Учебно-методический комплекс дисциплины «лазерные и микроволновые системы и автоматизация технологических процессов» ЛиМСиатп образовательной профессиональной программы (опп)
| Вид материала | Учебно-методический комплекс |
- Баранов Андрей Дмитриевич учебно-методический комплекс, 397.92kb.
- Клочков Виктор Викторович учебно-методический комплекс, 899.4kb.
- Назарова Вероника Сергеевна учебно-методический комплекс, 691.74kb.
- Комплекс образовательной профессиональной программы (опп) инженера по дисциплине «Экономика, 395.76kb.
- Комплекс образовательной профессиональной программы (опп) Экономист-менеджер По дисциплине, 564.27kb.
- Богомолова Инна Сергеевна учебно-методический комплекс, 1045.88kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «технические измерения и приборы», 64.72kb.
- Корсаков Михаил Никорлаевич ассистент каф. Экономики Павлов Артем Юрьевич учебно-методический, 750.93kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины «Квантовые и оптоэлектронные приборы и устройства», 299.51kb.
- Учебно-методический комплекс дисциплины «Микросхемотехника» Образовательной профессиональной, 266.28kb.
Темы курсовых проектов (8 семестр)
Расчет элементов ГИС СВЧ, выполненных на различные частотные диапазоны и типы ПЛ:
Расчет пассивных микроволновых устройств.
Расчет активных микроволновых устройств.
Расчет неоднородностей в полосковых линиях.
Расчет связанных линий.
Расчет фильтров низких частот на ПЛ.
Расчет направленных ответвителей.
Расчет делителей мощности на различных ПЛ.
Расчет фазовращетелей.
Расчет комутаторов на четное количество выходов.
Расчет комутаторов на нечетное количество выходов.
Расчет смесителей на БТ и ПТ.
Темы курсовых проектов (10 семестр)
Оценка параметров и характеристик оптических систем локации.
Расчет потенциальных возможностей оптических систем гетеродинного и интерферометрического приема.
Расчет элементов систем лидаров для мониторинга воздушного бассейна.
Расчет элементов систем лидаров комбинационного рассеяния.
Принципы и методы дистанционного измерения газового состава атмосферы.
Определение влажности пограничного слоя атмосферы.
Расчет регенераторов и оптических усилителей на электронных компонентах.
Расчет коммутаторов на электронных компонентах.
Расчет регенераторов и оптических усилителей на ВОЛС и выбор возбуждающего излучения.
Элементная база и аппаратура лазерной локации.
Сканирующие лидары с когерентным режимом излучения.
Типовые расчеты систем лазерной дальномерии.
Типовые расчеты системы управления огнем.
Типовые расчеты системы сканирующих лидаров с некогерентным режимом излучения для получения изображения целей.
Типовые расчеты системы оптической локации.
Типовые расчеты лазерных систем контроля окружающей среды.
Типовые расчеты системы лазерных систем ближней дальнометрии.
4. Бюджет времени на самостоятельную и индивидуальную работу студента
| № | Вид работы | Часов в неделю | Всего часов | | ||||
| 8 сем | 9 сем | 10 сем | 8 сем | 9 сем | 10 сем | | ||
| 1. | Подработка лекций | 1 ч | 1 ч | | 11,0 ч | 17,0 ч | 17,0 ч | |
| 2. | Подготовка к практическим занятиям | 1 ч | | | 11,0 ч | ч | | |
| 4. | Выполнение курсовых и других домашних работ | 1 ч | 0,8 ч. | | 28,0 ч | 13 ч. | 33,0 ч. | |
| | | | | | 50 | 30 | 50 | |
Лектор | | |||||||
| Ответственный за дисциплину (цикл) | Г.Г. Червяков | |||||||
| Зав. кафедрой РТЭ | Г.Г. Червяков |
9. Формы самостоятельной работы студентов
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ 10 семестра
Вариант №1
1) Многокаскадный магнитный усилитель.
2) Автоматические выключатели.
Вариант №2
1) Магнитоупругие датчики.
2) Реверсивные усилители с выходным переменным током.
Вариант №3
1) Индукционные датчики.
