Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки І електронної техніки
| Вид материала | Документы |
- Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки І електронної техніки, 345.74kb.
- Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки І електронної техніки, 329.21kb.
- Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки І електронної техніки, 349.41kb.
- Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки І електронної техніки, 129.25kb.
- Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки І електронної техніки, 72.54kb.
- “матеріали електронної техніки, 168.29kb.
- Державне підприємство Український науково-дослідний інститут зв’язку (ундіз) вул. Солом’янська,13,, 1029.65kb.
- Національний технічний університет україни "київський політехнічний інститут" Кафедра, 160.64kb.
- Інститут електродинаміки, 165.39kb.
- Електронні пристрої та системи” Галузь знань: 0508 “Електроніка”, 140.29kb.
ІНСТИТУТ ТЕЛЕКОМУНІКАЦІЙ, РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ І ЕЛЕКТРОННОЇ ТЕХНІКИ
Напрям: Радіотехніка
Спеціальність: Радіотехніка
I. Пристрої надвисоких частот і антени
1. Лінії передачі електромагнітних хвиль
Регулярні і нерегулярні, відкриті і закриті лінії передачі. Класифікація ліній передач по типу хвиль, які в них поширюються: а) лінії передачі з хвилями типу ТЕМ (двопровідні і багатопровідні, коаксіальні, смужкові і мікросмужкові); б) лінії передачі з хвилями електричного (Emn) або магнітного (Hmn) типу хвиль (хвилеводи прямокутного, круглого січення, П і Н-хвилеводи); в) лінії передачі поверхневих хвиль (лінія Губо, діелектричні хвилеводи, ребристі структури); г) лінії передачі світлових хвиль (лінзові, дзеркальні, волоконно-оптичні одномодові та багатомодові). Основні параметри фідерних ліній: хвильовий опір (провідність), постійна поширення, фазова і групова швидкість, допустима напруга, потужність, робоча смуга частот, дисперсійність, область застосування. Аналіз хвильових процесів в лініях передачі. Фізична і математична модель лінії передачі. Режими роботи ліній передач (біжучої, стоячої, змішаних хвиль), вхідний опір. Еквівалентність відрізків ліній передач зосередженим електричним параметрам та їх застосування в пристроях НВЧ. Коефіцієнт відбиття, КСХ, КБХ тракту.
2. Узгодження антенно-фідерного тракту
Вплив розузгодження на основні параметри тракту (напругу в лінії, потужність навантаження, вхідний опір), потреби узгодження. Статистична оцінка розузгодження тракту малими неоднорідностями. Елементи вузькосмугового узгодження тракту: чвертьхвильовий трансформатор, реактивні діафрагми і стержні, реактивні шлейфи і трансформатори. Елементи широкосмугового узгодження: нерегулярні відрізки ліній передач, багатоступеневі переходи з чебишевською і максимально-плоскою характеристиками, плавні переходи. Узгодження комплексних навантажень в смузі частот. Аналіз та розрахунок процесу узгодження за допомогою кругових номограм та комп’ютерних засобів.
3. Застосування теорії мереж до аналізу і синтезу НВЧ пристроїв і трактів
Співставлення задач проектування мереж із зосередженими і розподіленими параметрами. Багатополюсник (2N-полюсник), як елемент мережі з розподіленими параметрами. Опис режимів багатополюсника методом лінійної алгебри, застосування матричного апарату. Поняття нормованих напруг і струмів, падаючих і відбитих хвиль. Матриці опорів та провідностей (класичний підхід) і матриці розсіяння та передачі (хвильовий підхід). Фізичний зміст елементів матриць. Умови взаємності, симетрії і дисипативності багатополюсників. Топологічний метод аналізу мереж за допомогою сигнальних графів. Елементи автоматизованого проектування. Застосування САПР в задачах аналізу і синтезу вузлів і трактів НВЧ.
4. Елементи, вузли і пристрої фідерного тракту
Двополюсники: активні і реактивні навантаження. Чотириполюсники - пристрої зміни амплітуди і фази НВЧ коливань. Подільники і суматори потужності. Побудова матриці розсіяння, основні параметри. Хвилевідні Т-з’єднання (Е- і Н-площини), двійний Т-міст, кільцевий, щілинний і квадратний мости. Спрямовані відгалужувачі на відрізках зв’язаних ліній передач різних типів. Мостові схеми і спрямовані відгалужувачі в мікросмужковому і інтегральному виконанні. Застосування мостових схем і спрямованих відгалужувачів в НВЧ пристроях, антенних трактах, вимірювальних установках тощо. Частотно-вибірні фільтри НВЧ. Класифікація фільтрів по типу частотної характеристики. Низькочастотний прототип фільтру і еквівалентність заміни частотної змінної. Методи розрахунку фільтрів НВЧ. Реалізація фільтрів за допомогою реактивних елементів і відрізків ліній предач. Алгоритмічні і програмні засоби синтезу фільтрів. Пристрої керування НВЧ. Класифікація керуючих пристроїв. Механічні комутатори. Антенні перемикачі на газових розрядниках. Напівпровідникові елементи в комутуючих пристроях НВЧ. Схеми заміщення і застосування діодів з p-і-n структурою. Прохідні і відбивні фазообертачі на комутаційних діодах, атенюатори. Феритові пристрої НВЧ. Класифікація феритових пристроїв. Властивості підмагнічених феритів: явище феромагнітного резонансу, ефект Фарадея, зміщення поля. Феритові вентилі, циркулятори. Фазовий циркулятор. Феритові фазообертачі. Перстроювані фільтри з намагніченими феритовими резонаторами. Схеми застосування феритових пристроїв.
5. Класифікація антен. Основні електродинамічні принципи в теорії антен. Основні характеристики і параметри антен
Рівняння Максвелла, принцип двоїстості, лема Лоренца і принцип взаємності, теорема еквівалентності. Види поляризації електромагнітного поля. Амплітудна, фазова і поляризаційна характеристики антен. Параметри антен: спрямованість, коефіцієнт підсилення, ширина головного пелюстка, рівень бокових пелюстків, к.к.д., потужність і опір випромінення, вхідний опір, діюча довжина антени, ефективна площа, діапазонні властивості.
