Программы магистерской подготовки 210400. 68. 04 Микроволновая техника и антенны Аннотация дисциплины Математическое моделирование радиотехнических устройств и систем Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зет (144 час)
Вид материала | Документы |
- Аннотация рабочей программы дисциплины «Математическое моделирование и расчёты на эвм», 26.59kb.
- Аннотация дисциплины " Методы защиты информации " Общая трудоемкость, 28.79kb.
- "Квантовая химия" Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 4 зе, 144, 16.77kb.
- Аннотация дисциплины «История архитектуры и строительной техники» Общая трудоемкость, 24.04kb.
- Аннотация дисциплины «Архитектура гражданских и промышленных зданий и сооружений» Общая, 46.54kb.
- Экзамен и зачёт. Аннотация дисциплины «Геометрия» Общая трудоемкость изучения дисциплины, 399.5kb.
- Аннотация рабочей программы дисциплины б. 1 Философия Общая трудоемкость изучения дисциплины, 1430.36kb.
- Аннотация рабочей программы дисциплины «Философия» Общая трудоемкость изучения дисциплины, 1487.68kb.
- Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 3 зет (108 час), 70.16kb.
- Аннотация программы дисциплины «Иностранный язык» Общая трудоемкость изучения дисциплины, 3580.08kb.
Лабораторные работы:
1. Прием и геометрическая коррекция спутниковых изображений.
2. Преобразование яркости и контраста.
3. Сжатие графических файлов.
4. Визуализация с раскраской в условные цвета.
5. Локальная фильтрация.
6. Определение вегетационного индекса.
7. Анализ главных компонент.
8. Пороговая сегментация и кластерный анализ.
9. Параметрические методы классификации. Определение параметров выделенных объектов.
10. Непараметрический метод распознавания по многомерным гистограммам.
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
Аннотация дисциплины
Оптические методы и устройства обработки информации
Общая трудоёмкость изучения дисциплины составляет 4 зачетных
единицы (144 час).
Краткое содержание дисциплины:
Рассматриваются математические методы анализа и синтеза когерентных оптических систем обработки информации; оптическая голография; компоненты оптических систем; лазеры и фотоприемники для оптических систем обработки информации; оптические запоминающие устройства; элементы интегральной оптики; нелинейная оптика и акустооптика; оптическая бистабильность - трансфазор; архитектура систем оптической обработки информации; оптические системы аналоговой обработки информации; оптические системы обработки цифровой информации; особенности конструирования и эксплуатации оптических устройств обработки информации.
Цель:
знакомство студентов с современными оптоэлектронными методами обработки сигналов и устройствами, реализующими такие методы.
Результаты обучения:
- способность самостоятельно осуществлять постановку задачи исследования, формирование плана реализации исследования, выбор методов исследования и обработку результатов;
- способность выполнять моделирование объектов и процессов с целью анализа и оптимизации их параметров с использованием имеющихся средств исследований, включая стандартные пакеты прикладных программ;
- способность к составлению обзоров и отчетов по результатам проводимых исследований, разработке рекомендаций по практическому использованию полученных результатов.
Содержание дисциплины:
Раздел 1. Тема 1 - 0,055 (2 часа) (для самостоятельного изучения - 0,11 (4)) Введение. Общая характеристика курса. История развития оптических устройств и оптической обработки информации. Причины перехода в оптический диапазон частот. Оптика в радиотехнике – основные перспективы и направления развития. Содержание и перечень вопросов, рассматриваемых в курсе. Краткая характеристика квантовой электроники, оптоэлектроники и интегральной оптики. Структура и особенности оптических и оптоэлектронных процессоров, возможные области их применения.
Раздел 2. Тема 2 - 0,11 (4 часа) (для самостоятельного изучения - 0,22 (8)) Оптическое излучение и его характеристики. Основные законы геометрической оптики и их применение к описанию оптических явлений. Когерентность, монохроматичность и поляризация света. Физические и математические основы интерференции и дифракции света. Интерференция световых волн при отражении от тонких пленок. Дифракционная теория формирования изображения, когерентное и некогерентное освещение; функция рассеяния и пространственно-частная характеристика оптической системы.
