronska tehnika.

Prve radijske cevi v Rusiji je izdelal N.D. Papaleksi leta 1914 v Sankt Peterburgu. Zaradi pomanjkanja popolnega črpanja niso bili vakuumski, ampak polnjeni s plinom (z živim srebrom). Prve vakuumske sprejemne in ojačevalne cevi je leta 1916 izdelal M.A. Bonch-Bruevich. Bonch-Bruevich je leta 1918 vodil razvoj domačih ojačevalnikov in generatorskih radijskih cevi v radijskem laboratoriju v Nižnem Novgorodu. Nato je bil v državi ustanovljen prvi znanstveni in radiotehnični inštitut s širokim programom delovanja, ki je k delu na radijskem področju privabil številne nadarjene znanstvenike in mlade ljubitelje radijske tehnike. Laboratorij v Nižnem Novgorodu je postal prava kovačnica radijskih strokovnjakov; v njem so se rodila številna področja radiotehnike, ki so kasneje postala samostojni oddelki radijske elektronike.

Marca 1919 se je začela serijska proizvodnja elektronske cevi RP-1. Leta 1920 je Bonch-Bruevich zaključil razvoj prvih generatorskih svetilk na svetu z bakreno anodo in vodnim hlajenjem z močjo do 1 kW, leta 1923 pa z močjo do 25 kW. V radijskem laboratoriju v Nižnem Novgorodu O.V. Losev je leta 1922 odkril možnost generiranja in ojačanja radijskih signalov s polprevodniškimi napravami. Ustvaril je sprejemnik brez cevi - Kristadin. Vendar v teh letih metode za proizvodnjo polprevodniških materialov niso bile razvite in njegov izum ni postal razširjen.

V drugem obdobju (približno 20 let) se je radiotelegrafija še naprej razvijala. Hkrati sta se močno razvila in uporabljala radiotelefonija in radijsko oddajanje, nastali sta radijska navigacija in radiolokacija. Prehod iz radiotelefonije na druga področja uporabe elektromagnetnih valov je postal mogoč zaradi dosežkov elektrovakuumske tehnologije, ki je obvladala proizvodnjo različnih elektronskih in ionskih naprav.

Prehod z dolgih valov na kratke in srednje valove ter izum superheterodinskega vezja je zahteval uporabo naprednejših svetilk od triode.

Leta 1924 je bila razvita oklopljena svetilka z dvema mrežama (tetroda), v letih 1930 - 1931. - pentoda (svetilka s tremi mrežami). Elektronske cevi so začeli izdelovati s posredno ogrevanimi katodami. Razvoj posebnih metod radijskega sprejema je zahteval ustvarjanje novih vrst večmrežnih svetilk (mešalne in frekvenčne pretvorbe v letih 1934 - 1935). Želja po zmanjšanju števila svetilk v vezju in povečanju učinkovitosti opreme je privedla do razvoja kombiniranih svetilk.

Razvoj in uporaba ultrakratkih valov sta pripeljala do izboljšave znanih elektronskih elektronk (pojavile so se želodove elektronke, kovinsko-keramične triode in svetilne cevi), pa tudi do razvoja elektrovakuumskih naprav z novim principom krmiljenja pretoka elektronov - večkavitetnih magnetronov. , klistroni, cevi s potujočimi valovi. Ti dosežki elektrovakuumske tehnologije so privedli do razvoja radarja, radijske navigacije, impulznih večkanalnih radijskih komunikacij, televizije itd.

Istočasno je prišlo do razvoja ionskih naprav, ki uporabljajo razelektritev elektronov v plinu. Živosrebrni ventil, izumljen leta 1908, je bil bistveno izboljšan. Pojavili so se gastron (1928-1929), tiratron (1931), zener dioda, neonske sijalke itd.

Razvoj metod za prenos slike in merilne opreme je spremljal razvoj in izpopolnjevanje različnih fotoelektričnih naprav (fotocelic, fotopomnoževalnikov, oddajnih televizijskih cevi) in elektronskih uklonskih naprav za osciloskope, radarje in televizijo.

V teh letih se je radiotehnika spremenila v samostojno inženirsko vedo. Intenzivno sta se razvijali elektrovakuumska in radijska industrija. Razvite so bile inženirske metode za izračun radijskih vezij, opravljeno je bilo obsežno znanstvenoraziskovalno, teoretično in eksperimentalno delo.

In zadnje obdobje (60.-70.) je doba polprevodniške tehnologije in same elektronike. Elektronika se uvaja v vse veje znanosti, tehnike in narodnega gospodarstva. Kot kompleks ved je elektronika tesno povezana z radiofiziko, radarjem, radionavigacijo, radioastronomijo, radiometeorologijo, radijsko spektroskopijo, elektronskim računalništvom in krmilno tehnologijo, radijskim nadzorom na daljavo, telemetrijo, kvantno radioelektroniko itd.

V tem obdobju so se nadaljevale nadaljnje izboljšave električnih vakuumskih naprav. Veliko pozornosti je namenjeno povečanju njihove moči, zanesljivosti in vzdržljivosti. Razvite so bile brezosnovne (prstne) in subminiaturne svetilke, ki omogočajo zmanjšanje dimenzij naprav z velikim številom radijskih žarnic.

Nadaljevalo se je intenzivno delo na področju fizike trdne snovi in teorije polprevodnikov; razvijale so se metode za izdelavo monokristalov polprevodnikov, metode za njihovo čiščenje in vnos nečistoč. Sovjetska šola akademika A. F. Ioffeja je veliko prispevala k razvoju fizike polprevodnikov.

Polprevodniške naprave so se v 50. in 70. letih hitro in široko razširile na vsa področja nacionalnega gospodarstva. Leta 1926 je bil predlagan polprevodniški AC usmernik iz bakrovega oksida. Kasneje so se pojavili usmerniki iz selena in bakrovega sulfida. Hiter razvoj radijske tehnike (zlasti radarske) med drugo svetovno vojno je dal nov zagon raziskavam na področju polprevodnikov. Razviti so bili mikrovalovni izmenični točkovni usmerniki na osnovi silicija in germanija, kasneje pa so se pojavile planarne germanijeve diode. Leta 1948 sta ameriška znanstvenika Bardeen in Brattain ustvarila germanijevo triodo (tranzistor), primerno za ojačanje in generiranje električnih nihanj. Kasneje je bila razvita silicijeva koničasta trioda. V zgodnjih 70. letih prejšnjega stoletja tranzistorji točka-točka praktično niso bili uporabljeni, glavna vrsta tranzistorja pa je bil planarni tranzistor, ki je bil prvič izdelan leta 1951. Do konca leta 1952 so bili predstavljeni planarna visokofrekvenčna tetroda, tranzistor z učinkom polja in drugi Predlagane so bile vrste polprevodniških naprav. Leta 1953 je bil razvit lebdeči tranzistor. V teh letih so bili široko razviti in preučeni novi tehnološki postopki za obdelavo polprevodniških materialov, metode izdelave p-n spojev in samih polprevodniških naprav. V zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so poleg planarnih in driftnih germanijevih in silicijevih tranzistorjev široko uporabljali tudi druge naprave, ki uporabljajo lastnosti polprevodniških materialov: tunelske diode, krmiljene in nekontrolirane štirislojne stikalne naprave, fotodiode in fototranzistorje, varikape, termistorje itd.

Za razvoj in izboljšave polprevodniških naprav je značilno povečanje delovnih frekvenc in povečanje dovoljene moči. Prvi tranzistorji so imeli omejene zmogljivosti (najvišje delovne frekvence reda stotine kilohercev in disipacijske moči reda 100 - 200 mW) in so lahko opravljali le nekatere funkcije vakuumskih elektronk. Za isto frekvenčno območje so bili ustvarjeni tranzistorji z močjo več deset vatov. Kasneje so nastali tranzistorji, ki so lahko delovali na frekvencah do 5 MHz in z močjo disipacije 5 W, že leta 1972 pa so bili izdelani vzorci tranzistorjev za frekvence delovanja 20 - 70 MHz z močjo disipacije do 100 W. ali več. Tranzistorji z majhno močjo (do 0,5 - 0,7 W) lahko delujejo na frekvencah nad 500 MHz. Kasneje so se pojavili tranzistorji, ki so delovali na frekvencah okoli 1000 MHz. Hkrati so potekala dela za razširitev delovnega temperaturnega območja. Tranzistorji, izdelani na osnovi germanija, so sprva imeli delovne temperature največ +55 - 70 ° C, tisti na osnovi silicija pa ne višji od +100 - 120 ° C. Kasneje ustvarjeni vzorci tranzistorjev galijevega arzenida so delovali pri temperaturah do +250 ° C, njihove delovne frekvence pa so se sčasoma povečale na 1000 MHz. Obstajajo karbidni tranzistorji, ki delujejo pri temperaturah do 350 °C. Tranzistorji in polprevodniške diode so bili v 70. letih prejšnjega stoletja v marsičem boljši od vakuumskih cevi in so jih sčasoma popolnoma izpodrinili s področja elektronike.

Oblikovalci kompleksnih elektronskih sistemov, ki štejejo na desettisoče aktivnih in pasivnih komponent, se soočajo z nalogo zmanjšati velikost, težo, porabo energije in stroške elektronskih naprav, izboljšati njihove karakteristike delovanja in, kar je najpomembneje, doseči visoko zanesljivost delovanja. Te težave uspešno rešuje mikroelektronika – veja elektronike, ki pokriva širok spekter problemov in metod, povezanih z načrtovanjem in izdelavo elektronske opreme v mikrominiaturni izvedbi zaradi popolne ali delne izločitve diskretnih komponent.

Glavni trend mikrominiaturizacije je »integracija« elektronskih vezij, tj. želja po hkratni izdelavi velikega števila elementov in komponent elektronskih vezij, ki so neločljivo povezana. Zato se je med različnimi področji mikroelektronike izkazala za najbolj učinkovito integrirana mikroelektronika, ki je eno glavnih področij sodobne elektronske tehnologije. Danes se široko uporabljajo ultra velika integrirana vezja, na njih je zgrajena vsa sodobna elektronska oprema, zlasti računalniki itd.

2. ZGODOVINA RAZVOJA ELEKTRONIKE

Napredek elektronike je v veliki meri spodbudil razvoj radijske tehnologije. Elektronika in radijska tehnika sta tako tesno povezani, da sta ju v 50. letih združili in to področje tehnike poimenovali Radioelektronika. Radijska elektronika je danes kompleks področij znanosti in tehnologije, povezanih s problemom oddajanja, sprejemanja in pretvorbe informacij z uporabo elektronskih/magnetnih nihanj in valov v radijskem in optičnem frekvenčnem območju. Elektronske naprave služijo kot glavni elementi radijskih inženirskih naprav in določajo najpomembnejše kazalnike radijske opreme. Po drugi strani pa so številni problemi v radijski tehniki pripeljali do izumov novih in izboljšav obstoječih elektronskih naprav. Te naprave se uporabljajo v radijskih komunikacijah, televiziji, snemanju in predvajanju zvoka, radijskih premazih, radijski navigaciji, radijskem daljinskem vodenju, radijskih meritvah in na drugih področjih radijske tehnike.

Za današnjo stopnjo tehnološkega razvoja je značilen vedno večji prodor elektronike v vsa področja človekovega življenja in delovanja. Po ameriški statistiki do 80% celotne industrije zaseda elektronika. Napredek na področju elektronike prispeva k uspešnemu reševanju najzapletenejših znanstvenih in tehničnih problemov. Povečanje učinkovitosti znanstvenih raziskav, ustvarjanje novih vrst strojev in opreme. Razvoj učinkovitih tehnologij in nadzornih sistemov: pridobivanje materiala z edinstvenimi lastnostmi, izboljšanje procesov zbiranja in obdelave informacij. Elektronika pokriva široko paleto znanstvenih, tehničnih in industrijskih problemov ter temelji na napredku na različnih področjih znanja. Hkrati pa elektronika po eni strani postavlja izzive drugim znanostim in proizvodnji, spodbuja njihov nadaljnji razvoj, po drugi strani pa jih opremlja s kakovostno novimi tehničnimi sredstvi in raziskovalnimi metodami. Predmeti znanstvenoraziskovalnega dela v elektroniki so:

1. Preučevanje zakonov interakcije elektronov in drugih nabitih delcev z električnim/magnetnim poljem.

Razvoj metod za ustvarjanje elektronskih naprav, v katerih se ta interakcija uporablja za pretvorbo energije za prenos, obdelavo in shranjevanje informacij, avtomatizacijo proizvodnih procesov, ustvarjanje energetskih naprav, ustvarjanje nadzorne in merilne opreme, sredstev za znanstveno eksperimentiranje in druge namene.

