Begrebet radioelektronik. Udviklingsstadier af radioteknik og elektronik Grundlæggende principper for informationstransmission og -modtagelse

Historie og udvikling af radioteknik

Emnet for elektronisk teknik er teori og praksis for at bruge elektroniske, ioniske og halvlederenheder i enheder, systemer og installationer til forskellige områder af den nationale økonomi. Fleksibiliteten af elektronisk udstyr, høj hastighed, nøjagtighed og følsomhed åbner op for nye muligheder inden for mange grene af videnskab og teknologi.

Radio (fra latin "radiare" - at udsende, udsende stråler) -

1). En metode til trådløst at transmittere beskeder over en afstand ved hjælp af elektromagnetiske bølger (radiobølger), opfundet af den russiske videnskabsmand A.S. Popov i 1895;

2). Området for videnskab og teknologi, der er forbundet med studiet af de fysiske fænomener, der ligger til grund for denne metode, og dens anvendelse i kommunikation, udsendelse, tv, lokation osv.

Radio, som nævnt ovenfor, blev opdaget af den store russiske videnskabsmand Alexander Stepanovich Popov. Opfindelsesdatoen for radio anses for at være den 7. maj 1895, da A.S. Popov lavede en offentlig rapport og demonstration af driften af sin radiomodtager på et møde i Fysikafdelingen i det russiske fysisk-kemiske samfund i St. Petersborg.

Udviklingen af elektronik efter opfindelsen af radio kan opdeles i tre stadier: radiotelegraf, radioteknik og selve elektronikken.

I løbet af den første periode (ca. 30 år) udviklede radiotelegrafi sig, og det videnskabelige grundlag for radioteknik blev udviklet. For at forenkle designet af en radiomodtager og øge dens følsomhed, blev der udført intensiv udvikling og forskning i forskellige lande på forskellige typer enkle og pålidelige detektorer af højfrekvente svingninger - detektorer.

I 1904 byggede man den første to-elektrode lampe (diode), som stadig bruges som detektor for højfrekvente svingninger og ensretter af tekniske frekvensstrømme, og i 1906 dukkede en carborundum detektor op.

En tre-elektrode lampe (triode) blev foreslået i 1907. I 1913 blev et kredsløb til en lampe regenerativ modtager udviklet og kontinuerlige elektriske svingninger blev opnået ved hjælp af en triode. Nye elektroniske generatorer gjorde det muligt at erstatte gnist- og lysbueradiostationer med rør, hvilket praktisk talt løste problemet med radiotelefoni. Indførelsen af vakuumrør i radioteknik blev lettet af Første Verdenskrig. Fra 1913 til 1920 blev radioteknologi til rørteknologi.

De første radiorør i Rusland blev lavet af N.D. Papaleksi i 1914 i Sankt Petersborg. På grund af manglen på perfekt pumpning var de ikke vakuum, men gasfyldte (med kviksølv). De første vakuummodtage- og forstærkerrør blev fremstillet i 1916 af M.A. Bonch-Bruevich. Bonch-Bruevich ledede i 1918 udviklingen af indenlandske forstærkere og generatorradiorør på Nizhny Novgorod Radio Laboratory. Så blev det første videnskabelige og radiotekniske institut skabt i landet med et bredt handlingsprogram, som tiltrak mange dygtige videnskabsmænd og unge radioingeniørentusiaster til at arbejde inden for radio. Nizhny Novgorod-laboratoriet blev en sand smedje af radiospecialister, der blev født i det, som senere blev uafhængige sektioner af radioelektronik.

I marts 1919 begyndte serieproduktionen af RP-1 elektronrøret. I 1920 afsluttede Bonch-Bruevich udviklingen af verdens første generatorlamper med kobberanode og vandkøling med en effekt på op til 1 kW, og i 1923 - med en effekt på op til 25 kW. På Nizhny Novgorod radiolaboratoriet O.V. Losev opdagede i 1922 muligheden for at generere og forstærke radiosignaler ved hjælp af halvlederenheder. Han skabte en rørløs modtager - Kristadin. Men i disse år blev metoder til fremstilling af halvledermaterialer ikke udviklet, og hans opfindelse blev ikke udbredt.

I den anden periode (ca. 20 år) fortsatte radiotelegrafi med at udvikle sig. Samtidig blev radiotelefoni og radioudsendelser bredt udviklet og brugt, og radionavigation og radiolokalisering blev skabt. Overgangen fra radiotelefoni til andre anvendelsesområder for elektromagnetiske bølger blev mulig takket være resultaterne af elektrovakuumteknologi, som mestrede produktionen af forskellige elektroniske og ionanordninger.

Overgangen fra lange bølger til korte og mellemstore bølger, såvel som opfindelsen af superheterodyne-kredsløbet, krævede brugen af mere avancerede lamper end trioden.

I 1924 blev en skærmet lampe med to gitter (tetrode) udviklet, og i 1930 - 1931. - pentode (lampe med tre gitter). Elektroniske rør begyndte at blive fremstillet med indirekte opvarmede katoder. Udviklingen af specielle metoder til radiomodtagelse krævede skabelsen af nye typer multigrid-lamper (blanding og frekvenskonvertering i 1934 - 1935). Ønsket om at reducere antallet af lamper i et kredsløb og øge effektiviteten af udstyret førte til udviklingen af kombinerede lamper.

Udviklingen og brugen af ultrakorte bølger førte til forbedringen af kendte elektroniske rør (rør af agern, metalkeramiske trioder og beacon-rør dukkede op), såvel som udviklingen af elektrovakuumanordninger med et nyt princip for elektronstrømskontrol - multikavitetsmagnetroner , klystroner, omrejsende bølgerør. Disse resultater af elektrovakuumteknologi førte til udviklingen af radar, radionavigation, pulseret multikanal radiokommunikation, tv osv.

Samtidig skete der en udvikling af ionanordninger, der bruger en elektronudladning i en gas. Kviksølvventilen, der blev opfundet tilbage i 1908, blev væsentligt forbedret. En gastron (1928-1929), en thyratron (1931), en zenerdiode, neonlamper osv. dukkede op.

Udviklingen af metoder til transmission af billeder og måleudstyr blev ledsaget af udvikling og forbedring af forskellige fotoelektriske enheder (fotoceller, fotomultiplikatorer, transmitterende tv-rør) og elektrondiffraktionsanordninger til oscilloskoper, radar og fjernsyn.

I løbet af disse år blev radioteknik til en selvstændig ingeniørvidenskab. Elektrovakuum- og radioindustrien udviklede sig intensivt. Der blev udviklet tekniske metoder til beregning af radiokredsløb, og der blev udført omfattende videnskabelig forskning, teoretisk og eksperimentelt arbejde.

Og den sidste periode (60'erne-70'erne) er selve halvlederteknologiens og elektronikens æra. Elektronik bliver introduceret i alle grene af videnskab, teknologi og den nationale økonomi. Som et kompleks af videnskaber er elektronik tæt forbundet med radiofysik, radar, radionavigation, radioastronomi, radiometeorologi, radiospektroskopi, elektronisk computer- og kontrolteknologi, radiostyring på afstand, telemetri, kvanteradioelektronik osv.

I denne periode fortsatte forbedringen af elektriske vakuumenheder. Der lægges stor vægt på at øge deres styrke, pålidelighed og holdbarhed. Grundløse (finger-type) og subminiature lamper blev udviklet, hvilket gør det muligt at reducere dimensionerne af installationer, der indeholder et stort antal radiolamper.

Intensivt arbejde fortsatte inden for faststoffysik og teorien om halvledere, metoder til fremstilling af enkeltkrystaller af halvledere, metoder til deres oprensning og indførelse af urenheder blev udviklet. Den sovjetiske skole for akademiker A.F. Ioffe ydede et stort bidrag til udviklingen af halvlederfysik.

Halvlederenheder spredte sig hurtigt og bredt i 50'erne-70'erne til alle områder af den nationale økonomi. I 1926 blev en halvleder AC ensretter fremstillet af kobber(II)oxid foreslået. Senere dukkede ensrettere fremstillet af selen og kobbersulfid op. Den hurtige udvikling af radioteknologi (især radar) under Anden Verdenskrig gav et nyt skub i forskningen inden for halvledere. Mikrobølge-vekselstrømspunktsrettere baseret på silicium og germanium blev udviklet, og senere dukkede plane germaniumdioder op. I 1948 skabte amerikanske videnskabsmænd Bardeen og Brattain en germanium punkt-punkt triode (transistor), egnet til at forstærke og generere elektriske svingninger. Senere blev en siliciumpunktstriode udviklet. I begyndelsen af 70'erne blev punkt-punkt-transistorer praktisk talt ikke brugt, og hovedtypen af transistor var en plan transistor, først fremstillet i 1951. Ved udgangen af 1952, en plan højfrekvent tetrode, en felteffekttransistor og andre typer af halvlederenheder blev foreslået. I 1953 blev drifttransistoren udviklet. I løbet af disse år blev nye teknologiske processer til bearbejdning af halvledermaterialer, metoder til fremstilling af p-n-forbindelser og selve halvlederenheder bredt udviklet og undersøgt. I begyndelsen af 70'erne blev andre enheder, der brugte egenskaberne af halvledermaterialer, ud over plane og driftende germanium- og siliciumtransistorer også i vid udstrækning brugt: tunneldioder, kontrollerede og ukontrollerede fire-lags omskiftningsenheder, fotodioder og fototransistorer, varicaps, termistorer osv. .