Раздел 2. Тема 3 - 0,055 (2 часа) Поляризация при отражении и преломлении, угол Брюстера. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Объяснение двойного лучепреломления на основе принципа Гюйгенса. Прохождение плоскополяризованного света через фазовую пластинку. Поглощение света и оптический дихроизм. Поляризаторы света, закон Малюса. Конструкции поляризаторов света, применяемых в системах оптической обработки информации и их основные характеристики.
Раздел 3. Тема 4 - 0,11 (4 часа) (для самостоятельного изучения - 0,278 (10)). Компоненты оптических систем, лазеры и фотоприемники для оптических систем обработки информации. Элементы оптических систем (линзы, призмы, зеркала, делители пучков) и выполняемые ими преобразования оптических пучков. Источники оптического излучения для оптоэлектронных систем обработки информации: газовые и полупроводниковые лазеры, светоизлучающие диоды. Принципы работы и основные характеристики. Основы квантовой теории излучения, спонтанное и индуцированное излучение. Принцип усиления оптического излучения. Двух-, трех-, и четырехуровневая энергетические схемы накачки энергии. Принципы построения твердотельных, газовых, жидкостных лазеров, классификация и основные параметры. Полупроводниковые лазеры. Перспективы развития лазеров и пути улучшения качества когерентного оптического излучения. Фотоприемники и их роль в оптических процессорах. Специальные типы фотоприемников. ПЗС-фотоприемник как устройство сопряжения оптического и цифрового процессоров. *Использование цифровых сигнальных процессоров в оптоэлектронных системах обработки информации. *Многоэлементные линейные и матричные ПЗС-фотоприемники. *Использование специального режима сканирования в ПЗС-фотоприемниках для реализации конвейерных алгоритмов обработки сигналов в оптоэлектронных процессорах.
Раздел 4. Тема 5 - 0,11 (4 часа) (для самостоятельного изучения - 0,11 (4)) Принципы построения устройств управлением характеристиками оптического излучения. Искусственное двойное лучепреломление. Эффекты Керра, Фарадея, Поккельса, Коттона-Мутона и их использование для создания модуляторов оптического излучения. Основные методы модуляции, типы пространственно-временных модуляторов оптического излучения и их параметры. Наиболее распространенные типы модуляторов: акустооптические, электрооптические и жидкокристаллические, их характеристики, основные параметры. Оптические дефлекторы. Электрооптический дефлектор аналогового и дискретного типа. Оптические транспаранты. Принцип работы электрически и оптически управляемых транспарантов. Магнитооптические и электрооптические транспаранты. Оптические транспаранты на основе жидких кристаллов и их применение в оптических системах. Оптические переключатели, коммутаторы, изоляторы для оптических систем передачи, обработки информации и хранения информации.
Раздел 4. Тема 6 - 0,055 (2 часа) (для самостоятельного изучения - 0,166 (6)). Общие характеристики оптической памяти. Оптические регистрирующие среды для записи информации (основные материалы и используемые физические принципы), их основные параметры (чувствительность при записи, разрешающая способность, оптическая эффективность при считывании, время хранения, реверсивность). Оптические (лазерные) диски, оптические голографические диски, ассоциативная голографическая память.
Раздел 5. Тема 7 - 0,11 (4 часа) (для самостоятельного изучения - 0,11 (4)) Оптическая обработка информации. Теоретические и физические принципы построения когерентных систем оптической обработки информации. Физические основы голографии. Основное уравнение голографии. Двухмерные и трехмерные голограммы. Голограммы Френеля, Фурье и Фраунгофера, требования к источникам света в голографии; объемные голограммы и их особенности. Некоторые применения голографии: голографическая интерферометрия, голографические фильтры.