Izjemno nizka vztrajnost elektrona omogoča učinkovito uporabo interakcije elektronov, tako z makropolji znotraj naprave kot mikropolji znotraj atoma, molekule in kristalne mreže, za ustvarjanje pretvorbe in sprejema električnih/magnetnih nihanj s frekvenco do 1000 GHz. Kot tudi infrardeče, vidno, rentgensko in gama sevanje. Dosledno praktično obvladovanje spektra električnih/magnetnih nihanj je značilnost razvoja elektronike.

2. Temelj za razvoj elektronike

Temelje elektronike so postavila dela fizikov v 18.-19. stoletju. Prve raziskave električnih razelektritev v zraku na svetu sta opravila akademika Lomonosov in Richman v Rusiji ter neodvisno od njiju ameriški znanstvenik Frankel. Leta 1743 je Lomonosov v svoji odi "Večerna razmišljanja o božji veličini" orisal idejo o električni naravi strele in severnega sija. Že leta 1752 sta Frankel in Lomonosov s pomočjo »gromovnega stroja« eksperimentalno pokazala, da sta grom in strela močni električni razelektritvi v zraku. Lomonosov je tudi ugotovil, da električne razelektritve obstajajo v zraku tudi v odsotnosti nevihte, ker in v tem primeru je bilo mogoče iz »gromovnega stroja« izvabiti iskre. "Gromovi stroj" je bil Leyden kozarec, nameščen v dnevni sobi. Ena od plošč je bila z žico povezana s kovinskim glavnikom ali konico, nameščeno na drogu na dvorišču.

Leta 1753 je med poskusi profesorja Richmana, ki je vodil raziskavo, ubila strela, ki je udarila v drog. Lomonosov je ustvaril tudi splošno teorijo nevihtnih pojavov, ki je prototip sodobne teorije o nevihtah. Lomonosov je raziskoval tudi sij redčenega zraka pod vplivom stroja s trenjem.

Leta 1802 je profesor fizike na Sanktpeterburški medicinski in kirurški akademiji Vasilij Vladimirovič Petrov prvič, nekaj let pred angleškim fizikom Davyjem, odkril in opisal pojav električnega obloka v zraku med dvema ogljikovima elektrodama. . Poleg tega temeljnega odkritja je Petrov odgovoren za opis različnih vrst sijaja redčenega zraka, ko skozenj teče električni tok. Petrov svoje odkritje opisuje takole: »Če na stekleno ploščico ali klop s steklenimi nogami položimo 2 ali 3 oglje in če kovinska izolirana vodila, povezana z obema poloma ogromne baterije, približamo drug drugemu na razdalji ene na tri črte, tedaj se pojavi med njimi zelo svetla bela svetloba ali plamen, iz katerega se ti oglji hitreje ali počasneje razplamtijo in iz katerega se lahko razsvetli temni mir." Petrova dela so tolmačena samo v ruščini; niso bila dostopna tujim znanstvenikom. V Rusiji pomena del niso razumeli in so bila pozabljena. Zato so odkritje obločne razelektritve pripisali angleškemu fiziku Davyju.

Začetek proučevanja absorpcijskih in emisijskih spektrov različnih teles je vodil nemškega znanstvenika Plückerja do izdelave Heuslerjevih cevi. Leta 1857 je Plücker ugotovil, da spekter Heusslerjeve cevi, razširjene v kapilaro in postavljene pred režo spektroskopa, nedvoumno označuje naravo plina, ki ga vsebuje, in odkril prve tri črte tako imenovane Balmerjeve spektralne serije vodika. . Plückerjev študent Hittorf je preučeval žarečo razelektritev in leta 1869 objavil vrsto študij o električni prevodnosti plinov. Skupaj s Plückerjem je bil odgovoren za prve študije katodnih žarkov, ki jih je nadaljeval Anglež Crookes.

Bistven premik v razumevanju pojava plinske razelektritve je povzročilo delo angleškega znanstvenika Thomsona, ki je odkril obstoj elektronov in ionov. Thomson je ustanovil laboratorij Cavendish, iz katerega so izšli številni fiziki, ki so preučevali električne naboje plinov (Townsen, Aston, Rutherford, Crookes, Richardson). Kasneje je ta šola močno prispevala k razvoju elektronike. Od ruskih fizikov, ki so se ukvarjali s študijem obloka in njegove praktične uporabe za razsvetljavo: Yablochkov (1847-1894), Chikolev (1845-1898), Slavyanov (varjenje, taljenje kovin z oblokom), Bernardos (uporaba lok za razsvetljavo). Nekoliko kasneje sta Lachinov in Mitkevič preučevala lok. Leta 1905 je Mitkevič ugotovil naravo procesov na katodi obločne razelektritve. Stoletov (1881-1891) se ni ukvarjal s samostojnim izpustom zraka. Med svojim klasičnim študijem fotoelektričnega učinka na Moskovski univerzi je Stoletov eksperimentalno zgradil "zračni element" (A.E.) z dvema elektrodama v zraku, ki daje električni tok brez vnosa tujega emf v tokokrog le, ko je katoda osvetljena od zunaj. Stoletov je ta učinek imenoval aktinoelektrični. Ta učinek je preučeval tako pri visokem kot pri nizkem atmosferskem tlaku. Oprema, ki jo je posebej izdelal Stoletov, je omogočila ustvarjanje zmanjšanega tlaka do 0,002 mm. rt. steber V teh pogojih aktinoelektrični učinek ni bil le fototok, ampak tudi fototok, povečan z neodvisno plinsko razelektritvijo. Stoletov je svoj članek o odkritju tega učinka končal takole: »Ne glede na to, kako je treba končno oblikovati razlago aktinoelektričnih razelektritev, si ne moremo pomagati, da ne bi prepoznali nekaterih nenavadnih analogij med temi pojavi in dolgo znanimi, a še vedno slabo razumljenimi pojavi. razelektritve Heuslerjeve in Crookesove cevi.Čeprav sem pri svojih prvih poskusih krmarjenja med pojavi, ki jih predstavlja moj mrežni kondenzator, nehote rekel, da je pred mano Heusslerjeva cev, ki lahko deluje brez redčenja zraka s tujo svetlobo in tam so električni pojavi tesno povezani s svetlobnimi.. Tu in tam ima katoda očitno razpršeno razelektritev, ki bo osvetlila procese širjenja elektrike v plinih na splošno. « Te besede Stoletova so bile popolnoma upravičene.

Leta 1905 je Einstein interpretiral fotoelektrični učinek, povezan s svetlobnimi kvanti, in uvedel zakon, poimenovan po njem. Tako so za fotoelektrični učinek, ki ga je odkril Stoletov, značilni naslednji zakoni:

Stoletov zakon - število simuliranih elektronov na časovno enoto je sorazmerno, če so ostale stvari enake, intenzivnosti svetlobe, ki vpada na površino katode. Pod enakimi pogoji je treba razumeti osvetlitev površine katode z monokromatsko svetlobo enake valovne dolžine. Ali svetloba enake spektralne sestave. elektronika, merjenje radijskih žarnic

Največ hitrost elektronov, ki zapuščajo površino katoda pri zunanji fotoelektrični učinek je določen z razmerjem:

Velikost kvanta energije monokromatskega sevanja, ki vpada na površino katode.

Delovna funkcija elektrona, ki zapusti kovino.

Hitrost fotoelektronov, ki zapustijo površino katode, ni odvisna od intenzivnosti sevanja, ki vpada na katodo.

Zunanji fotoelektrični učinek je prvi odkril nemški fizik Hertz (1887). Eksperimentiranje z elektromagnetnim poljem, ki ga je odkril. Hertz je opazil, da v iskrišču sprejemnega tokokroga iskra, ki zazna prisotnost električnih nihanj v tokokrogu, lažje preskoči, če so ostale stvari enake, če svetloba iz iskrišča v generatorskem tokokrogu pade na iskrišče.

Leta 1881 je Edison prvi odkril pojav termionske emisije. Ko je izvajal različne poskuse z žarnicami z žarilno nitko, je izdelal svetilko, ki je v vakuumu poleg ogljikove nitke vsebovala kovinsko ploščo A, iz katere je bil vlečen vodnik P, če je žica povezana z galvanometrom na pozitivni konec žarilno nitko, potem tok teče skozi galvanometer, če je priključen na minus, potem tok ni zaznan. Ta pojav so poimenovali Edisonov učinek. Pojav emisije elektronov iz vročih kovin in drugih teles v vakuumu ali plinu so poimenovali termionska emisija.

3. STOPE RAZVOJA ELEKTRONIKE

1. stopnja Prva faza je vključevala izum žarnice z žarilno nitko leta 1809, ki ga je izdelal ruski inženir Ladygin.

Nemški znanstvenik Brown je leta 1874 odkril usmerjevalni učinek v stikih med kovino in polprevodnikom. Uporaba tega učinka s strani ruskega izumitelja Popova za zaznavanje radijskih signalov mu je omogočila, da je ustvaril prvi radijski sprejemnik. Za datum izuma radia se šteje 7. maj 1895, ko je Popov podal poročilo in demonstracijo na srečanju oddelka za fiziko Ruskega fizikalno-kemijskega društva v Sankt Peterburgu. In 24. marca 1896 je Popov oddal prvo radijsko sporočilo na razdalji 350 m. Uspehi elektronike v tem obdobju njenega razvoja so prispevali k razvoju radiotelegrafije. Hkrati so bile razvite znanstvene osnove radijskega inženirstva, da bi poenostavili zasnovo radijskega sprejemnika in povečali njegovo občutljivost. V različnih državah so potekali razvoj in raziskave različnih tipov enostavnih in zanesljivih detektorjev visokofrekvenčnih vibracij – detektorjev.

2. Druga stopnja v razvoju elektronike se je začela leta 1904, ko je angleški znanstvenik Fleming zasnoval električno vakuumsko diodo. Glavni deli diode (slika 2) sta dve elektrodi, ki se nahajata v vakuumu. Kovinska anoda (A) in kovinska katoda (K) sta segreti z električnim tokom na temperaturo, pri kateri pride do termionske emisije.

