|
Волны в активных и нелинейных средах в приложении к электронике |
Скотт Э. |
год издания — 1977, кол-во страниц — 368, тираж — 6200, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7Б, масса книги — 710 гр., издательство — Советское радио |
|
цена: 2000.00 руб | | | | |
|
Сохранность книги — хорошая
ALWIN SCOTT ACTIVE AND NONLINEAR WAVE PROPAGATION IN ELECTRONICS Department of Electrical Engineering, The University of Wisconsin, Madison, Wisconsin
WILEY — INTERSCIENCE 1970
Пер. с англ. С. Я. Вышкинда, Т. М. Тарантович
Формат 70x100 1/16. Бумага типографская №1 |
ключевые слова — активн, нелинейн, обратн, солитон, волн, аксон, нервн |
Книга посвящена проблемам взаимодействия и распространения волн в активных и нелинейных средах. Она охватывает широкий круг вопросов, относящихся к теории волновых систем и их применению в различных областях радиоэлектроники, физики и биофизики. Излагаются новые математические методы исследования нелинейных волн, в частности метод обратной задачи теории рассеяния. Большинство проблем поясняется на языке эквивалентных линий передачи. Разбирается много примеров, задач и технических реализаций из электроники СВЧ, полупроводниковой и квантовой электроники, теории плазмы, волн на воде.
Значительный интерес представляют дополнения к книге, опубликованные автором в 1973 и 1975 гг., где представлены обзоры результатов исследования уединённых нелинейных волн — солитонов, а также распространения нелинейных волн в нервных волокнах.
Книга предназначена для широкого круга специалистов в области радиотехники, электроники и биофизики. Она может быть использована в качестве учебного пособия для студентов вузов.
208 рис., 3 табл., библ. 898 назв.
На протяжении последних двух десятилетий инженеры, работающие в области электроники, со всевозрастающим интересом занимаются анализом и проектированием устройств, связанных с распространением волн в активных и нелинейных средах. Распространение импульса по нервному волокну, лампа бегущей волны (ЛБВ), квантовый парамагнитный усилитель бегущей волны СВЧ диапазона, волны в плазме, магнитная гидродинамика, параметрическое усиление и генерация гармоник в линиях передачи с нелинейной реактивностью, распространение волн в полупроводниковых и сверхпроводящих туннельных переходах, нейристоры, лазеры, нелинейная оптика, распространение волн в кольцевых системах, движущиеся домены в диодах Ганна — перечень уже достаточно длинный, и он будет увеличиваться и впредь, так как используемые волны становятся всё короче, а интерес к биологическим системам и интегральным микросхемам непрерывно возрастает.
В то же время, как мне кажется, существует слишком большой разрыв между уровнем научно-исследовательских работ и уровнем обучения студентов теории распространения волн в активных и нелинейных средах.
Эта книга выросла из лекционных заметок, подготовленных для аспирантов и студентов выпускного курса университета, специализирующихся в указанной области. Целью её было способствовать более глубокому пониманию используемых теоретических методов, которые имеются в настоящее время, и чётко обозначить эту область, определив её как предмет специального изучения.
Поскольку необходимо в первую очередь заинтересовать студентов и заострить их внимание на теоретических основах, технические реализации относятся на второй план.
Для простоты рассмотрение почти целиком ограничивается одномерными волнами, а соответствующие системы передачи часто изображаются эквивалентными схемами. Это представление естественно для студентов-электроников с их подготовкой в теории цепей и линейных линий передачи и оказывается полезным при изложении в наглядной форме теории уравнений в частных производных. Рисунки легче запомнить, а часто и легче классифицировать, чем формулы.
Глава 1 — вводная. В гл. 2 обсуждается метод исследования устойчивости линейных систем. В гл. 3 представлены основные идеи квазигармонического анализа и метод эквивалентной линеаризации, развитый Ван дер Полем, Крыловым и Боголюбовым. В гл. 4 внимание сосредоточено на волновых системах с сильно нелинейными элементами, которые генерируют или поглощают энергию. Особое значение придаётся методам отыскания стационарных волн — волн постоянного профиля — с помощью анализа фазового пространства. Гл. 5 касается главным образом систем, у которых нелинейности встречаются в энергоёмких элементах. Обширная библиография включает литературу по применению теории нелинейных волн в конкретных физических задачах. Я надеюсь, что эта библиография окажется полезной студентам-«теоретикам» в определении направления их основных интересов, а студентам-«прикладникам» — для лучшего овладения физическими основами в выбранной области.
Почти все главы независимы друг от друга. Поэтому книга будет полезна и для студентов с узкой ориентацией. Например, гл. 4 и 5 особенно важны для студентов-биоников, а гл. 2 и 3 будут полезны студентам, интересующимся мазерами, лазерами и волнами в плазме.