2) Реверсивные магнитные усилители с выходным постоянным током.
Вариант №4
1) Дифференциальные (реверсивные) индуктивные датчики.
2) Магнитные усилители с внутренней обратной связью.
Вариант №5
1) Металлические терморезисторы.
2) Магнитные пускатели.
Вариант №6
1) Полупроводниковые терморезисторы.
2) Электромагнитные муфты.
Вариант №7
1) Собственный нагрев термисторов.
2) Теория идеального магнитного усилителя
Вариант №8
1) Приемники излучения фотоэлектрических датчиков.
2) Инерционность идеального магнитного усилителя.
Вариант №9
1) Излучатели ультразвуковых колебаний.
2) Электромагниты. Типы электромагнитов.
Вариант №10
1) Кнопки управления и тумблеры.
2) Магнитоуправляемые контакты.
Вариант №11
1) Пакетные переключатели.
2) Шаговые искатели и распределители.
Вариант №12
1) Путевые и конечные переключатели.
2) Электротермические реле.
Вариант №13
1) Реверсивные потенциометрические датчики.
2) Реле времени.
Вариант №14
1) Функциональные потенциометрические датчики.
2) Индукционные реле.
Вариант №15
1) Устройство и установка проволочных тензодатчиков.
2) Электродинамические реле.
Вариант №16
1) Фольговые и пленочные тензодатчики.
2) Магнитоэлектрические реле.
Вариант №17
1) Угольные и полупроводниковые тензодатчики.
2) Вибропреобразователи
Вариант №18
1) Мостовая схема с тензодатчиками.
2) Магнитные цепи поляризованных реле.
Вариант №19
1) Характеристики и схемы включения емкостных датчиков.
2) Электромагнитные реле переменного тока.
Вариант №20
1) Чувствительность пьезодатчиков и требования к измерительной цепи.
2) Электромагнитные реле постоянного тока.
Вариант №21
1) Измерение температуры с помощью термопар.
2) Конструктивные типы контактов.
Вариант №22
1) Устройство и принцип действия струнных датчиков.
2) Контакторы. Конструкции контакторов.
Вариант №23
1) Физические основы эффекта Холла и эффекта магнитосопротивления.
2) Расчет электромагнитов.
Вариант №24
1) Применение датчиков Холла и датчиков магнитосопротивления.
2) Быстродействующие магнитные усилители.
Вариант №25
1) Трансформаторные датчики.
2) Трехфазные магнитные усилители.
Банк контрольных заданий и вопросов по учебной дисциплине ЛиМСиАТП
(портфель студента)
Типовые темы курсовых проектов
8 семестр
Примерные темы курсовых проектов включают расчет топологии и разработка микроволновых устройств на различных ПЛ (для разных диапазонов частот: метод указание №2571-1, 2571-2):
- Провести эскизную проработку топологии доплеровской РЛС малой мощности.
- Провести эскизную проработку топологии ретранслятора со сдвигом несущей.
- Провести эскизную проработку топологии узлового ретранслятора
- Провести эскизную проработку топологии выходного узлового ретранслятора.
- Провести эскизную проработку топологии РЛС со сжатием импульса.
- Провести эскизную проработку топологии доплеровской БРЛС.
10 семестр
Примерные темы курсовых проектов:
- Расчет параметров и характеристик навигационных и локационных лазерных систем.
- Расчет и проектирование навигационных и локационных лазерных систем.
- Расчет параметров и характеристик лазерных дальномеров.
- Расчет и проектирование лазерных дальномеров.
- Расчет параметров и характеристик лазерных систем диагностики среды.
- Расчет и проектирование лазерных систем диагностики среды.
- Расчет параметров и характеристик лазерных терапевтических и диагностических аппаратов.
- Расчет и проектирование лазерных терапевтических и диагностических аппаратов.
- Расчет параметров и характеристик лазерных измерительных устройств.
- Расчет и проектирование лазерных измерительных устройств.
- Расчет параметров и характеристик лазерных систем специального назначения.
- Расчет и проектирование лазерных систем специального назначения.
