Konseptet med radioelektronikk. Utviklingsstadier av radioteknikk og elektronikk Grunnleggende prinsipper for informasjonsoverføring og mottak

Historie og utvikling av radioteknikk

Emnet elektronisk ingeniørfag er teori og praksis for bruk av elektroniske, ioniske og halvlederenheter i enheter, systemer og installasjoner for ulike områder av nasjonaløkonomien. Fleksibiliteten til elektronisk utstyr, høy hastighet, nøyaktighet og følsomhet åpner for nye muligheter innen mange grener av vitenskap og teknologi.

Radio (fra latin "radiare" - å sende ut, sende ut stråler) -

1). En metode for trådløs overføring av meldinger over avstand ved hjelp av elektromagnetiske bølger (radiobølger), oppfunnet av den russiske forskeren A.S. Popov i 1895;

2). Vitenskaps- og teknologifeltet knyttet til studiet av de fysiske fenomenene som ligger til grunn for denne metoden og dens bruk i kommunikasjon, kringkasting, TV, plassering, etc.

Radio, som nevnt ovenfor, ble oppdaget av den store russiske forskeren Alexander Stepanovich Popov. Datoen for oppfinnelsen av radio anses å være 7. mai 1895, da A.S. Popov laget en offentlig rapport og demonstrasjon av driften av radiomottakeren sin på et møte i Fysikkavdelingen til det russiske fysisk-kjemiske foreningen i St. Petersburg.

Utviklingen av elektronikk etter oppfinnelsen av radio kan deles inn i tre stadier: radiotelegraf, radioteknikk og selve elektronikkstadiet.

I løpet av den første perioden (omtrent 30 år) utviklet radiotelegrafi seg og det vitenskapelige grunnlaget for radioteknikk ble utviklet. For å forenkle utformingen av en radiomottaker og øke dens følsomhet, ble det utført intensiv utvikling og forskning i forskjellige land på ulike typer enkle og pålitelige detektorer for høyfrekvente svingninger - detektorer.

I 1904 ble den første to-elektrode lampen (diode) bygget, som fortsatt brukes som detektor for høyfrekvente oscillasjoner og likeretter av tekniske frekvensstrømmer, og i 1906 dukket det opp en karborundumdetektor.

En tre-elektrode lampe (triode) ble foreslått i 1907. I 1913 ble en krets for en lampregenerativ mottaker utviklet og kontinuerlige elektriske oscillasjoner ble oppnådd ved bruk av en triode. Nye elektroniske generatorer gjorde det mulig å erstatte gnist- og lysbueradiostasjoner med rørstasjoner, noe som praktisk talt løste problemet med radiotelefoni. Innføringen av vakuumrør i radioteknikk ble tilrettelagt av første verdenskrig. Fra 1913 til 1920 ble radioteknologi til rørteknologi.

De første radiorørene i Russland ble laget av N.D. Papaleksi i 1914 i St. Petersburg. På grunn av mangelen på perfekt pumping var de ikke vakuum, men gassfylte (med kvikksølv). De første vakuummottaks- og forsterkerrørene ble produsert i 1916 av M.A. Bonch-Bruevich. Bonch-Bruevich ledet i 1918 utviklingen av innenlandske forsterkere og generatorradiorør ved Nizhny Novgorod Radio Laboratory. Da ble det første vitenskapelige og radiotekniske instituttet opprettet i landet med et bredt handlingsprogram, som tiltrakk seg mange talentfulle forskere og unge radioingeniørentusiaster til å jobbe innen radio. Nizhny Novgorod-laboratoriet ble en ekte smed av radiospesialister; mange områder innen radioteknikk ble født i det, som senere ble uavhengige seksjoner av radioelektronikk.

I mars 1919 begynte serieproduksjonen av RP-1 elektronrøret. I 1920 fullførte Bonch-Bruevich utviklingen av verdens første generatorlamper med kobberanode og vannkjøling med en effekt på opptil 1 kW, og i 1923 - med en effekt på opptil 25 kW. Ved radiolaboratoriet i Nizhny Novgorod O.V. Losev i 1922 oppdaget muligheten for å generere og forsterke radiosignaler ved hjelp av halvlederenheter. Han skapte en rørløs mottaker - Kristadin. I disse årene ble det imidlertid ikke utviklet metoder for å produsere halvledermaterialer, og oppfinnelsen hans ble ikke utbredt.

I løpet av den andre perioden (omtrent 20 år) fortsatte radiotelegrafi å utvikle seg. Samtidig ble radiotelefoni og radiokringkasting mye utviklet og brukt, og radionavigasjon og radiolokalisering ble opprettet. Overgangen fra radiotelefoni til andre anvendelsesområder for elektromagnetiske bølger ble mulig takket være prestasjonene til elektrovakuumteknologi, som mestret produksjonen av forskjellige elektroniske og ioneenheter.

Overgangen fra lange bølger til korte og mellomstore bølger, samt oppfinnelsen av superheterodyne-kretsen, krevde bruk av mer avanserte lamper enn trioden.

I 1924 ble en skjermet lampe med to gitter (tetrode) utviklet, og i 1930 - 1931. - pentode (lampe med tre rutenett). Elektroniske rør begynte å bli produsert med indirekte oppvarmede katoder. Utviklingen av spesielle metoder for radiomottak krevde opprettelsen av nye typer multigrid-lamper (blanding og frekvenskonvertering i 1934 - 1935). Ønsket om å redusere antall lamper i en krets og øke effektiviteten til utstyr førte til utviklingen av kombinerte lamper.

Utviklingen og bruken av ultrakorte bølger førte til forbedringen av kjente elektroniske rør (rør av eikenøtter, metallkeramiske trioder og beacon-rør dukket opp), samt utviklingen av elektrovakuumenheter med et nytt prinsipp for elektronstrømskontroll - multikavitetsmagnetroner , klystroner, omreisende bølgerør. Disse prestasjonene med elektrovakuumteknologi førte til utviklingen av radar, radionavigasjon, pulsert flerkanals radiokommunikasjon, TV, etc.

Samtidig skjedde det en utvikling av ioneenheter som bruker en elektronutladning i en gass. Kvikksølvventilen, oppfunnet tilbake i 1908, ble betydelig forbedret. En gastron (1928-1929), en tyratron (1931), en zenerdiode, neonlamper osv. dukket opp.

Utviklingen av metoder for overføring av bilder og måleutstyr ble ledsaget av utvikling og forbedring av ulike fotoelektriske enheter (fotoceller, fotomultiplikatorer, sende fjernsynsrør) og elektrondiffraksjonsenheter for oscilloskop, radar og fjernsyn.

I løpet av disse årene ble radioteknikk til en uavhengig ingeniørvitenskap. Elektrovakuum- og radioindustrien utviklet seg intensivt. Det ble utviklet tekniske metoder for beregning av radiokretser, og det ble utført omfattende vitenskapelig forskning, teoretisk og eksperimentelt arbeid.

Og den siste perioden (60-70-tallet) er epoken med halvlederteknologi og selve elektronikken. Elektronikk blir introdusert i alle grener av vitenskap, teknologi og nasjonal økonomi. Som et kompleks av vitenskaper, er elektronikk nært knyttet til radiofysikk, radar, radionavigasjon, radioastronomi, radiometeorologi, radiospektroskopi, elektronisk databehandling og kontrollteknologi, radiokontroll på avstand, telemetri, kvanteradioelektronikk, etc.

I løpet av denne perioden fortsatte ytterligere forbedringer av elektriske vakuumenheter. Mye oppmerksomhet rettes mot å øke deres styrke, pålitelighet og holdbarhet. Grunnløse (finger-type) og subminiatyrlamper ble utviklet, noe som gjør det mulig å redusere dimensjonene til installasjoner som inneholder et stort antall radiolamper.

Intensivt arbeid fortsatte innen faststofffysikk og teorien om halvledere; metoder for å produsere enkeltkrystaller av halvledere, metoder for deres rensing og introduksjon av urenheter ble utviklet. Den sovjetiske skolen til akademiker A.F. Ioffe ga et stort bidrag til utviklingen av halvlederfysikk.

Halvlederenheter spredte seg raskt og bredt på 50-70-tallet til alle områder av den nasjonale økonomien. I 1926 ble det foreslått en halvleder AC-likeretter laget av kobberoksid. Senere dukket det opp likerettere laget av selen og kobbersulfid. Den raske utviklingen av radioteknologi (spesielt radar) under andre verdenskrig ga ny drivkraft til forskning innen halvledere. Mikrobølgevekselstrømpunktlikerettere basert på silisium og germanium ble utviklet, og senere dukket det opp plane germaniumdioder. I 1948 skapte amerikanske forskere Bardeen og Brattain en germanium punkt-punkt triode (transistor), egnet for å forsterke og generere elektriske oscillasjoner. Senere ble en silisiumpunkttriode utviklet. På begynnelsen av 70-tallet ble punkt-punkttransistorer praktisk talt ikke brukt, og hovedtypen transistor var en plan transistor, først produsert i 1951. Ved slutten av 1952, en plan høyfrekvent tetrode, en felteffekttransistor og andre typer halvlederenheter ble foreslått. I 1953 ble drifttransistoren utviklet. I løpet av disse årene ble nye teknologiske prosesser for prosessering av halvledermaterialer, metoder for fremstilling av p-n-kryss og selve halvlederenheter mye utviklet og studert. På begynnelsen av 70-tallet, i tillegg til plane og drivende germanium- og silisiumtransistorer, ble andre enheter som brukte egenskapene til halvledermaterialer mye brukt: tunneldioder, kontrollerte og ukontrollerte firelags koblingsenheter, fotodioder og fototransistorer, varicaps, termistorer, etc.