Эта книга далеко не соответствует тому, чтобы быть сложившимся введением в теорию активных нелинейных волн. Она является в известной степени предварительной. Многое ещё предстоит сделать, прежде чем наши исследования в этой области окажутся близкими к завершению. Так, захватывающую и благодарную проблему представляют собой вопросы устойчивости нелинейных волн. Несомненно, будет продолжено развитие вычислительной техники, которая облегчает исследование ряда неизвестных и трудно анализируемых процессов. Напомним, что перечень задач, имеющих аналитическое решение, все ещё довольно мал. Изучение увлекательной проблемы взаимодействия (или столкновения) нелинейных волн (или импульсов) ещё только начинается. Ждут своего решения многомерные задачи. Многие утверждения, обсуждаемые в этой книге, должны быть строго обработаны и сформулированы в виде теорем. Будут сформулированы многие новые общие утверждения, многие будут поняты и перенесены из математической литературы. Именно потому, что эта область ещё слабо развита, она и является такой захватывающе интересной для молодых исследователей…
ПРЕДИСЛОВИЕ Элвин Скотт сентябрь 1969 г.
|
ОГЛАВЛЕНИЕПредисловие редакторов перевода | 5 | Предисловие к русскому изданию | 6 | Предисловие | 7 | | 1. | Линейные активные линии передачи | | 1.1. Эквивалентные схемы линий передачи | 9 | 1.2. Волны в многозвенных линиях передачи | 12 | 1.3. Простейшая активная линия передачи | 13 | 1.4. Скорости волн | 14 | 1.5. Комплексное дисперсионное уравнение | 17 | Задачи | 19 | | 2. | Устойчивость линейных активных волновых систем | | 2.1. Устойчивость распределённого усилителя | 21 | 2.2. Моды распределённого генератора | 24 | 2.3. Конвективная и абсолютная неустойчивости в безграничных линиях | 26 | 2.4. Исследование дисперсионного уравнения при конвективной | неустойчивости | 28 | 2.5. Исследование дисперсионного уравнения при абсолютной | неустойчивости | 32 | 2.6. Распространение волн и устойчивость в дискретных линиях | 38 | 2.7. Механические линии передачи | 41 | 2.8. Движущиеся механические линии передачи | 44 | 2.9. Теория связанных мод | 45 | 2.10. Электронный пучок | 50 | 2.11. Лампа бегущей волны | 53 | 2.12. Оптический квантовый генератор | 56 | 2.13. Оптический квантовый усилитель | 63 | 2.14. Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца | 64 | Задачи | 67 | | 3. | Распространение квазигармонических волн в активных средах | | 3.1. Нелинейные проводимость и сопротивление | 69 | 3.2. Метод эквивалентной линеаризации | 70 | 3.3. Определение эквивалентных проводимости и сопротивления | с помощью принципа мощности | 73 | 3.4. Нелинейные ёмкость и индуктивность | 75 | 3.5. Усиление квазигармонических бегущих волн | 77 | 3.6. Устойчивость бегущих волн в режиме насыщения | 79 | 3.7. Поток мощности в режиме насыщения | 82 | 3.8. Распределённый генератор квазигармонических колебаний | 83 | 3.9. Условие стационарной генерации | 86 | 3.10. Предельная выходная мощность четвертьволнового генератора | 89 | 3.11.Многомодовая генерация | 91 | 3.12. Оптический квантовый генератор | 97 | 3.13. Распространение волн в плазме | 100 | Задачи | 112 | Комментарии к гл. 3 | 115 | | 4. | Распространение волн в нелинейных средах | | 4.1. Опять уравнение Ван дер Поля | 117 | 4.2. Системы с многомерным фазовым пространством | 119 | 4.3. Свойства фазового пространства | 119 | 4.4. Теоремы относительно фазовой плоскости | 122 | 4.5. Волны постоянного профиля — стационарные волны | 123 | 4.6. Простая автономная линия передачи | 124 | 4.7. Обобщённая автономная многозвенная линия | 128 | 4.8. Примеры | 130 | 4.9. Анализ переходных процессов | 136 | 4.10. Анализ устойчивости | 141 | 4.11. Стационарное распространение в линии с сосредоточенными | параметрами | 143 | 4.12. Взаимодействие импульсов | 145 | 4.13. Линии передачи с туннельным переходом | 147 | 4.14. Нервный