Задачник по устройствам генерирования и формирования радиосигналов

ЗАДАЧНИК 
по устройствам генерирования  
и формирования радиосигналов

Учебное пособие для вузов

Рекомендовано Учебно-методическим объединением 
 вузов Российской федерации по образованию в области 
радиотехники, электроники, биомедицинской техники 
 и автоматизации в качестве учебного пособия для студентов 
высших учебных заведений, обучающихся по направлению 
 210300 «Радиотехника» 

Москва, 2023

Гарматюк С. С.

2-е издание, электронное

УДК 621.373(075.8)
ББК 32.841я73-1
Г20

Рецензенты: 
профессор МЭИ (ТУ) В. Н. Кулешов, 
профессор СпбГЭТУ (ЛЭТИ) А. В. Митрофанов

Г20
Гарматюк, Сергей Сергеевич.
Задачник по устройствам генерирования и формирования радиосигналов : 
учебное пособие для вузов / С.С. Гарматюк. — 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 674 с. — 
Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем. требования: Adobe Reader XI либо Adobe 
Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-384-4

Книга содержит 2000 задач и вопросов по характеристикам и параметрам высокочастотных 
активных элементов; электромагнитным цепям ВЧ и СВЧ; энергетическим 
соотношениям в генераторах; ключевым и широкополосным усилителям; устройствам 
сложения мощностей; умножителям частоты; автогенераторам и синтезаторам частот; 
передатчикам с амплитудной, однополосной, импульсной и угловой модуляцией; генераторам 
на пролётных клистронах, магнетронах, митронах, ЛБВ; ламповым, транзисторным 
и диодным генераторам СВЧ, а также квантовым генераторам.
По каждому разделу задачника даны основные расчетные соотношения, приближён-
ные к практическим. Для всех задач приведены решения и ответы. В приложениях помещены 
справочные материалы и программы расчетов.
Задачник рассчитан на студентов, изучающих дисциплины «Устройства генерирования 
и формирования радиосигналов» или «Радиопередающие устройства», а также 
смежные дисциплины: «Теория радиотехнических цепей», «Электроника», «Схемотех-
ника», «Устройства СВЧ и антенны», «Теория колебаний» и др. Книга содержит большое 
количество схем, расчетных формул и примеров расчета и потому будет полезна в 
качестве справочника студентам при курсовом и дипломном проектировании, инженерно-
техническим работникам и квалифицированным радиолюбителям.

УДК 621.373(075.8) 
ББК 32.841я73-1

Электронное издание на основе печатного издания: Задачник по устройствам генерирования и 
формирования радиосигналов : учебное пособие для вузов / С.С. Гарматюк. — Москва : ДМК Пресс, 
2015. — 672 с. — ISBN 978-5-97060-253-9. — Текст : непосредственный.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме 
и какими бы то ни было средствами без  письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических 
ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых 
сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные с 
использованием книги.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами защиты 
авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-89818-384-4
© Гарматюк С. С., 2012
© Оформление, издание, ДМК Пресс, 2015

КРАТКОЕ ОГЛАВЛЕНИЕ

ОГЛАВЛЕНИЕ ......................................................................4

ПРЕДИСЛОВИЕ .................................................................12

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ........................15

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ ...16

1. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ 
ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ............ 20

2. РЕЖИМЫ РАБОТЫ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ .................37

3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЦЕПИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ 
ГЕНЕРАТОРОВ ...................................................................45

4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ В ГЕНЕРАТОРАХ ...77

5. КЛЮЧЕВЫЕ УСИЛИТЕЛИ ................................................87

6. СЛОЖЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ ГЕНЕРАТОРОВ .................... 102

7. ШИРОКОПОЛОСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ............................... 114

8. УМНОЖИТЕЛИ ЧАСТОТЫ .............................................. 136

9. АВТОГЕНЕРАТОРЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ 
И СИНТЕЗАТОРЫ ЧАСТОТ ............................................. 143

10. ПЕРЕДАТЧИКИ С АМПЛИТУДНОЙ 
И ОДНОПОЛОСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ............................ 245

11. ПЕРЕДАТЧИКИ С ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ....... 255

12. ПЕРЕДАТЧИКИ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ............... 277

13. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЦЕПИ ГЕНЕРАТОРОВ СВЧ ...... 297

14. ГЕНЕРАТОРЫ СВЧ НА ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМПАХ, 
ТРАНЗИСТОРАХ И ДИОДАХ .......................................... 330

15. КЛИСТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ..................................... 384

16. ГЕНЕРАТОРЫ НА ЛАМПАХ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ 
ТИПА О ........................................................................... 397

