me_X_XX_1 Расчёт кванта микроволнового излучения с

me_X_XX_1
1. Расчёт кванта микроволнового излучения с частотой 17 ГГц:
𝐸 = ℏ𝜔 = ℏ ∙ 2𝜋𝑓 = 4,14 ∙ 10−15 ∙ 2 ∙ 3,14 ∙ 17 ∙ 109 = 4,42 ∙ 10−4 эВ
Расчёт температуры:
𝑇 = 𝐸 ⁄𝑘 = 4,24 ∙ 10−4⁄8,62 ∙ 10−5 = 4,92 К
Энергия связи молекулы воды – 495 кДж/моль (3∙1024 эВ), энергия кванта излучения частотой 17 ГГц
меньше энергии, достаточной для разрыва связи в молекуле воды.
Энергия ионизации молекулы воды 12,6 эВ, значит температура, необходимая для ионизации равна
146171,7 К.
2. В соответствии с СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96 предельная плотность мощности излучения с частотой в
диапазоне от 300 МГц до 300 ГГц не должна превышать 1000 мкВт/см2 при продолжительности
воздействия менее 0,2 часа. Согласно IEC 60601-2-33, при облучении всего тела, в течение не более
чем 6 минут, плотность излучения не должна превышать 2 Вт/кг.
3. http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2007/09/image/a/format/large_web/
4. Расчёт угла пролета и коэффициента взаимодействия для вакуумного прибора с ускоряющим
напряжением 12 кВ на частоте 12 ГГц и областью взаимодействия L=1,7 мм.
𝜃 = 2𝜋𝑓𝐿⁄𝑣0 = 2𝜋𝑓𝐿⁄(√2𝑒 𝑈0 ⁄𝑚) = 2𝜋 ∙ 12 ∙ 109 ∙ 1,7 ∙ 10−3 ⁄5,95 ∙ 105 ∙ √12000 = 1,97 рад
𝑀=
sin(𝜃⁄2) sin(0,985)
=
= 0,85
(𝜃⁄2)
0,985
3⁄
2
5. Микропервеанс вакуумного прибора: 𝑃 = 𝐼0 ⁄𝑈0
3⁄
2
= 0,12⁄(17 ∙ 103 )
3⁄
2
= 5 ∙ 10−8 А/В
Максимальная скорость электронов в вакуумном приборе: 𝑣0 = 5,95 ∙ 105 ∙ √17000 = 0,8 ∙ 108 м/с
Длина области взаимодействия: 𝜃 =
𝜔𝑑
𝑣
→𝑑=
𝜃𝑣
𝜔
=
𝜋∙0,8∙108
2𝜋∙5∙109
= 0,8 ∙ 10−2 м = 8 мм
6. Нет, нельзя.
7. Коэффициент шума: 𝐹 =
𝑇эф
𝑇0
112
+ 1 = 298 + 1 = 1,376
По формуле Фрииса для двух таких приборов: 𝐹 = 𝐹1 +
𝐹2 −1
𝐾ус
= 1,376 +
0,376
101.3
= 1,394
9. Формула Найквиста используется для теплового шума, но её нельзя использовать для шума в диоде
так как там нет термодинамического равновесия.
Эффективная шумовая температура это температура при которой появляется такая же мощность шума
на выходе, что и в реальном четырехполюснике. А эффективное шумовое сопротивление – это такое
сопротивление, в котором создается за счет тепловых флуктуаций такая же мощность шума как в
реальном приборе. Значит, нет разницы между понятиями, так как причина учитываемого с помощью
этих понятий шума – тепловые флуктуации.
10. Сложность в том, что это самосогласованная задача.