Udviklingen og forbedringen af halvlederenheder er kendetegnet ved en stigning i driftsfrekvenser og en stigning i tilladt effekt. De første transistorer havde begrænsede kapaciteter (maksimale driftsfrekvenser i størrelsesordenen hundredvis af kilohertz og dissipationseffekter i størrelsesordenen 100 - 200 mW) og kunne kun udføre nogle funktioner af vakuumrør. For det samme frekvensområde blev der skabt transistorer med en effekt på snesevis af watt. Senere blev der skabt transistorer, der var i stand til at fungere ved frekvenser op til 5 MHz og dissiperende effekt i størrelsesordenen 5 W, og allerede i 1972 blev der skabt prøver af transistorer til driftsfrekvenser på 20 - 70 MHz med dissiperende kræfter, der nåede 100 W eller mere. Laveffekttransistorer (op til 0,5 - 0,7 W) kan fungere ved frekvenser over 500 MHz. Senere dukkede transistorer op, der fungerede ved frekvenser på omkring 1000 MHz. Samtidig blev der arbejdet på at udvide driftstemperaturområdet. Transistorer fremstillet på basis af germanium havde oprindeligt driftstemperaturer ikke højere end +55 ¸ 70 ° C, og dem baseret på silicium - ikke højere end +100 ¸ 120 ° C. Prøverne af galliumarsenid-transistorer, der blev oprettet senere, viste sig at være operationelle ved temperaturer op til +250 ° C, og deres driftsfrekvenser blev til sidst øget til 1000 MHz. Der er hårdmetaltransistorer, der fungerer ved temperaturer op til 350 °C. Transistorer og halvlederdioder var vakuumrør overlegne i mange henseender i 70'erne og erstattede dem til sidst fuldstændigt fra elektronikområdet.

Designere af komplekse elektroniske systemer, der tæller titusindvis af aktive og passive komponenter, står over for opgaven med at reducere størrelsen, vægten, strømforbruget og omkostningerne ved elektroniske enheder, forbedre deres ydeevne og, vigtigst af alt, opnå høj driftssikkerhed. Disse problemer løses med succes af mikroelektronik - en gren af elektronik, der dækker en bred vifte af problemer og metoder forbundet med design og fremstilling af elektronisk udstyr i mikrominiaturedesign på grund af fuldstændig eller delvis eliminering af diskrete komponenter.

Hovedtendensen inden for mikrominiaturisering er "integration" af elektroniske kredsløb, dvs. ønsket om samtidig at fremstille et stort antal elementer og komponenter i elektroniske kredsløb, der er uløseligt forbundet. Derfor, blandt de forskellige områder af mikroelektronik, viste integreret mikroelektronik sig, som er et af hovedområderne for moderne elektronisk teknologi, at være det mest effektive. I dag er ultrastore integrerede kredsløb udbredt, alt moderne elektronisk udstyr, især computere osv., er bygget på dem.

Brugte bøger:

1. Ordbog over fremmedord. 9. udg. Forlaget "Russisk sprog" 1979, rev. - M.: "Russisk sprog", 1982 - 608 s.

2. Vinogradov Yu.V. "Grundlæggende om elektronisk og halvlederteknologi." Ed. 2., tilføj. M., "Energi", 1972 - 536 s.

3. Radiomagasin, nummer 12, 1978

Historie og udvikling af radioteknik. Emnet for elektronisk teknik er teori og praksis i at bruge elektroniske, ioniske og halvledere enheder i enheder, systemer og installationer til forskellige områder af den nationale økonomi. Fleksibilitet

Introduktion til uddannelsesprogrammet "Radioelektronik".

Lektionsnotater

I. Organisatorisk øjeblik

(Dias 1)

God eftermiddag, kære gutter! Jeg er leder af børns kreative forening "Radioelektronik" i Center for Yderligere uddannelse af børn Sobolev I.V.

I dag i klassen vil jeg gerne invitere dig til at tage på en kort rejse ind i en verden af radioteknik og elektronik.

II. Forberedende fase

Forestil dig...stenalderen, derefter bronzealderen. 1800-tallet er dampens og elektricitetens tidsalder, men hvad skal vi kalde vores tid?

Atomets tidsalder, elektricitet, kommunikation, telekommunikation, computerisering... Vores tid kaldes ikke uden grund for atomets tidsalder, rumalderen, kommunikationens og telekommunikationens tidsalder...

Lidt mere end hundrede år er gået siden radioen blev opfundet, men prøv at efterlade det moderne menneske uden radio, fjernsyn eller computer.

(Dias 2)

Men det hele startede enkelt. For mere end 2,5 tusind år siden beskrev grækerne et fænomen, som kun de forstod. Tiltrækker lette kroppe med en ravpind og gnidet uld. De kaldte dette fænomen elektricitet (på græsk betyder rav "elektron"). Men folk fik elektroner til at virke for lidt over 200 år siden. Den nye type energi er blevet så universel, at det nu er svært at forestille sig vores liv uden elektricitet.

III. Hoveddel

(Slide 3)

- Hvad er elektricitet? (elever svarer på spørgsmål)

Elektricitet er evnen til at overføre energi over store afstande. Og meget enkle, bekvemme transportmidler - ikke et rør med varm damp, ikke en sammensætning af kul - alt hvad du behøver er en kobber- eller aluminiumsleder for at milliarder af elektronarbejdere kan nå frem til deres arbejdsplads.

Elektricitet er evnen til at opdele energi i enhver portion og fordele den blandt et stort antal forbrugere: Kør en ledning ind i lejligheden og brug den så meget, som du har brug for.

Elektricitet er den øjeblikkelige transformation af modtaget energi til enhver form, du har brug for: lys, varme, mekanisk bevægelse. Disse er kompakte, enkle og klare lyskilder, kompakte, enkle elektromekaniske motorer (forestil dig en benzinmotor installeret på en båndoptager) og en masse af de vigtigste enheder og processer, der ikke ville eksistere uden elektricitet (atompartikelaccelerator, TV, computer ). Elektricitet har kort sagt fordele nok til, at det er fordelagtigt først at omdanne andre former for energi til elektricitet, og derefter foretage den omvendte konvertering efter behov.

Og hvem af jer kan fortælle mig, hvilke typer energi du kender til at producere elektricitet, eller mere korrekt, elektrisk strøm? (elever besvarer spørgsmålet).

Hvilke stoffer eller materialer leder elektrisk strøm?

DISPLAY AF ENHEDEN....(Metal, plastik, vand, mand...)

På grundlag af den hurtige udvikling af radioteknologi og brugen af resultaterne fra mange videnskaber opstod RADIO ELECTRONICS og blev meget snart nødvendig på næsten alle områder af menneskelig aktivitet.

Udtrykket "radioelektronik" kombinerer en bred vifte af videnskabs- og teknologiområder relateret til problemerne med at transmittere, modtage og konvertere information ved hjælp af elektriske oscillationer og elektromagnetiske bølger.

(Dias 4)

Radioelektronik omfatter radioteknik, elektronik, lysteknik og en række nye områder: halvleder- og mikroelektronik, akustoelektronik mv.

Fremvisning af værker produceret i t/o....

Hvilken type er disse enheder?

Altså: radioelektronik er også dygtig kontrol af strømmen af elektroner.

Der er skabt mange detaljer, hvormed du kan se, høre og endda føle energi på afstand.

Radiomikrofon...(show in action)...

Og alt dette er evnen til at kontrollere strømmen af elektroner.

Hvilke radiokomponenter kender du? (elever besvarer spørgsmålet).

Den moderne verden er mættet med elektronisk udstyr, og hver af os bør have mindst et minimum af viden, færdigheder og evner til at bruge komplekse husholdningsapparater. I dag bruges elektroteknik overalt: en pilot og en læge, en biokemiker og en økonom, en metallurg og en musiker kan støde på det. Og uanset hvilket erhverv en person vælger, møder han elektronik overalt. Og alle, der beskæftiger sig med praktisk elektronik, forstår udmærket, at denne behagelige aktivitet vil være nyttig for en person af enhver profession.

(Dias 5)

Under klasser i den kreative forening "Radioelectronics" studeres forskellige radioelementer, deres funktionsprincipper og applikationer, herunder integrerede kredsløb, som er grundlaget for konstruktionen af moderne radioelektroniske enheder. Laboratoriestuderende laver og designer elektronisk legetøj, instrumenter, lærer at arbejde med opslagsbøger og speciel faglitteratur og arbejder med måleinstrumenter.

Endnu et punkt - radioteknisk design underviser ikke kun, men uddanner også. Det gør en person mere intelligent, ressourcestærk, opfindsom, samlet, overskuelig og pæn. Det bliver en vane at arbejde hurtigt og nøje tjekke, hvad der er blevet gjort. Ved at samle elektroniske kredsløb, justere dem, lede efter en form for fejl, lærer du at tænke logisk, ræsonnere og selvstændigt opnå ny viden.