Раздел 5. Тема 8 - 0,11 (4 часа) (для самостоятельного изучения - 0,166 (6)). Интегральное преобразование волнового фронта излучения при прохождении через линейную оптическую систему. Оптическая система, осуществляющая преобразование Фурье и понятие пространственных частот. Оптическая обработка изображений и пространственная фильтрация. Структура оптического аналогового процессора. Оптические корреляторы изображений. Коррелятор с одновременным преобразованием и коррелятор с частотной плоскостью. Некогерентные системы оптической обработки информации, основные характеристики и особенности построения.
Раздел 6. Тема 9 - 0,055 (2 часа) (для самостоятельного изучения - 0,166 (6)). Оптические логические элементы и функциональные узлы цифровых вычислительных машин. Оптическая бистабильность – трансфазор. Перспективы построения оптической ЭВМ. Архитектура систем оптической обработки информации. Особенности конструирования и эксплуатации оптических устройств обработки информации. Основные принципы построения нейрокомпьютеров (нейронные сети). Модели нейроподобных систем, их параметры, обучение, восстановление.
Раздел 6. Тема 10 - 0,11 (4 часа) (для самостоятельного изучения - 0,083 (3)). Оптические системы аналоговой обработки информации. Физические основы акустооптики. Дифракция Рамана-Ната и дифракция Брэгга. Акустооптические модуляторы и дефлекторы. Перестраиваемые акустооптические фильтры. Основы нелинейной оптики и акустооптики. Акустооптические процессоры радиосигналов. Акустооптические спектроанализаторы и корреляторы с пространственным и временным интегрированием. Адаптивные акустооптические процессоры радиосигналов со сканирующим ПЗС-фотоприемником.
Раздел 6. Тема 11 - 0,11 (4 часа) (для самостоятельного изучения - 0,083 (3)). Оптические системы цифровой обработки информации. Принципы построения цифровых оптических процессоров линейной алгебры для обработки сигналов, алгоритм цифрового умножения методом свертки, его разновидности. Архитектура цифровых оптических процессоров, базовая архитектура оптического вектор-матричного перемножителя, архитектура оптического матрично-матричного перемножителя.
Лабораторные работы:
Лабораторная работа №1. «Исследование акустооптического модулятора» (6 часов).
Лабораторная работа №2. «Исследование акустооптического дефлектора» (6 часов).
Лабораторная работа №3. «Пространственная фильтрация изображений» (6 часов).
Курсовая работа предполагает выполнение задания в соответствии с указаниями преподавателя, выдаваемого в индивидуальном порядке c использованием основной литературы по дисциплине. При курсовом проектировании разрабатывается оптоэлектронная система или устройство, которые должны иметь требуемые техническим заданием характеристики. На первом этапе разрабатываются начальный вариант схемы и конструкции. Пояснительная записка должна содержать обоснование выбора конструкции, основные моменты расчета и анализ полученных характеристик. В графической части объемом 1,5 листа формата А1 должен быть представлен чертеж конструкции, основные характеристики, схема и расчетные соотношения, поясняющие методику расчета.
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
Аннотация дисциплины
Конструирование микрополосковых селективных устройств сверхвысоких частот
Общая трудоёмкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часов).
Краткое содержание дисциплины:
Изучаются физические основы конструирования различных микрополосковых частотно-селективных устройств сверхвысоких частот, анализ их одномерных моделей в квазистатическом приближении и принципы построения экспертной системы для их автоматизированного проектирования.
Цель:
- формирование понимания физических принципов построения и работы разнообразных СВЧ устройств, их элементов и узлов, расчета основных характеристик и параметров, конструктивных и технологических способов их реализации;
- подготовка магистрантов для решения задач по выбору и расчету конструкций устройств СВЧ различного функционального назначения для последующего создания различных радиотехнических систем, в составе которых используются микрополосковые СВЧ устройства
Результаты обучения:
- подготовка магистрантов к самостоятельной деятельности по эксплуатации, разработке, конструированию частотно-селективных микрополосковых СВЧ устройств, а также обслуживанию их элементов и радиоэлектронных систем, содержащих в своем составе такие устройства и узлы;
- приобретение магистрантами знаний, умений и навыков, необходимых для его профессиональной деятельности.