6. Елементарні випромінювачі. Лінійній електричний вібратор
Аналіз поля випромінювання в дальній, проміжній і ближніх зонах. Елементарний електричний випромінювач, основні властивості, параметри. Магнітний випромінювач (електричний виток, щілина). Турнікетний випромінювач, елемент Гюйгенса. Задача випромінювання симетричного вібратора у вільному просторі. Розподіл струму і заряду по довжині вібратора. Поле випромінювання, розрахунок основних параметрів вібратора. Застосування принципу двоїстості в знаходженні характеристик випромінювання щілинних випромінювачів. Вплив ідеально-провідної площини на випромінювання вібраторів.
7. Випромінювання взаємозв’язаних електричних вібраторів
Поле випромінювання двох активних вібраторів. Теорема перемноження функції спрямованості одиночного випромінювача на множник спрямованості системи випромінювачів. Розрахунок взаємних опорів методом наведених е.р.с. Внесені і повні опори. Системи з двох зв’язаних вібраторів. Вхідні імпеданси зв’язаних вібраторів, потужність та опір випромінювання. Зв’язані вібратори біля границі розділу.
8. Теорія приймальних антен
Еквівалентна схема приймальної антени. Принцип взаємності в теорії приймальних антен. Передача потужності між двома антенами і в навантаження. Поляризаційні характеристики приймальної антени. Особливості приймання антен в умовах шумів.
9. Лінійні решітки випромінювачів. Випромінюючі плоскі поверхні і розкриви
Структура лінійної решітки. Дискретна ЛАР, діаграма спрямованості. Режими випромінювання лінійної решітки. Методи компенсації бокових дифракційних максимумів, вибір кроку решітки. Ідеальний лінійний випромінювач. Вплив амплітудно-фазового розподілу збудження на параметри ЛАР. Поняття випромінюючої поверхні і розкриву. Застосування принципу еквівалентності в теорії випромінювання. Спрямовані властивості плоского розкриву прямокутної форми. Просторові характеристики. Множник спрямованості круглого розкриву. Особливості сканування головного пелюстка діаграми спрямованості у плоскому розкриві. Розташування випромінювачів по розкриву.
10. Антенні решітки. Синтез та оптимізація антен
Призначення антенних решіток. Способи сканування. Фазовані антенні решітки з фідерним та просторовим живленням. Взаємний вплив елементів ФАР. Антенні решітки з частотним скануванням. Багатопроменеві антеннні решітки. Антенні решітки з обробкою сигналів:антени з нелінійною обробкою сигналів; антени з обробкою сигналів елементами логіки; самофокусуючі антени; ретрансляційні антени; антенні решітки із синтезованою апертурою; радіооптичні антенні решітки; адаптивні антенні решітки. Основні поняття синтезу антен. Надспрямованість антен. Синтез оптимальних лінійних решіток. Синтез ЛАР методом парціальних ДС.
11. Антени УКХ. Апертурні антени
Особливості поширення УКХ і вимоги до антен даного діапазону. Прості провідні і щілинні вібраторні антени. Способи живлення за допомогою двопровідних та коаксіальних ліній. Симетруючі пристрої. Антени поперечного та вісьового випромінювання: директорні антени, спіральні антени, багатощілинні хвилевідні антени, антени на смужкових лініях, антени поверхневих хвиль. Принципи побудови широкодіапазонних антен. Випромінювання відкритого кінця хвилеводу, рупорні антени. Лінзові діелектричні та металопластинчасті антени. Лінзи Люнеберга. Дзеркальні параболічні антени.
12. Антени коротких хвиль. Антени середніх, довгих та наддовгих хвиль
Основні вимоги до антен КХ. Прості антени декаметрових хвиль. Ромбічні антени, антени біжучих хвиль. Синфазна горизонтальна антена. Вимоги до антен. Антени-мачти, Г-Т і П-подібні антени. Особливості розрахунку параметрів.
13. Вимірювання параметрів антен. Антени і електромагнітна сумісність (ЕМС)
Методи вимірювання параметрів антен в дальній зоні. Абсолютні відносні вимірювання спрямованості і коефіцієнта підсилення. Методи вимірювання поляризаційних властивостей антен. Особливості вимірювання характеристик ФАР. Види завад і поняття ЕМС. Вплив параметрів антен на ЕМС. Вплив АФР збудження на випромінювання боковими пелюстками. Синтез антен з підвищеною завадостійкістю.
II. Методи генерування та формування сигналів
1. Генератори з зовнішнім збудженням (ГЗЗ). Основи теорії і розрахунку ГЗЗ без врахування інерційності активних елементів (АЕ)
Предмет, зміст, мета викладання розділів дисципліни. Призначення і області застосування пристроїв генерування та формування радіосигналів. Технічні параметри пристроїв. Міжнародні рекомендації та державні норми. Типова структурна схема пристрою формування радіосигналу. Технічні характеристики, принцип дії, структурна схема ГЗЗ. Баланс потужностей в ГЗЗ та ККД. Параметри АЕ і їх моделі. Режими роботи АЕ в ГЗЗ. Гармонічний аналіз струмів АЕ. Навантажувальні характеристики ГЗЗ. Вибір АЕ для ГЗЗ. Основи (алгоритм) інженерного розрахунку режиму АЕ і застосування ЕОМ.
2. Врахування інерційності АЕ в ГЗЗ. Кола узгодження (КУ) та схеми ГЗЗ Призначення КУ. Синтез простих та складних схем КУ. Втрати в КУ.