17. ГЕНЕРАТОРЫ МАГНЕТРОННОГО ТИПА ....................... 415

18. КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ .......................................... 434

РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ .................................................... 451

ПРИЛОЖЕНИЯ .............................................................. 658

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ............................... 667

ОГЛАВЛЕНИЕ

КРАТКОЕ ОГЛАВЛЕНИЕ .........................................................3
ПРЕДИСЛОВИЕ ....................................................................12
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ ............................15
СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ ....16
1. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ 
ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ............ 20
1.1. Статические характеристики генераторных ламп 
и транзисторов ........................................................................................20
1.2. Аппроксимация статических характеристик ламп 
и транзисторов ........................................................................................23
1.3. Параметры ламп и транзисторов .....................................................24
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ ......................................................30
Общие задачи и вопросы ...................................................................................30
Характеристики и параметры генераторных ламп ...................................30
Характеристики и параметры биполярных транзисторов .....................31
Характеристики и параметры МДП-транзисторов ..................................33
Характеристики и параметры MOSFET-транзисторов..........................34
Характеристики и параметры IGBT-транзисторов .................................35
Сравнение свойств высокочастотных АЭ....................................................35
2. РЕЖИМЫ РАБОТЫ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ .................37
2.1. Классификации режимов по напряженности .............................37
2.2. Нагрузочные характеристики генератора с внешним 
возбуждением .........................................................................................39
2.3. Гармонический анализ косинусоидальных импульсов ...........39
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ ......................................................41
Напряженность режима .....................................................................................41
Угол отсечки ...........................................................................................................42
Общие задачи и вопросы ...................................................................................43
3. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЦЕПИ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ 
ГЕНЕРАТОРОВ ...................................................................45
3.1. Основные параметры колебательных контуров .........................45
3.2. Параллельный колебательный контур ..........................................46
3.3. Последовательный колебательный контур ..................................49
3.4. Связанные колебательные контуры ...............................................51
3.5. Входные цепи генераторов.................................................................52
3.6. Выходные цепи генераторов .............................................................54
3.7. Схемы генераторов ...............................................................................57

ОГЛАВЛЕНИЕ

3.8. Фильтрация высших гармоник ........................................................59
3.9. Блокировочные и разделительные элементы .............................61
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ ......................................................63
Общие задачи и вопросы ...................................................................................63
Параллельный колебательный контур .........................................................64
Последовательный колебательный контур .................................................66
Связанные колебательные контуры ..............................................................66
Входные цепи генераторов................................................................................68
Выходные цепи генераторов ............................................................................69
Схемы генераторов ..............................................................................................70
Фильтрация высших гармоник .......................................................................71
Блокировочные и разделительные элементы ............................................73
4. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ В ГЕНЕРАТОРАХ ...77
4.1. Соотношения для выходных цепей генераторов .......................77
4.2. Соотношения для входных цепей генераторов ..........................79
4.3. Режимы работы генераторов .............................................................79
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ ......................................................80
Общие задачи и вопросы ...................................................................................80
Энергетические соотношения во входной цепи ........................................81
Энергетические соотношения в выходной цепи .......................................81
Расчет генераторов на максимум общего КПД .........................................86
5. КЛЮЧЕВЫЕ УСИЛИТЕЛИ ................................................87
5.1. Общие расчетные соотношения .......................................................87
5.2. Ключевые широкополосные усилители ........................................90
5.3. Усилители с последовательным колебательным контуром 
в цепи нагрузки ......................................................................................92
5.4. Усилители с параллельным колебательным контуром 
в цепи нагрузки ......................................................................................94
5.5. Ключевые усилители класса Е .........................................................95
5.6. Активные элементы ключевых генераторов ................................96
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ ......................................................97
Общие задачи и вопросы ...................................................................................97
Широкополосные КУМ .....................................................................................98
КУМ с последовательным колебательным контуром 
в цепи нагрузки ...................................................................................................100
КУМ с параллельным колебательным контуром в цепи нагрузки ..100
Сравнение схем КУМ .......................................................................................101
6. СЛОЖЕНИЕ МОЩНОСТЕЙ ГЕНЕРАТОРОВ .................... 102
6.1. Параллельное включение активных элементов ...................... 102
6.2. Двухтактное включение активных элементов ......................... 103