аксон | 149 | Задачи | 154 | | 5. | Распространение волн в консервативных системах | | 5.1. Простейшие нестационарные процессы | 156 | 5.2. Кинематические волны | 160 | 5.3. Квазилинейные гиперболические системы | 162 | 5.4. Нелинейные линии передачи с дисперсией | 165 | 5.5. Стационарные волны в линиях передачи без потерь | 170 | 5.6. Преобразование Лоренца в линиях передачи с джозефсоновским | переходом | 175 | 5.7. Линия с активным джозефсоновским переходом | 178 | 5.8. Соотношения Мэнли-Роу | 182 | 5.9. Распределённый параметрический усилитель | 184 | 5.10. Насыщение в распределённом параметрическом усилителе | 186 | 5.11. Лагранжево описание распределённых систем | 189 | 5.12. Анализ устойчивости | 192 | 5.13. Взаимодействие импульсов | 197 | Вопросы | 199 | Приложение. Преобразования Гильберта | 200 | Список литературы | 203 | | Д о п о л н е н и е 1. | А. Скотт, Ф. Чу, Д. Маклафлин | Солитон — новое понятие в прикладных науках | | 1. Введение | 215 | II. Уравнения, обладающие решениями в виде солитонов | 219 | III. Простейшие методы расчёта солитонов | 230 | IV. Элементарные спектральные представления | 232 | V. Метод обратной задачи | 237 | VI. Интегралы движения и законы сохранения | 257 | VII. Устойчивость бегущих волн | 264 | VIII. Фундаментальные физические проблемы | 270 | IX. Выводы | 273 | | Приложение А. Синус-уравнение Гордона | 274 | Приложение Б. Решения в виде бегущих волн для нелинейного уравнения | Шрёдингера | 276 | Описок литературы | 277 | | Д о п о л н е н и е 2. | А. Скотт | Электрофизика нервного волокна | | I. Введение | 285 | II. Нелинейные дифференциальные уравнения с частными производными | 290 | III. Физика клеточной мембраны | 298 | IV. Электродинамика активной нервной мембраны | 306 | V. Аксон Ходжкина-Хаксли | 314 | VI. Распространение фронта | 319 | VII. Уравнение Фитц-Хью-Нагумо | 325 | VIII. Миелинизированный аксон | 330 | IX. Устойчивость формы волны | 335 | X. Порог для активного волокна | 340 | XI. Взаимодействие импульсов | 342 | XII. Заключение | 349 | Список литературы | 349 |
|
Книги на ту же тему- Нелинейная оптика молекулярных кристаллов, Коренева Л. Г., Золин В. Ф., Давыдов Б. Л., 1985
- Введение в нелинейную физику: От маятника до турбулентности и хаоса, Заславский Г. М., Сагдеев Р. З., 1988
- Принципы нелинейной оптики, Шен И. Р., 1989
- Нелинейная динамика гравитационных волн на глубокой воде, Юэн Г., Лэйк Б., 1987
- Нелинейные волны 2012, Литвак А. Г., Некоркин В. И., ред., 2013
- Известия высших учебных заведений. Радиофизика: Нелинейные волны, 1976
- Нелинейные волны, Лейбович С., Сибасс А., ред., 1977
- Нелинейная теория распространения волн, Лайтхилл М., ред., 1970
- Линейные и нелинейные волны, Уизем Д., 1977
- Нелинейные волны в диспергирующих средах, Карпман В. И., 1973
- Нелинейные волны в одномерных дисперсных системах, Бхатнагар П., 1983
- Взаимодействие одномерных волн в средах без дисперсии, Васильева О. А., Карабутов А. А., Лапшин Е. А., Руденко О. В., 1983
- Взаимодействие волн в неоднородных средах, Заславский Г. М., Мейтлис В. П., Филоненко Н. Н., 1982
- Солитоны и нелинейные волновые уравнения, Додд Р., Эйлбек Д., Гиббон Д., Моррис Х., 1988
- Солитоны и метод обратной задачи, Абловиц М., Сигур Х., 1987
- Спектральные преобразования и солитоны. Методы решения и исследования нелинейных эволюционных уравнений, Калоджеро Ф., Дегасперис А., 1985
- Солитоны в математике и физике, Ньюэлл А. С., 1989
- Нелинейная теория звуковых пучков, Бахвалов Н. С., Жилейкин Я. М., Заболотская Е. А., 1982
- Синергетика: Сборник статей, Рязанов А. И., Суханов А. Д., сост., 1984
- Нервное возбуждение: Макромолекулярный подход, Тасаки И., 1971
- Биофизика: Учебник. — 3-е изд., испр. и доп.: В 2 т. (комплект из 2 книг), Рубин А. Б., 2004
- Механизмы электрической возбудимости нервной клетки, Костюк П. Г., Крышталь О. А., 1981
|
|
|