Еквівалентна схема біполярного та польового транзисторів. Залежність струмів і енергетичних показників АЕ від частоти. Вплив напруг живлення та збудження на режим АЕ в ГЗЗ. Методи стабілізації режиму. Основи інженерного розрахунку режиму транзисторів в ГЗЗ з врахуванням інерційності. Схеми КУ вихідних і проміжних каскадів радіопередавальних пристроїв. Широкосмугові КУ. Обмеження Фано. Схеми широкосмугових КУ. Конструктивна реалізація КУ в різних діапазонах хвиль.
3. Схеми підсилювачів потужності. Схеми додавання потужностей. Ключеві режими роботи АЕ в ГЗЗ
Загальні принципи побудови схем. Вихідні кола ГЗЗ Приклади практичних схем. Паралельне та двохтактне з'єднання АЕ. Мостові схеми додавання потужностей. Генератори для активних фазових антенних решіток. Енергетичні показники та схеми ключевих генераторів.
4. Генератори з зовнішнім збудженням нвч діапазону. Помножувачі частоти коливань
Особливості режимів АЕ і коливальних систем НВЧ. Методи конструктивної реалізації схем НВЧ. Конструкції і розрахунок схем генераторів на коаксіальних, смужкових та мікросмужкових лініях. Інтегральні і гібридно-інтегральні схеми ГЗЗ. Застосування ЕОМ при проектуванні. Області застосування, технічні параметри помножувачів частоти коливань (ПЧ). Принципи помноження частоти. Помножувачі частоти на транзисторах. Помножувачі на варакторах і діодах з нагромадженням заряду (ДНЗ). Основи розрахунку варакторних ПЧ. Приклади практичних схем ПЧ. Широкосмугові ПЧ. Конструктивне виконання помножувачів частоти НВЧ. Застосування генераторів зовнішнього збудження з швидкісною модуляцією електронів.
5. Основи теорії автогенераторів (АГ). Схеми автогенераторів
Застосування, класифікація і технічні характеристики АГ. Рівняння стаціонарного режиму. Узагальнена тривузлова схема. Умови самозбудження та стійкості автоколивального режиму. Вибір режиму роботи АЕ в АГ. Побудова одноконтурних схем АГ. Розрахунок режиму АЕ і елементів схеми. Приклади практичних схем.
6. Нестабільність частоти коливань АГ. Методи стабілізації частоти. Кварцова стабілізація частоти
Вимоги до нестабільності частоти. Вплив дестабілізуючих факторів і змін елементів схеми на частоту коливань. Короткочасна та довготривала нестабільність частоти як випадкова функція та її спектральні характеристики. Умова забезпечення високої стабільності частоти. Параметрична стабілізація. Стабілізація частоти АГ резонаторами з еталонними властивостями: кварцовими резонаторами (КР), діелектричними резонаторами (ДР), резонаторами на поверхневих акустичних хвилях (ПАХ). Характеристики і еквівалентна схема КР. Схеми кварцових АГ. Перестроювання частоти кварцових АГ. Термокомпенсація і термостатування кварцових АГ. Мініатюризація кварцових автогенераторів.
7. Автогенратори НВЧ. Синтезатори частоти. Збуджувачі радіопередавальних пристроїв
Схеми та конструкції транзисторних автогенераторів НВЧ. Стабілізація частоти в автогенераторах НВЧ. Схеми, конструкції діодних автогенераторів. Квантові та оптичні генератори і їх застосування. Технічні характеристики синтезаторів. Методи синтезу дискретної сітки частот. Синтезатори прямого синтезу. Аналогові та цифрові синтезатори з ФАПЧ. Синтезатори з квантовими стандартами частот. Основні вимоги до збуджувача. Збуджувач виду "кварц хвиля". Інтерполяційний збуджувач.
8. Амплітудна модуляція (АМ). Односмугова модуляція. Імпульсна модуляція. Формування ЧМ та ФМ-сигналів
Параметри та області застосування АМ сигналів. Методи здійснення АМ. Статичні модуляційні характеристики. Енергетичні співвідношення при АМ зміщенням, колекторна модуляція та комбінована модуляція. Підсилення модульованих коливань. Формування комплексного стереосигнала. Особливості односмугової модуляції. Методи та схеми формування односмугового сигналу. Параметри та області застосування радіоімпульсних сигналів. Формування когерентних радіоімпульсів. Принципи побудови імпульсних модуляторів. Параметри та області застосування ЧМ-ФМ сигналів. Методи здійснення ЧМ. Нелінійні та частотні спотворення при ЧМ. Комбінований метод ЧМ. Формування сигналу з ЛЧМ. Методи формування ФМ сигналів. Формування сигналів з ФМн (QPSK, PQPSK O-QPSK). Формування сигналів з ЧМн (MSK, GMSK). Формування сигналів з AФМ (КАМ-15, КАМ 64).
9. Радіопередавальні пристрої системи зв'язку та передачі інформації. Телевізійні радіопередавальні пристрої ретранслятори. Радіопередавальні пристрої радіолокаційних та радіонавігаційних систем
Класифікація, технічні параметри звязкових та радіотелеметричних передавальних пристроїв. Структурна схема та автоматичне керування передавальним комплектом. Технічні характеристики. Структурні схеми телевізійних передавачів зображення та звукового супроводу. Особливості здійснення модуляції. Принцип побудови наземних та космічних ретрансляторів. Класифікація і технічні характеристики радіопередавальних пристроїв радіолокаційних та радіонавігаційних систем. Приклад структурної схеми. Особливості побудови високочастотних трактів і модуляторів.
III. Методи приймання та обробки сигналів
1. Основні характеристики пристроїв приймання та обробки сигналів (ППОС). Вхідні кола
ППОС як складова частина РТС. Загальні відомості про пристрої приймання і обробки сигналів. Принцип функціонування і структурні схеми ППОС. Типи ППОС, їх структурні схеми. Особливості супергетеродинних ППОС, методи зменшення впливу побічних каналів приймання. Основні характеристики ППОС: чутливість; селективність, вірність відтворення, електромагнітна сумісність, експлуатаційні характеристики. Призначення та основні вимоги до вхідних кіл (ВК). Узагальнений аналіз ВК. Особливості побудови ВК різних частотних діапазонів. ВК з настроєною і ненастроєною антеною. Властивості одноконтурних ВК. Способи перестроювання ВК. Залежність резонансного коефіцієнта передачі одноконтурного ВК від зв’язку з антеною та навантаженням.