ОГЛАВЛЕНИЕ
6

6.3. Мостовые схемы сложения мощностей ..................................... 105
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 108
Общие вопросы ...................................................................................................108
Параллельное включение активных элементов ......................................108
Двухтактное включение активных элементов .........................................110
Мостовые схемы сложения мощностей .....................................................111
7. ШИРОКОПОЛОСНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ............................... 114
7.1. Абсолютная полоса частот усилителя. Согласование 
импедансов ........................................................................................... 114
7.2. Усилители с переключаемыми фильтрами ............................... 121
7.3. Усилители с раздельными полосами усиления ....................... 122
7.4. Усилители с распределенным усилением .................................. 123
7.5. Двухтактные усилители ................................................................... 124
7.6. Трансформаторы на линиях ........................................................... 126
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 127
Общие вопросы ...................................................................................................127
Цепи согласования.............................................................................................127
Принцип постоянства полосы .......................................................................128
Параметры цепей согласования ....................................................................128
Усилители с переключаемыми фильтрами................................................131
Усилители с раздельными полосами усиления .......................................132
Усилители с распределенным усилением ..................................................132
Широкополосные трансформаторы ............................................................133
Схемы и режимы работы широкополосных усилителей .....................134
8. УМНОЖИТЕЛИ ЧАСТОТЫ .............................................. 136
8.1. Классификация умножителей частоты ...................................... 136
8.2. Параметры умножителей частоты ............................................... 137
8.3. Умножители частоты с активной нелинейностью .................. 137
8.4. Умножители частоты с нелинейной реактивностью ............. 138
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 139
Общие задачи и вопросы .................................................................................139
Умножители частоты с активной нелинейностью ..................................140
Умножители частоты с нелинейной реактивностью .............................142
9. АВТОГЕНЕРАТОРЫ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ 
И СИНТЕЗАТОРЫ ЧАСТОТ ............................................. 143
9.1. Структурные схемы и типы автогенераторов .......................... 143
9.2. Автогенераторы с цепью внешней обратной связи ................ 145
9.3. Автогенераторы на двухполюсниках с отрицательным 
дифференциальным сопротивлением ......................................... 148
9.4. Схемы автогенераторов.................................................................... 151

ОГЛАВЛЕНИЕ

9.5. Расчет электронного режима автогенераторов ........................ 158
9.6. Расчет колебательной системы ..................................................... 163
9.7. Кварцевые автогенераторы ............................................................. 166
9.8. Автогенераторы на ПАВ .................................................................. 174
9.9. Синхронизация и затягивание частоты автогенераторов .... 179
9.10. Стабильность частоты автогенераторов .................................. 183
9.11. Нелинейное уравнение автогенератора ................................... 189
9.12. Метод медленно меняющихся амплитуд. 
Квазилинейный метод.................................................................... 191
9.13. Процесс установления амплитуды автоколебаний ............. 195
9.14. Шумы в автогенераторах .............................................................. 196
9.15. Флуктуации частоты и фазы автоколебаний ......................... 199
9.16. Паразитная автогенерация ........................................................... 200
9.17. Синтезаторы стабильных частот ................................................ 203
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 212
Общие задачи и вопросы .................................................................................212
Автогенераторы с цепью внешней обратной связи ................................214
Автогенераторы на двухполюсниках с отрицательным 
дифференциальным сопротивлением .........................................................217
Схемы автогенераторов ....................................................................................218
Расчёт автогенераторов ....................................................................................219
Кварцевые резонаторы .....................................................................................220
Кварцевые автогенераторы .............................................................................222
Управляемые кварцевые генераторы ..........................................................223
ПАВ-резонаторы и ПАВ-линии задержки ................................................224
Автогенераторы и передатчики на ПАВ ....................................................224
Синхронизация частоты автогенераторов .................................................225
Затягивание частоты автогенераторов .......................................................226
Эффект длинной линии ...................................................................................227
Стабильность частоты автогенераторов.....................................................228
Измерение нестабильности частоты ...........................................................229
Нелинейное уравнение автогенератора .....................................................230
Метод медленно меняющихся амплитуд. Квазилинейный метод ....231
Процесс установления амплитуды автоколебаний ................................233
Шумы в автогенераторах  ................................................................................234
Флуктуации частоты и фазы автоколебаний ...........................................237
Паразитная автогенерация .............................................................................239
Общие задачи и вопросы по синтезаторам частот ..................................241
Прямые синтезаторы частот ...........................................................................242
Синтезаторы с фазовой автоподстройкой частоты ................................243
Цифровые вычислительные синтезаторы .................................................244
Сравнение свойств синтезаторов .................................................................244