IV. Praktisk del

Nu går vi videre til den praktiske del af vores lektion.

Før dig: "Elektrisk lommelygte"

Hvilke elektriske dele består den af?

Hvilke elementer består et simpelt elektrisk kredsløb af?

(Dias 6)

Nuværende kilde
- Forbruger
- Nøgle
- Ledninger (ledere)

(Dias 7), (Dias 8), (Dias 9), (Dias 10)

SPØRGSMÅL og visning af elementer.

(Slide 11)

ELEVERNES PRAKSIS

1) Elektrisk lommelygtekredsløb

2) Byg et kredsløbsdiagram indeholdende en galvanisk celle og to glødelamper, som hver kan tændes separat fra hinanden.

3) Saml et tilslutningsdiagram for batteri, lampe og to kontakter (knapper), placeret så du kan tænde lampen fra to forskellige steder.

4) Dobbeltkontaktkredsløb.

5) Kontakt og elmotor.

V. Opsummering af lektionen

Kære fyre, vores rejse ind i radioelektronikkens verden er slut!

Hvad nyt lærte du i klassen i dag?

Hvilke radioelementer og deres betegnelser genkendte du?

Hvilke elektriske kredsløb har vi indsamlet?

Hvad er den elektriske strøms rolle i vores liv?

Kære fyre, mange tak for jeres arbejde. Jeg tror, du vil forlade dagens lektion med godt humør.

I øjeblikket er det svært at forestille sig et område inden for videnskab og teknologi, hvor resultaterne af radioteknologi ikke ville blive brugt. Ikke kun lyd- og tv-udsendelser, men også mobiltelefoni, rumtelefoni, personlig kommunikation, personsøgningskommunikation, computerradioelektronik, styring af husholdningsapparater, styring af land-, sø-, luftfartøjer osv. er allerede blevet solidt etableret i hverdagen. Telemetrisystemer udvikler sig hurtigt, jordbaserede, luftbårne og rumbaserede radarsystemer og kommunikationssystemer med udviklingen af nye radiofrekvensområder. Der arbejdes intensivt på at skabe kommunikationsteknologi i mikrobølgefrekvensområdet.

Med udviklingen af digital teknologi falder relevansen af brugen af radioteknik og radioelektroniske enheder og systemer ikke kun ikke, men stiger. Sådanne systemer omfatter digitale lyd- og tv-udsendelsessystemer. Spørgsmål vedrørende masseindførelse af digital tv-udsendelse er allerede ved at blive løst. Udviklingen af højteknologier har ført til fremkomsten af en mikro- og nanoelektronisk base.

Det er nok at bemærke, at et moderne fly har mere end hundrede forskellige radio-elektroniske midler til navigation, placering, sporing og kommunikation ombord gennem hele flyvningen. Eksisterende satellitsystemer giver navigation og sporing ikke kun for interkontinentale passagerfly, men endda for individuelle køretøjer, personlige biler og fly. Muligheden for at bruge de seneste fremskridt inden for radioteknologi er blevet tilgængelig for almindelige individuelle forbrugere.

Teknologi og fremstilling af komponenter og dele spiller i øjeblikket en særlig rolle i udviklingen af radioteknik og radioelektronik. Moderne trådløse kommunikationssystemer er repræsenteret af en bred vifte af produkter, der leveres til markedet. Med den stigende kompleksitet af radio-elektroniske systemer, øges behovet for deres vedligeholdelse og styring også uden at gå på kompromis med deres tekniske egenskaber. Kun et automatiseret kontrol- og overvågningssystem udviklet på basis af mikrocontrollere og mikroprocessorer kan klare denne opgave. For at sikre fleksibilitet i design og fremstilling bruger moderne designsystemer softwarekredsløbsteknikker, dvs. på niveau med fejlretning af et softwareprodukt. Med ændringer i kravene til tekniske egenskaber og vedligeholdelsestjenester er det nok blot at indtaste eller "flash" et nyt program til driften af den radio-elektroniske systemcontroller.

I øjeblikket sker der en rivende udvikling af nye informationsteknologier til datatransmission, den såkaldte trådløse bluetooth-teknologi. Denne teknologi giver dig mulighed for at skabe et lokalt computernetværk inden for en radius af 20...100 meter, hvilket sikrer driften af en lang række enheder: computer, mobiltelefon, printer, forskellige husholdningsapparater osv. Det anvendte frekvensområde er i øjeblikket defineret som 2,4-2,4835 GHz. Denne trådløse kommunikationsteknologi giver dig mulighed for at styre forskellige enheder, både computerbaseret og uden brug af en computer. Næsten alle enheder har allerede bestemte noder til behandling, konvertering og transmission af information.

Ris. 1.38 Anvendelsesområder for trådløs Bluetooth-datatransmissionsteknologi

Hovedelementet, der giver trådløs kommunikation, er Bluetooth-adaptere, der forbinder til USB-porten på computeren.

Ris. 1.39 Bluetooth-adapter

Ris. 1.40 Metoder til tilslutning af udstyr ved hjælp af Bluetooth-teknologi

Ris. 1.41 Headset, der gør det muligt for enheder at betjene ved hjælp af Bluetooth-teknologi

Det skal bemærkes den enorme rolle, som radioteknik spiller i studiet af atmosfæren, jordens nære rum, solsystemets planeter, nær og dyb rum. De seneste resultater i udforskningen af solsystemet, planeterne og deres satellitter er en klar bekræftelse.

Ris. 1.42 Billede af overfladen af planeten Venus, transmitteret fra landingsmodulet på den sovjetiske interplanetariske station Venera-13 (1. marts 1982)

Ris. 1.43 Billede af overfladen af planeten Mars, transmitteret fra den amerikanske rover Opportunity (2004)

Med den stigende kompleksitet af det elektromagnetiske miljø opstår opgaven med at udvikle metoder og midler til at sikre beskyttelse af radiosystemer mod tilfældig og kunstig interferens.
Sideløbende hermed udvikles der også metoder og teknikker til at forstyrre radarstationer, sporings- og styresystemer og forskellige typer radiosikringer samt systemer til at opsnappe uautoriserede kilder til radioemission.

Det er en højt kvalificeret specialist inden for radioteknik, radioelektronik og højinformationsteknologier til transmission, modtagelse og behandling af information, der bestemmer udviklingsniveauet for samfundet som helhed. Hvordan man håndterer alle sindets præstationer, og hvad konsekvenserne af videnskabelige og teknologiske fremskridt er, afhænger kun af dig - fremtidens radioingeniør.

Send dit gode arbejde i videnbasen er enkel. Brug formularen nedenfor

Studerende, kandidatstuderende, unge forskere, der bruger videnbasen i deres studier og arbejde, vil være dig meget taknemmelig.

opslået på http:// www. alt det bedste. ru/

Den Russiske Føderations Forsvarsministerium

Black Sea Higher Naval School af Order of the Red Star opkaldt efter P.S. Nakhimova

Fakultet for Radioteknik og Informationsbeskyttelse

Institut for Radiotekniske Systemer

i den akademiske disciplin "Introduktion til radioteknologi"

om emnet "Udviklingsstadier af radioteknik og elektronik"

Udført

Puzankova S.O.

Tjekket

Krasnov L.M.

Sevastopol 2016

INTRODUKTION

1. HISTORIE OG UDVIKLING AF RADIOTEKNIK

2. HISTORIE OM ELEKTRONIKUDVIKLING

3. STADIER AF ELEKTRONIKUDVIKLING

4. RADIOTEKNIK OG ELEKTRONIK.NY UDVIKLING

5. MODERNE FORSTÅELSE AF RADIOENGINEERING OG ELEKTRONIK

BRUGTE BØGER

INTRODUKTION

Elektronik er en gren af videnskab og teknologi i hastig udvikling. Hun studerer fysik og praktiske anvendelser af forskellige elektroniske enheder. Fysisk elektronik omfatter: elektroniske og ioniske processer i gasser og ledere. Ved grænsefladen mellem vakuum og gas, faste og flydende legemer. Teknisk elektronik omfatter studiet af design af elektroniske enheder og deres anvendelse. Feltet dedikeret til brugen af elektroniske enheder i industrien kaldes industriel elektronik.

Fremskridt inden for elektronik er i høj grad stimuleret af udviklingen af radioteknologi. Elektronik og radioteknik er så tæt beslægtet, at de i 50'erne blev kombineret, og dette teknologiområde blev kaldt Radioelektronik. Radioelektronik er i dag et kompleks af videnskabs- og teknologiområder relateret til problemet med at transmittere, modtage og konvertere information ved hjælp af elektroniske/magnetiske svingninger og bølger i det radio- og optiske frekvensområde. Elektroniske enheder tjener som hovedelementerne i radiotekniske enheder og bestemmer de vigtigste indikatorer for radioudstyr. På den anden side har mange problemer inden for radioteknik ført til opfindelsen af nye og forbedringer af eksisterende elektroniske enheder. Disse enheder bruges i radiokommunikation, fjernsyn, lydoptagelse og afspilning, radar, radionavigation, radiofjernstyring, radiomålinger og andre områder inden for radioteknik.