2. Підсилювачі радіосигналів. Нелінійні явища в резонансних підсилювачах. Підсилювачі проміжної частоти
Характеристики резонансних підсилювачів, їх типові схеми для різних частотних діапазонів. Одноконтурний резонансний підсилювач. Резонансний коефіцієнт підсилення. Стійкість і методи підвищення стійкості резонансних підсилювачів. Нелінійні спотворення, блокування, інтермодуляція, вторинна модуляція. Способи зменшення впливу нелінійних ефектів. Характеристики підсилювачів проміжної частоти (ППЧ). ППЧ з одноконтурними та двоконтурними каскадами. ППЧ з фільтрами зосередженої селективності (ФЗС). ФЗС на основі п’єзокераміки, електромеханічні фільтри, фільтри з використанням поверхневих акустичних хвиль.
3. Перетворювачі частоти. Амплітудні детектори. Детектори сигналів з кутовою модуляцією
Інвертуючий і неінвертуючий перетворювачі частоти (ПЧ). Спряження частот в супергетеродинному приймачі. Загальна теорія ПЧ. Характеристики перетворювачів частоти .Основні схемні рішення ПЧ. ПЧ НВЧ-діапазону, особливості конструктивного виконання. ПЧ на невзаємних елементах, параметри перетворення. ПЧ на взаємних елементах. Діодний резистивний і діодний ємнісний ПЧ. Явище параметричного підсилення. Характеристики і схемні рішення амплітудних детекторів (АД). Детектори слабких і сильних сигналів. Спотворення в діодному АД. Взаємодія сигналу і завади в АД. Синхронний детектор. Детектор імпульсних сигналів. Амплітудні обмежувачі. Балансні форми детектори (ФД). ФД на основі аналогових та цифрових інтегральних схем. Балансні частотні детектори (ЧД). Імпульсні ЧД.
4. Регулювання підсилення в ППОС. Системи автоматичного підстроювання частоти
Структури систем автоматичного регулювання підсилення (АРП). Статичні і динамічні характеристики системи АРП. Цифрова система АРП. Системи частотного автоматичного підстроювання частоти (ЧАПЧ). Графоаналітичний метод аналізу системи ЧАПЧ. Системи фазового автоматичного підстроювання частоти (ФАПЧ). Порівняння систем ЧАПЧ і ФАПЧ. Використання систем АПЧ для фільтрування і детектування радіосигналів.
5. Радіозавади і боротьба з ними
Характеристика радіозавад. Проходження імпульсної завади через лінійний тракт ППОС. Методи боротьби з імпульсними завадами. Методи боротьби з флюктуційними завадами при прийманні неперервних і дискретних сигналів.
6. Проходження модульованих сигналів через лінійний тракт
Проходження АМ-сигналів через лінійний тракт, лінійні і нелінійні спотворення. Особливості приймання балансно-модульованих і одно смугових сигналів. Проходження сигналів з кутовою модуляцією через лінійний тракт, виникнення лінійних і нелінійних спотворень. Дія завад в тракті проходження ЧМ-сигналу, частотна корекція.
7. Особливості побудови ППОС різного призначення
Особливості приймачів дискретних сигналів. Види модуляції, демодулятори двійково-модульованих сигналів. Особливості побудови ППОС радіолокаційних, радіорелейних, супутникових, телевізійних систем передачі інформації. Радіомовні приймачі. Перспективи розвитку техніки радіоприймання і обробки сигналів.
IV. Цифрові пристрої та мікропроцесори
1. Математичні основи цифрових пристроїв та пристрої програмованої логіки
Оптимальний логіковий синтез цифрових пристроїв.Класифікація цифрових пристроїв (ЦП). Різновиди цифрових автоматів (ЦА). Загальні питання синтезу та аналізу. Системи числення та кодування. Двійкова арифметика. Основні поняття та означення булової алгебри; аксіоми та закони. Властивості логікових функцій; їх форми зображення. Мінімізація логікових функцій. Метод карт Карно. Метод Квайна (МакКласкі). Інші методи мінімізації. Декомпозиція логікових функцій. Логіковий синтез комбінаційних схем. Комбінаційні пристрої (КП). Пристрої перетворення та комутування КП: шифратори та дешифратори; кодоперетворювачі; мультиплексори і демультиплексори. Синтез КП на СІС. Арифметичні пристрої. Послідовнісні пристрої (ПП). Тригери. Різновиди тригерів. Регістри. Лічильники. Синтез лічильників. Інтегровані запам'ятовувачі: класифікація, принцип побудови, структура і галузь застосування. Пристрої програмованої логіки. Цифро-аналогові (ЦАП) і аналого-цифрові (АЦП) перетворювачі. Принцип ЦА-перетворення. Параметри та структура ЦАП. Типи ЦАП. Принцип АЦ- перетворення. Параметри та структура АЦП. Типи АЦП.
2. Організація МПК та схемотехніка
Історія розвитку обчислювальної та мікропроцесорної техніки. Покоління ЕОМ та МП. Загальні відомості про МПС, та структуру мікро-ЕОМ. Склад та характеристика апаратних та програмних засобів МПС. Кодування чисел, команд та символьно-цифрової інформації в ЕОМ. Розвиток логічної структури МПС. Системи переривань та вводу-виводу у МПС. Секційні МП. Архітектура МПС з трьома шинами. Мікропроцесорний комплект серії КР 580. Структура МП. Часові діаграми виконання команд. Генератор тактових сигналів КР580 ГФ 24.