Вопросы рейтингов (4 балла) и экзамена (8 семестр) ЛиМСиАТП (часть 1)
(4 кредит часа)
1. Начертите функциональную схему входного тракта микроволнового приемника и поясните назначение ее отдельных функциональных узлов
2.. Изобразите топологию основных узлов входного тракта такого приемника на МПЛ, ЩЛ и КЛ.
3. Изобразите наиболее распространенные конструкции аттенюаторов, согласованных нагрузок и фазовращателей на полосковых линиях.
- Изобразите основные конструкции направленных ответвителей, делителей мощности и поясните принципы их работы.
- Объясните процессы, происходящие в ферритовых циркуляторах и вентилях.
- Опишите основные этапы проектирования фильтров и приведите примеры их топологий.
- Приведите примеры расчета и конструирования устройств на диодах (детекторы, смесители, управляющие устройства).
- Назовите принципы конструирования и основные показатели качества полосковых ГИС и ИС СВЧ.
- Приведите основные конструкции согласующих устройств на полосковых линиях.
- Начертите топологические схемы устройств управления и поясните особенности их проектирования.
- Начертите топологические схемы выключателей, переключателей, фазовращателей и поясните принцип их работы.
- Начертите топологические схемы преобразования частоты и поясните особенности проектирования балансных и двойных балансных схем.
- Начертите топологические схемы усилителей на биполярных транзисторах и поясните назначение основных элементов и особенности их проектирования.
- Начертите топологические схемы усилителей на полевых транзисторах и поясните назначение основных элементов и особенности их проектирования
- Начертите топологические схемы устройств умножения частоты и поясните особенности их проектирования.
- Каковы особенности конструкций полосковых направленных ответвителей и мостовых устройств?
- Начертите основные конструкции ферритовых устройств (циркуляторов и вентилей) и поясните, какими факторами определяются их электрические характеристики?
- Начертите основные конструкции полосковых антенн и поясните особенности их проектирования.
- Начертите топологические схемы устройств параллельного коммутатора на 3 канала и поясните особенности их проектирования
- Начертите топологические схемы устройств последовательного коммутатора на 5 каналов и поясните особенности их проектирования
1. Линии передачи микроволновых каналов и расчет их геометрии.
2. Связанные полосковые линии передачи, технология изготовления, предельно достижимые геометрические размеры.
3. Расчет фильтров полосовых, низкочастотных, высокочастотных, режекторных.
4. Оптимальные реализации фильтров на различных типах линий передачи.
5. Расчет направляющих элементов и кольцевых делителей мощности.
6. Направляющие элементы оптического и микроволнового диапазонов.
7. Диэлектрические и открытые резонаторы, микрополосковые и диэлектрические элементы.
8. Активные элементы и устройства передачи информации.
10. Диоды ограничительные, смесительные, переключающие, варакторные, ЛПД, ЛФД, Ганна, туннельные и обращенные в устройствах микроволновой техники.
11. Биполярные и полевые микроволновые транзисторы и фототранзисторы в схемах и вопросы согласования с передающими трактами.
14. Методы анализа микроволновых устройств, пассивных и активных.
16. Расчет неоднородностей в ПЛ.
19. Расчет и топологии направляющих элементов и делителей мощности.
20. Расчет и включение в ПЛ вентилей, циркуляторов, МПЛ резонаторов.
21. Микроволновые активные приборы в устройствах и системах.
22. Расчет и топология диодных схем.
22. Расчет микроволновых полосковых комутаторов и смесителей на диодах.
32. Начертите основные конструкции полосковых антенн и поясните особенности их проектирования.
Вопросы рейтингов (4 балла) и экзамена с задачами (9 семестр) ЛиМСиАТП (часть 2)
(3,5 кредит часа)
1. Приведите частотные характеристики каналов телевидения.
2. Изобразите структурная схема канала видиосигнала телевизионного приемника.
3. Приведите функциональная схема приемника телевизионного изображения.
4. Поясните принцип работы устройства синхронизации телевизионного приемника.
5. Начертите функциональную схему микроволнового передатчика и поясните назначение ее отдельных функциональных узлов.
6. Требования к телевизионному каналу и спектр полного телевизионного сигнала.