Pri visokem vakuumu je razelektritev plina med elektrodama taka, da povprečna prosta pot elektronov znatno presega razdaljo med elektrodama, zato, ko je napetost Va na anodi pozitivna glede na katodo, se elektroni premikajo proti anodo, kar povzroči tok Ia v anodnem tokokrogu. Ko je anodna napetost Va negativna, se izpuščeni elektroni vrnejo na katodo in tok v anodnem krogu je enak nič. Tako ima vakuumska dioda enosmerno prevodnost, ki se uporablja pri usmerjanju izmeničnega toka. Ameriški inženir Lee de Forest je leta 1907 ugotovil, da lahko s postavitvijo kovinske mreže (c) med katodo (K) in anodo (A) in nanjo dovajamo napetost Vc, anodni tok Ia kontroliramo praktično brez vztrajnosti in z nizka poraba energije. Tako se je pojavila prva elektronska ojačevalna cev - trioda (slika 3). Njegove lastnosti naprave za ojačanje in generiranje visokofrekvenčnih nihanj so privedle do hitrega razvoja radijskih komunikacij. Če je gostota plina, ki polni valj, tako visoka, da je povprečna prosta pot elektronov manjša od razdalje med elektrodama, potem tok elektronov, ki poteka skozi medelektrodno razdaljo, interagira s plinastim medijem, zaradi česar se lastnosti medija močno spremenijo. Plinski medij se ionizira in preide v stanje plazme, za katero je značilna visoka električna prevodnost. To lastnost plazme je uporabil ameriški znanstvenik Hell v gastronu, ki ga je razvil leta 1905 - močna usmerniška dioda, napolnjena s plinom. Izum gastrona je pomenil začetek razvoja električnih vakuumskih naprav na praznjenje plina. Proizvodnja vakuumskih cevi se je začela hitro razvijati v različnih državah. Ta razvoj je še posebej močno spodbudil vojaški pomen radijskih zvez. Zato so bila leta 1913 - 1919 obdobje hitrega razvoja elektronske tehnologije. Leta 1913 je nemški inženir Meissner razvil vezje za cevni regenerativni sprejemnik in s pomočjo triode dobil nedušena harmonična nihanja. Novi elektronski generatorji so omogočili zamenjavo iskričnih in obločnih radijskih postaj z cevnimi, kar je praktično rešilo problem radiotelefonije. Od takrat je radijska tehnologija postala cevna tehnologija. V Rusiji je prve radijske cevi leta 1914 v Sankt Peterburgu izdelal Nikolaj Dmitrijevič Papaleksi, svetovalec Ruskega društva za brezžično telegrafijo, bodoči akademik Akademije znanosti ZSSR. Papaleksi je diplomiral na Univerzi v Strasbourgu, kjer je delal pod Brownom. Prve radijske cevi Papaleksi zaradi pomanjkanja popolnega črpanja niso bile vakuumske, ampak polnjene s plinom (živo srebro). Od 1914 - 1916 Papaleksi je izvajal poskuse radiotelegrafije. Delal je na področju radijskih zvez s podmornicami. Vodil je razvoj prvih vzorcev domačih radijskih cevi. Od 1923 - 1935 Skupaj z Mandeljstamom je vodil znanstveni oddelek centralnega radijskega laboratorija v Leningradu. Od leta 1935 je delal kot predsednik znanstvenega sveta za radiofiziko in radiotehniko na Akademiji znanosti ZSSR.

Prve električne vakuumske sprejemne in ojačevalne radijske cevi v Rusiji je izdelal Bonch-Bruevich. Rodil se je v Orlu (1888). Leta 1909 je diplomiral na inženirski šoli v St. Leta 1914 je končal častniško elektrotehnično šolo. Od leta 1916 do 1918 se je ukvarjal z ustvarjanjem elektronskih cevi in organiziral njihovo proizvodnjo. Leta 1918 je vodil Nižninovgorodski radijski laboratorij, ki je združeval najboljše radijske strokovnjake tistega časa (Ostrjakov, Pistolkors, Šorin, Losev). Marca 1919 se je v radijskem laboratoriju v Nižnem Novgorodu začela serijska proizvodnja električne vakuumske cevi RP-1. Leta 1920 je Bonch-Bruevich dokončal razvoj prvih generatorskih žarnic na svetu z bakreno anodo in vodnim hlajenjem z močjo do 1 kW. Ugledni nemški znanstveniki, ki so se seznanili z dosežki laboratorija v Nižnem Novgorodu, so priznali prednost Rusije pri ustvarjanju močnih generatorskih svetilk. V Petrogradu se je začelo obsežno delo pri ustvarjanju električnih vakuumskih naprav. Tu so delali Černišev, Bogoslovski, Vekšinski, Obolenski, Šapošnikov, Zusmanovski, Aleksandrov. Za razvoj električne vakuumske tehnike je bil pomemben izum ogrevane katode. Leta 1922 je bila v Petrogradu ustanovljena električna vakuumska tovarna, ki se je združila s tovarno električnih svetilk Svetlana. V raziskovalnem laboratoriju tega obrata je Vekšinski izvajal večplastne raziskave na področju fizike in tehnologije elektronskih naprav (o emisijskih lastnostih katod, plinskem razvoju kovine in stekla in drugih).

Prehod z dolgih valov na kratke in srednje valove ter izum superheterodina in razvoj radiodifuzije so zahtevali razvoj naprednejših elektronk od triod. Oklopljena svetilka z dvema mrežama (tetroda), ki jo je leta 1924 razvil in leta 1926 izboljšal Američan Hell, ter električna vakuumska svetilka s tremi mrežami (pentoda), ki jo je predlagal leta 1930, sta rešili problem povečanja delovnih frekvenc radia. oddajanje. Pentode so postale najpogostejše radijske cevi. Razvoj posebnih metod radijskega sprejema je v letih 1934-1935 povzročil nastanek novih vrst večmrežnih frekvenčnih pretvornikov. Pojavile so se tudi različne kombinirane radijske cevi, katerih uporaba je omogočila bistveno zmanjšanje števila radijskih cevi v sprejemniku. Razmerje med elektrovakuumom in radiotehniko je postalo še posebej jasno v obdobju, ko je radiotehnika prešla na razvoj in uporabo VHF območja (ultrakratki valovi - metrsko, decimetrsko, centimetrsko in milimetrsko območje). V ta namen so bile najprej bistveno izboljšane že znane radijske cevi. Drugič, električne vakuumske naprave so bile razvite z novimi principi za nadzor tokov elektronov. Sem spadajo magnetroni z več votlinami (1938), klistroni (1942), žarnice BWO s povratnim valom (1953). Takšne naprave lahko ustvarjajo in ojačajo zelo visokofrekvenčna nihanja, vključno z milimetrskim valovom. Ta napredek v elektrovakuumski tehnologiji je privedel do razvoja panog, kot so radijska navigacija, radijski premaz in impulzne večkanalne komunikacije.

Leta 1932 je sovjetski radiofizik Rožanski predlagal izdelavo naprav z modulacijo hitrosti toka elektronov. Po njegovi zamisli sta Arsenjev in Heil leta 1939 izdelala prve naprave za ojačanje in generiranje mikrovalovnih nihanj (ultra visoke frekvence). Velikega pomena za tehnologijo decimetrskih valov so bila dela Devyatkova, Khokhlova, Gurevicha, ki so v letih 1938 - 1941 oblikovali triode s ploščatimi ploščatimi elektrodami. Po istem principu so v Nemčiji izdelovali kovinsko-keramične sijalke, v ZDA pa svetilke.

Ustvarjen leta 1943 Compfnerjeve elektronke s potujočimi valovi (TWT) so zagotovile nadaljnji razvoj mikrovalovnih radiorelejnih komunikacijskih sistemov. Za ustvarjanje močnih mikrovalovnih nihanj je Hell leta 1921 predlagal magnetron. Raziskave magnetrona so izvedli ruski znanstveniki - Slutsky, Grekhova, Steinberg, Kalinin, Zusmanovsky, Braude, na Japonskem - Yagi, Okabe. Sodobni magnetroni izvirajo iz leta 1936 - 1937, ko sta na podlagi zamisli Bonch-Bruevicha njegova sodelavca Alekseev in Molyarov razvila magnetrone z več votlinami.

Leta 1934 sta zaposlena v centralnem radijskem laboratoriju Korovin in Rumjancev izvedla prvi poskus uporabe radiolokacije in določanja letečega letala. Leta 1935 je Kobzarev na Leningradskem inštitutu za fiziko in tehnologijo razvil teoretične osnove radiolaktacije. Hkrati z razvojem vakuumskih električnih naprav so na drugi stopnji razvoja elektronike nastajale in izboljševale naprave za praznjenje plina.

Leta 1918 je nemško podjetje Pintsch kot rezultat raziskovalnega dela dr. Schröterja izdelalo prve industrijske žarnice na 220 V. V začetku leta 1921 je nizozemsko podjetje Philips proizvedlo prve neonske žarnice na 110 V. V ZDA , prve miniaturne neonske svetilke so se pojavile leta 1929

4. RADIOTEHNIKA IN ELEKTRONIKA. NOV RAZVOJ

V povojnih letih se je začelo ustvarjanje elektronskega televizijskega omrežja in proizvodnja televizijskih sprejemnikov za množično uporabo, uvajanje radijskih zvez v različnih delih narodnega gospodarstva, prometa, geoloških raziskav in gradbeništva. Ustvarjajo se večkanalna telemetrična orodja za zemeljske satelite, radijsko sledenje in komunikacijo z njimi iz različnih kopenskih območij in Svetovnega oceana.

V tem obdobju se konča doba elektronskih elektronk in začne se čas polprevodniške tehnologije. To zahteva prestrukturiranje sistema usposabljanja strokovnjakov, oblikovanja in proizvodnje izdelkov radijske industrije na novih principih in elementni bazi. Začetek sedemdesetih let sega v čas, ko so se pojavila integrirana vezja, mikroprocesorska tehnika, vesoljske radijske komunikacije ultra dolgega dosega in velikanski radijski teleskopi, ki so sposobni zajemati radijske signale iz globin vesolja. Zahvaljujoč uspehom raketne tehnike in radiotelemetrije so astronomi izvedeli veliko več o planetih Osončja kot v vsej prejšnji stoletni zgodovini te znanosti.

Sodobna radijska tehnika je eno od naprednih področij znanosti in tehnologije, ki se ukvarja z iskanjem novih aplikacij električnih oscilatornih procesov na najrazličnejših področjih, razvojem radijske opreme, njeno proizvodnjo in praktično uporabo. Zahvaljujoč prizadevanjem več tisoč domačih in tujih znanstvenikov in oblikovalcev, ki temeljijo na dosežkih elektronike in mikroelektronike, je radiotehnika nedavno doživela nov kvalitativni preskok v dobesedno vseh svojih smereh.

Z nadaljevanjem razvoja tradicionalnih področij uporabe - radijskega oddajanja, televizije, radarja, radijske smeri, radijske telemetrije, radijskih relejnih komunikacij - je strokovnjakom uspelo doseči znatno izboljšanje vseh kazalnikov kakovosti radijske opreme, zaradi česar je bolj sodobna in priročna za uporabo. Razširil se je tudi obseg uporabe radiotehnike: v medicini - za zdravljenje bolezni z ultravisokofrekvenčnimi tokovi, v biologiji - za preučevanje vedenja in selitve živali, rib in ptic z uporabo radijskih geogonskih metod, v strojništvu - za visokofrekvenčno kaljenje kovinskih delov.

Sodobna radijska tehnika je tudi ogromna radiotehnična industrija, ki proizvaja na milijone črno-belih in barvnih televizorjev, sprejemnikov najrazličnejših znamk in kategorij, da ne omenjamo posebne opreme za znanstvene raziskave, večnamenskih radijskih postaj - od zmogljivih oddajanje na mobilni prenosnik in prenosnik.

Podjetja za radijsko tehniko so tudi proizvajalci pomembnega dela komponent radijske opreme: tuljave zanke, transformatorji za različne namene, pasovna stikala, različni pritrdilni elementi in še veliko več, kar je potrebno v sodobni opremi. Zato je zanje značilna široka paleta delavskih poklicev, med katerimi je za mnoge potrebno usposabljanje v sistemu poklicnega izobraževanja. Na primer, štampiljke kovinskih izdelkov in plastike. Ti poklici so izjemno potrebni za izdelavo ohišij instrumentov, konstrukcijskih delov in delov zapletenih konfiguracij. Pravzaprav so to operaterji posebnih stiskalnic, ki nadzorujejo delovna telesa, ki uravnavajo tempo dela, hitrost dobave materiala in obdelovancev.

Potreba po povečanju hitrosti računalnikov prisili strokovnjake, da iščejo vedno več novih načinov za izboljšanje proizvodne tehnologije mikrovezij, optimizacijo njihove arhitekturne organizacije in fizičnih principov obdelave digitalnih in logičnih informacij. Že poznana sredstva zemeljske in vesoljske elektronike, televizije, telefonije in telemetrije se močno spreminjajo.

Digitalne metode obdelave signalov, prehod na ultravisoke frekvence, široka uporaba satelitskih sistemov kot večprogramskih televizijskih repetitorjev, ultranatančni navigacijski sistemi, za takojšnjo pomoč v stiski na morju, storitve vremenske napovedi in v študij naravnih virov vse bolj uvajajo v ta področja elektronske tehnologije.