3. Схемотехніка та програмування МПС
Інтерфейс пам'яті (ОЗП та ПЗП) у МПС з трьома шинами. Інтерфейс вводу-виводу МПС. КР580ВВ55. Програмування МПС. Мова Асемблера для МПС КР 580. Приклади програмування. Режим переривання у МПК КР580. Режим очікування у МПК КР 580. Режим ПДП у МПК КР580. Програмований контролер ПДП КР580ВТ57. Цифрові фільтри на МП. Логічні аналізатори. Налагоджування МПС. Мікропроцесорний комплект серії К1810. Мікропроцесор INTEL PENTIUM-4.
V. Основи теорії електронних кіл
1. Основні положення теорії сигналів та лінійних електронних кіл
Математичні моделі та характеристики детермінованих сигналів як тестових дій на електронні кола. Класифікація сигналів та способи їх математичного опису, часове представлення детермінованих сигналів, їх енергетичні характеристики. Спектральне представлення детермінованих сигналів; взаємозв’язок між тривалістю сигналу та шириною його спектра. Дискретизація неперервних сигналів; теорема відліків. Основні положення та закони теорії кіл. Визначення електричного кола; струм, напруга, потужність; одиниці вимірювання електричних величин. Топологічні характеристики електронних кіл, граф схеми. Закони Кірхгофа; моделі ідеалізованих компонентів електронних кіл, компонентні рівняння; класифікація компонентів. Принципи побудови математичних моделей електронних кіл; класифікація електронних кіл та режимів їх роботи.
2. Електронні кола в усталеному режимі гармонічних коливань
Основи методу комплексних амплітуд. Гармонічні струми та напруги, їх основні параметри. Ідеалізовані пасивні елементи в режимі гармонічних коливань. Основи методу комплексних амплітуд; поняття про комплексний опір; закони Ома і Кірхгофа в комплексній формі. Енергетичні співвідношення в режимі гармонічних коливань; узгодження джерела енергії з навантаженням, умова передавання максимальної потужності. Характеристики та функції лінійних електронних кіл в усталеному режимі гармонічних коливань. Поняття про комплексні частотні характеристики (КЧХ) лінійного електричного кола; КЧХ та параметри реальних двополюсних елементів, їх заступні схеми. Амплітудно-частотні та фазо-частотні характеристики послідовного та паралельного коливального кола, їх вибірні властивості, резонанс струмів та напруг; вплив відхилень параметрів компонентів на характеристики та параметри електронних кіл. Методи розрахунку складних електронних кіл в усталеному режимі гармонічних коливань. Методи вузлових напруг та контурних струмів; принцип накладання. Метод еквівалентного джерела; теорема взаємності.
3. Основи теорії багатополюсників та прохідних чотириполюсників
Основні рівняння та первинні параметри багатополюсників. Визначення багатополюсника, класифікація багатополюсників; основні рівняння та первинні параметри багатополюсників; матриці провідностей та опорів багатополюсників, їх властивості. Узагальнений метод вузлових напруг; прохідний чотириполюсник, означення, класифікація системи основних рівнянь, первинні параметри чотириполюсника з навантаженням; умова передавання сигналу без спотворень через чотириполюсник. Лінійний трансформатор як чотириполюсник; поняття про характеристичні параметри чотириполюсника; електричні фільтри як спеціальні типи чотириполюсників.
4. Перехідні процеси в лінійних електронних колах
Закони комутації та незалежні початкові умови. Виникнення перехідних процесів як результат комутацій; закони комутації. Математичні моделі лінійних електронних кіл; незалежні початкові умови; класичний метод аналізу перехідних процесів; перетворення Лапласа та його застосування для аналізу перехідних процесів. Операторний метод аналізу перехідних процесів; операторна характеристика електронного кола та її використання для аналізу перехідних процесів. Імпульсна та перехідна характеристики електронного кола; інтеграл Дюамеля та його застосування для аналізу перехідних процесів.
5. Нелінійні резистивні кола
Загальна характеристика властивостей нелінійних кіл та методів їх аналізу. Нелінійні двополюсні елементи та їх характеристики і параметри. Графо-аналітичний розрахунок нелінійних резистивних кіл; стійкість статичного режиму електричної рівноваги нелінійного кола. Апроксимація нелінійних характеристик; спектральний аналіз струму через нелінійний резистор при поліноміальній, кусково-лінійній та експоненціальній апроксимації вольтамперної характеристики. Бігармонічна дія на нелінійний резистор; комбінаційні коливання.
6. Лінійні кола з розподіленими параметрами
Загальні поняття про кола з розподіленими параметрами. Довга лінія, її еквівалентна схема, диференціальні рівняння, їх розв’язок при гармонічній дії. Падаюча та відбита хвиля; довжина хвилі, фазова швидкість, характеристичний опір, постійна поширення. Режими роботи безвтратної лінії, розподіл амплітуд і струмів вздовж лінії, вхідний опір відрізка лінії; коефіцієнт біжучої хвилі. Резистивно-ємнісна лінія, її рівняння; перехідні процеси в резистивно-ємнісній лінії. Основи синтезу лінійних електронних кіл. Формулювання задачі синтезу лінійних електронних кіл; синтез в частотній та часовій областях; поняття про фізичну реалізованість схемних функцій. Взаємозв’язок задачі синтезу із задачею оптимізації електронного кола; властивості операторних вхідних функцій; умова фізичної реалізованості дво-полюсника за заданою операторною вхідною функцією. Властивості вхідних функцій реактивних двополюсників; реалізація реактивних двополюсників за заданою операторною функцією; канонічні схеми реактивних двополюсників.