Den nuværende teknologiske udvikling er kendetegnet ved den stadigt stigende indtrængen af elektronik i alle sfærer af menneskers liv og aktiviteter. Ifølge amerikanske statistikker er op til 80 % af hele industrien besat af elektronik. Fremskridt inden for elektronik bidrager til en vellykket løsning af de mest komplekse videnskabelige og tekniske problemer. Forøgelse af effektiviteten af videnskabelig forskning, skabelse af nye typer maskiner og udstyr. Udvikling af effektive teknologier og kontrolsystemer: opnåelse af materiale med unikke egenskaber, forbedring af processerne til indsamling og behandling af information. Elektronik, der dækker en bred vifte af videnskabelige, tekniske og industrielle problemer, er baseret på fremskridt inden for forskellige vidensområder. Samtidig stiller elektronik på den ene side udfordringer for andre videnskaber og produktion, stimulerer deres videre udvikling og på den anden side udstyrer dem med kvalitativt nye tekniske midler og forskningsmetoder.

1. HISTORIE OG UDVIKLING AF RADIOTEKNIK

Radio (fra latin "radiare" - at udsende, udsende stråler) -

1). En metode til trådløs transmission af beskeder over en afstand ved hjælp af elektromagnetiske bølger (radiobølger), opfundet af den russiske videnskabsmand A.S. Popov i 1895;

2). Området for videnskab og teknologi relateret til studiet af de fysiske fænomener, der ligger til grund for denne metode, og dens anvendelse i kommunikation, udsendelser, tv, lokation osv.

Udviklingen af elektronik efter opfindelsen af radio kan opdeles i tre faser:

· radiotelegraf,

· radioteknik

· elektronik.

Overgangen fra lange bølger til korte og mellemstore bølger, såvel som opfindelsen af superheterodyne-kredsløbet, krævede brugen af mere avancerede lamper end trioden.

Udviklingen og forbedringen af halvlederenheder er kendetegnet ved en stigning i driftsfrekvenser og en stigning i tilladt effekt. De første transistorer havde begrænsede kapaciteter (maksimale driftsfrekvenser i størrelsesordenen hundredvis af kilohertz og dissipationseffekter i størrelsesordenen 100 - 200 mW) og kunne kun udføre nogle funktioner af vakuumrør. For det samme frekvensområde blev der skabt transistorer med en effekt på snesevis af watt. Senere blev der skabt transistorer, der var i stand til at fungere ved frekvenser op til 5 MHz og dissiperende effekt i størrelsesordenen 5 W, og allerede i 1972 blev der skabt prøver af transistorer til driftsfrekvenser på 20 - 70 MHz med dissiperende kræfter, der nåede 100 W eller mere. Laveffekttransistorer (op til 0,5 - 0,7 W) kan fungere ved frekvenser over 500 MHz. Senere dukkede transistorer op, der fungerede ved frekvenser på omkring 1000 MHz. Samtidig blev der arbejdet på at udvide driftstemperaturområdet. Transistorer lavet på basis af germanium havde oprindeligt driftstemperaturer ikke højere end +55 - 70 °C, og dem baseret på silicium - ikke højere end +100 - 120 °C. Prøverne af galliumarsenid-transistorer, der blev oprettet senere, viste sig at være operationelle ved temperaturer op til +250 ° C, og deres driftsfrekvenser blev til sidst øget til 1000 MHz. Der er hårdmetaltransistorer, der fungerer ved temperaturer op til 350 °C. Transistorer og halvlederdioder var vakuumrør overlegne i mange henseender i 70'erne og erstattede dem til sidst fuldstændigt fra elektronikområdet.

2. HISTORIE OM ELEKTRONIKUDVIKLING

Elektronik er en gren af videnskab og teknologi i hastig udvikling. Hun studerer fysik og praktiske anvendelser af forskellige elektroniske enheder. Fysisk elektronik omfatter: elektroniske og ioniske processer i gasser og ledere. Ved grænsefladen mellem vakuum og gas, faste og flydende legemer. Teknisk elektronik omfatter studiet af design af elektroniske enheder og deres anvendelse. Området dedikeret til brugen af elektroniske enheder i industrien kaldes industriel elektronik.

Fremskridt inden for elektronik er i høj grad stimuleret af udviklingen af radioteknologi. Elektronik og radioteknik er så tæt beslægtet, at de i 50'erne blev kombineret, og dette teknologiområde blev kaldt Radioelektronik. Radioelektronik er i dag et kompleks af videnskabs- og teknologiområder relateret til problemet med at transmittere, modtage og konvertere information ved hjælp af elektroniske/magnetiske svingninger og bølger i det radio- og optiske frekvensområde. Elektroniske enheder tjener som hovedelementerne i radiotekniske enheder og bestemmer de vigtigste indikatorer for radioudstyr. På den anden side har mange problemer inden for radioteknik ført til opfindelsen af nye og forbedringer af eksisterende elektroniske enheder. Disse enheder bruges i radiokommunikation, fjernsyn, lydoptagelse og afspilning, radiobelægning, radionavigation, radiofjernstyring, radiomålinger og andre områder inden for radioteknik.

Den nuværende fase af teknologisk udvikling er karakteriseret ved den stadigt stigende indtrængen af elektronik i alle områder af menneskers liv og aktiviteter. Ifølge amerikanske statistikker er op til 80 % af hele industrien besat af elektronik. Fremskridt inden for elektronik bidrager til en vellykket løsning af de mest komplekse videnskabelige og tekniske problemer. Forøgelse af effektiviteten af videnskabelig forskning, skabelse af nye typer maskiner og udstyr. Udvikling af effektive teknologier og kontrolsystemer: opnåelse af materiale med unikke egenskaber, forbedring af processerne til indsamling og behandling af information. Elektronik, der dækker en bred vifte af videnskabelige, tekniske og industrielle problemer, er baseret på fremskridt inden for forskellige vidensområder. Samtidig stiller elektronik på den ene side udfordringer for andre videnskaber og produktion, stimulerer deres videre udvikling og på den anden side udstyrer dem med kvalitativt nye tekniske midler og forskningsmetoder. Emnerne for videnskabelig forskning i elektronik er:

1. Studie af lovene for interaktion mellem elektroner og andre ladede partikler med elektriske/magnetiske felter.

Udvikling af metoder til at skabe elektroniske enheder, hvor denne interaktion bruges til at konvertere energi med det formål at transmittere, behandle og lagre information, automatisere produktionsprocesser, skabe energienheder, skabe kontrol- og måleudstyr, midler til videnskabelige eksperimenter og andre formål.

Elektronens usædvanligt lave inerti gør det muligt effektivt at bruge interaktionen af elektroner, både med makrofelter inde i enheden og mikrofelter inde i atomet, molekylet og krystalgitteret, til at generere omdannelsen og modtagelsen af elektriske/magnetiske svingninger med en frekvens på op til 1000 GHz. Samt infrarød, synlig, røntgen- og gammastråling. Konsekvent praktisk beherskelse af spektret af elektriske/magnetiske svingninger er et karakteristisk træk ved udviklingen af elektronik.

2. Fond for udvikling af elektronik

Grundlaget for elektronik blev lagt af fysikeres værker i det 18.-19. århundrede. Verdens første undersøgelser af elektriske udladninger i luften blev udført af akademikere Lomonosov og Richman i Rusland og uafhængigt af dem af den amerikanske videnskabsmand Frankel. I 1743 skitserede Lomonosov i sin ode "Aftenrefleksioner over Guds storhed" ideen om lynets og nordlysets elektriske natur. Allerede i 1752 viste Frankel og Lomonosov eksperimentelt ved hjælp af en "tordenmaskine", at torden og lyn er kraftige elektriske udladninger i luften. Lomonosov konstaterede også, at der eksisterer elektriske udladninger i luften selv i fravær af tordenvejr, fordi og i dette tilfælde var det muligt at udvinde gnister fra "tordenmaskinen". "Tordenmaskinen" var en Leyden-krukke installeret i en stue. En af pladerne var forbundet med en ledning til en metalkam eller -spids monteret på en pæl i gården.

I 1753, under eksperimenter, blev professor Richman, der forskede, dræbt af et lyn, der ramte en pæl. Lomonosov skabte også en generel teori om tordenvejrsfænomener, som er en prototype på den moderne teori om tordenvejr. Lomonosov undersøgte også gløden af forkælet luft under påvirkning af en maskine med friktion.