7. Приведите функциональную схему передатчика телевизионных сигналов.
8. Назовите и поясните типовые задачи, решаемые системами радиоавтоматики.
9. Изобразите динамические звенья систем радиоавтоматики
10. Определение параметров комплексированных систем радиоавтоматики.
11. Расчет потенциала РЛС.
12. Принципы радиопеленгации и радионавигации.
13. Способы уплотнения сигналов.
14. Определение скорости перемещения объектов.
15. Определение предельных эксплуатационных характеристик СВЧ устройств и систем.
16. Определение уровня сигнала при различных типах локации, частотных диапазонах, характерах связи и параметрах атмосферы.
17. Назовите и основные характеристики систем РНС и РЛС.
18. Способы повышения чувствительности РНС и РЛС.
19. Опишите принцип работы РЛС с искусственным раскрывом антенны.
20. Изобразите функциональную схему РРЛ с ретрансляцией по основной частоте.
21. Изобразите функциональную схему моноимпульсной РЛС.
22. Изобразите функциональную схему РРЛ с ретрансляцией по промежуточной частоте.
23. Изобразите функциональную схему многочастотной РЛС и поясните особенности работы.
24. Изобразите функциональную схему станции радиоразведки и поясните принцип ее работы.
25. Изобразите функциональную схему станции радиопротиводействия и поясните принцип работы.
26. Опишите принцип действия пассивного радиопротиводействия.
27. Приведите структурные схемы станций непрерывных и шумовых помех.
28. Перечислите и поясните принципы активных методов радиопротиводействия.
29. Поясните принцип работы беспоисковых систем разведки несущей частоты.
30. Выведите уравнения радиолокации.
31. Назовите и опишите способы измерение скорости движения.
32. Технические способы повышения чувствительности РНС и РЛС.
33. Задачи определения трех групп навигационных параметров.
34. РЛС с искусственным раскрывом антенны.
35. Радионавигационные системы с использованием ИСЗ.
36. Системы посадки и управления воздушным движением.
37. Оптические ретрансляторы и особенности лазерных атмосферных системах связи.
38. Космические системы радиосвязи и лазерные системы связи.
39. Системы мобильной радиосвязи и принципы построения систем.
40. Сотовые системы стандартов NMT-450 (NMT-900).
41. Структурное построение ССПС NМТ-450i (NМТ-900).
42. Режимы работы ССПС стандартов NМТ-450i (NМТ-900).
43. Нумерация и маршрутизация в стандартах NМТ-450i (NМТ-900) и структура адресных кодограмм.
44. Базовая станция ВD-28N ССПС стандарта NМТ-450i и мобильная станция стандарта NМТ-450i.
45. Особенности формирования радиоканалов в стандартах GSM-900 (GSM-1800).
46. Мобильные системы транкинговой радиосвязи и особенности построения цифровых транкинговых.
47. Системы персонального радиовызова и мобильные СПРВ с многочастотным комбинаторным и линейным бинарным кодированием.
48. Спутниковые системы связи подвижной службы, наземная инфраструктура и космический сегмент.
49. Применение противорадиолокационных покрытий.
50. Антенны (зеркальные и линзовые) и фазированные антенные решетки.
51. Антенные решетки, сопровождение целей моноимпульсным методом и методы сканирования ФАР.
Задачи
1. Пусть тракт радиосвязи характеризуется Р = 1,0 кВт, Gm = 10 дБ, A = 16 м2,ц = 1,0 м2, =0,04 м, S мин = 1016 Вт. Чему равна максимальная дальность ?
2. Чему равна чувствительность приемника РЛС, если удается обнаружить на расстоянии 50 км цель с ц = 10 м2, при Р = 1000 Вт, Gm = 10 дБ, = 0,5 м?
3. Чему равна чувствительность приемника РЛС (hант = 9 м), если удается обнаружить человека на расстоянии 10 км цель, при Р = 10 Вт, Gm = 20 дБ, = 0,03 м?
4. Чему равна чувствительность приемника береговой РЛС (hант = 4 м), если удается обнаружить яхту (hант = 9 м) на расстоянии 30 км цель, при ц = 10 м2, Р = 100 Вт, Gm = 20 дБ, = 0,03 м?