Utviklingen og forbedringen av halvlederenheter er preget av en økning i driftsfrekvenser og en økning i tillatt effekt. De første transistorene hadde begrensede muligheter (maksimale driftsfrekvenser i størrelsesorden hundrevis av kilohertz og spredningskrefter i størrelsesorden 100 - 200 mW) og kunne utføre bare noen funksjoner til vakuumrør. For det samme frekvensområdet ble det laget transistorer med en effekt på titalls watt. Senere ble det laget transistorer som var i stand til å operere ved frekvenser opp til 5 MHz og spre effekt i størrelsesorden 5 W, og allerede i 1972 ble det laget prøver av transistorer for driftsfrekvenser på 20 - 70 MHz med spredningseffekter som nådde 100 W eller mer. Laveffekttransistorer (opptil 0,5 - 0,7 W) kan fungere ved frekvenser over 500 MHz. Senere dukket det opp transistorer som opererte ved frekvenser på rundt 1000 MHz. Samtidig ble det arbeidet med å utvide driftstemperaturområdet. Transistorer laget på basis av germanium hadde opprinnelig driftstemperaturer ikke høyere enn +55 ¸ 70 ° C, og de basert på silisium - ikke høyere enn +100 ¸ 120 ° C. Prøvene av galliumarsenid-transistorer som ble opprettet, viste seg senere å være operative ved temperaturer opp til +250 ° C, og deres driftsfrekvenser ble til slutt økt til 1000 MHz. Det finnes karbidtransistorer som opererer ved temperaturer opp til 350 °C. Transistorer og halvlederdioder var overlegne vakuumrør i mange henseender på 70-tallet og erstattet dem til slutt fullstendig fra elektronikkfeltet.

Designere av komplekse elektroniske systemer, som teller titusenvis av aktive og passive komponenter, står overfor oppgaven med å redusere størrelsen, vekten, strømforbruket og kostnadene til elektroniske enheter, forbedre ytelsesegenskapene deres og, viktigst av alt, oppnå høy driftssikkerhet. Disse problemene løses med hell av mikroelektronikk - en gren av elektronikk som dekker et bredt spekter av problemer og metoder knyttet til design og produksjon av elektronisk utstyr i mikrominiatyrdesign på grunn av fullstendig eller delvis eliminering av diskrete komponenter.

Hovedtrenden innen mikrominiatyrisering er "integrasjonen" av elektroniske kretser, dvs. ønsket om å samtidig produsere et stort antall elementer og komponenter i elektroniske kretser som er uløselig forbundet. Derfor, blant de ulike områdene av mikroelektronikk, viste integrert mikroelektronikk, som er et av hovedområdene i moderne elektronisk teknologi, seg å være det mest effektive. I dag er ultrastore integrerte kretser mye brukt; alt moderne elektronisk utstyr, spesielt datamaskiner osv., er bygget på dem.

Brukte bøker:

1. Ordbok med fremmedord. 9. utg. Forlag "Russisk språk" 1979, rev. - M.: "Russisk språk", 1982 - 608 s.

2. Vinogradov Yu.V. "Grunnleggende for elektronisk og halvlederteknologi." Ed. 2., legg til. M., "Energi", 1972 - 536 s.

3. Radiomagasin, nummer 12, 1978

Historie og utvikling av radioteknikk. Elektronikkfaget er teori og praksis for bruk av elektroniske, ioniske og halvledere enheter i enheter, systemer og installasjoner for ulike områder av den nasjonale økonomien. Fleksibilitet

Introduksjon til utdanningsprogrammet "Radioelektronikk".

Leksjonsnotater

I. Organisatorisk øyeblikk

(lysbilde 1)

God ettermiddag, kjære gutter! Jeg er leder for barnas kreative forening "Radioelectronics" ved Senter for tilleggsutdanning av barn Sobolev I.V.

I dag i klassen vil jeg invitere deg til å ta en kort reise inn i en verden av radioteknikk og elektronikk.

II. Forberedende stadium

Tenk deg ... steinalderen, deretter bronsealderen. 1800-tallet er dampens og elektrisitetens tidsalder, men hva skal vi kalle vår tid?

Atomets tidsalder, elektrisitet, kommunikasjon, telekommunikasjon, databehandling... Vår tid kalles ikke uten grunn for atomets tidsalder, romalderen, kommunikasjonens og telekommunikasjonens tidsalder...

Litt mer enn hundre år har gått siden radioen ble oppfunnet, men prøv å la det moderne mennesket være uten radio, fjernsyn eller datamaskin.

(lysbilde 2)

Men det hele startet enkelt. For mer enn 2,5 tusen år siden beskrev grekerne et fenomen som bare de forsto. Tiltrekker lette kropper med en ravpinne og gnidd ull. De kalte dette fenomenet elektrisitet (på gresk betyr rav "elektron"). Men folk fikk elektronene til å virke for litt over 200 år siden. Den nye energitypen har blitt så universell at det nå er vanskelig å forestille seg livet vårt uten elektrisitet.

III. Hoveddel

(lysbilde 3)

– Hva er strøm? (elevene svarer på spørsmål)

Elektrisitet er evnen til å overføre energi over store avstander. Og veldig enkle, praktiske transportmidler - ikke et rør med varm damp, ikke en sammensetning av kull - alt du trenger er en kobber- eller aluminiumsleder for at milliarder av elektronarbeidere kan komme til arbeidsstedet sitt.

Elektrisitet er evnen til å dele energi i alle deler og distribuere den blant et stort antall forbrukere: kjør en ledning inn i leiligheten og bruk den så mye du trenger.

Elektrisitet er umiddelbar transformasjon av mottatt energi til enhver form du trenger: lys, varme, mekanisk bevegelse. Dette er kompakte, enkle og skarpe lyskilder, kompakte, enkle elektromekaniske motorer (tenk deg en bensinmotor installert på en båndopptaker) og mange av de viktigste enhetene og prosessene som ikke ville eksistert uten elektrisitet (atompartikkelakselerator, TV, datamaskin ). Kort fortalt har elektrisitet nok fordeler til at det er fordelaktig å først konvertere andre former for energi til elektrisitet, og deretter gjennomføre omvendt konvertering etter behov.

Og hvem av dere kan fortelle meg hvilke typer energi dere vet for å produsere elektrisitet, eller, mer korrekt, elektrisk strøm? (elevene svarer på spørsmålet).

Hvilke stoffer eller materialer leder elektrisk strøm?

DISPLAY AV ENHETEN....(Metall, plast, vann, mann....)

På grunnlag av raskt utviklende radioteknologi og bruken av prestasjonene til mange vitenskaper, oppsto RADIO ELECTRONICS og ble veldig snart nødvendig i nesten alle sfærer av menneskelig aktivitet.

Begrepet "radioelektronikk" kombinerer et bredt spekter av felt innen vitenskap og teknologi knyttet til problemene med å sende, motta og konvertere informasjon ved bruk av elektriske svingninger og elektromagnetiske bølger.

(lysbilde 4)

Radioelektronikk omfatter radioteknikk, elektronikk, lysteknikk og en rekke nye områder: halvleder- og mikroelektronikk, akustoelektronikk, etc.

Visning av verk produsert i t/o....

Hvilken type er disse enhetene?

Så: radioelektronikk er også dyktig kontroll av strømmen av elektroner.

Det er laget mange detaljer som du kan se, høre og til og med føle energi på på avstand.

Radiomikrofon...(show i aksjon)...

Og alt dette er evnen til å kontrollere strømmen av elektroner.

Hvilke radiokomponenter kjenner du til? (elevene svarer på spørsmålet).

Den moderne verden er mettet med elektronisk utstyr, og hver av oss bør ha minst et minimum sett med kunnskap, ferdigheter og evner til å bruke komplekse husholdningsapparater. I dag brukes elektroteknikk overalt: en pilot og en lege, en biokjemiker og en økonom, en metallurg og en musiker kan møte det. Og uansett hvilket yrke en person velger, møter han elektronikk overalt. Og alle som driver med praktisk elektronikk forstår godt at denne hyggelige aktiviteten vil være nyttig for en person av ethvert yrke.

(lysbilde 5)

Under klasser i den kreative foreningen "Radioelectronics" studeres forskjellige radioelementer, deres operasjonsprinsipper og applikasjoner, inkludert integrerte kretser, som er grunnlaget for konstruksjonen av moderne radioelektroniske enheter. Laboratoriestudenter lager og designer elektroniske leker, instrumenter, lærer å arbeide med oppslagsverk og spesiallitteratur, og arbeider med måleinstrumenter.

