ПрограммаОРЭ_2012Р71Бакал

Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Факультет электроники и телекоммуникаций
Программа дисциплины Основы радиоэлектроники
Направления подготовки — 654300 Проектирование и технология электронных
средств
Номер специальности — 200800 Проектирование и технология радиоэлектронных
средств подготовки бакалавров.
Автор программы: Андреевская Татьяна Михайловна, к.т.н., доцент,
t_andreevs@miem.edu.ru, tandreevskaya@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры Радиоэлектроники телекоммуникаций
«___»__________ 20 г
Зав. кафедрой С.У.Увайсов
Рекомендована секцией УМС [Введите название секции УМС] «___»____________
20 г
Председатель [Введите И.О. Фамилия]
Утверждена УС факультета [Введите название факультета] «___»_____________20
г.
Ученый секретарь [Введите И.О. Фамилия] ________________________ [подпись]
Москва, 2012_
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без
разрешения кафедры-разработчика программы.
–2–
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Ц е л ь д и с ц и п л и н ы  удовлетворить требованиям, изложенным в Государственном
Образовательном стандарте по специальности 200800 в области радиоэлектронных средств по вопросам теории радиоэлектроники и связи.
З а д а ч и д и с ц и п л и н ы состоят в изучении теории сигналов, их преобразования в
радиоэлектронных устройствах и системах передачи информации, анализа и синтеза элементов
систем передачи информации.
*
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ
После изучения дисциплины студенты должны
иметь представление:
об уровне и тенденциях развития элементной базы радиоэлектроники, ;
знать:
принципы построения схем и функционирования передатчиков и приемников в системе
*
связи;
*
теоретические основы преобразования радиосигналов в современной системе связи;
уметь:
*
оценивать технико-эксплуатационные характеристики радиоэлектронных средстви определять возможности их применения для решения конкретных задач по своей специальности, приобрести начальные навыки работы на персональных ЭВМ;
*
иметь опыт и навыки:
*
по проектированию устройств средств связи;
*
работы с технической литературой, научно-техническими отчетами, справочными материалами и другими информационными источниками;
*
пользования вычислительной техникой для решения профессиональных задач.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ.
Всего
Вид учебной работы
Семестр 7
Семестр 8
часов
Общая трудоемкость дисциплины
180
110
90
Аудиторные занятия
128
68
60
Лекции (Л)
70
34
36
Практические занятия (ПЗ)
29
17
12
Семинары (С)
–
–
–
Лабораторные работы (ЛР)
29
17
12
И (или) другие виды аудиторных занятий
–
–
–
Самостоятельная работа
99
50
49
Курсовой проект (работа)
12
–
12
Расчетно-графические работы
–
–
–
Реферат
25
25
–
И (или) другие виды самостоятельной работы
63
25
37
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)
зачет,
зачет,
экзамен
Зачет
экзамен
В первой графе таблицы указываются виды аудиторных и самостоятельных занятий студентов. Во второй графе указывается общая трудоемкость дисциплины в соответствии с ГОС ВПО, объем аудиторных и самостоятельных занятий - в
соответствии с примерным учебным планом. В третьей графе указываются номера семестров, в которых предусматривается каждый вид учебной работы и вид итогового контроля по дисциплине.
–3–
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Тематический план
№
п/п
Раздел дисциплины
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Общая характеристика задач радиоэлектроники
1
Характеристики детерминированных сигналов
Анализ прохождения сигналов через линейные цепи
Основы синтеза линейных цепей
Прохождение детерминированных сигналов через активные линейные цепи.
Дискретная обработка сигналов
Функциональные преобразования сигналов в нелинейных электронных цепях.
Автогенераторы гармонических колебаний
Угловая модуляция и детектирование радиосигналов
Параметрические цепи
Л
*
*
*
*
*
Аудиторные занятия
ПЗ
ЛР
–
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
*
В таблице названия разделов указываются в соответствии с обязательным минимумом содержания,
изложенным в ГОС ВПО. В графах, обозначающих предусмотренные виды занятий, проставляется
«*»; Л — лекции, ПЗ —практические занятия, ЛР — лабораторные работы
4.2. Содержание разделов дисциплины
Нумерация подлежащих изучению разделов и тем дисциплины соответствует нумерации разделов
и параграфов учебного пособия [1]. Мелким шрифтом выделены вопросы, которые не рассматриваются на лекциях и практических занятиях и предназначены для самостоятельной работы.
1. Общая характеристика задач радиоэлектроники – 2 часа
2. Характеристики детерминированных сигналов. – 16 час.
2.1. Общие сведения. Описание сигналов. Энергетические характеристики сигналов.