ОГЛАВЛЕНИЕ
8

10. ПЕРЕДАТЧИКИ С АМПЛИТУДНОЙ 
И ОДНОПОЛОСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ............................ 245
10.1. Амплитудная модуляция .............................................................. 245
10.2. Однополосная модуляция ............................................................ 247
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 249
Общие задачи и вопросы .................................................................................249
Передатчики с амплитудной модуляцией .................................................249
Передатчики с однополосной модуляцией ...............................................253
11. ПЕРЕДАТЧИКИ С ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ....... 255
11.1. Общие соотношения при импульсной модуляции .............. 255
11.2. Модуляторы с частичным разрядом накопительной 
емкости ................................................................................................ 256
11.3. Модуляторы с полным разрядом формирующей линии ...... 260
11.4. Коммутаторные приборы .............................................................. 263
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 268
Общие задачи и вопросы .................................................................................268
Модуляторы с частичным разрядом накопительной емкости ...........269
Модуляторы с полным разрядом формирующей линии .....................273
Коммутаторные приборы ................................................................................276
12. ПЕРЕДАТЧИКИ С УГЛОВОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ ............... 277
12.1. Общие соотношения при угловой модуляции ...................... 277
12.2. Параметры варикапов .................................................................... 280
12.3. Общие соотношения для модуляторов на емкостях 
р-n-переходов .................................................................................... 283
12.4. Автотрансформаторная связь модулятора с контуром 
автогенератора .................................................................................. 285
12.5. Емкостная связь модулятора с контуром 
автогенератора .................................................................................. 287
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 288
Общие задачи и вопросы .................................................................................288
Передатчики с частотной модуляцией .......................................................289
Параметры варикапов .......................................................................................290
Частотные модуляторы на варикапах .........................................................292
Передатчики с фазовой модуляцией. Преобразование фазовой 
модуляции в частотную ...................................................................................294
Усилители мощности сигналов с УМ..........................................................295
13. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЦЕПИ ГЕНЕРАТОРОВ СВЧ ...... 297
13.1. Параметры колебательных систем генераторов СВЧ ......... 297
13.2. Тороидальные резонаторы ............................................................ 299
13.3. Параметры линий с распределенными постоянными ........ 300

ОГЛАВЛЕНИЕ

13.4. Параметры резонаторов на короткозамкнутых 
отрезках линий ................................................................................. 304
13.5. Параметры резонаторов на разомкнутых отрезках линий ......309
13.6. Конструкции резонаторов на отрезках линий ....................... 311
13.7. Использование четвертьволновых и полуволновых 
резонаторов ........................................................................................ 312
13.8. Связь резонаторов с нагрузкой ................................................... 315
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 317
Общие задачи и вопросы .................................................................................317
Тороидальные резонаторы ..............................................................................318
Резонаторы на отрезках линий ......................................................................319
Двухпроводные резонаторы ...........................................................................320
Коаксиальные резонаторы ..............................................................................321
Полосковые резонаторы ..................................................................................324
Волноводные резонаторы ................................................................................325
Связь с нагрузкой ...............................................................................................325
Резонансные волномеры и режекторные фильтры ................................328
14. ГЕНЕРАТОРЫ СВЧ НА ЭЛЕКТРОННЫХ ЛАМПАХ, 
ТРАНЗИСТОРАХ И ДИОДАХ .......................................... 330
14.1. Генераторы СВЧ на электронных лампах ............................... 330
14.2. Генераторы СВЧ на транзисторах .............................................. 336
14.3. Генераторы СВЧ на диодах ........................................................... 347
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 364
Общие задачи и вопросы по ламповым генераторам ............................364
Время пролета электронов в лампах ...........................................................365
Параметры генераторных ламп СВЧ ..........................................................366
Схемы и конструкции ламповых генераторов СВЧ ..............................366
Параметры колебательных систем ламповых генераторов .................368
Ламповые автогенераторы СВЧ ...................................................................369
Общие вопросы по транзисторным генераторам СВЧ .........................371
Схемы транзисторных усилителей СВЧ  ..................................................372
Повышение КПД транзисторных генераторов ........................................373
Транзисторные автогенераторы СВЧ  ........................................................374
Конструкции транзисторных генераторов СВЧ .....................................374
Общие вопросы по диодным генераторам .................................................376
Генераторы на туннельных диодах ...............................................................376
Генераторы на лавинно-пролетных диодах ...............................................377
Генераторы на диодах Ганна ...........................................................................378
Конструкции и эквивалентные схемы диодных генераторов .............379
Управление колебаниями диодных генераторов ....................................381
Стабилизация частоты диодных автогенераторов .................................381
Способы повышения КПД диодных генераторов ..................................382