Et poeng til - radioteknisk design lærer ikke bare, men utdanner også. Det gjør en person mer intelligent, ressurssterk, oppfinnsom, samlet, oversiktlig og ryddig. Det blir en vane å jobbe raskt og nøye sjekke hva som er gjort. Ved å sette sammen elektroniske kretser, justere dem, lete etter en slags feil, lærer du å tenke logisk, resonnere og selvstendig skaffe ny kunnskap.

IV. Praktisk del

Nå skal vi gå videre til den praktiske delen av leksjonen vår.

Før deg: "Elektrisk lommelykt"

Hvilke elektriske deler består den av?

Hvilke elementer består en enkel elektrisk krets av?

(lysbilde 6)

Nåværende kilde
- Forbruker
- Nøkkel
- Ledninger (ledere)

(lysbilde 7), (lysbilde 8), (lysbilde 9), (lysbilde 10)

SPØRSMÅL og visning av elementer.

(lysbilde 11)

ELEVENES PRAKSIS

1) Elektrisk lommelyktkrets

2) Bygg et kretsskjema som inneholder en galvanisk celle og to glødelamper, som hver kan slås på separat fra hverandre.

3) Sett sammen et koblingsskjema for batteri, lampe og to brytere (knapper), plassert slik at du kan slå på lampen fra to forskjellige steder.

4) Dobbeltbryterkrets.

5) Bryter og elektrisk motor.

V. Oppsummering av leksjonen

Kjære gutter, vår reise inn i radioelektronikkens verden har nådd slutten!

Hva nytt lærte du i klassen i dag?

Hvilke radioelementer og deres betegnelser kjente du igjen?

Hvilke elektriske kretser har vi samlet inn?

Hva er rollen til elektrisk strøm i livet vårt?

Kjære gutter, tusen takk for arbeidet ditt. Jeg tror du vil forlate dagens leksjon med godt humør.

Foreløpig er det vanskelig å forestille seg et område av vitenskap og teknologi der prestasjonene til radioteknologi ikke vil bli brukt. Ikke bare lyd- og fjernsynskringkasting, men også mobiltelefoni, romtelefoni, personlig kommunikasjon, personsøkerkommunikasjon, dataradioelektronikk, kontroll av husholdningsapparater, kontroll over land, sjø, luftkjøretøy osv. har allerede blitt godt etablert i hverdagen. Telemetrisystemer utvikler seg raskt, bakkebaserte, luftbårne og rombaserte radarsystemer og kommunikasjonssystemer med utviklingen av nye radiofrekvensområder. Det arbeides intensivt med å lage kommunikasjonsteknologi i mikrobølgefrekvensområdet.

Med utviklingen av digital teknologi reduseres ikke bare relevansen av bruken av radioteknikk og radioelektroniske enheter og systemer, men øker. Slike systemer inkluderer digitale lyd- og TV-kringkastingssystemer. Spørsmål angående masseinnføring av digital TV-kringkasting er allerede i ferd med å bli løst. Utviklingen av høyteknologi har ført til fremveksten av en mikro- og nanoelektronisk base.

Det er nok å merke seg at et moderne fly har om bord mer enn hundre forskjellige radio-elektroniske navigasjonsmidler, plassering, sporing og kommunikasjon gjennom hele flyturen. Eksisterende satellittsystemer gir navigasjon og sporing ikke bare for interkontinentale flyselskaper, men til og med for individuelle kjøretøy, personbiler og fly. Muligheten til å bruke de siste fremskrittene innen radioteknologi har blitt tilgjengelig for vanlige individuelle forbrukere.

Teknologi og produksjon av komponenter og deler spiller i dag en spesiell rolle i utviklingen av radioteknikk og radioelektronikk. Moderne trådløse kommunikasjonssystemer er representert av et bredt spekter av produkter som leveres til markedet. Med den økende kompleksiteten til radioelektroniske systemer, øker også behovet for vedlikehold og administrasjon uten at det går på bekostning av deres tekniske egenskaper. Kun et automatisert kontroll- og overvåkingssystem utviklet på grunnlag av mikrokontrollere og mikroprosessorer kan takle denne oppgaven. For å sikre fleksibilitet i design og produksjon, bruker moderne designsystemer programvarekretsteknikker, dvs. på nivået med å feilsøke et programvareprodukt. Med endringer i kravene til tekniske egenskaper og vedlikeholdstjenester, er det nok å bare gå inn eller "flash" et nytt program for driften av den radio-elektroniske systemkontrolleren.

For tiden foregår det en rivende utvikling av nye informasjonsteknologier for dataoverføring, den såkalte trådløse bluetooth-teknologien. Denne teknologien lar deg opprette et lokalt datanettverk innenfor en radius på 20...100 meter, og sikrer driften av en hel rekke enheter: datamaskin, mobiltelefon, skriver, diverse husholdningsapparater, etc. Driftsfrekvensområdet som brukes er for øyeblikket definert som 2,4-2,4835 GHz. Denne trådløse kommunikasjonsteknologien lar deg kontrollere ulike enheter, både datamaskinbasert og uten bruk av datamaskin. Nesten alle enheter har allerede visse noder for behandling, konvertering og overføring av informasjon.

Ris. 1.38 Bruksområder for trådløs Bluetooth-dataoverføringsteknologi

Hovedelementet som gir trådløs kommunikasjon er Bluetooth-adaptere som kobles til USB-porten på datamaskinen.

Ris. 1.39 Bluetooth-adapter

Ris. 1.40 Metoder for tilkobling av utstyr ved hjelp av Bluetooth-teknologi

Ris. 1.41 Hodesett som lar enheter operere ved hjelp av Bluetooth-teknologi

Det bør bemerkes den enorme rollen til radioteknikk i studiet av atmosfæren, verdensrommet nær jorden, planetene i solsystemet, nært og dypt rom. Nylige prestasjoner i utforskningen av solsystemet, planetene og deres satellitter er en klar bekreftelse.

Ris. 1.42 Bilde av overflaten til planeten Venus, overført fra landingsmodulen til den sovjetiske interplanetarstasjonen Venera-13 (1. mars 1982)

Ris. 1.43 Bilde av overflaten til planeten Mars, overført fra den amerikanske roveren Opportunity (2004)

Med den økende kompleksiteten til det elektromagnetiske miljøet, oppstår oppgaven med å utvikle metoder og midler for å sikre beskyttelse av radiosystemer mot tilfeldig og kunstig interferens.
Sammen med dette utvikles også metoder og teknikker for forstyrrelse av radarstasjoner, sporings- og veiledningssystemer og ulike typer radiosikringer, samt systemer for avskjæring av uautoriserte kilder til radioemisjon.

Det er en høyt kvalifisert spesialist innen radioteknikk, radioelektronikk og høyinformasjonsteknologi for overføring, mottak og behandling av informasjon som bestemmer utviklingsnivået i samfunnet som helhet. Hvordan du skal håndtere alle sinnets prestasjoner og hva konsekvensene av vitenskapelig og teknologisk fremgang er, avhenger bare av deg - fremtidens radioingeniør.

Send ditt gode arbeid i kunnskapsbasen er enkelt. Bruk skjemaet nedenfor

Studenter, hovedfagsstudenter, unge forskere som bruker kunnskapsbasen i studiene og arbeidet vil være deg veldig takknemlig.

postet på http:// www. alt best. ru/

Den russiske føderasjonens forsvarsdepartement

Black Sea Higher Naval School of the Order of the Red Star oppkalt etter P.S. Nakhimova

Fakultet for radioteknikk og informasjonsvern

Institutt for radiotekniske systemer

i den akademiske disiplinen "Introduksjon til radioteknologi"

om emnet "Utviklingsstadier av radioteknikk og elektronikk"

Utført

Puzankova S.O.

Krysset av

Krasnov L.M.

Sevastopol 2016

INTRODUKSJON

1. HISTORIE OG UTVIKLING AV RADIOTEKNIKK

2. HISTORIE OM ELEKTRONISK UTVIKLING

3. STADIER I ELEKTRONISK UTVIKLING

4. RADIOTEKNIKK OG ELEKTRONIKK.NY UTVIKLING

5. MODERN FORSTÅELSE AV RADIOTEKNIKK OG ELEKTRONIKK

BRUKTE BØKER

INTRODUKSJON

Elektronikk er en gren av vitenskap og teknologi i rask utvikling. Hun studerer fysikk og praktiske anvendelser av ulike elektroniske enheter. Fysisk elektronikk inkluderer: elektroniske og ioniske prosesser i gasser og ledere. I grensesnittet mellom vakuum og gass, faste og flytende legemer. Teknisk elektronikk inkluderer studiet av design av elektroniske enheter og deres anvendelse. Feltet dedikert til bruk av elektroniske enheter i industrien kalles Industrial Electronics.

Fremskritt innen elektronikk er i stor grad stimulert av utviklingen av radioteknologi. Elektronikk og radioteknikk er så nært beslektet at de på 50-tallet ble kombinert og dette teknologifeltet ble kalt Radioelectronics. Radioelektronikk er i dag et kompleks av felt innen vitenskap og teknologi knyttet til problemet med å sende, motta og konvertere informasjon ved bruk av elektroniske/magnetiske svingninger og bølger i radio- og optisk frekvensområdet. Elektroniske enheter fungerer som hovedelementene i radiotekniske enheter og bestemmer de viktigste indikatorene for radioutstyr. På den annen side har mange problemer innen radioteknikk ført til oppfinnelsen av nye og forbedringer av eksisterende elektroniske enheter. Disse enhetene brukes i radiokommunikasjon, fjernsyn, lydopptak og avspilling, radar, radionavigasjon, radiofjernkontroll, radiomålinger og andre områder innen radioteknikk.