I 1802 opdagede og beskrev en professor i fysik ved St. Petersburg Medical and Surgical Academy, Vasily Vladimirovich Petrov, for første gang, flere år før den engelske fysiker Davy, fænomenet med en elektrisk lysbue i luften mellem to kulstofelektroder . Ud over denne fundamentale opdagelse er Petrov ansvarlig for at beskrive forskellige typer af glød af sjælden luft, når en elektrisk strøm passerer gennem den. Petrov beskriver sin opdagelse som følger: "Hvis 2 eller 3 trækul placeres på en glasflise eller en bænk med glasben, og hvis metalisolerede guider forbundet til begge poler af et stort batteri bringes tættere på hinanden i en afstand af en til tre linier, så opstår der mellem dem et meget skarpt hvidt lys eller en flamme, hvorfra disse kul blusser hurtigere eller langsommere op, og hvorfra den mørke fred kan oplyses." Petrovs værker blev kun fortolket på russisk; de var ikke tilgængelige til udenlandske videnskabsmænd. I Rusland blev værkernes betydning ikke forstået, og de blev glemt. Derfor blev opdagelsen af bueudladningen tilskrevet den engelske fysiker Davy.

Begyndelsen på undersøgelsen af absorptions- og emissionsspektrene for forskellige legemer førte den tyske videnskabsmand Plücker til skabelsen af Heusler-rør. I 1857 fastslog Plücker, at spektret af et Heussler-rør, der strækker sig ind i et kapillar og placeret foran en spektroskopspalte, utvetydigt karakteriserer arten af gassen indeholdt i det, og opdagede de første tre linjer i den såkaldte Balmer-spektralserie af brint . Plückers elev Hittorf studerede glødeudladningen og udgav i 1869 en række undersøgelser om gassers elektriske ledningsevne. Sammen med Plücker stod han for de første studier af katodestråler, som blev videreført af englænderen Crookes.

Et betydeligt skift i forståelsen af fænomenet gasudladning var forårsaget af den engelske videnskabsmand Thomsons arbejde, der opdagede eksistensen af elektroner og ioner. Thomson skabte Cavendish Laboratory, hvorfra en række fysikere kom ud for at studere de elektriske ladninger af gasser (Townsen, Aston, Rutherford, Crookes, Richardson). Efterfølgende har denne skole ydet et stort bidrag til udviklingen af elektronik. Af de russiske fysikere, der arbejdede på studiet af lysbuen og dens praktiske anvendelse til belysning: Yablochkov (1847-1894), Chikolev (1845-1898), Slavyanov (svejsning, smeltning af metaller med en bue), Bernardos (brug af en bue til belysning). Noget senere studerede Lachinov og Mitkevich buen. I 1905 etablerede Mitkevich karakteren af processerne ved katoden af en lysbueudladning. Stoletov (1881-1891) beskæftigede sig ikke med uafhængig luftudledning. Under sit klassiske studie af den fotoelektriske effekt ved Moskva Universitet byggede Stoletov eksperimentelt et "luftelement" (A.E.) med to elektroder i luften, hvilket kun gav en elektrisk strøm uden at indføre uvedkommende emf i kredsløbet, når katoden er belyst eksternt. Stoletov kaldte denne effekt aktinoelektrisk. Han studerede denne effekt både ved højt og lavt atmosfærisk tryk. Udstyr specielt bygget af Stoletov gjorde det muligt at skabe et reduceret tryk på op til 0,002 mm. rt. søjle Under disse forhold var den aktinoelektriske effekt ikke kun en fotostrøm, men også en fotostrøm forstærket af en uafhængig gasudladning. Stoletov sluttede sin artikel om opdagelsen af denne effekt på følgende måde: "Uanset hvordan man endelig skal formulere forklaringen på aktinoelektriske udladninger, kan man ikke undgå at genkende nogle ejendommelige analogier mellem disse fænomener og det længe kendte, men stadig dårligt forståede, udledninger af Heusler- og Crookes-rør. Selvom jeg ved mit første forsøg på at navigere blandt de fænomener, der repræsenteres af min mesh-kondensator, fortalte jeg mig selv, at foran mig var der et Heussler-rør, som kunne virke uden at forkæle luften med fremmedlys og der er elektriske fænomener tæt knyttet til lysfænomener. Her og der spiller katoden tilsyneladende en særlig rolle. Disse ord fra Stoletov var fuldstændig berettigede.

I 1905 fortolkede Einstein den fotoelektriske effekt forbundet med lyskvanter og etablerede loven opkaldt efter ham. Således er den fotoelektriske effekt opdaget af Stoletov karakteriseret ved følgende love:

Stoletovs lov - antallet af simulerede elektroner pr. tidsenhed er proportional, alt andet lige, med intensiteten af lys, der falder ind på katodens overflade. Lige betingelser skal her forstås som belysning af katodeoverfladen med monokromatisk lys af samme bølgelængde. Eller lys af samme spektrale sammensætning. elektronik radiolampemåling

Maksimum hastigheden af elektroner, der forlader overfladen katode kl ydre fotoelektrisk effekt bestemmes af forholdet:

Størrelsen af energikvantumet af monokromatisk stråling, der falder ind på katodeoverfladen.

Arbejdsfunktionen af en elektron, der forlader et metal.

Hastigheden af fotoelektroner, der forlader katodeoverfladen, afhænger ikke af intensiteten af stråling, der falder ind på katoden.

Den eksterne fotoelektriske effekt blev først opdaget af den tyske fysiker Hertz (1887). Han opdagede ved at eksperimentere med det elektromagnetiske felt. Hertz bemærkede, at i gnistgabet i det modtagende kredsløb, springer en gnist, der registrerer tilstedeværelsen af elektriske svingninger i kredsløbet, alt andet lige lettere, hvis lys fra en gnistutladning i generatorkredsløbet falder på gnistgabet.

I 1881 opdagede Edison første gang fænomenet termionisk emission. Ved at udføre forskellige eksperimenter med kulglødelamper byggede han en lampe, der i et vakuum, foruden kultråden, indeholdt en metalplade A, hvorfra lederen P blev trukket, hvis ledningen er forbundet gennem et galvanometer til den positive ende af glødetråd, så løber der en strøm gennem galvanometeret, hvis den er tilsluttet den negative, så detekteres ingen strøm. Dette fænomen blev kaldt Edison-effekten. Fænomenet elektronemission fra varme metaller og andre legemer i et vakuum eller gas blev kaldt termionisk emission.

3. STADIER AF ELEKTRONIKUDVIKLING

Scene 1. Den første fase omfattede opfindelsen af glødelampen i 1809 af den russiske ingeniør Ladygin.

Opdagelsen i 1874 af den tyske videnskabsmand Brown af ensrettervirkningen i metal-halvlederkontakter. Brugen af denne effekt af den russiske opfinder Popov til at opdage radiosignaler tillod ham at skabe den første radiomodtager. Opfindelsesdatoen for radio anses for at være den 7. maj 1895, da Popov gav en rapport og demonstration på et møde i fysikafdelingen i det russiske fysisk-kemiske selskab i St. Petersborg. Og den 24. marts 1896 transmitterede Popov den første radiomeddelelse over en afstand på 350m. Elektronikens succeser i denne periode af dens udvikling bidrog til udviklingen af radiotelegrafi. Samtidig blev det videnskabelige grundlag for radioteknik udviklet for at forenkle designet af radiomodtageren og øge dens følsomhed. I forskellige lande blev der udført udvikling og forskning i forskellige typer simple og pålidelige detektorer af højfrekvente vibrationer - detektorer.

2. Andet trin i udviklingen af elektronik begyndte i 1904, da den engelske videnskabsmand Fleming designede en elektrisk vakuumdiode. Hoveddelene af dioden (fig. 2) er to elektroder placeret i et vakuum. En metalanode (A) og en metalkatode (K) opvarmes af elektrisk strøm til en temperatur, ved hvilken termionisk emission forekommer.

Ved højvakuum er udladningen af gassen mellem elektroderne sådan, at elektronernes frie middelvej væsentligt overstiger afstanden mellem elektroderne, og derfor, når spændingen Va ved anoden er positiv i forhold til katoden, bevæger elektronerne sig mod anoden, hvilket forårsager en strøm Ia i anodekredsløbet. Når anodespændingen Va er negativ, vender de udsendte elektroner tilbage til katoden, og strømmen i anodekredsløbet er nul. Vakuumdioden har således envejsledningsevne, som bruges ved ensretning af vekselstrøm. I 1907 fastslog den amerikanske ingeniør Lee de Forest, at ved at placere et metalnet (c) mellem katoden (K) og anoden (A) og påføre den en spænding Vc, kan anodestrømmen Ia styres praktisk talt uden inerti og med lavt energiforbrug. Sådan opstod det første elektroniske forstærkningsrør - en triode (fig. 3). Dens egenskaber som en enhed til at forstærke og generere højfrekvente svingninger førte til den hurtige udvikling af radiokommunikation. Hvis tætheden af gassen, der fylder cylinderen, er så høj, at den gennemsnitlige frie bane for elektroner er mindre end afstanden mellem elektroderne, så interagerer elektronstrømmen, der passerer gennem interelektrodeafstanden, med det gasformige medium, som et resultat af hvilket mediets egenskaber ændrer sig kraftigt. Gasmediet ioniseres og bliver til en plasmatilstand, karakteriseret ved høj elektrisk ledningsevne. Denne egenskab ved plasma blev brugt af den amerikanske videnskabsmand Hell i den gastron, han udviklede i 1905 - en kraftig ensretterdiode fyldt med gas. Opfindelsen af gastronen markerede begyndelsen på udviklingen af gasudladnings elektriske vakuumanordninger. Produktionen af vakuumrør begyndte at udvikle sig hurtigt i forskellige lande. Denne udvikling blev især stærkt stimuleret af radiokommunikationens militære betydning. Derfor var 1913 - 1919 en periode med hurtig udvikling af elektronisk teknologi. I 1913 udviklede den tyske ingeniør Meissner et kredsløb til en rørregenerativ modtager og opnåede ved hjælp af en triode udæmpede harmoniske svingninger. Nye elektroniske generatorer gjorde det muligt at erstatte gnist- og lysbueradiostationer med rør, hvilket praktisk talt løste problemet med radiotelefoni. Siden da er radioteknologi blevet til rørteknologi. I Rusland blev de første radiorør fremstillet i 1914 i St. Petersborg af Nikolai Dmitrievich Papaleksi, en konsulent for Russian Society of Wireless Telegraphy, en fremtidig akademiker fra USSR Academy of Sciences. Papaleksi dimitterede fra universitetet i Strasbourg, hvor han arbejdede under Brown. De første Papaleksi radiorør var på grund af manglen på perfekt pumpning ikke vakuum, men gasfyldte (kviksølv). Fra 1914-1916 Papaleksi udførte eksperimenter med radiotelegrafi. Han arbejdede inden for radiokommunikation med ubåde. Han ledede udviklingen af de første prøver af indenlandske radiorør. Fra 1923 - 1935 Sammen med Mandelstam ledede han den videnskabelige afdeling af det centrale radiolaboratorium i Leningrad. Siden 1935 arbejdede han som formand for det videnskabelige råd for radiofysik og radioteknik ved USSR Academy of Sciences.