2.2. Спектральные характеристики периодических сигналов.
2.3. Частотные характеристики непериодических сигналов.
2.4. Свойства преобразований Фурье.
2.5. Операторная форма представления сигналов.
2.6. Корреляционные функции сигналов.
2.7. Радиосигналы.
3. Анализ прохождения сигналов через линейные цепи. – 4 час.
3.1. Передаточные характеристики линейной цепи.
3.2. Частотный метод анализа. Частотные фильтры.
3.3. Временной метод анализа.
3.4. Операторный метод анализа.
4. Основы синтеза линейных цепей – 4 час.
4.1. Введение. Задачи и этапы синтеза. Характеристики и функции цепи.
4.2. Синтез пассивных двухполюсников.
4.3. синтез пассивных четырехполюсников.
5. Прохождение детерминированных сигналов через активные линейные цепи. – 6 час.
5.1. Усилители низкой частоты. Усилители высокой частоты.
–4–
5.2. Обратные связи в усилителях.
5.3. Усилители постоянного тока.
5.4. Операционные усилители. Функциональные схемы на ОУ. Активные фильтры.
6. Дискретная обработка сигналов. – 12 час.
6.1. дискретизация аналоговых сигналов.
6.2.Цифровая фильтрация.
7. Функциональные преобразования сигналов в нелинейных электронных цепях. – 9
час.
7.1. Воздействие гармонического и квазигармонического сигналов на нелинейный элемент с кусочно-линейной ВАХ: Режимы работы нелинейного элемента, спектр выходного тока при гармоническом сигнале на входе, усилители мощности, умножитель частоты, амплитудный детектор.
7.2. Воздействие бигармонического сигнала на нелинейный элемент: амплитудный модулятор,
преобразователь частоты.
73. Преобразование сигналов в нелинейном элементе с полиномиальной ВАХ: квадратичный амплитудный детектор, умножитель частоты, преобразователь частоты, амплитудный модулятор.
8. Автогенераторы гармонических колебаний. 6 час.
8.1. Автогенераторы с внешней обратной связью: структурная схема, модель возбуждения колебаний, стационарный режим. Баланс амплитуд и баланс фаз, мягкий и жесткий режимы возникновения колебаний, кварцевые генераторы.
8.2. Автогенераторы с внутренней обратной связью.
8.3. Автогенераторы низкой частоты.
9. Угловая модуляция и детектирование. – 6 час.
9.1. Частотный и фазовый модуляторы.
9.2. детектирование сигналов с угловой модуляцией: основные процессы, одноконтурный частотный детектор, двухконтурные частотные детекторы, фазовые детекторы.
10. Параметрические цепи.- 6 час.
10.1. Параметрический принцип преобразования сигналов.
10.2. Параметрические усилители и генераторы.
Лекционные и практические занятия
№ нед.
1.
2-9
10,11
12,13
Тематика лекционных занятий
Общая характеристика задач радиоэлектроники и связи.
Характеристики детерминированных сигналов. Общие сведения. Описание сигналов.
Энергетические характеристики сигналов. Спектральные характеристики периодических сигналов. Частотные характеристики непериодических сигналов.
Свойства преобразований Фурье. Корреляционные функции сигналов. . Радиосигналы.
Анализ прохождения сигналов через линейные цепи. Передаточные характеристики
линейной цепи. Частотный метод анализа. Частотные фильтры. Временной метод
анализа.
Основы синтеза линейных цепей.
Введение. Задачи и этапы синтеза. Характеристики и функции цепи.
Синтез двухполюсников.
–5–
14,15
16 - 20
21-24
25-27
28,29
30
№ нед.
1
3
5
5
7
9
11
13
15
17
19.
Синтез четырехполюсников
Прохождение детерминированных сигналов через активные линейные цепи.
Усилители низкой частоты. Усилители высокой частоты. Обратные связи в усилителях.
Усилители постоянного тока. Операционные усилители. Функциональные схемы на
ОУ. Активные фильтры.
Дискретная обработка сигналов.
Дискретизация аналоговых сигналов. Цифровые сигналы. Дискретное преобразование
Фурье. Z- преобразование.
Цифровая фильтрация и обработка сигналов.
Функциональные преобразования сигналов в нелинейных электронных цепях.
Воздействие гармонического и квазигармонического сигналов на нелинейный элемент
с кусочно-линейной ВАХ: Режимы работы нелинейного элемента, спектр выходного
тока при гармоническом сигнале на входе, усилители мощности, умножитель частоты,
амплитудный детектор.
Воздействие бигармонического сигнала на нелинейный элемент: амплитудный модулятор, преобразователь частоты.