Številni napredki na področju mikroelektronike so povzročili potrebo po reviziji uveljavljenih standardov za vse komponente, ki se uporabljajo v različni opremi – upori in kondenzatorji, polprevodniški elementi in konektorji, deli za telemehaniko in avtomatizacijo. Bistveno se spreminja tudi zahteva po točnosti električnih parametrov in mehanskih karakteristik sorodnih izdelkov. Na primer, masovno proizvedena gospodinjska oprema - predvajalniki, magnetofoni, videorekorderji - so trenutno zelo natančne naprave, pravzaprav zlitina kompleksne elektronike in visokokakovostne mehanike.

Če govorimo o posebni opremi, obdelovalnih strojih, natančni opremi, sodobnih robotih, ki se uporabljajo pri proizvodnji mikrovezij, potem so zahteve za njihovo natančnost še višje. Zato se veliko vrst sodobnih elektronskih izdelkov proizvaja z uporabo mikroskopov in video nadzornih sistemov, ki zagotavljajo visoko kakovostne slike izdelanih delov na velikem televizijskem zaslonu.

Polprevodniška tehnologija in številne druge komponente v elektroniki so izdelane na osnovi posebnih ultra čistih materialov: silicija, safirja, galijevega arzenida, elementov redkih zemelj, plemenitih kovin in njihovih zlitin. Najbolj kritične tehnološke operacije v proizvodnji polprevodniških integriranih vezij potekajo v prostorih s sterilno čistočo, konstantno temperaturo in nadtlakom zraka, da se izključi vsak zunanji vir kontaminacije. V takih proizvodnjah so vsi delavci oblečeni v posebne obleke in primerno obuti. Nujno potrebujejo dober vid in tremor (tresenje) rok je kontraindiciran.

Miniaturizacija in avtomatizacija elektronske industrije že na tej stopnji omogočata uporabo elementov tehnologije brez posadke, ko se določene vrste elektronskih izdelkov proizvajajo brez neposrednega sodelovanja človeka: surovine se dovajajo na vhod proizvodne linije ali odseka, in končni izdelek dobimo na izhodu. Toda večina vrst izdelkov se še vedno proizvaja s sodelovanjem človeka, zato je seznam delovnih poklicev precej velik. Vse večja kompleksnost proizvodnje izdelkov je običajno povezana s povečanjem obveznih tehnoloških operacij in njihove specifičnosti. To pomeni potrebo po strokovni specializaciji delavcev v obvladovanju kompleksne industrijske opreme in poznavanju vsega, kar je osnova te tehnološke operacije, pa tudi vseh dejavnikov, ki vplivajo na kakovost proizvedenih izdelkov.

Najpogostejši in najpogostejši poklici so operater vakuumsko-brizgalnih procesov, operater difuzijskih procesov, nastavljalec delov in naprav, preizkuševalec delov in naprav in drugi.

Izdelkov mikroelektronike je vsako leto več in ta trend se v bližnji prihodnosti verjetno ne bo spremenil. Prav proizvodnja mikrovezij z visoko stopnjo integracije lahko zadovolji vedno večje potrebe našega nacionalnega gospodarstva. To je možnost za razvoj elektronske industrije.

5. SODOBNO RAZUMEVANJE RADIOTEHNIKE IN ELEKTRONIKE

V sodobnem svetu imamo priložnost, da takoj najdemo pravo osebo, ki živi na drugem koncu sveta, najdemo zahtevane informacije, ne da bi vstali s stola, in se potopimo v fascinanten svet preteklosti ali prihodnosti. Vsa rutinska in delovno intenzivna dela so že dolgo zaupana robotom in strojem. Obstoj ni postal več tako preprost in razumljiv kot prej, vsekakor pa bolj zabaven in poučen.

Naše življenje je polno radijske tehnologije in elektronike, prepredeno je z neskončnimi žicami in kabelskimi povezavami, na nas vplivajo električni signali in elektromagnetno sevanje. To je posledica hitrega razvoja elektronike in radijske tehnike. Mobilne komunikacije so izbrisale vse prostorske in časovne meje, kurirska dostavna služba spletne trgovine nas je prikrajšala za težke in dolgočasne nakupovalne poti in čakalne vrste. Vse to se je tako utrdilo v naših življenjih, da si je težko predstavljati, kako so ljudje stoletja zdržali brez tega. Razvoj radijske tehnike in elektronike je prispeval k uvedbi mikroprocesorskih računalnikov v življenje, popolni avtomatizaciji nekaterih vrst proizvodnje in vzpostavitvi povezav z najbolj nedostopnimi točkami, namenjenimi izmenjavi informacij.

Vsak dan se svet zaveda novosti v elektronski in radijski tehniki. Čeprav na splošno ne postanejo prave inovacije, saj se spremenijo le kvantitativne značilnosti, dosežene z namestitvijo večjega števila elementov na fiksno enoto površine, sama ideja pa je lahko pred letom ali več. Napredek je nedvomno zanimiv za mnoge ljudi, zato je zelo pomembno, da se lahko vsi zainteresirani združijo, delijo opažanja in odkritja, ustvarjajo in izvajajo resnično nove in priljubljene izume, namenjene izboljšanju življenjskega standarda ljudi po vsem svetu.

Z uporabo različnih naprav in naprav v vsakdanjem življenju pogosto slišimo o pojmih, kot sta radijska tehnika in elektronika. Da bi razumeli zgradbo oziroma delovanje posameznega elementa, si moramo pomagati s spletom, različnimi specializiranimi revijami in knjigami.

Razvoj radiotehnike se je začel s pojavom prvih radijskih postaj, ki so delovale na kratkih radijskih valovih. Sčasoma so radijske komunikacije postale boljše zaradi prehoda na daljše radijske valove in izboljšav oddajnikov.

Nemogoče si je predstavljati delovanje televizijskih ali radijskih sistemov brez radiotehničnih naprav, ki se uporabljajo v industriji in vesolju, pri daljinskem vodenju, radarju in radijski navigaciji. Poleg tega se radiotehnične naprave uporabljajo celo v biologiji in medicini. Tablični računalniki, avdio in video predvajalniki, prenosni računalniki in telefoni - to je nepopoln seznam tistih radijskih naprav, s katerimi se srečujemo vsak dan. Pomemben element v gospodarstvu katere koli države je upravljanje naložb. Radiotehnična industrija, tako kot elektronika, ne miruje, nenehno se razvija, stari modeli se izboljšujejo in pojavljajo se popolnoma nove naprave.

Treba je opozoriti, da vse vrste radijskih in elektronskih naprav olajšajo naše življenje, zaradi česar je veliko bolj zanimivo in bogato. In ne moremo se ne veseliti dejstva, da danes veliko mladih, ki želijo dobro razumeti radijsko tehniko in elektroniko, vstopajo na različne višje in srednje izobraževalne ustanove na ustreznih fakultetah. To nakazuje, da v prihodnosti te veje znanosti in tehnologije ne bodo mirovale, ampak se bodo še naprej izboljševale in polnile naša življenja s še bolj zanimivimi napravami in napravami.

RABLJENE KNJIGE

1. Slovar tujk. 9. izd. Založba "Ruski jezik" 1979, rev. - M .: "Ruski jezik", 1982 - 608 str.

2. Vinogradov Yu.V. "Osnove elektronske in polprevodniške tehnologije." Ed. 2., dodaj. M., "Energija", 1972 - 536 str.

3. Radijska revija, številka 12, 1978

4. Sodobni članki iz revij o radijski tehniki in elektroniki.

Objavljeno na Allbest.ru

...

Podobni dokumenti

Koncept, področja, glavni deli in smeri razvoja elektronike. Splošne značilnosti kvantne, polprevodniške in vakuumske elektronike, smeri njihovega razvoja in uporabe v sodobni družbi. Prednosti in slabosti plazemske elektronike.

povzetek, dodan 08.02.2013

Preučevanje izvora in stopenj razvoja polprevodniške elektronike. Znanstvena odkritja Michaela Faradaya, Ferdinanda Browna (ustvarjanje brezžične telegrafije). Picardov kristalni detektor "mačje brke". Razvoj detektorja-generatorja O.V. Losev.

povzetek, dodan 09.12.2010

Radijska komunikacija kot prenos in sprejem informacij z uporabo radijskih valov, ki se širijo v prostoru brez žic, njene sorte in obseg praktične uporabe danes. Fizične osnove televizijskega prenosa slike. Zgodovina izuma radia.

predstavitev, dodana 23.04.2013

Glavne faze načrtovanja naprave. Vloga in mesto radioelektronske industrije v nacionalnem tehnološkem sistemu Rusije. Oblikovanje trga pogodbenega razvoja. Tehnologija proizvodnje polprevodniških elementov in integriranih vezij.

tečajna naloga, dodana 22.11.2010

Naravoslovna odkritja na področju elektrotehnike. Prve brezžične komunikacijske naprave. Oblikovanje znanstvenih osnov radijske tehnike. Začetek brezžične komunikacije. Uvedba radijskih postaj v množično proizvodnjo. Zgodovina radia in "brezžične telegrafije".

povzetek, dodan 10.6.2015

Merilna oprema na sodobnih telekomunikacijskih omrežjih. Stanje razvoja trga merilne opreme. Sistemska in obratovalna merilna oprema. Tipični kanali in poti primarnega omrežja. Sodobni optični prenosni sistemi.

diplomsko delo, dodano 01.06.2012

Faze razvoja informacijske elektronike. Ojačevalniki električnih signalov. Razvoj polprevodniške informacijske tehnologije. Integrirana logika in analogna mikrovezja. Elektronski stroji s pomnilnikom. Mikroprocesorji in mikrokontrolerji.

povzetek, dodan 27.10.2011

Predpogoji za nastanek elektrotehnike. Prvi poskusi z elektriko. Uporaba matematičnega aparata pri opisu odprtih pojavov. Izdelava elektromotorja in telegrafa. Javna predstavitev radijskega sprejemnika ruskega znanstvenika A.S. Popov maja 1895

povzetek, dodan 09.08.2015

Faze in trendi razvoja mikroelektronike. Silicij in ogljik kot materiala tehničnih in bivalnih sistemov. Fizikalna narava lastnosti trdnih snovi. Ionski in elektronski polprevodniki. Obetavni materiali za elektroniko: sivi kositer, živosrebrov telurid.

povzetek, dodan 23.06.2010

Zgodovina izuma in razvoja kamere. Študija glavnih funkcij, prednosti in slabosti vgradnih, kompaktnih in DSLR digitalnih fotoaparatov. Pregled načinov snemanja slik na digitalne medije. Značilnosti postopka izbire načina fotografiranja.

157kb.16.07.2007 15:04 784kb.24.07.2007 12:37 306 kb.24.07.2007 13:43 131kb.23.07.2007 17:03 83kb.23.07.2007 17:14 90kb.23.07.2007 17:04 1012 kb.15.07.2007 03:27 318kb.15.07.2007 00:08 70kb.09.02.2011 16:41

1.doc

UVOD

Radiotehnika, njena vloga v razvoju znanosti, znanosti, tehnologije in tehnologije.

Možnosti razvoja in načini za izboljšanje radijske tehnike.

Radijska tehnika - je znanost o elektromagnetnih nihanjih in veja tehnologije, v kateri se ta nihanja uporabljajo za prenos, sprejemanje in pridobivanje informacij, ki jih vsebujejo prejeti signali..

Radio (iz latinskega "radiare" - oddajati, oddajati žarke) -

1). Metoda brezžičnega prenosa sporočil na daljavo z uporabo elektromagnetnih valov (radijski valovi), ki jo je izumil ruski znanstvenik A.S. Popov leta 1895;

2). Področje znanosti in tehnologije, povezano s preučevanjem fizikalnih pojavov, na katerih temelji ta metoda, in z njeno uporabo v komunikacijah, oddajanju, televiziji, lokaciji itd.