De første elektriske vakuummodtager- og forstærkende radiorør i Rusland blev fremstillet af Bonch-Bruevich. Han var født i Orel (1888). I 1909 tog han eksamen fra ingeniørskolen i St. Petersborg. I 1914 tog han eksamen fra officerselektroingeniørskolen. Fra 1916 til 1918 var han engageret i skabelsen af elektroniske rør og organiserede deres produktion. I 1918 stod han i spidsen for Nizhny Novgorod Radio Laboratory, der samlede tidens bedste radiospecialister (Ostryakov, Pistolkors, Shorin, Losev). I marts 1919 begyndte serieproduktionen af det elektriske vakuumrør RP-1 på Nizhny Novgorod-radiolaboratoriet. I 1920 afsluttede Bonch-Bruevich udviklingen af verdens første generatorlamper med kobberanode og vandkøling, med en effekt på op til 1 kW. Fremtrædende tyske forskere, der havde gjort sig bekendt med resultaterne af Nizhny Novgorod-laboratoriet, anerkendte Ruslands prioritet i skabelsen af kraftige generatorlamper. Omfattende arbejde med at skabe elektriske vakuumanordninger begyndte i Petrograd. Chernyshev, Bogoslovsky, Vekshinsky, Obolensky, Shaposhnikov, Zusmanovsky, Alexandrov arbejdede her. Opfindelsen af en opvarmet katode var vigtig for udviklingen af elektrisk vakuumteknologi. I 1922 blev der oprettet et elektrisk vakuumanlæg i Petrograd, som fusionerede med Svetlana elektriske lampeanlæg. I forskningslaboratoriet for denne plante udførte Vekshinsky mangefacetteret forskning inden for fysik og teknologi af elektroniske enheder (om katoders emissionsegenskaber, gasudvikling af metal og glas og andre).

Overgangen fra lange bølger til korte og mellemstore bølger og opfindelsen af superheterodynen og udviklingen af radioudsendelser krævede udvikling af mere avancerede rør end trioder. En afskærmet lampe med to gitter (tetrode), udviklet i 1924 og forbedret i 1926 af det amerikanske helvede, og en elektrisk vakuumlampe med tre gitter (pentode), foreslået af ham i 1930, løste problemet med at øge radioens driftsfrekvenser udsendelse. Pentoder er blevet de mest almindelige radiorør. Udviklingen af specielle metoder til radiomodtagelse forårsagede fremkomsten af nye typer multi-grid frekvenskonverterende radiorør i 1934-1935. En række kombinerede radiorør dukkede også op, hvis brug gjorde det muligt at reducere antallet af radiorør i modtageren betydeligt. Forholdet mellem elektrovakuum og radioteknik blev særligt tydeligt i den periode, hvor radioteknik gik over til udvikling og brug af VHF-området (ultrakorte bølger - meter-, decimeter-, centimeter- og millimeterområder). Til dette formål blev for det første allerede kendte radiorør væsentligt forbedret. For det andet blev der udviklet elektriske vakuumanordninger med nye principper for styring af elektronstrømme. Disse omfatter multikavitetsmagnetroner (1938), klystroner (1942), bagudbølgede BWO-lamper (1953). Sådanne enheder kunne generere og forstærke meget højfrekvente svingninger, herunder millimeterbølgeområdet. Disse fremskridt inden for elektrovakuumteknologi førte til udviklingen af industrier som radionavigation, radiobelægning og pulseret multikanalkommunikation.

I 1932 foreslog den sovjetiske radiofysiker Rozhansky oprettelsen af enheder med modulering af elektronstrømmen i hastighed. Baseret på hans idé byggede Arsenyev og Heil i 1939 de første enheder til forstærkning og generering af mikrobølgeoscillationer (ultrahøje frekvenser). Af stor betydning for teknologien til decimeterbølger var værkerne af Devyatkov, Khokhlov, Gurevich, som i 1938 - 1941 designede trioder med flade diskelektroder. Efter samme princip blev metal-keramiske lamper lavet i Tyskland, og beacon-lamper blev lavet i USA.

Oprettet i 1943 Compfners rejsebølgerør (TWT'er) sikrede videreudviklingen af mikrobølgeradiorelækommunikationssystemer. For at generere kraftige mikrobølgeoscillationer blev en magnetron foreslået i 1921 af Helvede. Forskning på magnetronen blev udført af russiske videnskabsmænd - Slutsky, Grekhova, Steinberg, Kalinin, Zusmanovsky, Braude, i Japan - Yagi, Okabe. Moderne magnetroner stammer fra 1936 - 1937, da hans samarbejdspartnere, Alekseev og Molyarov, baseret på ideen om Bonch-Bruevich udviklede multikavitetsmagnetroner.

I 1934 udførte ansatte i det centrale radiolaboratorium, Korovin og Rumyantsev, det første eksperiment med brugen af radiolokalisering og bestemmelse af et flyvende fly. I 1935 blev det teoretiske grundlag for radiolaktation udviklet på Leningrad Institute of Physics and Technology af Kobzarev. Samtidig med udviklingen af vakuumelektriske enheder, på anden fase af elektronikudvikling, blev gasudladningsenheder skabt og forbedret.

I 1918, som et resultat af Dr. Schröters forskningsarbejde, producerede det tyske firma Pintsch de første industrielle glødelamper ved 220 V. Begyndende i 1921 producerede det hollandske firma Philips de første neon glødelamper ved 110 V. I USA , dukkede de første miniature neonlamper op i 1929

4. RADIOTEKNIK OG ELEKTRONIK.NY UDVIKLING

I efterkrigsårene begyndte skabelsen af et elektronisk tv-netværk og produktionen af tv-modtagere til massebrug, indførelsen af radiokommunikation i forskellige dele af den nationale økonomi, transport, geologisk udforskning og byggeri. Multikanal telemetriværktøjer bliver skabt til jordsatellitter, radiosporing og kommunikation med dem fra forskellige landområder og verdenshavet.

I denne periode slutter æraen med elektroniske rør, og tiden for halvlederteknologi begynder. Dette nødvendiggør en omstrukturering af systemet med uddannelse af specialister, i design og produktion af radioindustriens produkter baseret på nye principper og elementært grundlag. Begyndelsen af halvfjerdserne går tilbage til udseendet af integrerede kredsløb, mikroprocessorteknologi, ultra-langrækkende rumradiokommunikation og gigantiske radioteleskoper, der er i stand til at opfange radiosignaler fra rummets dybder. Takket være succeserne med raketteknologi og radiotelemetri har astronomer lært meget mere om solsystemets planeter end i hele denne videnskabs tidligere århundreder gamle historie.

Moderne radioteknik er et af de avancerede områder inden for videnskab og teknologi, engageret i søgningen efter nye anvendelser af elektriske oscillerende processer inden for en bred vifte af områder, udvikling af radioudstyr, dets produktion og praktiske implementering. Takket være indsatsen fra mange tusinde videnskabsmænd og designere, både indenlandske og udenlandske, baseret på resultaterne af elektronik og mikroelektronik, har radioteknik for nylig oplevet endnu et kvalitativt spring i bogstaveligt talt alle dens retninger.