ОГЛАВЛЕНИЕ
10

Диодные усилители мощности ......................................................................382
15. КЛИСТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ..................................... 384
15.1. Характеристики и параметры клистронов .............................. 384
15.2. Амплитудная и импульсная модуляция пролетных 
клистронов  ........................................................................................ 388
15.3. Фазовая модуляция пролетных клистронов .......................... 389
15.4. Энергетические соотношения в двухрезонаторных 
пролетных клистронах ............................................................................390
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 391
Общие задачи и вопросы .................................................................................391
Характеристики и параметры пролетных клистронов .........................392
Модуляция пролетных клистронов .............................................................394
Энергетические соотношения в двухрезонаторных пролетных 
клистронах ............................................................................................................395
16. ГЕНЕРАТОРЫ НА ЛАМПАХ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ 
ТИПА О ........................................................................... 397
16.1. Классификация и особенности ламп бегущей волны ......... 397
16.2. Замедляющие структуры .............................................................. 400
16.3. Характеристики и параметры ЛБВ ........................................... 403
16.4. Усиление и модуляция ЛБВ ........................................................ 404
16.5. Экспериментальные характеристики ЛОВ ............................ 408
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 409
Общие вопросы ...................................................................................................409
Замедляющие структуры ................................................................................409
Характеристики и параметры ЛБВ .............................................................411
Усиление и модуляция ЛБВ ...........................................................................412
17. ГЕНЕРАТОРЫ МАГНЕТРОННОГО ТИПА ....................... 415
17.1. Особенности генераторов магнетронного типа ..................... 415
17.2. Параметры генераторов магнетронного типа ........................ 419
17.3. Рабочие и нагрузочные характеристики магнетронов ....... 421
17.4. Рабочие и нагрузочные характеристики митронов ............. 422
17.5. Рабочие и нагрузочные характеристики амплитронов ...... 424
17.6. Синхронизация генераторов ........................................................ 425
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 426
Общие задачи и вопросы .................................................................................426
Параметры магнетронов и митронов ..........................................................428
Рабочие характеристики магнетронов и митронов ................................428
Нагрузочные характеристики магнетронов и митронов ......................429
Стабилизация и синхронизация частоты ..................................................430
Модуляция магнетронов и митронов..........................................................431

ОГЛАВЛЕНИЕ

Параметры амплитронов .................................................................................432
Нагрузочные характеристики амплитронов.............................................433
Модуляция платинотронов ............................................................................433
18. КВАНТОВЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ .......................................... 434
18.1. Общие расчетные соотношения.................................................. 434
18.2. Оптические разонаторы ................................................................ 435
18.3. Параметры лазеров .......................................................................... 436
18.4. Модуляция оптического излучения .......................................... 438
18.5. Использование лазеров ................................................................. 442
ЗАДАЧИ И ВОПРОСЫ .................................................... 443
Параметры лазеров ............................................................................................443
Стабильность частоты лазеров ......................................................................445
Модуляция лазеров ...........................................................................................446
Использование лазеров ....................................................................................448
РЕШЕНИЯ И ОТВЕТЫ ......................................................... 451
ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................... 658
1. Параметры генераторных ламп ВЧ ................................................. 658
2. Параметры биполярных транзисторов .......................................... 658
3. Параметры мощных МДП-транзисторов...................................... 659
4. Параметры MOSFET-транзисторов ............................................... 660
5. Параметры IGBT-транзисторов ....................................................... 660
6. Коэффициенты разложения косинусоидального импульса .. 661
7. Таблица коэффициентов разложения 
для косинусоидального импульса ................................................... 661
8. Графики коэффициентов разложения 
для косинусоидального импульса ................................................... 662
9. Программы расчета резонансных частот резонаторов ............. 663
10. Программы расчета длин резонаторов для основного 
типа колебаний и первого продольного обертона ..................... 665
11. Удельное поверхностное сопротивление проводников R11 ........ 666
12. Относительная диэлектрическая проницаемость 
диэлектриков .......................................................................................... 666
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .................................... 667