Radijska tehnika je od svojega nastanka doživela velik preskok in spremlja ljudi povsod v obliki različnih tehničnih naprav. Področja, kjer se uporablja radijska tehnika, vključujejo naslednje:

radijsko zvezo - električne komunikacije, ki se izvajajo preko radijskih valov. Prenos sporočil (signalov) se izvaja z radijskim oddajnikom in oddajno anteno, sprejem pa s sprejemno anteno in radijskim sprejemnikom;

radiotelefonsko komunikacijo - električne komunikacije, pri katerih se telefonska (govorna) sporočila prenašajo po radijskih valovih;

radiotelegrafsko zvezo - električne komunikacije, pri katerih se prek radijskih valov prenašajo diskretna sporočila - abecedna, digitalna, simbolna;

oddajanje - enega od medijev;

radar - opazovanje različnih objektov (tarč) z radiotehničnimi metodami;

radioastronomija - preučevanje nebesnih teles z njihovim radijskim sevanjem z uporabo radijskih teleskopov;

radiografija - preučevanje različnih predmetov (izdelkov, mineralov, organizmov itd.) z uporabo učinkov sevanja radioaktivnega izotopa, ki prehaja skozi snov predmeta;

TV - prenos svetlobnih slik premikajočih se predmetov;

radijski vid - vizualno opazovanje s prostim očesom nevidnih radijskih valov, odbitih ali oddanih;

radiotelemetrija - prenos signalov do oddaljenih objektov in sprejem podatkov, pridobljenih med avtomatskimi meritvami;

radijsko izvidništvo in radijsko protiukrepanje - pridobivanje podatkov o sovražnikovi radijski opremi in ustvarjanje motenj z njimi;

radijska navigacija - uporaba radiotehničnih metod in sredstev za pogon ladij, letal in drugih gibljivih objektov;

industrijska radijska elektronika - radioelektronske naprave za uporabo v industriji in prometu.

Zadnja leta sta zaznamovala hiter razvoj radijskih komunikacij in oživitev zanimanja za radijske tehnologije. Želja po globalizaciji in personalizaciji, želja potrošnikov po komunikaciji kjerkoli, kadarkoli in s katero koli osebo na planetu je povzročila nastanek celičnih radijskih komunikacij z mobilnimi objekti, izboljšanje in znižanje stroškov vezij pa je postalo ekonomsko donosno. uporaba radijskega dostopa ali, kot zdaj pravijo, rešitev problema "zadnje milje", ki temelji na radijskih tehnologijah.

Pomemben preskok je bil opažen tudi v razvoju tradicionalnih radijskih tehnologij, kot so televizija, radijsko oddajanje in radijske relejne komunikacije. Razviti so bili na primer principi televizije visoke ločljivosti (HDTV), informacijske televizije itd.

Napredek na področju radijskih tehnologij je široko obravnavan v literaturi - članki se pojavljajo v posebnih revijah in objavljajo se monografije.

Treba je opozoriti, da je trenutno precej težko določiti področja znanja, ki bi bila potrebna za praktične dejavnosti le strokovnjakom za žične ali, nasprotno, brezžične komunikacije. To še posebej velja za teoretična vprašanja.

Tako se radijske tehnične naprave pogosto uporabljajo na različnih področjih znanosti in tehnologije. Vse te naprave združuje ena skupna lastnost, povezana s tem, kaj se dogaja v vsakem od njih delo z informacijami prek prenosa, sprejem in obdelava el signalov, ki so elektromagnetni valovi.

Radio je, kot je navedeno zgoraj, odkril veliki ruski znanstvenik Aleksander Stepanovič Popov. Za datum izuma radia se šteje 7. maj 1895, ko je A.S. Popov je podal javno poročilo in demonstracijo delovanja svojega radijskega sprejemnika na srečanju Fizikalnega oddelka Ruskega fizikalno-kemijskega društva v St.

Razvoj elektronike po izumu radia lahko razdelimo na tri stopnje: radiotelegraf, radiotehnika in stopnja same elektronike.

Prve radijske cevi v Rusiji je izdelal N.D. Papaleksi leta 1914 v Sankt Peterburgu. Zaradi pomanjkanja popolnega črpanja niso bili vakuumski, ampak polnjeni s plinom (z živim srebrom). Prve vakuumske sprejemne in ojačevalne cevi je leta 1916 izdelal M.A. Bonch-Bruevich. Bonch-Bruevich je leta 1918 vodil razvoj domačih ojačevalnikov in generatorskih radijskih cevi v radijskem laboratoriju v Nižnem Novgorodu. Nato je bil v državi ustanovljen prvi znanstveni in radiotehnični inštitut s širokim programom delovanja, ki je k delu na radijskem področju privabil številne nadarjene znanstvenike in mlade ljubitelje radijske tehnike. Laboratorij v Nižnem Novgorodu je postal prava kovačnica radijskih strokovnjakov; tam so se rodila številna področja radiotehnike, ki so kasneje postala samostojne veje radijske elektronike.

Marca 1919 se je začela serijska proizvodnja elektronske cevi RP-1. Leta 1920 je Bonch-Bruevich dokončal razvoj prvih generatorskih žarnic na svetu z bakreno anodo in vodnim hlajenjem z močjo do 1. kW, in leta 1923 - z zmogljivostjo do 25 kW. V radijskem laboratoriju v Nižnem Novgorodu O.V. Losev je leta 1922 odkril možnost generiranja in ojačanja radijskih signalov s polprevodniškimi napravami. Ustvaril je sprejemnik brez cevi - Kristadin. Vendar v teh letih metode za proizvodnjo polprevodniških materialov niso bile razvite in njegov izum ni postal razširjen.

V drugem obdobju (približno 20 let) se je radiotelegrafija še naprej razvijala. Hkrati sta se močno razvila in uporabljala radiotelefonija in radijsko oddajanje, nastali sta radijska navigacija in radiolokacija. Prehod iz radiotelefonije na druga področja uporabe elektromagnetnih valov je bil mogoč zaradi dosežkov elektrovakuumske tehnologije, ki je obvladala proizvodnjo različnih elektronskih in ionskih naprav.

Prehod z dolgih valov na kratke in srednje valove, kot tudi izum superheterodinskega vezja, je zahteval uporabo svetilk, naprednejših od triodnih.

Leta 1924 je bila razvita oklopljena svetilka z dvema mrežama (tetro), v letih 1930 - 1931. - pentoda (svetilka s tremi mrežami). Elektronske cevi so začeli izdelovati s posredno ogrevanimi katodami. Razvoj posebnih metod radijskega sprejema je zahteval ustvarjanje novih vrst večmrežnih svetilk (mešalne in frekvenčne pretvorbe v letih 1934 - 1935). Želja po zmanjšanju števila svetilk v vezju in povečanju učinkovitosti opreme je privedla do razvoja kombiniranih svetilk

^ Razvoj metod za prenos slike in merilne opreme je spremljal razvoj in izboljšave različnih fotoelektričnih naprav. (fotocelice, fotopomnoževalci, oddajne televizijske cevi) in instrumenti za elektronsko difrakcijo za osciloskope, radarje in televizijo.

V teh letih se je radiotehnika spremenila v samostojno inženirsko vedo. Intenzivno sta se razvijali elektrovakuumska in radijska industrija. Razvite so bile inženirske metode za izračun radijskih vezij, opravljene so bile obsežne znanstvene raziskave, teoretično in eksperimentalno delo.

V tem obdobju so se nadaljevale nadaljnje izboljšave električnih vakuumskih naprav. Veliko pozornosti je namenjeno povečanje njihove trdnosti, zanesljivosti in vzdržljivosti. Razvite so bile brezosnovne (prstne) in subminiaturne sijalke, ki omogočajo zmanjšanje dimenzij naprav z velikim številom radijskih žarnic.

Nadaljevano intenzivno delo na področju fizike trdne snovi in teorije polprevodnikov so bile razvite metode za pridobivanje monokristalov polprevodnikov, metode za njihovo čiščenje in vnašanje nečistoč. Sovjetska zveza je veliko prispevala k razvoju fizike polprevodnikov. šola akademika A.F. Ioffeja

V zgodnjih 70. letih prejšnjega stoletja tranzistorji točka-točka praktično niso bili uporabljeni, glavna vrsta tranzistorja pa je bil planarni tranzistor, ki je bil prvič izdelan leta 1951. Do konca leta 1952 so bili predstavljeni planarna visokofrekvenčna tetroda, tranzistor z učinkom polja in drugi Predlagane so bile vrste polprevodniških naprav. Leta 1953 je bil razvit lebdeči tranzistor. V teh letih novi tehnološki postopki za obdelavo polprevodniških materialov, proizvodne metode so bile široko razvite in proučenep-n- prehodi in same polprevodniške naprave. V zgodnjih sedemdesetih letih prejšnjega stoletja so poleg planarnih in driftnih germanijevih in silicijevih tranzistorjev široko uporabljali tudi druge naprave, ki uporabljajo lastnosti polprevodniških materialov: tunelske diode, krmiljene in nekontrolirane štirislojne stikalne naprave, fotodiode in fototranzistorje, varikape, termistorje itd.

Za razvoj in izboljšave polprevodniških naprav je značilno povečanje delovnih frekvenc in povečanje dovoljene moči. Prvi tranzistorji so imeli omejene zmogljivosti (najvišje delovne frekvence reda stotine kilohercev in disipacijske moči reda 100 - 200 mw) in bi lahko opravljal le nekatere funkcije vakuumskih cevi. Za isto frekvenčno območje so bili ustvarjeni tranzistorji z močjo več deset vatov. Kasneje so nastali tranzistorji, ki so lahko delovali na frekvencah do 5 MHz in razpršijo moč reda velikosti 5 tor, in že leta 1972 so bili ustvarjeni vzorci tranzistorjev za delovne frekvence 20 - 70 MHz z močjo disipacije, ki doseže 100 tor in več. Tranzistorji nizke moči (do 0,5 - 0,7 tor) lahko deluje na frekvencah nad 500 MHz. Kasneje so se pojavili tranzistorji, ki so delovali na frekvencah okoli 1000 MHz. Hkrati so potekala dela za razširitev delovnega temperaturnega območja. Tranzistorji na osnovi germanija so sprva imeli delovne temperature, ki niso bile višje od +55 ¸ 70 ° C, tiste na osnovi silicija pa niso bile višje od +100 ¸ 120 ° C. Kasneje ustvarjeni vzorci tranzistorjev galijevega arzenida so se izkazali za delujoče pri temperaturah do +250 °C, njihove delovne frekvence pa so se sčasoma povečale na 1000 MHz. Obstajajo karbidni tranzistorji, ki delujejo pri temperaturah do 350 ° C. Tranzistorji in polprevodniške diode so bili v 70. letih v marsičem boljši od vakuumskih cevi in so jih sčasoma popolnoma izpodrinili s področja elektronike

Oblikovalci kompleksnih elektronskih sistemov, ki štejejo na desettisoče aktivnih in pasivnih komponent, se soočajo naloge zmanjšanja velikosti, teže, porabe energije in stroškov elektronskih naprav, izboljšanje njihovih zmogljivostnih lastnosti in, kar je najbolj pomembno, doseganje visoke obratovalne zanesljivosti . Te težave uspešno rešuje mikroelektronika - veja elektronike, ki pokriva širok spekter problemov in metod, povezanih z načrtovanjem in izdelavo elektronske opreme v mikrominiaturni izvedbi zaradi popolne ali delne izločitve diskretnih komponent.

Osnovno trend mikrominiaturizacije je "integracija" elektronskih vezij, tiste. želja po hkratni izdelavi velikega števila elementov in komponent elektronskih vezij, ki so neločljivo povezana. Zato se je med različnimi področji mikroelektronike izkazala za najbolj učinkovito integrirana mikroelektronika, ki je eno glavnih področij sodobne elektronske tehnologije. Danes se široko uporabljajo ultra velika integrirana vezja, na njih je zgrajena vsa sodobna elektronska oprema, zlasti računalniki itd.