Det nåværende stadiet av teknologiutvikling er preget av den stadig økende penetrasjonen av elektronikk i alle sfærer av menneskers liv og aktiviteter. I følge amerikansk statistikk er opptil 80 % av hele industrien okkupert av elektronikk. Fremskritt innen elektronikk bidrar til en vellykket løsning av de mest komplekse vitenskapelige og tekniske problemene. Øke effektiviteten av vitenskapelig forskning, skape nye typer maskiner og utstyr. Utvikling av effektive teknologier og kontrollsystemer: innhenting av materiale med unike egenskaper, forbedring av prosessene for innsamling og behandling av informasjon. Elektronikk dekker et bredt spekter av vitenskapelige, tekniske og industrielle problemer, og er basert på fremskritt innen ulike kunnskapsfelt. Samtidig stiller elektronikk på den ene siden utfordringer for andre vitenskaper og produksjon, stimulerer til videre utvikling og utstyrer dem på den andre siden med kvalitativt nye tekniske virkemidler og forskningsmetoder.

1. HISTORIE OG UTVIKLING AV RADIOTEKNIKK

Radio (fra latin "radiare" - å sende ut, sende ut stråler) -

1). En metode for trådløs overføring av meldinger over avstand ved hjelp av elektromagnetiske bølger (radiobølger), oppfunnet av den russiske forskeren A.S. Popov i 1895;

2). Vitenskaps- og teknologifeltet knyttet til studiet av de fysiske fenomenene som ligger til grunn for denne metoden, og dens bruk i kommunikasjon, kringkasting, fjernsyn, lokasjon, etc.

Utviklingen av elektronikk etter oppfinnelsen av radio kan deles inn i tre stadier:

· radiotelegraf,

· radioteknikk

· elektronikk.

Overgangen fra lange bølger til korte og mellomstore bølger, samt oppfinnelsen av superheterodyne-kretsen, krevde bruk av mer avanserte lamper enn trioden.

Utviklingen og forbedringen av halvlederenheter er preget av en økning i driftsfrekvenser og en økning i tillatt effekt. De første transistorene hadde begrensede muligheter (maksimale driftsfrekvenser i størrelsesorden hundrevis av kilohertz og spredningskrefter i størrelsesorden 100 - 200 mW) og kunne utføre bare noen funksjoner til vakuumrør. For det samme frekvensområdet ble det laget transistorer med en effekt på titalls watt. Senere ble det laget transistorer som var i stand til å operere ved frekvenser opp til 5 MHz og spre effekt i størrelsesorden 5 W, og allerede i 1972 ble det laget prøver av transistorer for driftsfrekvenser på 20 - 70 MHz med spredningseffekter som nådde 100 W eller mer. Laveffekttransistorer (opptil 0,5 - 0,7 W) kan fungere ved frekvenser over 500 MHz. Senere dukket det opp transistorer som opererte ved frekvenser på rundt 1000 MHz. Samtidig ble det arbeidet med å utvide driftstemperaturområdet. Transistorer laget på basis av germanium hadde opprinnelig driftstemperaturer ikke høyere enn +55 - 70 °C, og de basert på silisium - ikke høyere enn +100 - 120 °C. Prøvene av galliumarsenid-transistorer som ble opprettet, viste seg senere å være operative ved temperaturer opp til +250 ° C, og deres driftsfrekvenser ble til slutt økt til 1000 MHz. Det finnes karbidtransistorer som opererer ved temperaturer opp til 350 °C. Transistorer og halvlederdioder var overlegne vakuumrør i mange henseender på 70-tallet og erstattet dem til slutt fullstendig fra elektronikkfeltet.

2. HISTORIE OM ELEKTRONISK UTVIKLING

Fremskritt innen elektronikk er i stor grad stimulert av utviklingen av radioteknologi. Elektronikk og radioteknikk er så nært beslektet at de på 50-tallet ble kombinert og dette teknologifeltet ble kalt Radioelectronics. Radioelektronikk er i dag et kompleks av felt innen vitenskap og teknologi knyttet til problemet med å sende, motta og konvertere informasjon ved bruk av elektroniske/magnetiske svingninger og bølger i radio- og optisk frekvensområdet. Elektroniske enheter fungerer som hovedelementene i radiotekniske enheter og bestemmer de viktigste indikatorene for radioutstyr. På den annen side har mange problemer innen radioteknikk ført til oppfinnelsen av nye og forbedringer av eksisterende elektroniske enheter. Disse enhetene brukes i radiokommunikasjon, fjernsyn, lydopptak og avspilling, radiobelegg, radionavigasjon, radiofjernkontroll, radiomålinger og andre områder innen radioteknikk.

Den nåværende fasen av teknologisk utvikling er preget av den stadig økende penetrasjonen av elektronikk i alle sfærer av menneskers liv og aktiviteter. I følge amerikansk statistikk er opptil 80 % av hele industrien okkupert av elektronikk. Fremskritt innen elektronikk bidrar til en vellykket løsning av de mest komplekse vitenskapelige og tekniske problemene. Øke effektiviteten av vitenskapelig forskning, skape nye typer maskiner og utstyr. Utvikling av effektive teknologier og kontrollsystemer: innhenting av materiale med unike egenskaper, forbedring av prosessene for innsamling og behandling av informasjon. Elektronikk dekker et bredt spekter av vitenskapelige, tekniske og industrielle problemer, og er basert på fremskritt innen ulike kunnskapsfelt. Samtidig stiller elektronikk på den ene siden utfordringer for andre vitenskaper og produksjon, stimulerer til videre utvikling og utstyrer dem på den andre siden med kvalitativt nye tekniske virkemidler og forskningsmetoder. Emnene for vitenskapelig forskning innen elektronikk er:

1. Studie av lovene for interaksjon av elektroner og andre ladede partikler med elektriske/magnetiske felt.

Utvikling av metoder for å lage elektroniske enheter der denne interaksjonen brukes til å konvertere energi med det formål å overføre, behandle og lagre informasjon, automatisere produksjonsprosesser, lage energienheter, lage kontroll- og måleutstyr, midler for vitenskapelig eksperimentering og andre formål.

Den eksepsjonelt lave tregheten til elektronet gjør det mulig å effektivt bruke interaksjonen av elektroner, både med makrofelt inne i enheten og mikrofelt inne i atomet, molekylet og krystallgitteret, for å generere konvertering og mottak av elektriske/magnetiske oscillasjoner med en frekvens på opptil 1000 GHz. Samt infrarød, synlig, røntgen- og gammastråling. Konsekvent praktisk mestring av spekteret av elektriske/magnetiske oscillasjoner er et karakteristisk trekk ved utviklingen av elektronikk.

2. Stiftelse for utvikling av elektronikk

Grunnlaget for elektronikk ble lagt av verkene til fysikere på 1700- og 1800-tallet. Verdens første studier av elektriske utladninger i luften ble utført av akademikere Lomonosov og Richman i Russland og, uavhengig av dem, av den amerikanske forskeren Frankel. I 1743 skisserte Lomonosov, i sin ode "Evening Reflections on God's Greatness", ideen om lynets og nordlysets elektriske natur. Allerede i 1752 viste Frankel og Lomonosov eksperimentelt ved hjelp av en "tordenmaskin" at torden og lyn er kraftige elektriske utladninger i luften. Lomonosov fastslo også at det eksisterer elektriske utladninger i luften selv i fravær av tordenvær, fordi og i dette tilfellet var det mulig å trekke ut gnister fra "tordenmaskinen". "Tordenmaskinen" var en Leyden-krukke installert i en stue. En av platene var forbundet med en ledning til en metallkam eller spiss montert på en stolpe i gården.

I 1753, under eksperimenter, ble professor Richman, som drev forskning, drept av lynet som traff en stolpe. Lomonosov skapte også en generell teori om tordenværfenomener, som er en prototype på den moderne teorien om tordenvær. Lomonosov undersøkte også gløden av sjeldne luft under påvirkning av en maskin med friksjon.

I 1802 oppdaget og beskrev en professor i fysikk ved St. Petersburg Medical and Surgical Academy, Vasily Vladimirovich Petrov, for første gang, flere år før den engelske fysikeren Davy, fenomenet en elektrisk lysbue i luften mellom to karbonelektroder . I tillegg til denne fundamentale oppdagelsen, er Petrov ansvarlig for å beskrive ulike typer glød av sjeldne luft når en elektrisk strøm passerer gjennom den. Petrov beskriver sin oppdagelse som følger: "Hvis 2 eller 3 trekull plasseres på en glassflis eller en benk med glassben, og hvis metallisolerte føringer koblet til begge polene til et stort batteri bringes nærmere hverandre i en avstand på en til tre linjer, så dukker det opp et veldig sterkt hvitt lys eller en flamme mellom dem, hvorfra disse kullene blusser opp raskere eller langsommere, og hvorfra den mørke freden kan belyses." Petrovs verk ble bare tolket på russisk; de var ikke tilgjengelige til utenlandske forskere. I Russland ble ikke betydningen av verkene forstått, og de ble glemt. Derfor ble oppdagelsen av bueutslippet tilskrevet den engelske fysikeren Davy.