VI. Сигнали та процеси в радіоелектроніці
1. Математичні моделі та характеристики детермінованих сигналів
Основні положення теорії сигналів. Предмет радіотехніки. Поняття про радіоканал і основні перетворення сигналів у ньому. Приклади застосування радіотехніки. Основи загальної теорії детермінованих сигналів. Класифікація та математичні моделі радіотехнічних кіл і сигналів. Інформація, повідомлення, сигнал. Класифікація кіл і сигналів; огляд методів аналізу перетворення сигналів в колах; принцип суперпозиції; математичні моделі сигналів у часовій області; функція вмикання і дельта-функція. Геометричні методи в теорії сигналів; поняття лінійного простору сигналів; норма, енергія, метрика; ортогональні базиси в просторі сигналів; узагальнений ряд Фур’є та його властивості. Спектральний та кореляційний аналіз неперервних детермінованих сигналів. Періодичні сигнали; ряд Фур’є в базисі тригонометричних функцій; ряд Фур’є в комплексній формі; явище Гіббса; ширина спектру; спектральне подання неперіодичного сигналу. Спектральна густина та її властивості; зв’язок між перетворенням Фур’є і перетворенням Лапласа; поняття комплексної частоти. Узагальнена формула Релея. Енергетичний спектр сигналів. Кореляційні характеристики сигналів та їх зв’язок із спектральними характеристиками. Функції кореляції дискретних сигналів. Коди Баркера. Модульовані радіосигнали. Види модуляції радіотехнічних сигналів; сигнали з амплітудною модуляцією, їх математичні моделі, властивості та спектральні характеристики. Балансна та односмугова АМ; потужність АМ-радіосигналів. Математичні моделі радіосигналів з кутовою модуляцією; спектри ЧМ і ФМ радіосигналів при малих та великих індексах модуляції; практична ширина спектру; поняття про спектр сигналу з багатотональною кутовою модуляцією. Імпульсні сигнали з лінійною частотною модуляцією (ЛЧМ); поняття бази складного сигналу; спектральна густина і автокореляційна функція ЛЧМ-імпульса з великою базою; практичне застосування ЛЧМ-коливань. Загальні поняття про імпульсну модуляцію; спектральне подання сигналів з імпульсною модуляцією. Цифрові методи модуляції і демодуляції; спектральні характеристики сигналів з перемиканням частоти (FSK, CPFSK, MSK, GMSK); принципи формування та демодуляції сигналів з перемиканням частоти.
2. Математичні моделі і характеристики модульованих, вузькосмугових та випадкових сигналів
Теорія сигналів з обмеженим спектром. Математичні моделі сигналів з обмеженим спектром; ідеальні низькочастотний та смуговий сигнали. Теорема Котельникова; процедура дискретизації; математичні моделі дискретизованих сигналів; дискретизація неперервних сигналів; спектри дискретизованих сигналів; відновлення неперервних сигналів із дискретизованих сигналів. Математичні моделі сигналів із обмеженим спектром. Помилка, яка виникає при заміні реального сигналу сукупністю відліків. Поняття вузькосмугового сигналу; комплексна та фізична обгинаюча, миттєва частота; аналітичний сигнал; спряжене коливання; перетворення Гільберта і його властивості. Основи теорії випадкових сигналів. Принципи математичного опису випадкових сигналів; статистичні характеристики випадкових величин; густина ймовірності та функція розподілу; моменти; гаусові випадкові величини. Основні поняття теорії випадкових процесів; моментні функції, функції кореляції та їх фізичний зміст; вимірювання статистичних характеристик випадкових процесів. Кореляційна теорія стаціонарних випадкових процесів; спектральне представлення реалізацій; спектральна густина потужності; теорема Вінера-Хінчина; поняття білого шуму. Вузькосмугові нормальні випадкові процеси; густина імовірності фізичної обгинаючої та початкової фази; статистичні характеристики суми гармонічного сигналу і вузькосмугового нормального шуму; розподіл Релея та Райса. Основні поняття про інформаційні моделі сигналів; кількість інформації та ентропія. Основні поняття про кодування сигналів.
3. Перетворення детермінованих сигналів у лінійних параметричних та нелінійних колах
Обробка детермінованих сигналів у лінійних стаціонарних колах та системах. Класифікація систем; радіоелектронне коло як частковий вид системи. Основи теорії лінійних стаціонарних кіл та систем (ЛСК); лінійна система та її математична модель; системний оператор; власні значення і власні функції; інтеграл Дюамеля; частотний коефіцієнт передавання та його зв’язок з імпульсною характеристикою. Критерій фізичної реалізованості ЛСК; нулі та полюси функції передавання; стійкі лінійні системи. Часові, частотні та операторні методи аналізу проходження сигналів через ЛСК; поняття про метод змінних стану. Основні властивості вузькосмугових частотновибірних систем; явища у вузькосмугових колах при обробці АМ, ФМ та ЧМ сигналів; роль фазочастотної характеристики кола; груповий час запізнення. Радіоелектронні кола із зворотним зв’язком. Поняття зворотного зв’язку; вплив зворотного зв’язку на частотну характеристику лінійної системи; використання від’ємного зворотного зв’язку для стабілізації коефіцієнта підсилення та для зменшення нелінійних спотворень; гребінчаті фільтри. Стійкість радіоелектронних кіл із зворотним зв’язком; критерії стійкості Найквіста та Рауса-Гурвіца; аналіз стійкості радіоелектронних кіл на основі їх функцій передавання. Обробка детермінованих сигналів у параметричних лінійних колах. Класифікація параметричних кіл; способи реалізації безінерційних параметричних пристроїв; операції стробування сигналу; перетворення спектру при стробуванні; перетворення частоти; придушення дзеркального каналу прийому). Синхронне детектування; перетворення сигналів у реактивних параметричних колах; процес параметричного підсилення коливань; теорема Менлі-Роу. Обробка детермінованих сигналів нелінийними безінерційними колами. Поняття нелінійного безінерційного радіоелектронного кола; способи математичного опису характеристик нелінійних елементів (НЕ). Спектральний склад струму при гармонічній дії на НЕ; нелінійні спотворення сигналів у підсилювачі з резистивним навантаженням; процес нелінійного резонансного підсилення гармонічних коливань; процес помноження частоти. Спектр стуму при збудженні безінерційного НЕ сигналом із складним спектром; процес здійснення АМ-модуляції; деякі схеми ЧМ та ФМ-модуляторів. Процес перетворення частоти; процес детектування АМ, ЧМ та ФМ сигналів; явище інтермодуляції; взаємодія сильного та слабкого сигналів в безінерційному НЕ. Автоколивальні системи. Автогенератори гармонічних коливань. Умови самозбудження автогенераторів; основні види схем автогенераторів; м’який та жорсткий режими самозбудження автогенератора; RC-автогенератори. Автогенератори із внутрішнім зворотним зв’язком; автогенератори в режимі великих коливань; стійкість стаціонарних режимів; дія зовнішньої е.р.с. на автогенератор.