Tabela 1. Najpomembnejše faze v razvoju radijske tehnike

Avtor (organizator). Čas	Dogodek					Opomba
	kratka izjava	bistvo		pomembnost
G. Hertz (Nemčija), 1886-1889	Eksperimentalno dokazovanje možnosti sevanja in obstoja prosto širijočega se elektromagnetnega polja	Zgrajeni so bili najpreprostejši vibratorski sistemi za oddajanje in sprejemanje elektromagnetnih valov. Zasnova oddajnih in sprejemnih električnih oddajnikov je predstavljala prvo izvedbo odprtega nihajnega kroga		Eksperimentalna potrditev Maxwellove teorije elektromagnetnega polja. Razvoj prvih radijskih naprav		G. Hertz je svoje poskuse smatral za povsem znanstvene raziskave, ki nimajo praktične vrednosti
E. Brandi (Francija) 1890	Uvedba v eksperimentalno postavitev posebnega indikatorja pojava elektromagnetnega polja	Namesto iskrišča med elementi sprejemne antene je bil v Hertzov resonančni sistem uveden koherer - cev s kovinskim prahom, katere upor proti toku iz priključene baterije se je močno zmanjšal, ko je bila v anteni inducirana EMF od zunanjega elektromagnetnega polja		Izboljšanje tehnike fizikalnih poskusov z elektromagnetnimi valovi. Povečanje občutljivosti indikatorja elektromagnetnega polja		Leta 1894 je angleški fizik O. Lodge v podobni napravi uporabil periodično tresenje kohererja, kar je omogočilo, da je indikacija polja postala periodični proces
AC. Popov (Rusija), 1895	Izdelava prvega radijskega sprejemnika za praktične namene	Koherersko vezje vključuje navitje občutljivega releja, ki zapre močan signalni zvonec, kar bistveno poveča občutljivost sprejemnika. Periodični proces povečevanja toka v tokokrogu kohererja, sprožitev releja, vklop zvonca, tresenje kohererja se je nadaljeval, dokler je na sprejemno napravo vplivalo elektromagnetno polje		Dokaz o možnosti uporabe elektromagnetnih valov za prenos sporočil in druge praktične namene		Kasneje istega leta 1895 je oznaka nevihte A.S. Popov, izboljšan z uvedbo navpične antene, so začeli uporabljati za opozarjanje na nevihte v elektrarni Nižni Novgorod. Njegov doseg je bil 30 km
A.S. Popov (Rusija), 1896, marec	Eksperimentalna potrditev možnosti brezžične komunikacije	S pomočjo telegrafskega aparata v kombinaciji s svojo sprejemno napravo je A.S. Popov je zagotovil možnost snemanja prejetih signalov na telegrafski trak. Prvi radiogram na svetu je bil sestavljen iz besed "Heinrich Hertz"		Dokazilo o možnosti tehnične podpore za brezžično telegrafsko komunikacijo		Leta 1889 je pomočnik A.S. Po-pova P.N. Rybkin je odkril možnost radijskega sprejema na uho, kar je močno povečalo doseg komunikacije
Avtor (organizator). Čas	Dogodek				Opomba
	kratka izjava	bistvo	pomembnost
G. Marconi (Italija), 1896, julij - avgust	Vložitev patentne prijave za brezžično telegrafsko napravo	Oddajna naprava v aplikaciji je bila podobna oddajniku G. Hertza, sprejemna naprava je bila enaka sprejemniku A.S. Popova	Marconi je leta 1897 prejel patent. To je bil dokaz priznanja praktičnega pomena nastajajoče radijske tehnologije.
L. S. Popov (Rusija), 1900, februar	Organizacija prve praktične radijske komunikacijske linije	Zagotovljena je bila radijska zveza med mestom Sotka in otokom Gogland, kjer so potekala dela za odstranitev bojne ladje Admiral General Apraksin iz kamnov. Dolžina radijske linije je bila 44 km	Začetek praktične radiokomunikacijske radiotehnike		Med obratovanjem tega komunikacijskega voda A.S. Popov je na krovu ledolomilca Ermak poslal radiogram z nalogo (uspešno in pravočasno opravljeno), da reši ribiče, ki jih je odneslo na ledeno ploskev.
Lee de Forest (ZDA), 1906	Izum ojačevalne vakuumske naprave - cevne triode	Uvedba tretje elektrode v vakuumsko diodo med anodo in katodo - krmilno mrežo, ki je omogočila ojačanje šibkih radijskih signalov	Začetek dobe »aktivne« radijske tehnologije. Odpiranje širokih možnosti za ojačanje šibkih signalov
Meissner (Nemčija), 1913	Izum cevnega generatorja električnih nihanj	Konstrukcija zaprtega nihajnega sistema, v katerem je bilo zagotovljeno dopolnjevanje izgub energije električnih nihanj in njihov način s pomočjo cevne triode.	Izdelava cevnih oddajnikov, povečanje njihove moči. Začetek uvajanja heterodinske metode radijskega sprejema
M. A. Bonch-Bruevich et al (ZSSR), 1934	Razvoj prve radarske postaje na svetu (radar)	Ekipa inženirjev pod vodstvom M.A. Bonch-Bruevich je ustvaril prvi radar, ki deluje v neprekinjenem načinu	Začetek praktičnega dela na razvoju principov in tehnik radarja		V obdobju 1937-1938. Impulzni radarji so bili ustvarjeni v ZDA, Angliji in ZSSR
J. Bardeen, U Brattain (ZDA), 1948	Izum tranzistorja	Povezava kristalov germanija z elektronsko p- in "luknjasto" p-polprevodnostjo v strukturo p-n-p ali n-p-p je omogočila ustvarjanje vezij za krmiljenje električnih tokov v razmeroma močnih tokokrogih s šibkimi tokovi R	Razširitev meja uporabe, povečanje zanesljivosti in učinkovitosti radioelektronske opreme, znatno zmanjšanje njenih dimenzij

ZVEZNA AGENCIJA ZA IZOBRAŽEVANJE

Državna izobraževalna ustanova

Višja strokovna izobrazba

"Državna univerza Penza"

________________________________________________________________

P. G. Andreev, I. Yu Naumova

Osnove elektronskega oblikovanja

Vadnica

Založba

Država Penza

univerza

UDK 621.396.6.001.2

RECENZENTI:

Oddelek za informacijske tehnologije in sisteme

GOUVPO "Državna tehnološka akademija Penza"

Doktor tehničnih znanosti, generalni direktor Zveznega državnega enotnega podjetja "Raziskovalni inštitut za elektronske in mehanske naprave"

V. G. Nedorezov

A65 Andreev, P. G.

Osnove elektronskega oblikovanja: učbenik. dodatek / P. G. Andreev, I. Yu. Naumova. – Penza: Založba Penz. država Univerza, 2009. – 147 str.

Opisani so glavni pristopi k opredelitvi procesa načrtovanja in obravnavan sistemski pristop k načrtovanju elektronskih naprav. Veliko pozornosti je namenjeno dejavnikom, ki vplivajo na načrtovanje elektronskih naprav, obratovalnim pogojem, opisu osnovnih nosilnih konstrukcij ter problemom sinteze in analize pri načrtovanju elektronskih naprav. Dovolj podrobno so opisani glavni cilji načrtovanja eksperimenta.

Učbenik je bil pripravljen na Katedri za "Načrtovanje in proizvodnjo radijske opreme" in je namenjen študentom, specializiranim za radijsko elektroniko.

UDK 621.396.6.001.2

Državna univerza, 2009

Uvod

Namen študija discipline"Osnove načrtovanja elektronskih naprav (ES)" je pripraviti študente za načrtovanje ES: seznanitev s sistematičnim pristopom k njihovemu razvoju. Disciplina zagotavlja razumevanje metodologije za načrtovanje električnih sistemov s široko uporabo sistemov za računalniško podprto načrtovanje (CAD).

Predmet študija discipline– metodologija oblikovanja (»strategija«), ki opredeljuje oblikovanje kot proces in izdelek.

Cilji študija discipline: preučevanje ES kot velikega tehničnega sistema, sistemskega pristopa kot metodološke osnove za načrtovanje struktur in tehnologij radioelektronske opreme (RES), regulativnega okvira za projektiranje, standardov, pretoka dokumentov, elementarne in konstrukcijske osnove.

Tarča: priprava študentov za samostojno delo na področju projektiranja električnih sistemov na osnovi avtomatiziranih sistemov, ob upoštevanju učinkov regulativnih dokumentov, vpliva inštalacijskega objekta, notranjih in zunanjih destabilizirajočih dejavnikov.

Zgornje je mogoče prikazati na sliki 1.

Slika 1 – Predmet, cilji in namen študija discipline

Študij metodologije projektiranja, inženirskega projektiranja z uporabo računalnika je najpomembnejši v sistemu usposabljanja INŽENIR smer "Načrtovanje in tehnologija radioelektronske opreme".

Učbenik vsebuje razdelke o glavnih vprašanjih discipline "Osnove oblikovanja elektronskih naprav". Razdelki so sestavljeni iz poglavij, ki nudijo podroben opis težave z zasnovo.

Učbenik je napisan na podlagi predavanj, ki jih avtorji že vrsto let izvajajo pri disciplini Osnove elektronskega načrtovanja.

Oddelek 1 Splošna vprašanja načrtovanja ES

Poglavje 1 Osnovni pojmi in definicije

Koncept ES. Opredelitev procesa oblikovanja. Glavne smeri zgodovinskega razvoja ES. Področja uporabe radijske elektronike. Komunikacija radijske elektronike z drugimi področji znanosti in tehnologije.

Opredelitev ES

Elektronska naprava je izdelek in njegovi sestavni deli, katerih delovanje temelji na principih pretvorbe elektromagnetne energije.

Izraz "elektronska oprema" pomeni katero koli vrsto radioelektronske, elektronske računalniške in nadzorne opreme, izdelane z uporabo mikroelektronske elementne baze.

V sodobni izobraževalni in znanstveno-tehnični literaturi so izrazi "radio-elektronska oprema (REA)", "računalnik", "elektronski računalniški stroj - RAČUNALNIK", "elektronska računalniška oprema - EVA", "elektronska računalniška oprema - ECS", " radioelektronska sredstva – OVE«, »biomedicinska oprema« itd. Med tema izrazoma z vidika konstrukcije in tehnološke zasnove ni bistvenih razlik. Zato lahko uporabimo izraz »elektronska sredstva – ES«.

Elektronska sredstva vključujejo tako radioelektronska sredstva kot radioelektronsko opremo.

RES je izdelek in njegove komponente, katerih osnova za delovanje so načela radijske tehnike in elektronike (GOST 26632–85). Primeri OVE: radijski sprejemnik, TV, magnetofon, radijski oddajnik, radarska postaja, radijski merilni instrumenti.

REA je niz tehničnih sredstev, ki se uporabljajo za prenos, sprejemanje in (ali) pretvorbo informacij z uporabo elektromagnetne energije (GOST R 52907–2008).

S kibernetičnega vidika lahko ES (OVE) predstavimo kot »črno skrinjico« (slika 2), ki ima – izhodni parametri (na primer za sprejemnik so to izhodna moč, frekvenčno območje, občutljivost, teža, skupne mere, stroški, kazalniki zanesljivosti), na splošno so to glavne lastnosti RES; – primarni parametri (parametri elementov RES: uporne vrednosti uporov, parametri tranzistorjev, mikroprocesorjev, kondenzatorjev, masa električnih radijskih elementov - ER, njihove skupne dimenzije), ki vplivajo na izhodne parametre; – vhodne parametre (na primer raven vhodnega signala, napajalno napetost); – parametri zunanjih vplivov (temperatura, vlaga, parametri mehanskih vplivov, nihanje napetosti v omrežju).

Slika 2 – Kibernetski model črne skrinjice ES

Ta predstavitev ES omogoča vzpostavitev povezave med izhodnimi in vhodnimi parametri, zunanjimi vplivi v obliki "komunikacijske funkcije":

, (1.1)

Kje j= 1, 2, ..., n;jaz = 1, 2, ..., m, f= 1, 2, ..., l, h = 1, 2, ..., k.

Proces oblikovanja

Kompleksnost problema iskanja vrste enačbe (1) vodi do številnih posebnih pristopov k oblikovanju ES.