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие ориентировано на типовую программу курса «Устройства 
генерирования и формирования радиосигналов» специальности «
Радиотехника». В методическом плане автор опирался 
на принципы, заложенные выдающимися учеными – профессорами 
ЛЭТИ, МЭИ и МАИ: С.И. Бычковым, С.А. Дробовым, С.И. Евтя-
новым, И.В. Лебедевым, М.С. Нейманом и другими – одними из 
создателей отечественной школы радиотехники.
Пособие содержит задачи и вопросы по характеристикам и параметрам 
активных элементов; электромагнитным цепям ВЧ и СВЧ; 
энергетическим соотношениям в генераторах; ключевым и широкополосным 
усилителям; устройствам сложения мощностей; умножителям 
частоты; автогенераторам и синтезаторам частот; передатчикам 
с амплитудной, однополосной, импульсной и угловой модуляцией; 
генераторам на пролётных клистронах, магнетронах, митронах, ЛОВ 
и ЛБВ; ламповым, транзисторным и диодным генераторам СВЧ, а 
также квантовым генераторам. По каждому разделу даны основные 
расчетные соотношения, приближённые к практическим. Для всех 
задач приведены решения и ответы. В приложениях помещены справочные 
материалы и программы расчетов, необходимые для решения 
задач. 
Для удобства поиска нужного раздела подробное оглавление дополнено 
кратким. Для заинтересованного читателя приведен краткий 
библиографический список. Список сформирован в хронологическом 
порядке и включает наиболее значимые учебники, учебные 
и справочные пособия, статьи и монографии за последние полвека. 
Автор приносит извинения тем, чьи работы незаслуженно остались 
неназванными. Ссылки на литературу даны по узким вопросам и в 
случае существования противоречивых сведений.
Хотя большинство задач родилось на кафедре антенн и радиопередающих 
устройств ТТИ ЮФУ, автор не имеет возможности указать 
первоисточник каждой из приведенных в пособии задач. В разные 
годы автору попадались различные внутривузовские издания, книги 
и другие источники, дать ссылки на которые теперь невозможно. 
Список литературы и в этом отношении далек от полноты.
Современная наука и техника развиваются невероятно быстро, 
особенно в области разработки новых электронных устройств. Поэтому 
учебное пособие призвано знакомить читателя не только с 
современным состоянием проблемы, но и с фундаментальными за-

ПРЕДИСЛОВИЕ

кономерностями, знание которых необходимо для завтрашнего дня. 
В книге рассмотрены свойства перспективных приборов (MOSFET- 
и IGBT-транзисторов, реверсивно-включаемых динисторов и др.). 
Значительное внимание уделено перспективным схемам ключевых и 
широкополосных усилителей, высокостабильным автогенераторам, 
в том числе на ПАВ, цифровым синтезаторам частот. Рассмотрены 
актуальные вопросы согласования импедансов, анализа переходных 
процессов в автогенераторах и влияния шумов на частоту и фазу 
автоколебаний, проектирования электромагнитных цепей генераторов 
СВЧ и др.
Основная цель задачника – углубление и закрепление теоретических 
знаний, полученных студентами при изучении курса, а также 
выработка навыков в решении практических задач. Эти навыки необходимы 
и в инженерной, и в научной деятельности. Помимо задач, 
связанных с выполнением расчетов, помещены вопросы. Назначение 
этих вопросов – способствовать углублению представлений о 
физических процессах в рассматриваемых устройствах.
Чтобы облегчить понимание задач, в начале каждого раздела даны 
краткие сведения из теории. При этом сложный и труднодоступный 
материал изложен более подробно. Приведенных в задачнике сведений, 
формул и справочных данных вполне достаточно для решения 
задач.
В пособие включены задачи и вопросы различной сложности – от 
простейших до весьма сложных и трудоемких. В каждом подразделе 
задачи и вопросы сгруппированы по узким темам и расположены в 
порядке нарастания сложности.
Решение задач помогает уяснить смысл физических явлений, 
закрепляет в памяти формулы, прививает навыки практического 
применения теоретических знаний. Эту работу студенты могут проводить 
не только под руководством преподавателя, но и самостоятельно (
что наиболее эффективно!), поскольку по всем разделам  
даны основные расчетные соотношения, необходимый справочный 
материал, а также решения и ответы всех задач.
Пособие ориентирует студентов на активное применение средств 
вычислительной техники (ВТ). В принципе, все вычислительные задачи 
могут быть решены с помощью карандаша и бумаги. Однако по 
мере усложнения задач быстро возрастает количество необходимых 
операций, что увеличивает стоимость рабочего времени, затрачиваемого 
на получение результата. В этом случае использование средств 
ВТ дает значительный экономический эффект. Владение навыками 

ПРЕДИСЛОВИЕ
14

работы на ЭВМ не только дает возможность использования их для 
решения различных задач, но и вырабатывает определенный «программистский» 
стиль мышления, умение четко и лаконично формировать 
свою мысль, правильно ставить задачу и находить пути 
ее решения.

Задачник рассчитан на студентов, изучающих дисциплины «Уст-

ройства генерирования и формирования радиосигналов», или «Радиопередающие 
устройства», а также смежные дисциплины: «Теория 
радиотехнических цепей», «Электроника», «Схемотехника», 
«Устройства СВЧ и антенны», «Теория колебаний», «Электропре-
образовательные устройства РЭС» и др. Книга содержит большое 
количество схем, расчетных формул и примеров расчета и потому 
будет полезна в качестве справочника студентам радиотехнических 
специальностей при курсовом и дипломном проектировании, инженерно-
техническим работникам, занимающимся  разработкой и 
эксплуатацией радиотехнических устройств, и квалифицированным 
радиолюбителям. 

