Программа учебной дисциплины «Физические основы радиоэлектроники» (Преобразование и генерация сигналов) Специальности 071500, 013900 (ЕН. Р. 01)
| Вид материала | Программа |
- Программа учебной дисциплины «Теория сигналов» Специальности 071500, 013900 (СД. 05), 82.24kb.
- Программа учебной дисциплины «Электродинамика плазмы» Специальности 071500, 013900, 74.5kb.
- Программа учебной дисциплины «Теория линейных систем» Специальности 071500, 013900, 64.99kb.
- Программа учебной дисциплины «автоматизация физического эксперимента» Специальности, 92.84kb.
- Программа учебной дисциплины сд. Р. 05 «Распространение радиоволн» Специальности 071500,, 77.47kb.
- Программа учебной дисциплины «Распространение электромагнитных волн в плазме» Специальности, 82.76kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «Цифровая обработка сигналов» Направление подготовки, 118.61kb.
- Контрольные вопросы по курсу «физические основы радиоэлектроники» Для бакалавриата, 15.51kb.
- Программа учебной дисциплины «физические основы методов обработки и передачи информации», 209.38kb.
- Программа учебной дисциплины «Основы твердотельной и физической электроники» Специальность, 107.28kb.
Министерство образования Российской Федерации
Санкт - Петербургский государственный университет
Физический факультет
| Рассмотрено и рекомендовано на заседании кафедры радиофизики | УТВЕРЖДАЮ декан факультета ________________ А.С. Чирцов |
| Протокол от 18. 11. 2003 № 10 Заведующий кафедрой _____________________Н.Н.Зернов | |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«Физические основы радиоэлектроники»
(Преобразование и генерация сигналов)
Специальности 071500, 013900 (ЕН.Р.01)
Направление 511500 (ОПД.Ф.01)
Разработчик:
доцент, канд.физ.-мат.наук ___________________ Ю.М. Яневич
Рецензент:
профессор, докт.физ.-мат.наук _________________ А.В. Тюхтин
Санкт - Петербург - 2003 г.
1. Организационно-методический раздел
1.1. Цель изучения дисциплины: формирование у студентов понимания адекватности временного и спектрального описания детерминированных и случайных процессов , логического мышления; подготовка к восприятию других дисциплин в области радиофизики, радиоэлектроники и преобразования сигналов (информации) при их передаче по каналам коммуникаций.
1.2. Задачи курса: Изучение основных разделов теории цепей, методов исследования переходных процессов в системах с сосредоточенными и распределенными элементами, преобразования сигналов в нелинейных и параметрических системах, реализующихся в полупроводниковых приборах. Ознакомление с медами обработки дискретных сигналов и способами оптимальной фильтрации. Развитие навыков самостоятельного решения практических задач на базе изложенных в курсе теоретических положений.
1.3. Место курса в профессиональной подготовке выпускника:
Дисциплина “Физические основы радиоэлектроники” является базовой в подготовке профессионального физика, радиофизика и служит основой для изучения других радиофизических дисциплин, а также базой для создания экспериментальных систем и обработки результатов.
1.4. Требования к уровню освоения дисциплины "Физические основы радиоэлектроники":
- знать содержание дисциплины "Физические основы радиоэлектроники" и иметь достаточно полное представление о возможностях применения его разделов в различных прикладных областях науки и техники;
- уметь исследовать процессы в цепях и системах, обеспечивающих информационные каналы, оценивать искажения сигналов при передаче; конструировать оптимальные фильтры в соответствии с программой курса;
- иметь практические навыки работы в учебной лаборатории “Радиоэлектроники ”.
2. Объем дисциплины, виды учебной работы, форма текущего, промежуточного и итогового контроля
-
Всего аудиторных занятий
108 часов
Из них: - лекций
72 часа
- практические занятия (лаборатория)
36 часов
Самостоятельная работа студента (в том числе на курсовую работу по дисциплине)
90 часов
Итого (трудоемкость дисциплины)
198 часов
Изучение дисциплины по семестрам:
3 семестр: лекции – 36 ч.
3 контрольные работы.
4 семестр: лекции – 36 ч., практические занятия – 36 ч.,
2 контрольные работы, экзамен;
3. Содержание дисциплины
3.1.1. Темы дисциплин, их краткое содержание и виды занятий
3-й семестр (36 ч. лекций)
Линейные цепи с сосредоточенными элементами. Дифференциальные уравнения цепей. Комплексный коэффициент передачи. Типовые звенья, электрические фильтры, четырехполюсники.
Сигналы, временной и частотный способы их описания. Спектры типовых сигналов. Вероятностные и частотные способы описания случайных процессов. Спектр мощности и функция корреляции.
Искажения сигналов в линейных системах, их оценка частотным и временным методами. Импульсная и переходная функции. Условие физической осуществимости.
Активные элементы цепей. Полупроводниковые приборы.
Усилители, их эквивалентные схемы. Многокаскадные усилители и переходные процессы в них.
Параметрические и нелинейные цепи. Преобразование спектров сигналов: перенос спектра, модуляция и детектирование.