Begynnelsen på studiet av absorpsjons- og emisjonsspektra til forskjellige kropper førte den tyske forskeren Plücker til etableringen av Heusler-rør. I 1857 fastslo Plücker at spekteret til et Heussler-rør som strekker seg inn i en kapillær og plassert foran en spektroskopspalte utvetydig karakteriserer naturen til gassen som finnes i det, og oppdaget de tre første linjene i den såkalte Balmer-spektralserien av hydrogen . Plückers student Hittorf studerte glødeutladningen og publiserte i 1869 en serie studier om den elektriske ledningsevnen til gasser. Sammen med Plücker var han ansvarlig for de første studiene av katodestråler, som ble videreført av engelskmannen Crookes.

Et betydelig skifte i forståelsen av fenomenet gassutslipp ble forårsaket av arbeidet til den engelske forskeren Thomson, som oppdaget eksistensen av elektroner og ioner. Thomson opprettet Cavendish Laboratory hvorfra en rekke fysikere kom ut for å studere de elektriske ladningene til gasser (Townsen, Aston, Rutherford, Crookes, Richardson). Deretter ga denne skolen et stort bidrag til utviklingen av elektronikk. Blant de russiske fysikerne som arbeidet med studiet av lysbuen og dens praktiske anvendelse for belysning var: Yablochkov (1847-1894), Chikolev (1845-1898), Slavyanov (sveising, smelting av metaller med en bue), Bernardos (bruk av en bue for belysning). Noe senere studerte Lachinov og Mitkevich buen. I 1905 etablerte Mitkevich naturen til prosessene ved katoden til en lysbueutladning. Stoletov (1881-1891) handlet ikke med uavhengig luftutslipp. Under sin klassiske studie av den fotoelektriske effekten ved Moskva-universitetet bygde Stoletov eksperimentelt et "luftelement" (A.E.) med to elektroder i luften, og ga en elektrisk strøm uten å introdusere fremmedlegemer i kretsen bare når katoden er belyst eksternt. Stoletov kalte denne effekten aktinoelektrisk. Han studerte denne effekten både ved høyt og lavt atmosfærisk trykk. Utstyr spesialbygget av Stoletov gjorde det mulig å skape et redusert trykk på opptil 0,002 mm. rt. søyle Under disse forholdene var den aktinoelektriske effekten ikke bare en fotostrøm, men også en fotostrøm forsterket av en uavhengig gassutladning. Stoletov avsluttet sin artikkel om oppdagelsen av denne effekten som følger: «Uansett hvordan man til slutt må formulere forklaringen på aktinoelektriske utladninger, kan man ikke unngå å gjenkjenne noen særegne analogier mellom disse fenomenene og det lenge kjente, men fortsatt dårlig forstått, utladninger av Heusler- og Crookes-rør Selv om jeg ved mitt første I eksperimenter for å navigere blant fenomenene representert av nettkondensatoren min, fortalte jeg ufrivillig til meg selv at foran meg var et Heussler-rør, som kunne virke uten sjeldne luft med fremmedlys. Her og her er elektriske fenomener nært knyttet til lysfenomener. Her og her spiller katoden en spesiell rolle og tilsynelatende spredt. Studiet av aktinoelektriske utladninger lover å kaste lys over prosessene for forplantning av elektrisitet i gasser generelt.. ." Disse ordene til Stoletov var fullstendig berettiget.

I 1905 tolket Einstein den fotoelektriske effekten assosiert med lyskvanter og etablerte loven oppkalt etter ham. Dermed er den fotoelektriske effekten oppdaget av Stoletov preget av følgende lover:

Stoletovs lov - antall elektroner simulert per tidsenhet er proporsjonal, alt annet likt, med intensiteten av lys som faller inn på overflaten av katoden. Like forhold skal her forstås som belysning av katodeoverflaten med monokromatisk lys med samme bølgelengde. Eller lys med samme spektrale sammensetning. elektronikk radiolampemåling

Maksimum hastigheten til elektronene som forlater overflaten katode kl utvendig fotoelektrisk effekt bestemmes av forholdet:

Størrelsen på energikvanten av monokromatisk stråling som faller inn på katodeoverflaten.

Arbeidsfunksjonen til et elektron som forlater et metall.

Hastigheten til fotoelektroner som forlater katodeoverflaten avhenger ikke av intensiteten av stråling som faller inn på katoden.

Den eksterne fotoelektriske effekten ble først oppdaget av den tyske fysikeren Hertz (1887). Eksperimenterer med det elektromagnetiske feltet han oppdaget. Hertz la merke til at i gnistgapet til mottakskretsen hopper en gnist som oppdager tilstedeværelsen av elektriske oscillasjoner i kretsen, alt annet likt, lettere hvis lys fra en gnilutladning i generatorkretsen faller på gnistgapet

I 1881 oppdaget Edison først fenomenet termionisk utslipp. Ved å utføre forskjellige eksperimenter med karbonglødelamper, bygde han en lampe som i tillegg til karbonfilamentet inneholdt en metallplate A som leder P ble trukket fra. Hvis ledningen er koblet gjennom et galvanometer til den positive enden av glødetråd, så flyter en strøm gjennom galvanometeret, hvis den er koblet til den negative, oppdages ingen strøm. Dette fenomenet ble kalt Edison-effekten. Fenomenet elektronemisjon fra varme metaller og andre legemer i vakuum eller gass ble kalt termionisk utslipp.

3. STATER I UTVIKLING AV ELEKTRONIKK

1. stadie. Den første fasen inkluderte oppfinnelsen av glødelampen i 1809 av den russiske ingeniøren Ladygin.

Oppdagelsen i 1874 av den tyske vitenskapsmannen Brown av den rettingseffekten i metall-halvlederkontakter. Bruken av denne effekten av den russiske oppfinneren Popov for å oppdage radiosignaler tillot ham å lage den første radiomottakeren. Datoen for oppfinnelsen av radio anses å være 7. mai 1895, da Popov ga en rapport og demonstrasjon på et møte i fysikkavdelingen til det russiske fysisk-kjemiske foreningen i St. Petersburg. Og 24. mars 1896 sendte Popov den første radiomeldingen over en avstand på 350 meter. Elektronikkens suksess i denne perioden av utviklingen bidro til utviklingen av radiotelegrafi. Samtidig ble det vitenskapelige grunnlaget for radioteknikk utviklet for å forenkle utformingen av radiomottakeren og øke dens følsomhet. I forskjellige land ble det utført utvikling og forskning på ulike typer enkle og pålitelige detektorer av høyfrekvente vibrasjoner - detektorer.

2. Det andre stadiet i utviklingen av elektronikk begynte i 1904, da den engelske forskeren Fleming designet en elektrisk vakuumdiode. Hoveddelene av dioden (fig. 2) er to elektroder plassert i et vakuum. En metallanode (A) og en metallkatode (K) varmes opp av elektrisk strøm til en temperatur der termionisk emisjon oppstår.

Ved høyt vakuum er utladningen av gassen mellom elektrodene slik at den midlere frie banen til elektronene betydelig overstiger avstanden mellom elektrodene, derfor, når spenningen Va ved anoden er positiv i forhold til katoden, beveger elektronene seg mot anoden, forårsaker en strøm Ia i anodekretsen. Når anodespenningen Va er negativ, går de utsendte elektronene tilbake til katoden og strømmen i anodekretsen er null. Dermed har vakuumdioden enveis ledningsevne, som brukes ved likeretting av vekselstrøm. I 1907 slo den amerikanske ingeniøren Lee de Forest fast at ved å plassere et metallnett (c) mellom katoden (K) og anoden (A) og påføre en spenning Vc på den, kan anodestrømmen Ia styres praktisk talt uten treghet og med lavt energiforbruk. Slik dukket det første elektroniske forsterkerrøret ut - en triode (fig. 3). Dens egenskaper som en enhet for å forsterke og generere høyfrekvente svingninger førte til den raske utviklingen av radiokommunikasjon. Hvis tettheten til gassen som fyller sylinderen er så høy at den gjennomsnittlige frie banen for elektroner er mindre enn avstanden mellom elektrodene, vil elektronstrømmen, som passerer gjennom interelektrodeavstanden, samhandle med det gassformige mediet, som et resultat av at egenskapene til mediet endres kraftig. Gassmediet ioniseres og går over i en plasmatilstand, preget av høy elektrisk ledningsevne. Denne egenskapen til plasma ble brukt av den amerikanske vitenskapsmannen Hell i gastronen han utviklet i 1905 - en kraftig likeretterdiode fylt med gass. Oppfinnelsen av gastronen markerte begynnelsen på utviklingen av elektriske vakuumenheter for gassutladning. Produksjonen av vakuumrør begynte å utvikle seg raskt i forskjellige land. Denne utviklingen ble spesielt sterkt stimulert av radiokommunikasjonens militære betydning. Derfor var 1913 - 1919 en periode med rask utvikling av elektronisk teknologi. I 1913 utviklet den tyske ingeniøren Meissner en krets for en rørregenerativ mottaker og oppnådde ved hjelp av en triode udempede harmoniske oscillasjoner. Nye elektroniske generatorer gjorde det mulig å erstatte gnist- og lysbueradiostasjoner med rørstasjoner, noe som praktisk talt løste problemet med radiotelefoni. Siden den gang har radioteknologi blitt rørteknologi. I Russland ble de første radiorørene produsert i 1914 i St. Petersburg av Nikolai Dmitrievich Papaleksi, en konsulent for Russian Society of Wireless Telegraphy, en fremtidig akademiker ved USSR Academy of Sciences. Papaleksi ble uteksaminert fra University of Strasbourg, hvor han jobbet under Brown. De første Papaleksi-radiorørene, på grunn av mangelen på perfekt pumping, var ikke vakuum, men gassfylte (kvikksølv). Fra 1914 - 1916 Papaleksi utførte eksperimenter med radiotelegrafi. Han jobbet innen radiokommunikasjon med ubåter. Han ledet utviklingen av de første prøvene av innenlandske radiorør. Fra 1923 - 1935 Sammen med Mandelstam ledet han den vitenskapelige avdelingen til det sentrale radiolaboratoriet i Leningrad. Siden 1935 jobbet han som formann for det vitenskapelige rådet for radiofysikk og radioteknikk ved USSR Academy of Sciences.