Магистрант должен:
Знать: основные законы и правила построения устройств и антенн СВЧ диапазона, их элементов и узлов, их конструкции и основы технологии изготовления.
Уметь: рассчитывать (проектировать) основные элементы и узлы устройств и антенн СВЧ по справочной и учебно-методической литературе.
Иметь навыки: экспериментального исследования СВЧ устройств и антенн, измерения их параметров и характеристик; расчета основных параметров устройств и антенн СВЧ в том числе, с применением известных программных средств широкого использования.
Содержание дисциплины:
Распространение электромагнитных волн в сложных микрополосковых структурах, содержащих нерегулярности, в слоистых структурах, состоящих из магнитных и немагнитных диэлектрических материалов. (3 занятия). Собственные частоты микрополосковых резонаторов с плавным и ступенчатым изменением ширины полосковых проводников, собственная и нагруженная добротность резонаторов. (2занятия) Классификация частотно-селективных устройств СВЧ, основы их построения на микрополосковых резонансных системах. (2 занятия). Конструирование микрополосковых устройств частотной селекции с заданными характеристиками, перспективы развития: миниатюризация и интеграция. (3 занятия). Конструкции фильтров нижних и верхних частот, полосно-пропускающих и полосно-заграждающих фильтров, диплексеров и мультиплексеров, смесителей и умножителей частоты, а также конструкции электрически управляемых микрополосковых устройств. (6 занятий). Экспертная система автоматизированного проектирования полосно-пропускающих полосковых и микрополосковых фильтров. (4 занятия).
Виды учебной работы: Самостоятельная работа, практические занятия, лабораторные занятия.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
Аннотация дисциплины
Подвижные системы связи
Общая трудоёмкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 часов).
Цели и задачи дисциплины
Цель дисциплины – изучение принципов работы и особенностей организации современных подвижных систем связи (ПСС), стандартов сетей связи, современного состояния и тенденций развития ПСС.
Основными задачами изучения дисциплины являются:
- изучение основных современных стандартов сетей связи, а также особенностей их построения;
- формирование у студентов необходимых знаний о структуре, назначении узлов подвижных систем связи, характеристиках, характеризующих качество работы сетей, способах оптимизации подвижных систем связи.
В результате изучения дисциплины студент магистр должен:
знать:
- принципы построения и функционирования ПСС;
- требования, предъявляемые к функциональным элементам ПСC;
- характеристики сигналов, используемых в ПСС;
- методы организации сети связи;
- методы разделения каналов связи;
- стандарты ПСС и их особенности;
- основные методы проектирования ПСС и анализа характеристик ПСС;
- принципы построения терминалов ПСС;
- основные направления развития современных ПСС.
уметь: осуществлять обоснованный выбор структурных схем аппаратуры, используемой для приема и обработки сигналов ПСС; применять методы теории оптимальных решений при проектировании терминалов ПСС.
владеть: навыками проектирования ПСС их подсистем и терминалов; методами моделирования ПСС и их терминалов.
иметь представление: о методиках анализа качества ПСС, способах оптимизации ПСС, современных направлениях развития ПСС.
Основные дидактические единицы (разделы)
Разделы дисциплины по ППД | Объем занятий, час. | |||
Л | ПЗ | ЛЗ | С | |
1. Принципы построения сетей и систем подвижной радиосвязи | | | | |
Основы систем подвижной связи. Виды систем подвижной связи. Методы разделения каналов связи. | 1 | | | 2 |
Виды модуляций, применяемых в системах подвижной связи. | 1 | 2 | | 4 |
Методы организации сети связи. Принципы построения сетей и систем подвижной радиосвязи. Виды станций, систем коммутаций и управления. | 1 | | | 4 |
Частотное планирование. Замирания и методы борьбы с ними. Соединительные линии базовых и центральных станций. Радиорелейные линии (РРЛ). Трафик и емкость сотовых систем мобильной связи. ![]() ![]() | 2 | 6 | 6 | 12 |
2. Стандарты сетей подвижной связи. | | | | |
Персональные системы связи. Транкинговые системы связи. | 1 | | 2 | 4 |
Цифровая усовершенствованная система беспроводной телефонии DECT. | 1 | | | 2 |
Аналоговые системы подвижной связи. NMT-450, NMT 900, TACS, AMPS. | 1 | | | 2 |
Стандарт GSM. | 3 | 2 | 8 | 10 |
Системы стандарта CDMA. | 2 | 4 | | 4 |
Системы персональной спутниковой связи. | 2 | 2 | | 4 |
Системы мобильной связи третьего поколения. Типы систем третьего поколения. Универсальная мобильная телекоммуникационная система (UMTS). | 3 | 2 | 2 | 6 |
Общая трудоёмкость дисциплины 3 зач. ед. (час.) | 18 | 18 | 18 | 54 |
Виды учебной работы: Виды учебной работы: Самостоятельная работа, практические занятия, лабораторные занятия.