Ved at fortsætte med at udvikle traditionelle anvendelsesområder - radioudsendelser, tv, radar, radioretningssøgning, radiotelemetri, radiorelækommunikation - lykkedes det specialister at opnå en betydelig forbedring af alle kvalitetsindikatorer for radioudstyr, hvilket gjorde det mere moderne og bekvemt at bruge. Anvendelsesområdet for radioteknik er også udvidet: i medicin - til behandling af sygdomme med ultrahøjfrekvente strømme, i biologi - til undersøgelse af adfærd og migration af dyr, fisk og fugle ved hjælp af, i maskinteknik - for højfrekvent hærdning af metaldele.

Moderne radioteknik er også en enorm radioteknisk industri, der producerer millioner af sort-hvide og farve-fjernsyn, modtagere af en bred vifte af mærker og kategorier, for ikke at nævne specielt udstyr til videnskabelig forskning, multi-purpose radiostationer - fra kraftige broadcasting til mobil bærbar og bærbar.

Radioingeniørvirksomheder er også producenter af en betydelig del af radioudstyrskomponenter: sløjfespoler, transformatorer til forskellige formål, båndomskiftere, forskellige fastgørelseselementer og meget mere, der er nødvendigt i moderne udstyr. Derfor er de præget af en bred vifte af arbejdsfag, hvoraf mange kræver uddannelse i erhvervsuddannelsessystemet. For eksempel stempler af metalprodukter og plast. Disse erhverv er yderst nødvendige til fremstilling af instrumentkasser, strukturelle dele og dele af komplekse konfigurationer. Faktisk er disse operatører af specielle presser, der styrer de arbejdsorganer, der regulerer arbejdstempoet, leveringshastigheden af materiale og emner.

Behovet for at øge hastigheden på computere tvinger specialister til at lede efter flere og flere nye midler til at forbedre mikrokredsløbsproduktionsteknologien, optimere deres arkitektoniske organisation og de fysiske principper for behandling af digital og logisk information. De allerede kendte midler inden for jord- og rumelektronik, tv, telefoni og telemetri ændrer sig markant.

Digitale metoder til signalbehandling, overgangen til ultrahøje frekvenser, den udbredte brug af satellitsystemer som tv-repeatere med flere programmer, ultrapræcise navigationssystemer til hurtig assistance til dem, der er i nød på havet, vejrudsigtstjenester og i undersøgelse af naturressourcer bliver i stigende grad introduceret i disse områder af elektronisk teknologi.

Mange fremskridt inden for mikroelektronik har givet anledning til behovet for at revidere etablerede standarder for alle komponenter, der anvendes i en række forskellige udstyr - modstande og kondensatorer, halvlederelementer og konnektorer, telemekanik og automationsdele. Kravet til nøjagtigheden af elektriske parametre og mekaniske egenskaber for relaterede produkter ændrer sig også fundamentalt. For eksempel er masseproduceret husholdningsudstyr - afspillere, båndoptagere, videooptagere - i øjeblikket meget præcise enheder, faktisk en legering af kompleks elektronik og mekanik af høj kvalitet.

Hvis vi taler om specialudstyr, værktøjsmaskiner, præcisionsudstyr, moderne robotter, der bruges til produktion af mikrokredsløb, så er kravene til deres nøjagtighed endnu højere. Derfor produceres mange typer moderne elektroniske produkter ved hjælp af mikroskoper og videoovervågningssystemer, som giver højkvalitetsbilleder af fremstillede dele på en stor tv-skærm.

Halvlederteknologi og mange andre komponenter i elektronik er fremstillet på basis af specielle ultrarene materialer: silicium, safir, galliumarsenid, sjældne jordarter, ædelmetaller og deres legeringer. De mest kritiske teknologiske operationer i produktionen af halvleder-integrerede kredsløb finder sted i rum med steril renlighed, konstant temperatur og overskydende lufttryk for at udelukke enhver ekstern kilde til forurening. I sådanne produktioner bærer alle arbejdere specielle jakkesæt og passende sko. De har absolut brug for et godt syn, og rysten (rysten) af hænderne er kontraindiceret.

Miniaturisering og automatisering af elektronikindustrien gør det muligt, selv på dette stadium, at bruge elementer af ubemandet teknologi, når visse typer elektronikprodukter fremstilles uden direkte menneskelig deltagelse: råmaterialer leveres til input fra en produktionslinje eller sektion, og det færdige produkt opnås ved udgangen. Men de fleste typer produkter produceres stadig med menneskelig deltagelse, så listen over arbejderprofessioner er ret stor. Den stigende kompleksitet af produktproduktion er normalt forbundet med en stigning i obligatoriske teknologiske operationer og deres specificitet. Dette indebærer behovet for professionel specialisering af arbejdere i deres beherskelse af komplekst industrielt udstyr og viden om alt, der ligger til grund for denne teknologiske operation, såvel som alle de faktorer, der påvirker kvaliteten af de producerede produkter.

De mest almindelige og nødvendige erhverv er en operatør af vakuum-sprøjteprocesser, en operatør af diffusionsprocesser, en justering af dele og enheder, en tester af dele og enheder og andre.

Mikroelektronikprodukter stiger hvert år, og denne tendens vil næppe ændre sig inden for en overskuelig fremtid. Det er produktionen af mikrokredsløb med en høj grad af integration, der kan tilfredsstille vores nationale økonomis stadigt voksende behov. Dette er udsigten til udviklingen af elektronikindustrien.

5. MODERNE FORSTÅELSE AF RADIOENGINEERING OG ELEKTRONIK

I den moderne verden får vi muligheden for øjeblikkeligt at finde den rigtige person, der bor på den anden side af verden, finde den nødvendige information uden at rejse os fra stolen og kaste os ud i fortidens eller fremtidens fascinerende verden. Alt rutinemæssigt og arbejdskrævende arbejde har længe været betroet robotter og maskiner. Eksistensen er ikke blevet så enkel og forståelig som før, men bestemt mere underholdende og lærerig.

Vores liv er fyldt med radioteknologi og elektronik, det krydses af endeløse ledninger og kabelforbindelser, vi er påvirket af elektriske signaler og elektromagnetisk stråling. Dette er resultatet af den hurtige udvikling af elektronik og radioteknologi. Mobilkommunikation har slettet alle rumlige og tidsmæssige grænser, kurerleveringstjenesten i onlinebutikken har frataget os vanskelige og kedelige indkøbsture og køer. Alt dette er blevet så solidt etableret i vores liv, at det er svært at forestille sig, hvordan folk klarede sig uden det i århundreder. Udviklingen af radioteknik og elektronik bidrog til introduktionen af mikroprocessorcomputere i livet, fuldstændig automatisering af visse typer produktion og etablering af forbindelser med de mest utilgængelige punkter designet til at udføre informationsudveksling.

Hver dag bliver verden opmærksom på elektroniske og radiotekniske innovationer. Selvom de i det store og hele ikke bliver til reelle innovationer, da kun de kvantitative egenskaber ændres, opnået ved at placere et større antal elementer på en fast arealenhed, og selve ideen kan være et år eller mere siden. Fremskridt er uden tvivl interessant for mange mennesker, så det er meget vigtigt, at alle interesserede kan forene sig, dele observationer og opdagelser, skabe og implementere virkelig nye og populære opfindelser, der har til formål at forbedre levestandarden for mennesker rundt om i verden.

Ved at bruge en række forskellige udstyr og apparater i hverdagen hører vi ofte om begreber som radioteknik og elektronik. For at forstå strukturen eller driften af et bestemt element er vi nødt til at ty til hjælp fra internettet, forskellige specialiserede magasiner og bøger.

Udviklingen af radioteknisk videnskab begyndte, da de første radiostationer dukkede op, som fungerede på korte radiobølger. Med tiden blev radiokommunikationen bedre på grund af overgangen til længere radiobølger og forbedringer af senderne.

Det er umuligt at forestille sig driften af tv- eller radiosystemer uden radiotekniske enheder, som bruges i industri- og rumfartsområdet, i fjernbetjening, radar og radionavigation. Desuden bruges radiotekniske enheder selv i biologi og medicin. Tabletter, lyd- og videoafspillere, bærbare computere og telefoner - dette er en ufuldstændig liste over de radioenheder, vi støder på hver dag. Et vigtigt element i ethvert lands økonomi er investeringsstyring. Radioteknikindustrien står ligesom elektronik ikke stille, den udvikler sig konstant, gamle modeller bliver forbedret, og helt nye enheder dukker op.

Det skal bemærkes, at alle former for radioteknik og elektroniske enheder gør vores liv lettere, hvilket gør det meget mere interessant og rigt. Og man kan ikke andet end glæde sig over, at mange unge i dag, der gerne vil have en god forståelse for radioteknik og elektronik, kommer ind på forskellige videregående og sekundære uddannelsesinstitutioner på de relevante fakulteter. Dette tyder på, at disse grene af videnskab og teknologi i fremtiden ikke vil stå stille, men vil fortsætte med at forbedre og fylde vores liv med endnu mere interessante enheder og enheder.

BRUGTE BØGER

1. Ordbog over fremmedord. 9. udg. Forlaget "Russisk sprog" 1979, rev. - M.: "Russisk sprog", 1982 - 608 s.

2. Vinogradov Yu.V. "Grundlæggende om elektronisk og halvlederteknologi." Ed. 2., tilføj. M., "Energi", 1972 - 536 s.

3. Radiomagasin, nummer 12, 1978

4. Moderne artikler fra magasiner om radioteknik og elektronik.

Udgivet på Allbest.ru

...