De første elektriske vakuummottakende og forsterkende radiorørene i Russland ble produsert av Bonch-Bruevich. Han ble født i Orel (1888). I 1909 ble han uteksaminert fra ingeniørskolen i St. Petersburg. I 1914 ble han uteksaminert fra offiserens elektroingeniørskole. Fra 1916 til 1918 var han engasjert i å lage elektroniske rør og organiserte produksjonen deres. I 1918 ledet han Nizhny Novgorod Radio Laboratory, og samlet de beste radiospesialistene på den tiden (Ostryakov, Pistolkors, Shorin, Losev). I mars 1919 begynte serieproduksjonen av det elektriske vakuumrøret RP-1 ved radiolaboratoriet i Nizhny Novgorod. I 1920 fullførte Bonch-Bruevich utviklingen av verdens første generatorlamper med kobberanode og vannkjøling, med en effekt på opptil 1 kW. Fremtredende tyske forskere, etter å ha gjort seg kjent med prestasjonene til Nizhny Novgorod-laboratoriet, anerkjente Russlands prioritet i å lage kraftige generatorlamper. Omfattende arbeid med å lage elektriske vakuumenheter begynte i Petrograd. Chernyshev, Bogoslovsky, Vekshinsky, Obolensky, Shaposhnikov, Zusmanovsky, Alexandrov jobbet her. Oppfinnelsen av en oppvarmet katode var viktig for utviklingen av elektrisk vakuumteknologi. I 1922 ble det opprettet et elektrisk vakuumanlegg i Petrograd, som fusjonerte med Svetlana elektriske lampeanlegg. I forskningslaboratoriet til dette anlegget utførte Vekshinsky mangefasettert forskning innen fysikk og teknologi for elektroniske enheter (på emissive egenskaper til katoder, gassutvikling av metall og glass og andre).

Overgangen fra lange bølger til korte og mellomstore bølger, og oppfinnelsen av superheterodynen og utviklingen av radiokringkasting, krevde utvikling av mer avanserte rør enn trioder. En skjermet lampe med to gitter (tetrode), utviklet i 1924 og forbedret i 1926 av det amerikanske helvete, og en elektrisk vakuumlampe med tre gitter (pentode), foreslått av ham i 1930, løste problemet med å øke driftsfrekvensene til radio kringkasting. Pentoder har blitt de vanligste radiorørene. Utviklingen av spesielle metoder for radiomottak førte til fremveksten av nye typer multi-grid frekvenskonverterende radiorør i 1934-1935. En rekke kombinerte radiorør dukket også opp, hvis bruk gjorde det mulig å redusere antall radiorør i mottakeren betydelig. Forholdet mellom elektrovakuum og radioteknikk ble spesielt tydelig i perioden da radioteknikk gikk over til utvikling og bruk av VHF-området (ultrakorte bølger - meter, desimeter, centimeter og millimeter). For dette formål ble for det første allerede kjente radiorør betydelig forbedret. For det andre ble det utviklet elektriske vakuumenheter med nye prinsipper for å kontrollere elektronstrømmer. Disse inkluderer multikavitetsmagnetroner (1938), klystroner (1942), bakoverbølgede BWO-lamper (1953). Slike enheter kan generere og forsterke svært høyfrekvente oscillasjoner, inkludert millimeterbølgeområdet. Disse fremskrittene innen elektrovakuumteknologi førte til utviklingen av industrier som radionavigasjon, radiobelegg og pulsert flerkanalskommunikasjon.

I 1932 foreslo den sovjetiske radiofysikeren Rozhansky å lage enheter med modulering av elektronstrømmen i hastighet. Basert på ideen hans bygde Arsenyev og Heil i 1939 de første enhetene for å forsterke og generere mikrobølgesvingninger (ultra høye frekvenser). Av stor betydning for teknologien til desimeterbølger var verkene til Devyatkov, Khokhlov, Gurevich, som i 1938 - 1941 designet trioder med flate diskelektroder. Etter samme prinsipp ble metall-keramiske lamper laget i Tyskland, og beacon-lamper ble laget i USA.

Opprettet i 1943 Compfners reisebølgerør (TWTs) sørget for videreutvikling av mikrobølgeradiorelékommunikasjonssystemer. For å generere kraftige mikrobølgeoscillasjoner ble en magnetron foreslått i 1921 av Hell. Forskning på magnetronen ble utført av russiske forskere - Slutsky, Grekhova, Steinberg, Kalinin, Zusmanovsky, Braude, i Japan - Yagi, Okabe. Moderne magnetroner har sin opprinnelse i 1936 - 1937, da, basert på ideen til Bonch-Bruevich, utviklet hans samarbeidspartnere, Alekseev og Molyarov, magnetroner med flere hulrom.

I 1934 utførte ansatte ved det sentrale radiolaboratoriet, Korovin og Rumyantsev, det første eksperimentet med bruk av radiolokalisering og bestemmelse av et flygende fly. I 1935 ble det teoretiske grunnlaget for radiolaktasjon utviklet ved Leningrad Institute of Physics and Technology av Kobzarev. Samtidig med utviklingen av vakuumelektriske enheter, i den andre fasen av elektronikkutviklingen, ble gassutladningsenheter opprettet og forbedret.

I 1918, som et resultat av forskningsarbeidet til Dr. Schröter, produserte det tyske selskapet Pintsch de første industrielle glødelampene på 220 V. Fra og med 1921 produserte det nederlandske selskapet Philips de første neon glødelampene på 110 V. I USA , dukket de første miniatyrneonlampene opp i 1929

4. RADIOTEKNIKK OG ELEKTRONIKK.NY UTVIKLING

I etterkrigsårene begynte etableringen av et elektronisk TV-nettverk og produksjon av TV-mottakere for massebruk, introduksjonen av radiokommunikasjon i ulike deler av den nasjonale økonomien, transport, geologisk utforskning og bygging. Flerkanals telemetriverktøy blir laget for jordsatellitter, radiosporing og kommunikasjon med dem fra ulike landområder og verdenshavet.

I denne perioden slutter epoken med elektroniske rør og tiden for halvlederteknologi begynner. Dette nødvendiggjør en omstrukturering i systemet med opplæringsspesialister, i design og produksjon av radioindustriprodukter basert på nye prinsipper og elementært grunnlag. Begynnelsen av syttitallet dateres tilbake til utseendet til integrerte kretser, mikroprosessorteknologi, ultralang rekkevidde romradiokommunikasjon og gigantiske radioteleskoper som er i stand til å fange opp radiosignaler fra verdensdypet. Takket være suksessene til rakettteknologi og radiotelemetri har astronomer lært mye mer om planetene i solsystemet enn i hele den tidligere århundregamle historien til denne vitenskapen.

Moderne radioteknikk er et av de avanserte feltene innen vitenskap og teknologi, engasjert i jakten på nye anvendelser av elektriske oscillerende prosesser i en rekke felt, utvikling av radioutstyr, produksjon og praktisk implementering. Takket være innsatsen til mange tusen forskere og designere, både innenlandske og utenlandske, basert på prestasjoner innen elektronikk og mikroelektronikk, har radioteknikk nylig opplevd et nytt kvalitativt sprang i bokstavelig talt alle retninger.

Fortsetter å utvikle tradisjonelle bruksområder - radiokringkasting, fjernsyn, radar, radioretningsfinning, radiotelemetri, radiorelékommunikasjon - spesialister klarte å oppnå en betydelig forbedring i alle kvalitetsindikatorer for radioutstyr, noe som gjorde det mer moderne og praktisk å bruke. Omfanget av bruken av radioteknikk har også utvidet seg: i medisin - for behandling av sykdommer med ultrahøyfrekvente strømmer, i biologi - for å studere atferd og migrasjon til dyr, fisk og fugler ved bruk av, i maskinteknikk - for høyfrekvent herding av metalldeler.

