Geum.ru

Программа вступительного испытания в магистратуру по дисциплине «Теоретические основы радиотехники»

Вид материалаПрограмма
Подобный материал:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ


МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ПРОГРАММА

вступительного испытания в магистратуру

по дисциплине

«Теоретические основы радиотехники»


Направление: 210400, Радиотехника

Магистерская программа: Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии


Раздел 1. Радиотехнические цепи и сигналы


Классификация сигналов. Структурная схема системы радиосвязи.

Спектральное представление сигналов. Спектры периодических и непериодических сигналов. Спектральная плотность импульсов. Распределение мощности периодического сигнала по спектру.

Спектральная плотность дельта-импульса, комплексного гармонического сигнала, прямоугольного импульса, треугольного импульса.

Автокорреляционная функция и ее свойства. Взаимная корреляционная функция и ее применение в радиолокации.

Модулированные сигналы. Виды модуляции. Амплитудно-модулированные сигналы. Спектр АМ-сигнала. Сигналы с угловой модуляцией: фазо-модулированные и частотно-модулированные сигналы. Спектр сигнала с угловой модуляцией. Практическая ширина спектра.

Классификация радиотехнических цепей. Характеристики линейных стационарных цепей: импульсная и переходная характеристики и частотный коэффициент передачи. Свойства линейной цепи.

Прохождение сигналов через линейные цепи. Спектральный метод. Условия неискаженного прохождения сигналов через линейные цепи.

Преобразования сигналов в нелинейных радиотехнических цепях. Аппроксимация ВАХ нелинейного элемента. Воздействие гармонического колебания на нелинейный элемент. Определение амплитуд гармоник тока при разных видах аппроксимации ВАХ.

Резонансный усилитель больших колебаний. Колебательная характеристика. Умножение частоты.

Получение сигналов с амплитудной модуляцией. Модуляционная характеристика.

Преобразование частоты. Структурная схема супергетеродинного приемника. Схема преобразователя частоты и принцип ее работы.

Детектирование АМ сигналов. Коллекторный детектор, характеристика детектирования, коэффициент нелинейных искажений

Диодный детектор. Принцип работы, выбор параметров нагрузки, характеристика детектирования.

Шумы в радиотехнике. Источники шумов.

Случайные процессы и их характеристики: плотность вероятности, математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функция.

Стационарные случайные процессы. Свойства корреляционной функции стационарного случайного процесса, интервал корреляции.

Спектральная плотность мощности, эффективная ширина спектра.

Белый шум. Белый шум с ограниченным спектром.

Прохождение шумовых сигналов через линейные цепи. Спектральный метод.

Воздействие белого шума на линейную цепь. Шумовая полоса цепи. Воздействие коррелированного шума на линейные цепи.

Прохождение через линейную цепь суммы гармонического сигнала и аддитивного белого шума. Отношение сигнал/шум на выходе цепи. Казиоптимальная фильтрация.

Оптимальная линейная фильтрация сигналов. Критерии оптимальности. Согласованная фильтрация. Оптимальная фильтрация по критерию минимума среднеквадратической ошибки.

Дискретные сигналы. Дискретизация сигнала. Дискретные импульсные последовательности. Спектр дискретизированного сигнала.

Теорема Котельникова. Выбор шага дискретизации. Ошибки дискретизации и восстановления сигналов.

Квантование сигналов. Аналого-цифровой преобразователь.

Цифровая обработка сигналов, ее преимущества и недостатки. Структурная схема цифровой обработки непрерывных сигналов.

Линейные цифровые фильтры. Рекурсивные и трансверсальные цифровые фильтры. Частотная характеристика цифрового фильтра.


Раздел 2. Основы электродинамики


Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме и их смысл. Уравнение непрерывности. Материальные уравнения электромагнитного поля. Типы сред. Стационарное электрическое поле и стационарное магнитное поле.

Уравнения Максвелла и уравнение непрерывности для комплексных амплитуд полей и токов. Комплексная диэлектрическая проницаемость. Материальные уравнения для среды с частотной дисперсией.

Теорема Пойнтинга для мгновенных значений в дифференциальной и интегральной форме. Средний баланс энергии при гармонических колебаниях и его смысл. Баланс энергии в цепи постоянного тока.

Граничные условия. Граничные условия для нормальных и для касательных составляющих векторов электрического поля. Граничные условия для нормальных и для касательных составляющих векторов магнитного поля. Случай поверхности идеального проводника.

