Диапазон микроволн. Особенности распространения микроволн в различных средах, полосы прозрачности атмосферы и спектры поглощения молекул. Практическое использование микроволн в различных областях науки и техники (физика, энергетика, телекоммуникация, связь, медицина и др.). Генераторы, усилители и приемники микроволн. Перспективы и проблемы освоения микроволнового диапазона.
Микроволны и уравнения Максвелла. Решения уравнений Максвелла для высокочастотных электромагнитных полей. Уравнение Гельмгольца. Скин-эффект и граничные условия. Граничное условие Леонтовича.
Микроволны в линиях передачи. Поперечные ТЕМ волны, напряжение и ток в ТЕМ линии. Мощности волн в ТЕМ линии. Решения уравнений Гельмгольца для поперечных ТЕМ волн в коаксиальной линии передачи. Фазовая и групповая скорость ТЕМ волн.
Поперечные ТЕМ волны в микрополосковых линиях передачи. Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН). Трансформация сопротивлений и проводимостей в линиях передачи. Согласование длинных линий.
Распространение микроволн в волноводах. Решения уравнений Гельмгольца для волн в волноводах. Волны Н-типа и Е-типа. Прямоугольные и круглые волноводы. Фазовая и групповая скорость волн в волноводах. Мощности волн в волноводах.
Сопротивление и проводимость волноводных линий передачи. Методы согласования волноводов. Неоднородности в волноводах, диафрагмы. Возбуждение волноводов, элементы связи. Соединения волноводов Потери и затухание волн в волноводах. Передача энергии по волноводам. Диэлектрический волновод. Типы волн в плоских и круглых диэлектрических волноводах. Оптоволоконные линии передачи.
Микроволновые резонаторы. Свободные колебания в резонаторах. Резонаторы, образованные из отрезков линий передачи. Резонаторы специального назначения. Методы расчета частоты свободных колебаний в резонаторах. Потери в резонаторах, добротность резонаторов. Вынужденные колебания в резонаторах. Возбуждение резонаторов, элементы связи. Открытые резонаторы.
Распространение микроволн в периодических замедляющих системах, фазовая и групповая скорость волн. Пространственные гармоники. Сопротивление связи. Практические примеры замедляющих систем: спираль, гребенка, встречные штыри.
Взаимодействие микроволн с электронными потоками. Электронный поток как активная среда. Формирование и фокусировка потоков. Наведенный ток. Возбуждение резонаторов электронным потоком, электронная проводимость. Скоростная модуляция и пространственная группировка электронного потока. Кинематическое приближение процессов группировки в пролетном и отражательном клистроне, влияние пространственного заряда.
Нормальные волны в электронном потоке: волны пространственного заряда и поперечные волны. Фазовая и групповая скорость волн электронного потока. Кинетическая мощность волн. Взаимодействие электронного потока с волнами пространственного заряда в замедляющих системах ЛБВ и ЛОВ.
Параметрическое усиление поперечных волн потока. Методы снижения уровня шумов циклотронных волн. Сверхмалошумящие усилители циклотронных волн, их коэффициент шума, помехозащищенность и динамический диапазон.
Мощные усилители и генераторы микроволн. Многолучевые клистроны. Магнетроны. Релятивистская микроволновая электроника.
Применение нанотехнологий в микроволновой электронике. Автоэмиссионные катоды. Нанотриоды и наноклистроны. Современные тенденции развития микроволновой вакуумной электроники.
Микроволны в твердотельной плазме. Инжекционный ток. Микроволновый эффект Ганна. Генерация и усиление микроволн в диодах с лавинно-пролетной неустойчивостью. Преобразование микроволн барьерными устройствами, микроволновые выпрямители, детекторы, усилители и смесители. Эффект Джозефсона.
Микроволны в гиромагнитных средах. Ферриты. Распространение плоских волн в продольно и поперечно намагниченных ферритах. Эффект Фарадея. Ферриты в волноводе, ферритовый вентиль, ферритовый циркулятор.
Микроволны и ядерный магнитный резонанс. Применение ЯМР в спектроскопии и в медицинских исследованиях. ЯМР - томография. КВЧ - терапия. Стандарты безопасного СВЧ облучения.
Микроволны и "левые среды". Мета-материалы и особенности распространения микроволн. Микроволны в терагерцовом диапазоне. Радиовидение.
Микроволны в беспроводных линиях передачи информации и энергии. Микроволновые антенны, фазированные антенные системы. Радиолокация. Микроволновые системы телекоммуникации и связи. Микроволновая передача энергии, перспективы развития космической энергетики.