Moderne radioteknikk er også en enorm radioteknisk industri, som produserer millioner av svart-hvitt- og farge-fjernsyn, mottakere av et bredt spekter av merker og kategorier, for ikke å nevne spesialutstyr for vitenskapelig forskning, flerbruksradiostasjoner - fra kraftige kringkasting til mobil bærbar og bærbar .

Radioingeniørbedrifter er også produsenter av en betydelig del av radioutstyrskomponenter: sløyfespoler, transformatorer for forskjellige formål, båndbrytere, forskjellige festemidler og mye mer som er nødvendig i moderne utstyr. Derfor er de preget av et bredt spekter av arbeidsyrker, hvorav mange krever opplæring i det yrkesfaglige utdanningssystemet. For eksempel stempler av metallprodukter og plast. Disse yrkene er ekstremt nødvendige for produksjon av instrumentkasser, strukturelle deler og deler av komplekse konfigurasjoner. Faktisk er dette operatører av spesielle presser som kontrollerer arbeidslegemene som regulerer arbeidstempoet, tilførselshastigheten av materiale og arbeidsstykker.

Behovet for å øke hastigheten på datamaskiner tvinger spesialister til å se etter flere og flere nye måter å forbedre produksjonsteknologien for mikrokretser, optimalisere deres arkitektoniske organisasjon og de fysiske prinsippene for behandling av digital og logisk informasjon. De allerede kjente virkemidlene for jord- og romelektronikk, fjernsyn, telefoni og telemetri er i betydelig endring.

Digitale metoder for signalbehandling, overgangen til ultrahøye frekvenser, utbredt bruk av satellittsystemer som TV-repeatere med flere programmer, ultrapresise navigasjonssystemer, for rask hjelp til de som er i nød på havet, værmeldingstjenester og i studier av naturressurser blir i økende grad introdusert i disse områdene av elektronisk teknologi.

Mange fremskritt innen mikroelektronikk har gitt opphav til behovet for å revidere etablerte standarder for alle komponenter som brukes i en rekke utstyr - motstander og kondensatorer, halvlederelementer og kontakter, telemekanikk og automasjonsdeler. Kravet til nøyaktigheten av elektriske parametere og mekaniske egenskaper til relaterte produkter er også fundamentalt i endring. For eksempel er masseprodusert husholdningsutstyr - spillere, båndopptakere, videoopptakere - for tiden veldig presise enheter, faktisk en legering av kompleks elektronikk og mekanikk av høy kvalitet.

Hvis vi snakker om spesialutstyr, maskinverktøy, presisjonsutstyr, moderne roboter som brukes i produksjon av mikrokretser, er kravene til nøyaktigheten enda høyere. Derfor produseres mange typer moderne elektroniske produkter ved hjelp av mikroskoper og videoovervåkingssystemer, som gir høykvalitetsbilder av produserte deler på en stor TV-skjerm.

Halvlederteknologi, og mange andre komponenter innen elektronikk, produseres på grunnlag av spesielle ultrarene materialer: silisium, safir, galliumarsenid, sjeldne jordartsmetaller, edle metaller og deres legeringer. De mest kritiske teknologiske operasjonene i produksjonen av integrerte halvlederkretser foregår i rom med steril renslighet, konstant temperatur og overskytende lufttrykk for å utelukke enhver ekstern forurensningskilde. I slike produksjoner bærer alle arbeidere spesielle dresser og passende sko. De trenger absolutt godt syn og skjelving (risting) av hendene er kontraindisert.

Miniatyrisering og automatisering av elektronikkindustrien gjør det mulig, selv på dette stadiet, å bruke elementer av ubemannet teknologi, når visse typer elektronikkprodukter produseres uten direkte menneskelig deltakelse: råvarer leveres til inngangen til en produksjonslinje eller seksjon, og det ferdige produktet oppnås ved utgangen. Men de fleste typer produkter produseres fortsatt med menneskelig medvirkning, så listen over arbeidsyrker er ganske stor. Den økende kompleksiteten til produktproduksjon er vanligvis forbundet med en økning i obligatoriske teknologiske operasjoner og deres spesifisitet. Dette innebærer behovet for profesjonell spesialisering av arbeidere i deres mestring av komplekst industrielt utstyr og kunnskap om alt som ligger til grunn for denne teknologiske operasjonen, samt alle faktorer som påvirker kvaliteten på produktene som produseres.

De vanligste og mest nødvendige yrkene er en operatør av vakuum-sprøyteprosesser, en operatør av diffusjonsprosesser, en justering av deler og enheter, en tester av deler og enheter, og andre.

Mikroelektronikkprodukter øker hvert år, og denne trenden vil neppe endre seg i overskuelig fremtid. Det er produksjon av mikrokretser med høy grad av integrasjon som kan tilfredsstille de stadig økende behovene til vår nasjonale økonomi. Dette er utsiktene for utviklingen av elektronikkindustrien.

5. MODERN FORSTÅELSE AV RADIOTEKNIKK OG ELEKTRONIKK

I den moderne verden får vi muligheten til å øyeblikkelig finne den rette personen som bor på den andre siden av verden, finne den nødvendige informasjonen uten å reise oss fra stolen, og stupe inn i fortidens eller fremtidens fascinerende verden. Alt rutinemessig og arbeidskrevende arbeid har lenge vært betrodd roboter og maskiner. Eksistensen har ikke blitt så enkel og forståelig som før, men definitivt mer underholdende og lærerik.

Livet vårt er fylt med radioteknologi og elektronikk, det krysses av endeløse ledninger og kabelforbindelser, vi påvirkes av elektriske signaler og elektromagnetisk stråling. Dette er et resultat av den raske utviklingen av elektronikk og radioteknologi. Mobilkommunikasjon har slettet alle romlige og tidsmessige grenser, budtjenesten til nettbutikken har fratatt oss vanskelige og kjedelige handleturer og køer. Alt dette har blitt så godt etablert i livene våre at det er vanskelig å forestille seg hvordan folk klarte seg uten det i århundrer. Utviklingen av radioteknikk og elektronikk bidro til introduksjonen av mikroprosessordatamaskiner i livet, fullstendig automatisering av visse typer produksjon og etablering av forbindelser med de mest utilgjengelige punktene designet for å utføre informasjonsutveksling.

Hver dag blir verden oppmerksom på elektroniske og radiotekniske innovasjoner. Selv om de i det store og hele ikke blir reelle innovasjoner, siden bare de kvantitative egenskapene endres, oppnådd ved å plassere et større antall elementer på en fast arealenhet, og selve ideen kan være et år eller mer siden. Fremgang er utvilsomt interessant for mange mennesker, så det er veldig viktig at alle interesserte kan forene seg, dele observasjoner og oppdagelser, skape og implementere virkelig nye og populære oppfinnelser som tar sikte på å forbedre levestandarden til mennesker rundt om i verden.

Ved å bruke en rekke utstyr og apparater i hverdagen hører vi ofte om begreper som radioteknikk og elektronikk. For å forstå strukturen eller funksjonen til et bestemt element, må vi ty til hjelp fra Internett, ulike spesialiserte magasiner og bøker.

Utviklingen av radioingeniørvitenskap begynte da de første radiostasjonene dukket opp som opererte på korte radiobølger. Over tid ble radiokommunikasjonen bedre på grunn av overgangen til lengre radiobølger og forbedringer i senderne.

Det er umulig å forestille seg driften av TV- eller radiosystemer uten radiotekniske enheter, som brukes i industri- og romfart, i fjernkontroll, radar og radionavigasjon. Dessuten brukes radiotekniske enheter selv i biologi og medisin. Nettbrett, lyd- og videospillere, bærbare datamaskiner og telefoner - dette er en ufullstendig liste over de radioenhetene vi møter hver dag. Et viktig element i økonomien til ethvert land er investeringsstyring. Radioteknisk industri, som elektronikk, står ikke stille, den utvikler seg stadig, gamle modeller blir forbedret, og helt nye enheter dukker opp.

Det skal bemerkes at alle typer radioteknikk og elektronikk gjør livet vårt enklere, noe som gjør det mye mer interessant og rikt. Og man kan ikke annet enn å glede seg over det faktum at mange unge i dag, som ønsker å ha en god forståelse av radioteknikk og elektronikk, går inn på ulike høyere og videregående utdanningsinstitusjoner ved de aktuelle fakultetene. Dette antyder at i fremtiden vil disse grenene av vitenskap og teknologi ikke stå stille, men vil fortsette å forbedre seg og fylle livene våre med enda mer interessante enheter og enheter.

BRUKTE BØKER

1. Ordbok med fremmedord. 9. utg. Forlag "Russisk språk" 1979, rev. - M.: "Russisk språk", 1982 - 608 s.

2. Vinogradov Yu.V. "Grunnleggende for elektronisk og halvlederteknologi." Ed. 2., legg til. M., "Energi", 1972 - 536 s.

3. Radiomagasin, nummer 12, 1978

4. Moderne artikler fra magasiner om radioteknikk og elektronikk.

Skrevet på Allbest.ru

...