5. Чему равна отражательная способность цели если ее удается обнаружить (hантРЛС=16 м) на расстоянии 20 км, при Р = 1000 Вт, Gm = 40 дБ, = 0,02 м, S мин = 1016?
6. Чему равна однозначная дальность при радиолокации, если частота повторения импульсов составляет 45 кГц?
7. При какой частоте повторения импульсов РЛС однозначная дальность не хуже 1000 км?
8. На сколько изменится частота доплеровского сдвига, если цель движется с переменной скоростью V = 60 км/час, при V0 = 360 км/час и частоте несущей 16 ГГц ?
9. С какой скоростью движется скоростной лифт, если частота доплеровского сдвига при частоте несущей 15 ГГц составляет 10 Гц?
10. Определите потенциал доплеровской РЛС, если Римп = 40 Вт, Gm = 1000, S мин=1014 Вт?
11. На сколько изменится частота доплеровского сдвига, если угол наблюдения изменится с 30о до 45о, а радиальная скорость цели Vr относительно РЛС равна 40 м/сек. Длина волны, соответствующая несущей частоте равна 6 ГГц ?
12. Во сколько раз изменится частота доплеровского сдвига, если угол наблюдения объекта меняется с 45о до 60о, а радиальная скорость цели Vr относительно РЛС равна 30 м/сек. Длина волны, соответствующая несущей частоте равна 15 ГГц ?
13. На сколько изменится частота доплеровского сдвига, если угол наблюдения изменится с 60о до 90о, а радиальная скорость цели Vr относительно РЛС равна 25 м/сек. Длина волны, соответствующая несущей частоте равна 20 ГГц ?
14. На сколько изменится дальность уверенного приема (при наличии рефракции) если антенну снизили с 89 до 4 метров?
15. Во сколько раз изменится дальность уверенного приема (при наличии рефракции) если антенны подняли с 1 до 49 метров?
16. Во сколько раз дальность уверенного приема при наличии рефракции превышает дальность уверенного приема без рефракции?
17. На каком расстоянии с борта парусной яхты яхтсмен увидит приближающийся рыболовецкий сейнер (h = 16 м) в спокойном море?
18. При какой минимальной высоте приемной антенны можно реализовать в открытом спокойном море связь борта (h = 9 м) с передатчиком на дальности 40 км?
19. Чему равна пропускная способность канала связи, если он передает импульсы с и=0,1 нс, а отношение с/ш по мощности равно 47?
20. Чему равна пропускная способность канала связи, если он передает импульсы с и=0,01 нс, а отношение с/ш по мощности равно 15?
21. При оптимальном приеме методом «сжатия импульсов» и уменьшается с 1,2 мс до 0,04 мкс. Во сколько раз возрастет импульсная мощность ?
22. При использовании метода «сжатия импульсов» и уменьшили с 0,8 мс до 0,5 мкс. Во сколько раз возрастет импульсная мощность ?
23. При оптимальном приеме методом «сжатия импульсов» и уменьшается с 1,8 мс до 0,2 мкс. Во сколько раз возрастет импульсная мощность ?
24. Плоская крыша цеха покрыта рубироидом толщиной 0,1 м, = 9. На какой частоте ИСЗ будет видеть цех в виде белого пятна ?
25. Двухслойное самолетное покрытие выполнено из материалов с 1 = 1, 1 = 16 и 1=9, 1 = 9 и ориентировано на снижение видимости для = 3 см и = 2 см. Какова должна быть структура покрытия ?
26. На какой частоте диэлектрическое покрытие с параметрами 1 = 16, 1 = 9, толщиной 2,8 см не будет давать отражений ?
27. Определить ширину луча ФАР на уровне 0,5 мощности при КНД = 2492 ?
28. Определить КНД активной ФАР при ширине луча на уровне 3дБ по мощности равном 25о ?
29. Чему равна чувствительность приемника береговой РЛС (hант = 9 м), если удается обнаружить сейнер (hант = 9 м) на расстоянии 40 км цель, при ц = 80 м2, Р = 1000 Вт, Gm=10 дБ, = 0,02 м?