Процессы в линейных системах с распределенными элементами. Искусственные линии “задержки “.
4-й семестр (36 ч. лекций)
Активные фильтры. Влияние обратной связи на характеристики усилителей. Типовые схемы фильтров 1-го и 2-го порядков.
Дискретные (цифровые) фильтры. Разностные уравнения, алгоритмы обработки дискретных сигналов -–рекурсивные и нерекурсивные фильтры. Коэффициент передачи и импульсная характеристика дискретных фильтров.
Оптимальная фильтрация. Построение оптимальных фильтров для выделения непериодических и периодических сигналов на фоне шумов.
Генераторы электрических колебаний. Критерии устойчивости. Генераторы гармонических колебаний, “укороченное “ уравнение LC генератора. Генератор гармонических колебаний с инерционной нелинейностью. Генераторы разрывных колебаний.
Логические схемы (факультативно). Основы алгебры логики. Логические функции и их преобразование. Элементы И, ИЛИ, НЕ. Применение логических схем в физическом эксперименте.
- Лабораторный практикум - лаборатория радиоэлектроники 36 ч.
3.2.1. 4-й семестр – 36 ч.
Наименование лабораторных работ:
- Исследование цепей R,L,C . Коэффициенты передачи и переходные процессы в фильтрах низких и высоких частот 1-го порядка.
- Исследование различных фильтров 2-го порядка в стационарном и переходном режимах.
- Широкополосный усилитель. Расчет по заданным характеристикам и допустимым искажениям сигнала. Изготовление, проведение эксперимента, проверка обеспечения заданных требований.
- Исследование спектров различных сигналов и их преобразований линейными системами.
5. Исследование преобразования спектров нелинейными системами.
Перенос спектра, модуляция, детектирование, умножение частоты.
3.3. Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы
- Темы курсовых работ
Курсовые работы не предусмотрены.
3.5. Темы рефератов
Раздел 3.5 в данной программе отсутствует.
3.6. Примерный перечень вопросов к зачету (экзамену) по всему курсу
3-й семестр
- Линейные электрические цепи. Комплексный коэффициент передачи.
- Спектральный метод анализа периодических и непериодических
- сигналов. Ряд и интеграл Фурье.
- Оценка искажений сигналов спектральным и временным методами.
- Нелинейные и параметрические цепи. Преобразование спектров сигналов.
- Активные элементы, полупроводниковые приборы.
- Генераторы электрических колебаний.
- Вероятностные и частотные способы описания случайных сигналов.
- Спектр мощности, функция корреляции.
4-й семестр
- Линейные системы с распределенными параметрами. Стационарный и переходной режимы.
- Условия физической осуществимости (Формулы Гильберта, критерий Палея-Винера).
- Активные фильтры 2-го порядка (НЧ, ВЧ, резонансные, режекторные).
- Дискретные (цифровые) фильтры.
- Алгоритмы обработки дискретных сигналов.
- Коэффициент передачи и импульсная характеристика дискретных фильтров.
- Алгоритмы построения оптимальных фильтров для непериодических и периодических сигналов.
4. Учебно-методическое обеспечение курса
4. 1. Перечень обучающих, контролирующих и расчетных программ, диафильмов, слайдфильмов, кино и видио- фильмов
Система автоматизации математических, научно - технических и инженерных расчетов Mathcad и математический пакет Matlab. По желанию лектора при изложении части тем применяется проектор для демонстрации слайдов.
4.2. Активные методы обучения
В данном курсе используются классические аудиторные методы и самостоятельная работа студентов с обучающей программой Линейные системы.
4. 3. Материальное обеспечение дисциплины, технические средства обучения и контроля
Компьютерный класс, стандартно оборудованные лекционные аудитории.
4.4. Методические рекомендации (материалы) преподавателю по организации лаборатоных работ с использованием инструментального программного средства поддержки компьютерного моделирования
4.5. Литература
4.5.1. Основная
- С.И. Баскаков. Радиотехнические цепи и сигналы. В.Ш. 2002.
- И.С. Гоноровский. Радиотехнические цепи и сигналы. СПб., 1998.
- М.И. Конторович. Операционное исчисление и процессы в электрических цепях. М. 1953
- А.П. Молчанов, П.Н. Занадворов. Курс электротехники и радиотехники. В.Ш. 1976.
- Ю.М. Яневич, М.А. Павлейно. Методы анализа линейных систем. СПБ.1996.
- Ю.М. Яневич, М.А. Павлейно. Активные и цифровые фильтры. СПБ.1999.
- И.П. Степаненко. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. В.Ш. 1977.
4.5.2. Дополнительная
- А.В. Новгородцев. 30 лекций по теории электрических цепей. М., 1995.
- А. Б. Сергиенко. Цифровая обработка сигналов. СПБ. 2002.
- И. Влах, К. Сингал. Машинные методы анализа схем. 1988.
- А.А. Харкевич. Спектры и анализ. 1952.
- Л.И. Мандельштам. Лекции по колебаниям. М. 1955.
- Н.М. Астафьева. (обзор). Вейвлет-анализ. УФН, т.166, N11.Ноябрь 1996