Решение уравнений электродинамики для случая плоских волн. Уравнения Гельмгольца для однородной среды без источников и решение этих уравнений для одномерного волнового процесса. Анализ полученных решений.

Плоская электромагнитная волна, распространяющаяся в сторону увеличения координаты z. Анализ пространственных и временных распределений.

Характеристики плоской волны: фазовая скорость, длина волны, характеристическое сопротивление и их связь с параметрами среды. Частные случаи. Плотность потока мощности в плоской электромагнитной волне.

Поляризация электромагнитных волн. Общие свойства. Частные случаи линейной и круговой поляризации. Волна с эллиптической поляризацией.

Падение плоской электромагнитной волны на границу раздела двух сред. Постановка задачи. Закон Снелля. Коэффициенты отражения и преломления. Определение коэффициентов отражения и преломления в случае перпендикулярной поляризации и в случае параллельной поляризации. Графики зависимости коэффициентов отражения и преломления от угла падения.

Явления полного преломления и полного отражения. Полное преломление. Угол Брюстера. Полное внутреннее отражение. Коэффициент отражения при явлении ПВО. Преломленная волна при явлении ПВО.

Падение плоской волны на хорошо проводящую среду. Приближенные граничные условия Леонтовича. Мощность потерь в хорошо проводящей среде.

Прямоугольный волновод. Постановка задачи и исходные уравнения для электромагнитного поля. Применение формул связи поперечных составляющих поля в волноводе с продольными составляющими.

Волны типа Е и типа Н в прямоугольном волноводе. Структура электромагнитного поля и картины поля и токов для волн типа Е и типа Н (Н10, Н20, Н11, Е11). Критическая частота и критическая длина волны. Режимы работы волновода, коэффициент ослабления в режиме отсечки. Фазовая скорость и длина волны в волноводе. Групповая скорость.

Способы возбуждения волноводов. Диаграмма типов волн в прямоугольном волноводе. Недостатки многоволнового режима. Мощность, переносимая по прямоугольному волноводу.

Волны типа Е и типа Н в круглом волноводе. Структура электромагнитного поля и картины поля и токов для волн типа Е и типа Н (Н11, Н01, Е01). Критическая частота и критическая длина волны.

Затухание волн в волноводах. Общее выражение для коэффициента затухания. Погонная мощность потерь.

Волноводы с волнами типа Т. Коаксиальный волновод. Полосковый волновод.

Волноводы медленных волн. Н-образный волновод, гребенчатый волновод.

Объемные резонаторы. Переход от металлического волновода к объемному резонатору: стоячая волна в волноводе и стоячая волна в резонаторе, формула для резонансной частоты, выводы. Колебания типа Е и типа Н в прямоугольном объемном резонаторе (вывод). Свойства структуры поля. Картины поля и токов для колебаний Е110, Е111 Н101, Н111 , способы возбуждения этих типов

Добротность объемных резонаторов. Определение добротности. Нахождение добротности. Вклад потерь в металле и потерь в диэлектрике. Нагруженная добротность. АЧХ резонатора.

Неоднородное уравнения Гельмгольца для векторного электрического потенциала (при наличии сторонних токов) и решение этого уравнения для неограниченной однородной среды.

Элементарный электрический излучатель (вибратор). Векторный электрический потенциал для элементарного электрического излучателя. Составляющие поля элементарного электрического излучателя. Дальняя и ближняя зона и особенности поля в этих зонах. Диаграмма направленности, мощность излучения, сопротивление излучения элементарного электрического излучателя.

Магнитный ток. Принцип перестановочной двойственности. Элементарный магнитный излучатель (вибратор). Свойства структуры поля в дальней зоне. Элементарный щелевой излучатель, мощность излучения и сопротивление излучения. Элементарный рамочный излучатель.

Лемма Лоренца. Теорема взаимности. Применение теоремы взаимности для различных комбинаций элементарных излучателей, выводы.


Литература:


1. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. -М.: Высшая школа, 2000. -448 с. 

2. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Руководство к решению задач. -М.: Высшая школа, 1987. -207 с. 

3. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радио­волн.-М.:Высшая школа, 1992. -416 с.

4. Федоров Н.Н. Основы электродинамики. -М.: Высшая школа, 1980. -400 с.

5. Крамм М.Н. Сборник задач по курсу "Электродинамика и распространение радиоволн". -М.: Высшая школа, 1981. -208 с.