4. Методи обробки та фільтрації сигналів
Перетворення випадкових сигналів у лінійних стаціонарних, параметричних та нелінійних колах. Спектральна густина потужності випадкового коливання на виході ЛСК; шумова смуга пропускання. Джерела шуму в радіоелектронних пристроях; тепловий шум резистора; дробовий шум електронних приладів; формули Hайквіста і Шоткі; нормалізація випадкового сигналу на виході ЛСК. Спектральні та кореляційні властивості сигналів на виході амплітудних та кутових модуляторів. Нелінійні безінерційні перетворення статистичних характеристик випадкових сигналів; порівняльна оцінка завадостійкості амплітудної та кутової модуляції. Теорія оптимальної фільтрації сигналів. Поняття відношення сигнал/шум; узгоджені фільтри для виділення сигналів відомої форми; узгоджений фільтр як корелятор; приклади реалізації узгоджених фільтрів; гранично можливе відношення сигнал/шум. Фільтри, які мінімізують середньоквадратичну похибку відтворення невідомих сигналів. Елементи теорії синтезу лінійних частотних фільтрів. Постановка задачі синтезу фільтра за заданою частотною характеристикою; фільтри НЧ з характеристиками Баттерворта та Чебишева; розташування полюсів функції передавання на комплексній площині; перехід від НЧ фільтра прототипа до фільтрів з іншими характеристиками. Процедура реалізації схеми фільтра; активні частотні фільтри; методи синтезу активних RC-фільтрів на основі операційних підсилювачів. Дискретні сигнали і цифрові фільтри. Математичні моделі дискретних сигналів; модульовані імпульсні послідовності та їх спектри; дискретне перетворення Фур’є (ДПФ); алгоритм швидкого перетворення Фур’є (ШПФ); пряме та зворотне z-перетворення цифрових сигналів. Принципи цифрової обробки сигналів; лінійні стаціонарні цифрові фільтри (ЦФ); поняття системної функції ЦФ; трансверсальні та рекурсивні ЦФ; стійкість алгоритмів цифрової фільтрації; методи синтезу ЦФ. Узагальнена лінійна фільтрація сигналів. Кепстральний аналіз; узагальнений принцип суперпозиції; узагальнена схема гомоморфної обробки сигналів; гомоморфна обробка мультиплікативної суміші сигналів; гомоморфна обробка згорнутих сигналів; кепстральний аналіз сигналів; визначення кепстру потужності; визначення затримки сигналу; вплив завад; визначення комплексного кепстру; деякі властивості кепстральних перетворень.
VII. Радіовимірювання
1. Основи теорії похибок
Предмет і задачі метрології. Значення і роль метрології в науково-технічному процесі. Державна політика з питань розвитку метрології в Україні. Наукова, нормативна, технічна та організаційна бази метрологічного забезпечення. Особливості вимірювань в радіотехніці. Основні терміни і визначення метрології. Фізичні величини і засоби вимірювання. Система одиниць фізичних величин. Класифікація і призначення засобів вимірювань. Класифікація методів вимірювань. Основні характеристики вимірювань: точність і похибка. Клас точності і державна система забезпечення єдності вимірювань. Передача розмірів одиниць фізичних величин від еталонів до робочих засобів вимірювань. Похибки і математична обробка результатів вимірювання. Класифікація похибок вимірювань. Фактори, що викликають система-тичні і випадкові похибки вимірювань. Поправки. Функції розподілу похибок. Нормальні і анормальні розподіли. Центральна гранична теорема теорії імовірності і її використання для встановлення законів розподілу похибок. Оцінка параметрів розподілів. Промахи. Довірча імовірність і довірчий інтервал. Моделювання розподілів похибок. Визначення імовірності знаходження похибки в задаючому інтервалі. Побудова функцій розподілу похибок за експериментальними даними. Критерії узгодженості. Правила сумування похибок. Правила округлення результатів вимірювання і форми їх представлення. Інформаційний підхід до процесу вимірювання. Початкова і остаточна ентропія до і після вимірювання.
2. Вимірювальні сигнали, перетворювачі, методи і засоби вимірювання напруги і струму
Вимірювальні сигнали і їх характеристики. Неперервні і дискретизовані сигнали. Вхідні і вихідні сигнали засобів вимірювання і їх інформативні параметри. Види сигналів і їх математичний опис. Квазідерміновані сигнали. Випадкові сигнали і їх характеристика. Основні параметри випадкових сигналів. Код і кодування у вимірюваннях. Перетворення сигналів у вимірювальних колах. Дискретизація і відтворення сигналів; теорема Котельнікова. Загальна характеристика засобів вимірювання. Класифікація засобів вимірювання. Система позначень. Структурні схеми вимірювальних приладів. Схеми прямого і зрівноважуючого перетворення. Аналогові і цифрові прилади. Методи підвищення точності засобів вимірювання. Вимірювальні перетворювачі. Принцип дії. Рівняння перетворення. Область використання. Джерела похибок. Переваги і недоліки. Перетворювачі змінної напруги в постійну. Випрямні перетворювачі. Пікові детектори. Детектори середньовипрямленого і середньоквадратичного значення. Фазочутливі і синхронні детектори. Термоелектричні і терморезисторні перетворювачі. Розширення меж вимірювання електромеханічних приладів. Розширення меж вимірювання струмів і напруг за допомогою шунтів і додаткових опорів. Розрахунок шунтів і додаткових опорів. Особливості конструкції шунтів і додаткових опорів, призначених для роботи на постійному і змінному струмах. Вимірювальні трансформатори. Подільники напруги і атенюатори. Вимірювання струму і напруги. Вимірювання в колах постійного і змінного струмів промислової частоти. Вплив прилада на електричне коло. Потенціометри (компенсатори) постійного і змінного струмів. Електронні аналогові вольтметри. Узагальнені структурні схеми. Вольтметри амплітудного, середньовипрямленого і середньоквадратичного значення напруги. Особливості імпульсних вольтметрів. Вплив форми напруги на похибку вимірювання. Вольтметри НВЧ. Цифрові електронні вольтметри. Основні характеристики і джерела похибок.