Lignende dokumenter

Koncept, områder, hovedafsnit og udviklingsretninger for elektronik. Generelle karakteristika for kvante-, faststof- og vakuumelektronik, retninger for deres udvikling og anvendelse i det moderne samfund. Fordele og ulemper ved plasmaelektronik.

abstract, tilføjet 02/08/2013

Undersøgelse af oprindelsen og udviklingsstadierne af solid-state elektronik. Videnskabelige opdagelser af Michael Faraday, Ferdinand Brown (skabelse af trådløs telegrafi). Picards "cat's whisker" krystaldetektor. Udvikling af detektor-generatoren O.V. Losev.

abstract, tilføjet 12/09/2010

Radiokommunikation som transmission og modtagelse af information ved hjælp af radiobølger, der forplanter sig i rummet uden ledninger, dens varianter og omfanget af praktisk anvendelse i dag. Fysisk grundlag for tv-transmission af billeder. Historien om opfindelsen af radio.

præsentation, tilføjet 23/04/2013

Hovedstadier af enhedsdesign. Den radio-elektroniske industris rolle og plads i Ruslands nationale teknologiske system. Dannelse af kontraktudviklingsmarkedet. Teknologi til produktion af halvlederenheder og integrerede kredsløb.

kursusarbejde, tilføjet 22.11.2010

Naturvidenskabelige opdagelser inden for elektroteknik. De første trådløse kommunikationsenheder. Dannelse af det videnskabelige grundlag for radioteknik. Begyndelsen på trådløs kommunikation. Introduktion af radiostationer i masseproduktion. Historie om radio og "trådløs telegrafi".

abstrakt, tilføjet 06/10/2015

Måleudstyr på moderne telenet. Udviklingstilstand på markedet for måleudstyr. System og operationelt måleudstyr. Typiske kanaler og stier for det primære netværk. Moderne optiske transmissionssystemer.

afhandling, tilføjet 06/01/2012

Stadier af udvikling af informationselektronik. Elektriske signalforstærkere. Udvikling af halvlederinformationsteknologi. Integrerede logiske og analoge mikrokredsløb. Elektroniske maskiner med hukommelse. Mikroprocessorer og mikrocontrollere.

abstract, tilføjet 27.10.2011

Forudsætninger for fremkomsten af elektroteknik. Første forsøg med elektricitet. Anvendelse af matematiske apparater i beskrivelsen af åbne fænomener. Oprettelse af en elektrisk motor og telegraf. Offentlig demonstration af radiomodtageren af den russiske videnskabsmand A.S. Popov i maj 1895

abstract, tilføjet 08/09/2015

Stadier og tendenser i udviklingen af mikroelektronik. Silicium og kulstof som materialer i tekniske og levende systemer. Fysisk karakter af faste stoffers egenskaber. Ioniske og elektroniske halvledere. Lovende materialer til elektronik: gråt tin, kviksølvtellurid.

abstract, tilføjet 23/06/2010

Historien om opfindelsen og udviklingen af kameraet. En undersøgelse af de vigtigste funktioner, fordele og ulemper ved indbyggede, kompakte og SLR digitale kameraer. Gennemgang af måder at optage billeder på digitale medier. Karakteristika for processen med at vælge en optagetilstand.

Begrebet "radioelektronik" blev dannet som et resultat af at kombinere begreberne "radioteknik" og "elektronik".

Radioteknik er et videnskabsområde, der bruger elektromagnetiske svingninger i radiofrekvensområdet til at transmittere information over lange afstande.

Elektronik er et område inden for videnskab og teknologi, der bruger fænomener med bevægelse af elektriske ladningsbærere, der forekommer i et vakuum, gasser, væsker og faste stoffer. Udviklingen af elektronik har gjort det muligt at skabe en elementær base for radioelektronik.

Radioelektronik er følgelig den fælles betegnelse for en række områder inden for videnskab og teknologi relateret til transmission og transformation af information baseret på brugen af radiofrekvente elektromagnetiske oscillationer og bølger; de vigtigste er radioteknik og elektronik. Metoder og midler til radioelektronik bruges inden for de fleste områder af moderne teknologi og videnskab.

Hovedstadier i udviklingen af radioelektronik

Radioens fødselsdag anses for at være den 7. maj 1895, hvor A.S. Popov demonstrerede "en enhed til at detektere og optage elektriske vibrationer." Uafhængigt af Popov, men senere end ham, gentog Marconi i slutningen af 1895 Popovs eksperimenter med radiotelegrafi.

Opfindelsen af radio var en logisk konsekvens af udviklingen af videnskab og teknologi. I 1831 opdagede M. Faraday fænomenet elektromagnetisk induktion i 1860-1865. J.C. Maxwell skabte teorien om det elektromagnetiske felt og foreslog et system af elektrodynamiske ligninger, der beskriver det elektromagnetiske felts opførsel. Den tyske fysiker G. Hertz i 1888 var den første, der eksperimentelt bekræftede eksistensen af elektromagnetiske bølger og fandt en måde at ophidse og detektere dem. Opdagelsen af den interne fotoelektriske effekt i 1873 af W. Smith og den eksterne fotoelektriske effekt i 1887 af G. Hertz tjente som grundlag for den tekniske udvikling af fotoelektriske enheder. Disse videnskabsmænds opdagelser blev udarbejdet af mange andre.

Samtidig udviklede elektronisk teknologi sig. I 1884 opdagede T. Edison termionisk emission, og mens Richardson studerede dette fænomen i 1901, var der allerede skabt katodestrålerør. Den første elektriske vakuumanordning med en termionisk katode - en diode - blev udviklet af D.A. Fleming i 1904 i Storbritannien og bruges til at rette op på højfrekvente svingninger i en radiomodtager. I 1905 opfandt Helvede gastronen, 1906-1907. blev præget af oprettelsen i USA af D. Forest af en tre-elektrode elektrisk vakuumenhed, kaldet en "triode". Funktionaliteten af trioden viste sig at være ekstremt bred. Det kunne bruges i forstærkere og generatorer af elektriske svingninger i en bred vifte af frekvenser, frekvensomformere osv. De første indenlandske trioder blev produceret i 1914-1916. uanset N.D. Papaleksi og M.A. Bonch-Bruevich. I 1919 udviklede V. Schottky en vakuumanordning med fire elektroder - en tetrode, hvis udbredte praktiske anvendelse begyndte i perioden 1924-1929. Arbejdet af I. Langmuir førte til skabelsen af en fem-elektrode enhed - en pentode. Senere dukkede mere komplekse og kombinerede elektroniske enheder op. Elektronik og radioteknik smeltede sammen til radioelektronik.

I 1950-1955 En række elektrovakuumenheder, der er i stand til at fungere ved frekvenser op til millimeterbølgeområdet, blev skabt og sat i masseproduktion. Fremskridt i udviklingen og produktionen af elektriske vakuumanordninger gjorde det muligt at skabe ret komplekse radiosystemer allerede i fyrrerne af det tyvende århundrede.

Den konstante komplikation af problemer løst af radio-elektroniske systemer krævede en stigning i antallet af elektriske vakuumenheder, der blev brugt i udstyret. Udviklingen af halvlederenheder begyndte noget senere. I 1922 blev O.V. Losev opdagede muligheden for at generere elektriske svingninger i et kredsløb med en halvlederdiode. Et stort bidrag til teorien om halvledere i den indledende fase blev lavet af de sovjetiske videnskabsmænd A.F. Ioffe, B.P. Davydov, V.E. Loksharev.

Interessen for halvlederenheder steg kraftigt efter 1948-1952. i Bell-Telephone-selskabets laboratorium under ledelse af W.B. Shockley skabte transistoren. På hidtil uset kort tid begyndte masseproduktion af transistorer i alle industrialiserede lande.

Fra slutningen af 50'erne - begyndelsen af 60'erne. radioelektronik bliver hovedsageligt halvleder. Overgangen fra diskrete halvlederenheder til integrerede kredsløb, der indeholder op til titusinder til hundredtusindvis af transistorer på en kvadratcentimeter substratareal og er komplette funktionelle enheder, har yderligere udvidet radioelektronikkens muligheder i den tekniske implementering af komplekse radiotekniske komplekser . Forbedringen af elementbasen har således ført til muligheden for at skabe udstyr, der er i stand til at løse stort set ethvert problem inden for videnskabelig forskning, teknik, teknologi mv. .

Betydningen af radioelektronik i det moderne menneskes liv

Radioelektronik er et vigtigt værktøj inden for kommunikationsteknologi. Det moderne samfunds liv er utænkeligt uden udveksling af information, som udføres ved hjælp af moderne radioelektronik. Det bruges i radiokommunikationssystemer, radioudsendelser og fjernsyn, radar- og radionavigation, radiostyring og radiotelemetri, i medicin og biologi, i industri- og rumprojekter. I den moderne verden er fjernsyn, radioer, computere, rumskibe og supersoniske fly utænkelige uden radioelektronik.