Преобразование сигналов в нелинейном элементе с полиномиальной ВАХ: квадратичный амплитудный детектор, умножитель частоты, преобразователь частоты, амплитудный модулятор.
Автогенераторы гармонических колебаний. Автогенераторы с внешней обратной
связью: структурная схема, модель возбуждения колебаний, стационарный режим. Баланс амплитуд и баланс фаз, мягкий и жесткий режимы возникновения колебаний,
кварцевые генераторы.
Автогенераторы с внутренней обратной связью.. Автогенераторы низкой частоты.
Угловая модуляция и детектирование.
Частотный и фазовый модуляторы.
Детектиры сигналов с угловой модуляцией: основные процессы, одноконтурный частотный детектор, двухконтурные частотные детекторы, фазовые детекторы.
Параметрические цепи.
Параметрический принцип преобразования сигналов.
Параметрические усилители и генераторы.
Тематика практических занятий
Гармонический и экспоненциальный сигналы в радиоэлектронике. Способы представления.
Спектр периодических сигналов. Действительный и комплексный ряд Фурье.
Спектральная плотность непериодических сигналов. Свойства преобразований Фурье
Преобразования Лапласа. Операторная функция сигнала, карта нулей и полюсов. Связь
с частотной характеристикой сигнала. Обратное преобразование Лапласа.
Корреляционные характеристики сигналов.
Сигналы с амплитудной модуляцией.
Сигналы с угловой модуляцией.
Системные характеристики линейной цепи и методы анализа прохождения сложных
сигналов через такие цепи. Частотный и операторный методы анализа прохождения
сложных сигналов через линейные цепи. Метод интегралов наложения.
Активные фильтры.
Дискретизация сигналов. Теорема Котельникова. Восстановление аналогового сигнала. Спектр дискретного сигнала.
Цифровые сигналы. Цифровая свертка. Описания цифровых сигналов во временной
–6–
21,23
25
27
области.
Z-преобразование. Связь с преобразованием Лапласа и Фурье. Свойства. Определение
вида сигнала и его АЧХ по карте нулей и полюсов.
Нелинейные преобразования сигналов в резистивной нелинейной цепи с кусочнолинейной аппроксимацией ВАХ: модуляция, детектирование, умножение и преобразование частоты.
Нелинейные преобразования сигналов в резистивной нелинейной цепи с квадратичной
аппроксимацией ВАХ: модуляция, детектирование, умножение и преобразование частоты.
5. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
№
Тематика лабораторных работ
1 Исследование системных передаточных характеристик линейных пассивных цепей первого и второго порядков
2 Исследование прохождения сложных сигналов через активные линейные цепи на примере
апериодического и избирательного усилителей.
3 Дифференцирование и интегрирование сигналов с помощью простейших пассивных и активных RC-цепей .
4 Исследование прохождения модулированных радиосигналов через резонансный линейный
усилитель.
5 Преобразование гармонического сигнала в нелинейном апериодическом и избирательном
усилителе.
6 Усилитель мощности, умножитель частоты, амплитудный детектор.
7 Преобразование бигармонического сигнала с далекими частотами. Амплитудный модулятор.
8 Преобразование бигармонического сигнала с далекими частотами. Преобразователь частоты.
6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.
6.1. Рекомендуемая литература
а) основная литература:
1.
В.И.нефедов, А.С.Сигов. Основы радиоэлектроники и связи: Учебное пособие,-M/^
Высш.школа, 2009-735 с.,
2. Андреевская Т.М. Основы радиоэлектроники и связи. Электронная версия курса, 2008 г.
.
б) дополнительная литература:
Бернард Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Пер. с англ.
М. Издательский дом «Вильямс», 2004 -1104 с.
(указываются издания, в том числе и периодические не позднее 1996 года)
6.2. Средства обеспечения дисциплины.
1. Пакет программ Micro Сар для моделирования аналоговых и цифровых схем.
(указывается перечень обучающих, контролирующих и расчетных компьютерных, программ, диафильмов, кино- и видеофильмов и т.п.)
7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ.
–7–
1. Дисплейный класс.
2. Учебная лаборатория с электротехническими и радиотехническими приборами измерительными приборами и экспериментальными стендами на 24 посадочных места.
(Указываются специализированные лаборатории и классы, основные приборы, установки, стенды,
испытательные машины и технологическое оборудование и т.п.).
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
(включаются в программу по усмотрению разработчиков)
Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом
высшего профессионального образования по направлению подготовки 654300 Проектирование и
технология электронных средств
(указывается номер направления подготовки (специальности))
Программу составила
_____________________
Андреевская Т.М.., доцент, к. т. н.