Lignende dokumenter

Konsept, områder, hovedseksjoner og utviklingsretninger for elektronikk. Generelle kjennetegn ved kvante-, solid-state og vakuumelektronikk, retninger for deres utvikling og anvendelse i det moderne samfunn. Fordeler og ulemper med plasmaelektronikk.

sammendrag, lagt til 02.08.2013

Studie av opprinnelsen og utviklingsstadiene av solid-state elektronikk. Vitenskapelige funn av Michael Faraday, Ferdinand Brown (oppretting av trådløs telegrafi). Picards "cat's whisker" krystalldetektor. Utvikling av detektor-generator O.V. Losev.

sammendrag, lagt til 12.09.2010

Radiokommunikasjon som overføring og mottak av informasjon ved hjelp av radiobølger som forplanter seg i rommet uten ledninger, dens varianter og omfanget av praktisk anvendelse i dag. Fysisk grunnlag for TV-overføring av bilder. Historien om oppfinnelsen av radio.

presentasjon, lagt til 23.04.2013

Hovedstadier av enhetsdesign. Rollen og plassen til den radio-elektroniske industrien i det nasjonale teknologiske systemet i Russland. Dannelse av kontraktsutviklingsmarkedet. Teknologi for produksjon av halvlederenheter og integrerte kretser.

kursarbeid, lagt til 22.11.2010

Naturvitenskapelige funn innen elektroteknikk. De første trådløse kommunikasjonsenhetene. Dannelse av det vitenskapelige grunnlaget for radioteknikk. Begynnelsen på trådløs kommunikasjon. Introduksjon av radiostasjoner i masseproduksjon. Historie om radio og "trådløs telegrafi".

abstrakt, lagt til 06.10.2015

Måleutstyr på moderne telenett. Utviklingstilstand i markedet for måleutstyr. System og operativt måleutstyr. Typiske kanaler og stier til primærnettverket. Moderne optiske overføringssystemer.

avhandling, lagt til 06.01.2012

Stadier i utviklingen av informasjonselektronikk. Elektriske signalforsterkere. Utvikling av halvlederinformasjonsteknologi. Integrerte logiske og analoge mikrokretser. Elektroniske maskiner med minne. Mikroprosessorer og mikrokontrollere.

sammendrag, lagt til 27.10.2011

Forutsetninger for fremveksten av elektroteknikk. Første eksperimenter med elektrisitet. Anvendelse av matematisk apparat i beskrivelsen av åpne fenomener. Opprettelse av en elektrisk motor og telegraf. Offentlig demonstrasjon av radiomottakeren av den russiske forskeren A.S. Popov i mai 1895

sammendrag, lagt til 08.09.2015

Stadier og trender i utviklingen av mikroelektronikk. Silisium og karbon som materialer i tekniske og levende systemer. Fysisk natur av egenskapene til faste stoffer. Ioniske og elektroniske halvledere. Lovende materialer for elektronikk: grå tinn, kvikksølvtellurid.

sammendrag, lagt til 23.06.2010

Historien om oppfinnelsen og utviklingen av kameraet. En studie av hovedfunksjonene, fordelene og ulempene ved innebygde, kompakte og digitale DSLR-kameraer. Gjennomgang av måter å ta opp bilder på digitale medier. Kjennetegn på prosessen med å velge en opptaksmodus.

Konseptet "radioelektronikk" ble dannet som et resultat av å kombinere konseptene "radioteknikk" og "elektronikk".

Radioteknikk er et vitenskapsfelt som bruker elektromagnetiske oscillasjoner i radiofrekvensområdet for å overføre informasjon over lange avstander.

Elektronikk er et felt av vitenskap og teknologi som bruker fenomener med bevegelse av elektriske ladningsbærere som forekommer i et vakuum, gasser, væsker og faste stoffer. Utviklingen av elektronikk har gjort det mulig å skape en elementær base for radioelektronikk.

Radioelektronikk er følgelig samlenavnet for en rekke områder innen vitenskap og teknologi knyttet til overføring og transformasjon av informasjon basert på bruk av radiofrekvente elektromagnetiske oscillasjoner og bølger; de viktigste er radioteknikk og elektronikk. Metoder og midler for radioelektronikk brukes i de fleste områder av moderne teknologi og vitenskap.

Hovedstadier i utviklingen av radioelektronikk

Radioens fødselsdag regnes for å være 7. mai 1895, da A.S. Popov demonstrerte "en enhet for å oppdage og registrere elektriske vibrasjoner." Uavhengig av Popov, men senere enn ham, gjentok Marconi på slutten av 1895 Popovs eksperimenter med radiotelegrafi.

Oppfinnelsen av radio var en logisk konsekvens av utviklingen av vitenskap og teknologi. I 1831 oppdaget M. Faraday fenomenet elektromagnetisk induksjon, i 1860-1865. J.C. Maxwell skapte teorien om det elektromagnetiske feltet og foreslo et system med elektrodynamiske ligninger som beskriver oppførselen til det elektromagnetiske feltet. Den tyske fysikeren G. Hertz i 1888 var den første som eksperimentelt bekreftet eksistensen av elektromagnetiske bølger og fant en måte å begeistre og oppdage dem. Oppdagelsen av den interne fotoelektriske effekten i 1873 av W. Smith og den eksterne fotoelektriske effekten i 1887 av G. Hertz tjente som grunnlag for den tekniske utviklingen av fotoelektriske enheter. Oppdagelsene til disse forskerne ble utarbeidet av mange andre.

Samtidig utviklet elektronisk teknologi seg. I 1884 oppdaget T. Edison termionisk emisjon, og mens Richardson studerte dette fenomenet i 1901, hadde katodestrålerør allerede blitt laget. Den første elektriske vakuumanordningen med en termionisk katode - en diode - ble utviklet av D.A. Fleming i 1904 i Storbritannia og brukes til å rette opp høyfrekvente svingninger i en radiomottaker. I 1905 oppfant Hell gastronen, 1906-1907. ble merket av opprettelsen i USA av D. Forest av en tre-elektrode elektrisk vakuumenhet, kalt en "triode". Funksjonaliteten til trioden viste seg å være ekstremt bred. Den kan brukes i forsterkere og generatorer av elektriske oscillasjoner i et bredt spekter av frekvenser, frekvensomformere, etc. De første innenlandske triodene ble produsert i 1914-1916. uansett N.D. Papaleksi og M.A. Bonch-Bruevich. I 1919 utviklet V. Schottky en vakuumanordning med fire elektrode - en tetrode, hvis utbredte praktiske bruk begynte i perioden 1924-1929. Arbeidet til I. Langmuir førte til opprettelsen av en fem-elektrode enhet - en pentode. Senere dukket det opp mer komplekse og kombinerte elektroniske enheter. Elektronikk og radioteknikk fusjonerte til radioelektronikk.

I 1950-1955 En rekke elektrovakuumenheter som er i stand til å operere ved frekvenser opp til millimeterbølgeområdet ble opprettet og satt i masseproduksjon. Fremskritt i utviklingen og produksjonen av elektriske vakuumenheter gjorde det mulig å lage ganske komplekse radiosystemer allerede på førtitallet av det tjuende århundre.

Den konstante komplikasjonen av problemer løst av radioelektroniske systemer krevde en økning i antall elektriske vakuumenheter som ble brukt i utstyret. Utviklingen av halvlederenheter begynte noe senere. I 1922 ble O.V. Losev oppdaget muligheten for å generere elektriske oscillasjoner i en krets med en halvlederdiode. Et stort bidrag til teorien om halvledere i det innledende stadiet ble gitt av sovjetiske forskere A.F. Ioffe, B.P. Davydov, V.E. Loksharev.

Interessen for halvlederenheter økte kraftig etter 1948-1952. i laboratoriet til Bell-Telephone-selskapet under ledelse av W.B. Shockley skapte transistoren. På enestående kort tid startet masseproduksjon av transistorer i alle industriland.

Fra slutten av 50-tallet - begynnelsen av 60-tallet. radioelektronikk blir hovedsakelig halvleder. Overgangen fra diskrete halvlederenheter til integrerte kretser, som inneholder opptil titalls til hundretusener av transistorer på en kvadratcentimeter av substratarealet og er komplette funksjonelle enheter, har ytterligere utvidet mulighetene til radioelektronikk i den tekniske implementeringen av komplekse radiotekniske komplekser . Dermed har forbedringen av elementbasen ført til muligheten for å lage utstyr som er i stand til å løse praktisk talt ethvert problem innen vitenskapelig forskning, ingeniørfag, teknologi, etc. .

Betydningen av radioelektronikk i det moderne menneskets liv

Radioelektronikk er et viktig verktøy innen kommunikasjonsteknologi. Livet til det moderne samfunnet er utenkelig uten utveksling av informasjon, som utføres ved hjelp av moderne radioelektronikk. Den brukes i radiokommunikasjonssystemer, radiokringkasting og fjernsyn, radar og radionavigasjon, radiokontroll og radiotelemetri, i medisin og biologi, i industri- og romfartsprosjekter. I den moderne verden er fjernsyn, radioer, datamaskiner, romskip og supersoniske fly utenkelige uten radioelektronikk.