Изучение дисциплины заканчивается зачетом.
Аннотация дисциплины
Сверхвысокочастотные датчики физических величин
Общая трудоёмкость изучения дисциплины составляет 3 зачетных единицы (108 час).
Краткое содержание дисциплины:
Теоретические основы построения датчиков физических величин с использованием электромагнитных полей СВЧ диапазона. Классификация датчиков по принципу действия и назначению. Магнитные и диэлектрические материалы в пленочном и объемном состоянии как рабочие тела датчиков. Конструирование датчиков слабых магнитных и электрических полей, влажности материалов и технологических сред, давления и перемещения и т.д. Сканирующие СВЧ датчики. Возможности прецизионных измерений на СВЧ, датчики для физического эксперимента. Возможности развития СВЧ датчиков, принципы построения активных магнитных антенн.
Цель:
– формирование у магистрантов понимания физических принципов построения и работы ряда СВЧ датчиков, приобретение навыков их проектирования, приобретение знаний о конструктивных и технологических способах их практической реализации.
Результаты обучения:
Знания – физические законы, эффекты и явления, на основе которых разрабатываются СВЧ датчики, конструктивные и технологические способы их практической реализации. Начальные навыки по выбору конструкции и проектированию датчика, навыки работы с приборами.
Содержание дисциплины:
Теоретические основы построения датчиков физических величин с использованием электромагнитных полей СВЧ диапазона. Линии передачи и резонаторы как источники СВЧ полей. Собственные частоты и добротность резонатора. Микрополосковые резонаторы. (3 занятия). Классификация датчиков по принципу действия и назначению. Резонансные датчики. Датчики на основе взаимодействующих резонаторов. Фазовые датчики. (2 занятия). Магнитные и диэлектрические материалы в пленочном и объемном состоянии как рабочие тела датчиков. Поляризуемость, магнитная восприимчивость, диэлектрическая и магнитная проницаемости материалов. Ферромагнитный резонанс. (4 занятия). Конструирование датчиков слабых магнитных и электрических полей, влажности материалов и технологических сред, давления и перемещения и т.д. Одномерные модели и квазистатическое приближение. Microwave Office. (4 занятия). Сканирующие СВЧ датчики. Микрополосковый резонатор с отверстием в экране как локализованный источник СВЧ магнитного поля. Датчик локального ферромагнитного резонанса тонких магнитных пленок и магнитный дефектоскоп на его основе. Датчики для локальных измерений поверхностного сопротивления (3 занятия). Возможности прецизионных измерений на СВЧ, датчики для физического эксперимента. Высокодобротные резонаторы и резонаторы из сверхпроводящих материалов. (1 занятие) Возможности развития СВЧ датчиков, принципы построения активных магнитных антенн.(1 занятие).
Лабораторные работы и проекты:
1. «Проектирование и изготовление микрополоскового датчика для измерения СВЧ диэлектрической проницаемости материалов».
2. «Проектирование и компьютерное исследование чувствительности датчика для локальных измерений СВЧ поверхностного сопротивления».
3. «Исследование магнитных свойств тонкой магнитной пленки на сканирующем спектрометре ферромагнитного резонанса».
Изучение дисциплины заканчивается экзаменом.
Аннотация дисциплины