Автор с глубокой благодарностью вспоминает своих учителей – 

профессоров Московского авиационного института Неймана Михаила 
Самойловича  и  Телятникова  Леонида Ивановича, без которых  
было бы невозможным создание настоящей книги.

Автор благодарит студентов-старшекурсников за помощь при 

проведении расчетов и оформлении материалов книги.

Автор благодарен рецензентам за полезные советы и замечания, 

способствовавшие существенному улучшению книги.

Отзывы и пожелания по книге просьба направлять в издательство.

С. Гарматюк

Если вы хотите научиться плавать, то смело входите в воду. 
Если вы хотите научиться решать задачи – решайте их! 
Математик Пойа

Прежде чем решать задачу или отвечать на вопрос, необходимо понять 
их сущность, смысл заданных величин, вспомнить физические 
процессы, законы и соотношения, относящиеся к данному вопросу. 
В основе любого из приемов решения задач лежит аналитико-синтетический 
метод. Можно указать следующую схему этого метода:
• ознакомление с условием задачи. Выделение главного вопроса 
задачи (что неизвестно? Какова цель решения?);
• анализ содержания задачи. Исследование исходных данных 
(что известно? Что дано?). Внесение дополнительных (уточняющих) 
условий для получения однозначного ответа. При анализе 
очень полезно начертить схему, график или конструкцию, 
относящуюся к задаче, и указать на этом рисунке исходные данные, 
распределение токов и напряжений и т. п. Часто самый 
простой рисунок значительно помогает в решении задачи;
• составление плана решения;
• осуществление плана решения;
• проверка ответа (проверка размерностей, решение этой же  задачи 
другим способом, сопоставление полученного ответа с общими 
принципами радиотехники, здравым смыслом и т. п.).
Эту схему решения можно выразить и другими словами:
• прочитай задачу и представь себе то, о чем в ней говорится;
• запиши задачу кратко или выполни чертеж;
• уясни, что показывает каждое число, повтори вопрос задачи;
• подумай, можно ли сразу ответить на вопрос задачи. Если нет, 
то почему. Что нужно узнать сначала, что потом;
• составь план решения;
• выполни решение;
• проверь решение и ответь на вопрос задачи.
Точность расчетов должна быть в разумных пределах. Очень 
часто студенты добиваются при вычислениях получения такой точности 
результата, которая совершенно не оправдывается точностью 
использованных данных. Это создает иллюзию точного расчета, 
приводит к бесполезным затратам труда и времени. «Цель расчетов – 
не числа, а понимание», – этот афоризм особенно справедлив 
для высшей школы.
Решение задач – это практическое искусство, подобное плаванию; 
научиться ему можно, только подражая хорошим образцам и постоянно 
практикуясь в самостоятельном решении задач! 
Как сказал Освальд, «человек, не желающий вступать в воду, пока 
не научился плавать, не научится плавать».

РЕКОМЕНДАЦИИ 
ПО РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ 
И ОБОЗНАЧЕНИЙ

А
– амплитуда колебаний
АГ
– автогенератор
АМ
– амплитудная модуляция
АПЧ
– автоматическая подстройка частоты
АЧХ
– амплитудно-частотная характеристика
АЭ
– активный элемент
БТ
– биполярный транзистор
ВАХ
– вольт-амперная характеристика
ВОЛС
– волоконно-оптическая линия связи
ВЧ
– высокая частота (3…30 МГц)
ГВВ
– генератор с внешним возбуждением (усилитель)
ГП
– генераторный прибор
ГР
– граничный режим
ГУН
– генератор, управляемый напряжением
ДВ
– длинные волны
ДГ
– диод Ганна
ДНЗ
– диод с накоплением заряда
ДУ
– дифференциальное уравнение
ЗС
– замедляющая структура
ЗЧ
– звуковые частоты (16…20000 Гц)
ИМ
ИТ
– импульсная модуляция
– импульсный трансформатор
КБВ
– коэффициент бегущей волны
КУМ
– ключевой усилитель мощности 
КР
– кварцевый резонатор
КПД
– коэффициент полезного действия
КСВ
– коэффициент стоячей волны
КСЦ
– корректирующе-согласующая цепь
КС
– колебательная система
ЛГР
– линия граничного режима
ЛБВ
– лампа бегущей волны 
ЛОВ
– лампа обратной волны
ЛПД
– лавинно-пролетный диод
М
– индекс угловой модуляции
МРК
– многорезонаторный пролетный клистрон
НР
– недонапряженный режим
НХ
– нагрузочная характеристика
ОБ
– общая база
ОБП
– одна боковая полоса
ОВЧ
– очень высокие частоты (30…300 МГц)
ОИ
ОКГ
– общий исток
– опорный кварцевый или оптический квантовый генератор
ОМ
– однополосная модуляция
ОЛС
– оптическая линия связи
ОС
– обратная связь