3. Вимірювання частоти, часових інтервалів, фазового зсуву, параметрів імпульсів та спектрів
Електронні осцилографи. Класифікація, призначення, принцип роботи. Структурна схема універсального осцилографа. Канали керування променем. Періодична і чекаюча розгортки. Синусоїдальна і колова розгортки. Синхронізація. Багатоканальні і багатопроменеві осцилографи. Електронно-променеві трубки. Запам’ятовучі осцилографи. Високочастотні і стробоскопічні осцилографи. Осцилографічні методи вимірювання фізичних величин. Похибки. Осцилографи з цифровим перетворенням і обробкою сигналів. Узагальнена структурна схема електронного осцилографа. Вимірювання частоти і часових інтервалів. Принцип і методи вимірювання частоти і часових інтервалів в різних частотних діапазонах. Резонансні методи вимірювання частоти. Похибки і їх зменшення. Гетеродинні методи вимірювання частоти. Переносчики частоти. Метод перезаряда конденсатора. Вимірювання часових інтервалів. Похибки. Метод дискретного розрахунку. Структурна схема електронного частотоміра. Кварцеві і квантові міри частоти. Вимірювання фазового зсуву. Принципи і методи вимірювання фазового зсуву. Фазометри, які працюють з використанням методів сумарних і різницевих напруг, а також перетворення фазових зсуву в часовий інтервал. Структурні схеми фазометрів, принцип дії, основні співвідношення, похибки. Особливості вимірювання фазового зсуву на НВЧ. Стробоскопічний фазометр. Фазозсуваючі пристрої низькочастотні, високочастотні, НВЧ. Принцип дії. Похибки. Вимірювання параметрів імпульсів, спектрів сигналів, нелінійних спотворень, параметрів модульованих сигналів. Основні методи вимірювання параметрів імпульсів та спектрів сигналів. Паралельний і послідовний аналіз спектрів сигналів на основі принципа фільтрації. Структурні схеми резонансних і гетеродинних аналізаторів спектра. Принцип дії, характеристики, способи калібровки електрограм. Дисперсійні і цифрові аналізатори спектрів. Схеми, принцип дії, технічні характеристики. Вимірювання коефіціїнта амплітудної модуляції. Принцип дії і структурні схеми вимірювачів. Джерела похибок. Вимірювання параметрів імпульсно-модульованих коливань. Вимірювання нелінійних спотворень. Структурна схема і принцип дії вимірювача нелінійних спотворень.
4. Вимірювання параметрів елементів кіл, НВЧ-пристроїв, потужності, характеристик випадкового сигналу. Автоматизація вимірювань
Вимірювання параметрів елементів кіл. Принципи і методи вимірювання параметрів резисторів, конденсаторів, котушок індуктивності. Метод амперметра і вольтметра. Логометричний метод. Вимірювання опорів одним механізмом. Мостові методи вимірювання опорів. Мости зрівноважені і незрівноважені, постійного та змінного струмів. Схеми, застосування. Розрахункові формули. Похибки. Вимірювання амплітудно-частотних характеристик. Структурні схеми ВЧХ. Похибки. Вимірювання параметрів НВЧ-пристроїв. Основні параметри НВЧ пристроїв і методи їх вимірювання. Використання вимірювальних ліній, спрямованих відгалужувачів, рефлектометрів, атенюаторів для вимірювання параметрів НВЧ-пристроїв. Принцип дії. Особливості конструкції, джерела похибок. Автоматичні вимірювачі коефіцієнта стоячої хвилі, коефіцієнта передачі, повних опорів. Особливості вимірювання в оптичному діапазоні. Похибки. Вимірювання потужності. Методи вимірювання потужності на низьких, середніх і високих частотах. Метод вольтметра і амперметра. Ватметр з квадратичним перетворювачем; ватметр з використанням ефекта Холла в напівпровідниках. Вимірювання потужності на надвисоких частотах. Вимірювання поглинанльної потужності: колориметричні методи, методи з використанням терморезисторів, терморезисторних мостів. Вимірювання прохідної потужності. Використання відгалужуючих пристроїв; принцип поглинаючої стінки. Вплив опору навантаження і вихідного опору генератора на покази ватметрів. Похибки, які виникають при вимірюванні потужності. Вимірювання характеристик випадкового сигналу. Характеристика випадкових величин, які підлягають дослідженню. Загальні принципи побудови вимірювачів статистичних характеристик. Вимірювання середнього значення стаціонарного ергодичного процесу, середньої потужності, середньої дисперсії, кореляційної функції, енергетичного спектру одномірної щільності розподілу імовірностей. Структурні схеми аналогових і цифрових приладів. Автоматизація вимірювань. Основні напрямки автоматизації вимірювань: багатофункціональність приладів, панорамні прилади, спряження ЕОМ з вимірювальною технікою. Структурні схеми. Вимірювальні системи з програмним керуванням. Вимювально-обчислювальні комплекси. Метрологічна, інформаційна, конструкційна і експлуатаційна сумісність апаратури.