Kaj je oblikovanje? To:

– »namenska dejavnost za reševanje problemov« (L. B. Archer);

– »odločanje v pogojih negotovosti z resnimi posledicami v primeru napake!« (A. Azimov);

– »optimalna zadovoljitev vsote resničnih potreb pod določenimi pogoji« (E. Matchett);

– »navdihnjen skok od dejstev sedanjosti k možnostim prihodnosti« (J. K. Page).

Zdi se, da je toliko različnih procesov oblikovanja, kolikor je avtorjev, ki proces opisujejo.

Vendar je proces oblikovanja enak, ne glede na to, kaj načrtujemo (letalo, tank, elektrarna). In narava oblikovanja se spreminja glede na okoliščine (razvoj risb, negovanje oblikovalskih idej).

Splošno definicijo oblikovanja je podal J. K. Jones na podlagi rezultatov oblikovanja.

"Namen oblikovanja je sprožiti spremembe v grajenem okolju okoli ljudi." Posledično nastane OVE - kompleksen objekt, ki je povezan z obstoječim okoljem, je od njega odvisen in nanj vpliva (slika 3).

Slika 3 – Cilj oblikovanja

Oblikovanje ES je treba obravnavati z dveh vidikov: kot proces izdelave opisa bodočega izdelka in kot končni izdelek (izdelek) (slika 4).

Slika 4 – Oblikovalski pristopi

Prvi pristop je oblikovanje kot proces priprave opisa bodočega izdelka, to je skupek dejanj, ki jih izvajajo oblikovalci (dejavnosti oblikovalcev kot takih). V tem primeru rezultat oblikovanja ni sam materialni predmet, temveč njegov model. Ta praktični model predmeta nakazuje, kaj točno, v kakšni količini, v kakšnem zaporedju in na kakšen način je treba vzeti in izdelati, da dobimo materialno tehnični predmet.

Drugi pristop je dizajn kot produkt teh dejanj, torej materialno tehnični objekt, predstavljen bodisi v obliki projekta bodisi v obliki makete, vzorcev ali končnega izdelka.

Glavne smeri zgodovinskega razvoja ES

Zgodovina načrtovanja OVE se začne leta 1895, je sestavljena iz devetih glavnih stopenj in je povezana s pojavom glavnih problemov projektiranja: zmanjšanje stroškov, povečanje zanesljivosti in celovita mikrominiaturizacija OVE. Zgodovino razvoja zasnov OVE je treba analizirati ne le na podlagi zapletov zasnov in pojava novih lastnosti, ampak tudi na podlagi razmerja med zasnovo OVE ter zasnovo, tehnologijo in delovanjem vezja.

Načrtovanje OVE se je začelo sočasno z razvojem radiotehnike.

7. maja 1895 je v Sankt Peterburgu na zasedanju Ruskega fizikalno-kemijskega društva profesor A. S. Popov prikazal delovanje naprave za sprejem elektromagnetnih valov. Videz sprejemnika z električnim zvoncem in shema vezja sprejemnika A. S. Popova sta prikazana na sliki 5.

Slika 5 – Sprejemnik A. S. Popov:

a) videz sprejemnika z električnim zvoncem, b) shema vezja sprejemnika

Leta 1906 je ameriški inženir Lee De Forest izumil trielektrodno svetilko (triodo), s čimer se je začel razvoj znanstvenih osnov in principov konstruiranja elektronskih naprav (slika 6).

Slika 6 – Prve vakuumske cevi z mrežo Lee de Foresta

Leta 1907 je angleški inženir H. D. Round, ki je delal v svetovno znanem laboratoriju Marconi, po naključju opazil, da se okoli točke stika delujočega detektorja pojavi sij, kar je pomenilo začetek razvoja in ustvarjanja LED.

Leta 1922 je 18-letni radioamater Oleg Vladimirovič Losev med svojimi nočnimi radijskimi stražami odkril sij kristalnega detektorja, ni se omejil na navedbo dejstva, poskušal najti praktično uporabo zanj in prešel na izvirne poskuse. . Svetlobni detektor se lahko uporablja kot svetlobni rele kot inercialni vir svetlobe.

Prve industrijsko pomembne LED diode so nastale v 60. letih prejšnjega stoletja. Velik prispevek k delu na področju fizikalnih procesov na področju izboljšanja LED je dal ruski znanstvenik Zh I. Alferov (1970), ki je leta 2000 prejel Nobelovo nagrado.

Radioelektronska naprava zgodnjega dvajsetega stoletja. Šlo je za leseno škatlo (slika 5 a), na stenah katere so bili na zunanji strani nameščeni glavni deli: svetilke, induktorji, žični upori, na notranji strani pa je bila instalacija izvedena z golo žico. Povezava je bila izvedena z navojnimi deli (sornik, matica).

Prva stopnja Zgodovina oblikovanja REA je povezana s pojavom nove oblikovalske rešitve v dvajsetih letih prejšnjega stoletja: vodoravna lesena plošča je bila nameščena v škatli - nosilna plošča, na njej so bili nameščeni deli, na ebonitu pa so bili le krmilni gumbi. sprednja plošča. Ta odločitev je bila posledica dejstva, da se je v tem obdobju REA spremenila iz predmeta študija poklicnega inženirja in radioamaterja v predmet množične uporabe. Potrošnika je zanimal vklop, nastavitev želene postaje, izklop sprejemnika in njegov videz.

Že na prvi stopnji zgodovine oblikovanja elektronske opreme se je pojavil odnos med konstrukcijsko rešitvijo (strukturo) in "človeškim operaterjem" in pojavila se je potreba po upoštevanju operativnih zahtev: enostavnosti uporabe in estetskih zahtev.

Proizvodnja elektronskih naprav tega obdobja je bila izjemno enostavna: več delov poljubne velikosti, oblike in vrste so med seboj povezovali, priključevali na napajanje in nastavljali, dokler niso začeli normalno delovati.

Izkušnje oblikovanja so temeljile na tradiciji telegrafske in električne opreme.

Druga zgodovinska faza povezana s pojavom leta 1924 svetilke z zaslonsko mrežo in leta 1928 trimrežne svetilke - pentode. Zaradi funkcionalnega zapleta opreme (povečano ojačenje, povečano število stopenj) je bila potrebna zaščita. Sprva so bili leseni deli obloženi s kovinsko folijo z uporabo žebljev in lepila, kasneje pa so uporabili ohišje iz medeninaste pločevine in medstopenjsko zaščito za združevanje strukturnih in ščitnih zahtev. Kasneje sta medenino nadomestila baker in aluminij ter uvedli oklop induktorjev visoko- in srednjefrekvenčne ojačevalne stopnje, ki se uporablja še danes.

REA je bil na tej stopnji kovinsko ohišje v obliki škatle (pozneje jeklo z zaščito pred korozijo) z vgradnjo na dnu in kovinsko sprednjo ploščo.

Tretja faza v zgodovini oblikovanja REA povezana z uvedbo standardnih plošč v 30-ih letih, širokih 482 mm in višine večkratnika 43 mm, kar je omogočilo zmanjšati stroške standarda okvirji-stojali, omare, posebni deli zanje. To je bil začetek uvajanja standardizacije v proizvodnji radijske opreme, ki je vzpostavila razmerje med konstrukcijsko rešitvijo in proizvodnim procesom. Uvedba novega tehnološkega postopka je privedla do zamenjave navojnih povezav montažnih elementov s spajkanjem. Zmanjšale so se dimenzije kontaktnega sklopa, postalo je mogoče elemente postaviti bližje, povečale pa so se neželene električne in elektromagnetne povezave znotraj REA in postavilo se je vprašanje o vplivu geometrijskih dimenzij REA na delovanje napravo.

Četrta faza v zgodovini oblikovanja REA Konec 30. let prejšnjega stoletja je značilna širitev področij uporabe REA. Uporablja se v terenskih razmerah (slika 7), vgrajuje se na krovu letala, na ladjah in v avtomobilih.

Uporaba REA v terenskih razmerah je postavila nalogo zaščite pred vlago in zaščito pred vplivi podnebnih vplivov, uporaba REA na avtomobilih, letalih, ladjah pa nalogo zaščite pred mehanskimi vplivi. Vprašanje tesnjenja REA je povzročilo izziv zagotavljanja odvajanja toplote.

Slika 7 – REA na terenu

Najpomembneje pa je bilo, da je bila zanesljivost opreme izjemnega pomena. Oprema se je začela razvijati glede na objekt namestitve. Oblikovalska rešitev je postala odvisna od delovnih pogojev in lastnosti »človeškega operaterja«.

Peta stopnja zgodovine oblikovanja povezana s pojavom tiskanega ožičenja in avtomatskih načinov sestavljanja v 40. letih. Tiskana namestitev je dramatično zmanjšala velikost izdelka, omogočila učinkovito uporabo standardnih delov majhne velikosti in uporabo avtomatskega spajkanja. Ker pa se je gostota vgradnje povečala, se je pojavil problem odvajanja toplote. Uporaba miniaturnih pasivnih elementov pri uporabi svetilk visoke moči zanika idejo o miniaturizaciji.

V REA so do konca 40. let prejšnjega stoletja kot aktivni element uporabljali elektronske vakuumske cevi. Ta oprema pripada 1. generacija Izraz »generacija« je bil uveden za računalnike, kasneje pa razširjen na vse vrste elektronskih sistemov.

Šesta stopnja razvoja modelov REA se začne s prihodom tranzistorja leta 1948, ki so ga razvili ameriški fiziki V. Shockley, W. Brattain, J. Bardeen. Uporaba tranzistorjev je omogočila bistveno izboljšanje nekaterih lastnosti REA, zlasti glede zanesljivosti, porabe energije in splošnih dimenzij. V 50. letih se je začel hiter razvoj elektronske računalniške tehnologije.

Oprema iz tega obdobja sega v 2. generacija. Za REA druge generacije je glavna strukturna enota modul. Uporabljeni moduli so sestavi na tiskanih vezjih z zapakiranimi tranzistorji in diskretno vgrajenimi elementi ter sestavi iz regalnih (slika 8) in ploščatih mikromodulov. Bloki so še vedno povezani s snopi, kabli, zatiči in vtičnimi konektorji.

Slika 8 – Tiskano vezje z naloženimi sklopi mikromodulov

Sedma stopnja v zgodovini oblikovanja REA za katerega je značilen razvoj opreme, ki je sposobna prenesti kritične okoljske razmere. REA iz poznih 60-ih je nameščen na raketah, umetnih zemeljskih satelitih (AES), vodenih izstrelkih in vesoljskih plovilih. Kompleksnost naprav močno narašča zaradi zapletanja funkcij, ki jih oprema opravlja, na drugi strani pa širitev področij uporabe elektronske opreme povečuje zahteve glede teže, dimenzij, zanesljivosti, in stroški. Ta protislovja so privedla do pojava problemov, ki so jih poimenovali problem kompleksne mikrominiaturizacije.

Po pojavu integriranega vezja leta 1958 se je začel razvijati REA III generacija. Osnova REA tretje generacije so integrirana vezja (IC). Vsebujejo do 10 - 40 enakovrednih elementov in predstavljajo funkcionalno enoto (sprožilec, stabilizator signala, ojačevalnik itd.), ki je nameščena v individualnem ohišju. IC je nameščen na običajnem tiskanem vezju (enoplastnem ali večplastnem) (slika 9).

Slika 9 - Tiskano vezje z mikrovezji

Za to obdobje so značilne temeljne spremembe v konstrukciji objektov. Začele so se uporabljati nove metode načrtovanja, ki temeljijo na uporabi najnovejše tehnologije. Metoda načrtovanja funkcionalnih vozlišč z poenotenjem velikosti funkcionalnih vozlišč in blokov je postala razširjena (slika 10).

Slika 10 – Funkcionalna enota

Pojav laserja leta 1960 (odkritje sovjetskih znanstvenikov Basova in Prohorova) je privedel do razvoja optičnih komunikacij.

Osma stopnja razvoja modelov REA(70. let prejšnjega stoletja) je značilen zaplet REA. Oprema IV generacija vsebuje velika integrirana vezja (LSI), velika hibridna vezja (LHC). Na tej stopnji je problem kompleksne mikrominiaturizacije, povezane z razvojem električnih radijskih elementov majhne velikosti (ERE), akuten.