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

ОЭ
– общий эмиттер
П
– эффективная ширина спектра ЧМ-колебания; полоса пропускания
ПАВ
– поверхностные акустические волны
ПФ
– полосовой фильтр
ПР
– перенапряженный режим
ПТ
– полевой транзистор
РВД
– реверсивно включаемый динистор
СВ
– средние волны
СВЧ
– сверхвысокие частоты (3…30 ГГц)
СКП
– средняя квадратическая погрешность (σ)
ССЧ
– синтезатор стабильных частот
СТЦ
– согласующе-трансформирующая цепь
СХ
– статическая характеристика
СУ
– согласующее устройство
СМХ
– статическая модуляционная характеристика
ТД
– туннельный диод
ТКЕ
– температурный коэффициент емкости
ТКИ
– температурный  коэффициент индуктивности
ТКТ
– температурный коэффициент выходного тока АЭ
ТКЧ
– температурный коэффициент частоты
ТЛ
– трансформатор на линиях
ТУМ
– транзисторный усилитель мощности
ТЦ
– трансформирующая цепь
УВЧ
– ультравысокие частоты (300…3000 МГц); усилитель ВЧ
УМ
– угловая модуляция, усилитель мощности
УПТ
– усилитель постоянного тока
УРУ
– усилитель с распределенным усилением 
УЧ
– умножитель частоты
Ф
– коэффициент фильтраций
ФАП
– фазовая автоматическая подстройка частоты
ФВЧ
– фильтр верхних частот
ФД
– фазовый детектор
ФМ
– фазовая модуляция; фазовый модулятор
ФНЧ
– фильтр низких частот
ЦС
– цепь согласования; цепь связи
ЦВС
– цифровой вычислительный синтезатор
ЧМ
– частотная модуляция
ЧРК
– частотное разделение каналов
ЧХ
– частотная характеристика
ЭМВ
– электромагнитная волна
ЭМС
– электромагнитная совместимость
C
– электрическая емкость 
c
– скорость распространения электромагнитных волн в вакууме
°С
– температура Цельсия (°С= К – 273,16)
D
– проницаемость активного элемента; дисперсия; диаметр
d
– диаметр
e
– заряд электрона (1,6 · 10–19 Кл)
E
– напряжение, напряженность электрического поля

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ
18

E′вх
– напряжение отсечки (запирания) активного элемента
f
– частота гармонических колебаний 
fs 
– граничная частота транзистора по крутизне
fт(fгр) 
– граничная частота коэффициента передачи тока 
g1 
– коэффициент формы тока по первой гармонике 
G
– активная проводимость
h
– постоянная Планка (6,63 · 10–34 Дж·с)
i
– мгновенное значение тока 
Im
– высота импульсов выходного тока АЭ
Iн
– амплитуда тока в режиме молчания (несущей частоты)
k
– постоянная Больцмана (1,38 · 10–23 Дж/К)
К
– коэффициент обратной связи
КН
– коэффициент нелинейных искажений
КР
– коэффициент усиления по мощности
КС
– коэффициент перекрытия емкости варикапа
L
– индуктивность 
m
– коэффициент (глубина) амплитудной модуляции
l
– длина
N
– энергия, электрическая длина замедляющей структуры

р
– коэффициент включения колебательного контура, частотного 
модулятора
Р0
– мощность, потребляемая от источника питания
Р1
– колебательная мощность
РК
– мощность, рассеиваемая коллектором
РП
– полезная мощность генератора (в нагрузке)
Q
– добротность колебательного контура, добротность варикапа
q
– скважность
rнас
– сопротивление насыщения (rнас = 1/Sгр)
R, r
– электрическое активное сопротивление, радиус
Re(z)
– вещественная (резистивная) составляющая сопротивления 
S
– крутизна характеристики, площадь
S0
– дифференциальная крутизна активного элемента
S1
– модуль средней крутизны активного элемента
Sгр 
– крутизна линии граничного (критического) режима
t
– время, толщина
Т
– период следования импульсов, абсолютная температура  
u
– мгновенное значение напряжения
U
– электрическое напряжение
UΩ
– амплитуда модулирующего напряжения
νФ
– фазовая скорость
W
– энергия электромагнитного поля
x
– реактивное сопротивление
Zв
– волновое сопротивление
Z
– комплексное входное сопротивление
α(θ)
– коэффициент разложения косинусоидального импульса