30. Чему равна отражательная способность цели если ее удается обнаружить (hантРЛС=9 м) на расстоянии 60 км, при Р = 1000 Вт, Gm = 20 дБ, = 0,05 м, S мин = 1014?
31. Пусть тракт радиосвязи характеризуется Р = 80 Вт, Gm = 30 дБ, A = 20 м2, ц = 25 м2, = 0,1 м, S мин = 1015 Вт. Чему равна максимальная дальность ?
32. Чему равна отражательная способность цели если ее удается обнаружить (hантРЛС=25 м) на расстоянии 70 км, при Р = 1000 Вт, Gm = 40 дБ, = 0,03 м, S мин = 1016?
Вопросы рейтингов (4 балла) и экзамена (10 семестр) ЛиМСиАТП (часть 3)
(4 кредит часа)
- Частотные характеристики каналов передачи оптических сигналов.
- Функциональные схемы приемников оптическогосигнала.
- Структурная схема волоконного канала передачи информации.
- Устройства синхронизации и восстановления сигналов.
- Способы уплотнения сигналов.
- Открытые и волоконнооптические системы оптической связи.
- Особенности каналов передачи цифровой информации.
- Особенности лазерной и микроволновой локации.
- Принципы и особенности гетеродинного и интерферометрического приема.
- Системы оптической локации – лидары.
- Лидар для мониторинга воздушных бассейнов.
- Лидары комбинационного рассеяния.
- Лазерные локационные станции.
- Сканирующие лазерные локаторы с некогерентным режимом излучения для получения изображения целей.
- Сканирующие лидары с когерентным режимом излучения.
- Лазерные системы ближней дальнометрии. Лазерные дальномеры и системы управления огнем.
- Методы контроля окружающей среды. Принципы и методы дистанционного измерения газового состава атмосферы.
- Активные спектрально- оптические методы Метод комбинационного рассеяния.
- Особенности атмосферных примесей и их обнаружение. Спектры поглощения атмосферных газов.
- Лазерные системы контроля окружающей среды. Сечения резонансного рассеяния.
- Определение влажности пограничного слоя атмосферы. Основные теоретические соотношения.
- Выбор возбуждающего излучения.
- Элементная база и аппаратура лазерной локации.
- Типовые оптические лазерные систем.
- ЛЛС в режиме поиска и обнаружения цели.
- Эффективность обнаружения оптического сигнала.
- Расчет пороговой мощности оптического сигнала.
- Расчет параметров и характеристик оптических систем локации.
- Расчет потенциальных возможностей оптических систем гетеродинного и интерферометрического приема.
30. Расчет элементов систем лидаров для мониторинга воздушного бассейна.
31. Расчет элементов систем лидаров комбинационного рассеяния.
32. Принципы и методы дистанционного измерения газового состава атмосферы.
33. Определение влажности пограничного слоя атмосферы.
34. Расчет регенераторов и оптических усилителей на электронных компонентах.
35. Расчет коммутаторов на электронных компонентах.
36. Расчет регенераторов и оптических усилителей на ВОЛС и выбор возбуждающего излучения.
37. Элементная база и аппаратура лазерной локации.
38. Сканирующие лидары с когерентным режимом излучения
39. Типовые расчеты систем лазерной дальномерии.
40. Типовые расчеты системы управления огнем.
41. Типовые расчеты системы сканирующих лидаров с некогерентным режимом излучения для получения изображения целей.
42. Типовые расчеты системы оптической локации.
43. Типовые расчеты лазерных систем контроля окружающей среды.
44. Типовые расчеты системы лазерных систем ближней дальнометрии.
Инновации в преподавании учебной дисциплины
Дисциплина переведена в презентационную форму и обеспечена методической и учебной литературой в электронном виде, доступном на сайте кафедры РТЭ (как и описание практических заданий с вариантом решения). По разделу автоматизации технолгических процессов студенты выполняют рефераты на заданные темы с их защитой на зачетной неделе.
Разработчик программы:
Червяков Г.Г. – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой РТЭ ТТИ ЮФУ