Nadaljnji zaplet OVE je povezan z uvajanjem radioelektronike na različna področja človekove dejavnosti (zlasti razvoj biomedicinske opreme).

Deveta stopnja(sredina 80-ih) – razvoj distribucijskih omrežij V generacija, v katerih se uporabljajo funkcionalne elektronske naprave.

Naprave funkcionalne elektronike so izdelane na medijih s porazdeljenimi parametri. V takih okoljih se v pravem trenutku pod vplivom krmilnega signala pojavijo dinamične nehomogenosti. Te nehomogenosti nadzorujejo prehod signala. Uporaba funkcionalnih mikroelektronskih naprav je enakovredna močnemu povečanju stopnje integracije v primerjavi z običajnimi IC.

Naprave funkcionalne elektronike vključujejo na primer piezokeramične filtre, pomnilniške naprave na cilindričnih magnetnih domenah in mikroprocesorje.

Področja uporabe radijske elektronike

Trenutno se OVE uporabljajo za radijske komunikacije, radiodifuzijo, televizijo, radar, radijsko navigacijo, radijsko vodenje, radiotelemetrijo, radijske meritve, radioastronomijo, radiometeorologijo in radijsko izvidništvo. OVE uporabljajo tudi v industriji, medicini, znanstvenih laboratorijih, prometu in vsakdanjem življenju.

Radijske, optične in žične komunikacije– sprejem in prenos radijskih signalov od enega naročnika do drugega po radijskih, optičnih ali žičnih komunikacijskih linijah.

Oprema mora zagotavljati večkanalno komunikacijo brez iskanja in odpornost na hrup.

Oddajanje in televizija– prenos govora, glasbe ali zabavnih sporočil velikim skupinam ljudi.

Oprema mora zagotavljati zadosten domet, zahtevano število kanalov in kakovostno reprodukcijo signala (mono, stereo ali kvadrafonski za akustični, črno-beli, barvni in prostorski za vizualni).

Radijska navigacija– vožnja letal in ladij (vključno z vesoljskimi plovili) z uporabo radijskih sredstev.

Oprema zahteva visoko natančnost.

Radar– odkrivanje, prepoznavanje in določanje koordinat in parametrov gibanja različnih gibljivih in mirujočih objektov.

Oprema mora zagotavljati natančnost in zanesljivost ob prisotnosti motenj.

Radijski nadzor– nadzor različnih objektov in procesov z uporabo radijskih signalov.

Oprema mora zagotavljati enostavnost, natančnost in tajnost vodenja.

Radiolokacija in radijsko vodenje sta lahko posebna primera radijske navigacije.

Radiotelemetrija- poseben primer radijske komunikacije - prenos telemetričnih informacij, to je informacij o različnih procesih in pojavih, ki se dogajajo na predmetih, ki so oddaljeni od mesta sprejema (letala, rakete, vesoljska plovila).

Oprema mora zagotavljati natančnost, hitrost, pogosto pa mora biti majhna in ekonomična.

Radijska astronomija– pridobivanje informacij o vesoljskih objektih.

Oprema mora zagotavljati najvišjo občutljivost in pasovno širino, saj določata količino prejetih informacij. Radar se uporablja tudi v astronomiji.

Radijska meteorologija– pridobivanje informacij o vremenskih razmerah v različnih krajih na Zemlji.

Oprema mora zagotavljati točnost in pravočasnost sprejemanja meteoroloških podatkov.

Radijska inteligenca– vojaško izvidovanje z radijskimi sredstvi, zlasti izvidovanje podatkov o sovražnikovih radijskih napravah (o njihovih lokacijah in parametrih oddanih signalov).

Geološka raziskovanja– raziskovanje nahajališč mineralnih surovin z radijskimi sredstvi.

Radijski protiukrepi– uporaba radijske opreme za motenje normalnega delovanja sovražnikove radijske opreme.

Radijska meritev– merjenje z radijsko opremo radiotehničnih parametrov radijskih signalov (poljska jakost, moč, frekvenca, faza, globina modulacije).

Oprema mora zagotavljati zahtevano natančnost, stabilnost, nivo in hitrost, z minimalnim vplivom na kontrolirani cenovni parameter.

Industrijska radijska elektronika– uporaba ES v industriji in prometu. To vključuje uporabo televizije za dispečersko službo v tovarnah in na železniških postajah ter za spremljanje pojavov in procesov, ki so človeku težko dostopni (na primer procesi, ki potekajo pri visokih temperaturah ali v velikih globinah), uporabo visoko frekvenčno sevanje za kaljenje jekla in sušenje lesa, naprave za obdelavo podatkov v avtomatskih krmilnih sistemih, avtomatska delavnica.

Oprema mora zagotavljati zahtevano kakovost in enostavnost upravljanja, visoko zanesljivost in tiho delovanje.

Medicinska radijska elektronika– uporaba metod in sredstev radijske elektronike za ustvarjanje sevanja, ki ima zdravilne lastnosti pri zdravljenju bolezni, pridobivanje informacij o različnih bioloških procesih z uporabo radijskih sredstev, »brezšivna kirurgija«.

Oprema mora zagotavljati visoko učinkovitost z minimalnimi neželenimi učinki na telo, biti enostavna za vzdrževanje in pogosto subminiaturna.

Radioelektronika za znanstvene raziskave– uporaba radijskih sredstev za pridobivanje informacij o tehnoloških procesih, za raziskovanje vesolja, intranuklearne in molekularne procese, biološke raziskave; ustvarjanje sevanja za vpliv na materiale, predmete, ki se preučujejo, naprave za snemanje in reprodukcijo signalov: akustični, vizualni na različnih medijih.

Oprema mora zagotavljati selektivne energijske učinke v skladu z namenom in biti miniaturna.

Povezane informacije.

Koncept "radijske elektronike" je nastal kot rezultat združevanja pojmov "radiotehnika" in "elektronika".

Radiotehnika je področje znanosti, ki uporablja elektromagnetna nihanja v radiofrekvenčnem območju za prenos informacij na velike razdalje.

Elektronika je področje znanosti in tehnologije, ki uporablja pojave gibanja nosilcev električnega naboja v vakuumu, plinih, tekočinah in trdnih snoveh. Razvoj elektronike je omogočil ustvarjanje elementarne baze radijske elektronike.

Posledično je radijska elektronika skupno ime za vrsto področij znanosti in tehnologije, povezanih s prenosom in pretvorbo informacij na podlagi uporabe radiofrekvenčnih elektromagnetnih nihanj in valov; glavna sta radiotehnika in elektronika. Metode in sredstva radijske elektronike se uporabljajo na večini področij sodobne tehnologije in znanosti.

Glavne stopnje razvoja radijske elektronike

Rojstni dan radia se šteje za 7. maj 1895, ko je A.S. Popov je demonstriral "napravo za zaznavanje in snemanje električnih vibracij." Marconi je neodvisno od Popova, a kasneje od njega, konec leta 1895 ponovil Popove poskuse radiotelegrafije.

Izum radia je bil logična posledica razvoja znanosti in tehnologije. Leta 1831 je M. Faraday odkril pojav elektromagnetne indukcije; J.C. Maxwell je ustvaril teorijo elektromagnetnega polja in predlagal sistem elektrodinamičnih enačb, ki opisujejo obnašanje elektromagnetnega polja. Nemški fizik G. Hertz je leta 1888 prvi eksperimentalno potrdil obstoj elektromagnetnega valovanja in našel način, kako ga vzbujati in detektirati. Odkritje notranjega fotoelektričnega učinka leta 1873 W. Smitha in zunanjega fotoelektričnega učinka leta 1887 G. Hertza je služilo kot osnova za tehnični razvoj fotoelektričnih naprav. Odkritja teh znanstvenikov so pripravili številni drugi.

Hkrati se je razvijala elektronska tehnologija. Leta 1884 je T. Edison odkril termionsko emisijo in medtem ko je Richardson leta 1901 preučeval ta pojav, so bile že ustvarjene katodne cevi. Prvo električno vakuumsko napravo s termionsko katodo - diodo - je razvil D.A. Fleming leta 1904 v Veliki Britaniji in se uporablja za popravljanje visokofrekvenčnih nihanj v radijskem sprejemniku. Leta 1905 je Hell izumil gastron, 1906-1907. so zaznamovali ustanovitev D. Foresta v ZDA trielektrodne električne vakuumske naprave, imenovane "trioda". Funkcionalnost triode se je izkazala za izjemno široko. Lahko se uporablja v ojačevalnikih in generatorjih električnih nihanj v širokem razponu frekvenc, frekvenčnih pretvornikih itd. Prve domače triode so bile izdelane v letih 1914-1916. ne glede na N.D. Papaleksi in M. A. Bonch-Bruevich. Leta 1919 je V. Schottky razvil vakuumsko napravo s štirimi elektrodami - tetrodo, katere široka praktična uporaba se je začela v obdobju 1924-1929. Delo I. Langmuirja je privedlo do ustvarjanja naprave s petimi elektrodami - pentode. Kasneje so se pojavile bolj zapletene in kombinirane elektronske naprave. Elektronika in radiotehnika sta se združili v radijsko elektroniko.

Do 1950-1955 Ustvarjenih in danih v množično proizvodnjo je bilo več elektrovakuumskih naprav, ki lahko delujejo na frekvencah do milimetrskega valovnega območja. Napredek v razvoju in proizvodnji električnih vakuumskih naprav je že v štiridesetih letih dvajsetega stoletja omogočil ustvarjanje precej zapletenih radijskih sistemov.

Nenehno zapletanje problemov, ki jih rešujejo radioelektronski sistemi, je zahtevalo povečanje števila električnih vakuumskih naprav, ki se uporabljajo v opremi. Razvoj polprevodniških naprav se je začel nekoliko kasneje. Leta 1922 je O.V. Losev je odkril možnost generiranja električnih nihanj v vezju s polprevodniško diodo. Velik prispevek k teoriji polprevodnikov na začetni stopnji so naredili sovjetski znanstveniki A.F. Ioffe, B.P. Davidov, V.E. Lokšarev.

Zanimanje za polprevodniške naprave se je močno povečalo po letih 1948-1952. v laboratoriju podjetja Bell-Telephone pod vodstvom W.B. Shockley je ustvaril tranzistor. V izjemno kratkem času se je množična proizvodnja tranzistorjev začela v vseh industrializiranih državah.

Od poznih 50-ih do zgodnjih 60-ih. radijska elektronika postane predvsem polprevodniška. Prehod z diskretnih polprevodniških naprav na integrirana vezja, ki vsebujejo do deset do sto tisoč tranzistorjev na enem kvadratnem centimetru površine substrata in so popolne funkcionalne enote, je še razširil zmožnosti radijske elektronike pri tehnični izvedbi kompleksnih radiotehničnih kompleksov. . Tako je izboljšanje elementne baze privedlo do možnosti ustvarjanja opreme, ki je sposobna rešiti skoraj vsak problem na področju znanstvenih raziskav, inženiringa, tehnologije itd. .

Pomen radijske elektronike v življenju sodobnega človeka

Radioelektronika je pomembno orodje v komunikacijski tehnologiji. Življenje sodobne družbe je nepredstavljivo brez izmenjave informacij, ki se izvaja s pomočjo sodobne radijske elektronike. Uporablja se v radijskih komunikacijskih sistemih, radiodifuziji in televiziji, radarju in radijski navigaciji, radijskem nadzoru in radijski telemetriji, v medicini in biologiji, v industriji in vesoljskih projektih. V sodobnem svetu si televizije, radia, računalnikov, vesoljskih ladij in nadzvočnih letal ni mogoče predstavljati brez radijske elektronike.

Treba je opozoriti na ogromno vlogo radijskega inženirstva pri preučevanju atmosfere, vesolja blizu Zemlje, planetov sončnega sistema, bližnjega in globokega vesolja. Nedavni dosežki pri raziskovanju sončnega sistema, planetov in njihovih satelitov so jasna potrditev.