Рабочая программа по дисциплине Радиотехнические цепи и сигналы (ртциС) (по выбору) По направлению 210400 Телекоммуникации Для специальности 210405(20110) Радиосвязь радиовещание и телевидение

Вид материалаРабочая программа

Содержание


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по дисциплине “РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ
2.5 Задания на самостоятельную работу ( 62 часа сам. раб.)
3.3 График проведения рейтинг-контроля выполнения курсовой работы по дисциплине РТЦиС ( форма отчетности – диф.зачет )
Вид контроля
Выдача и утвержде
Дискретная обработ
Расчет характерис
Контрольное собесе
Расчет характерис
Оформление к.р.
Творческие элемен
Число часов
Итого за четвертый семестр
Число часов
Подобный материал:
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ


Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники


УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе


__________М.Т.Решетников

___________________2007 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


По дисциплине – «Радиотехнические цепи и сигналы (РТЦиС)

(по выбору)

По направлению – 210400 «Телекоммуникации

Для специальности – 210405(20110)

Радиосвязь радиовещание и телевидение

Факультет – Радиотехнический

Профилирующая кафедра – Телекоммуникаций и основ радиотехники (ТОР)

Курс – 2,3

Семестры – 4,5


Учебный план набора 2005г. и последующих лет


Распределение учебного времени


Лекции 70 часов

Практические занятия 53 часа

Лабораторные работы 35 часов

Курсовая работа (ауд. часов) 0

Всего аудиторных занятий 158 часов

Самостоятельная работа 62 часа

Всего по учебному плану 220 часов


Зачет 4 семестр

Экзамен 5 семестр

Курсовая работа (диф. зачет) 5 семестр


2007


Рабочая программа составлена на основании ГОС ВО для специальности 210405 (201100) — Радиосвязь радиовещание и телевидение, утвержденного МО 10. 03. 2000 г. Рег. № 20 тех/дс.


Рабочая программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры Телекоммуникаций и основ радиотехники (ТОР) протокол № 15

от 30 октября 2007 г.


Разработчик

профессор каф.ТОР Н.А. Каратаева


Зав. обеспечивающей

кафедрой ТОР А.В. Пуговкин


Рабочая программа согласована с факультетом , профилирующей и выпускающей кафедрами специальности.


Декан РТФ Л.А.Боков

Зав. выпускающей и профилирующей

кафедрой ТОР А.В. Пуговкин





РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по дисциплине “РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ


ЦЕПИ И СИГНАЛЫ” (РТЦиС)


1 Цели и задачи дисциплины РТЦиС, ее место в учебном процессе

1.1 Цели преподавания дисциплины


Целью преподавания дисциплины РТЦиС является изложение теории сигналов и их преобразований в телекоммуникационных цепях и устройствах. На этой дисциплине основываются последующие общепрофессиональные и специальные дисциплины учебного плана специальности 210405 (201100).


1.2 Задачи изучения дисциплины

В процессе изучения дисциплины РТЦиС студенты должны освоить методы математического описания детерминированных сигналов (аналоговых и дискретных) и радиотехнических цепей (линейных и нелинейных); получить навыки применения современного математического аппарата (рядов Фурье, преобразований Фурье, преобразований Лапласа, преобразований Гильберта, Z –преобразований) для анализа сигналов, цепей и механизма преобразования сигналов с помощью радиотехнических цепей.

На практических и лабораторных занятиях, при выполнении домашних заданий и курсовых работ студенты должны приобрести навыки экспериментальной работы с приборами и простейшими устройствами, а также навыки применения теоретического анализа и проведения радиотехнических расчетов.


1.3 Перечень дисциплин (с указанием тем), усвоение которых необходимо для изучения РТЦиС.

Для изучения дисциплины РТЦиС требуются знания, приобретаемые студентами в результате изучения высшей математики, физики, основ теории цепей и электроники. Особое внимание следует уделить изучению математического анализа, теории комплексного переменного, решению дифференциальных уравнений, операционному исчислению, усвоению основных понятий и методов расчета электрических цепей.


2 Содержание дисциплины

2.1 Наименование тем и содержание лекционного курса (70 часов)

2.1.1 Часть 1. Линейная радиотехника – 34 часа

● Введение - 2 часа

Задача радиотехники, основные области ее применения. Структурная схема передачи информации. Основные задачи и назначение курса РТЦиС.

● Математическое описание детерминированных сигналов - 10 часов

Классификация сигналов, основные определения. Физические характеристики сигналов. Модели сигналов и способы их математического описания. Обобщенные линейные представления сигналов. Обобщенный ряд Фурье. Погрешность обобщенного представления.Неравенство Бесселя. Равенство Парсеваля. Понятие спектра.

Периодические сигналы и их спектры. Ряд Фурье и его применение для

гармонического анализа. Непериодические сигналы. Преобразования Фурье и их применение для спектрального анализа.Теоремы о спектрах. Спектры некоторых непериодических сигналов и их свойства. Спектральная плотность периодического сигнала.

Текущий и мгновенный спектр сигнала. Динамическое представление сигналов. Представление сигналов в плоскости комплексной частоты. Преобразования Лапласа.

●Описание линейных цепей с постоянными параметрами – 4 часа

Основные свойства линейной цепи. Усилители как активные четырехполюсники. Передаточные функции и частотные характеристикиfkn86 апериодического и избирательного усилителей. Линейные цепи с обратной связью. Основные характеристики систем с обратной связью. Устойчивость, критерии устойчивости.

●Методы анализа прохождения сигналов через линейные электрические цепи - 4 часа

Установившиеся и переходные процессы в линейных цепях. Частотные и временные характеристики цепей и связь между ними. Метод дифференциальных уравнений. Спектральный метод анализа. Операторный метод анализа. Временные методы анализа. Взаимосвязь различных методов анализа. Условия неискаженной передачи сигналов.

●Радиосигналы с амплитудной и угловой модуляциями - 6 часов

Основные свойства и особенности анализа радиосигналов. Радиосигналы с амплитудной модуляцией и их спектры при тональной и сложной модуляции. Угловая модуляция и спектры сигналов при тональной и сложной модуляции.
Спектры сигналов со смешанной амплитудной и угловой модуляциями. Представление радиосигналов в виде узкополосного процесса. Огибающая, частота и фаза узкополосного сигнала. Аналитический сигнал и его свойства.

●Методы анализа прохождения радиосигналов через избирательные цепи - 4 часа

Особенности анализа. Приближенный операторный метод. Метод огибающей.Линейные искажения амплитудно-модулированных сигналов и сигналов с угловой модуляцией при прохождении через избирательные цепи.

●Корреляционный и спектральный анализ детерминированных сигналов - 4 часа

Автокорреляционная и взаимнокорреляционная функции сигналов. Преобразование Фурье для корреляционных функций. Энергетический спектр. Корреляционные функции типовых радиотехнических сигналов.


2.1.2 Часть 2. Дискретная (цифровая) радиотехника - 14 часов

●Дискретные сигналы и их анализ – 4 часа

Представление сообщений выборками. Дискретизация сигналов с ограниченным спектром. Теорема Котельникова. Интерполяционный полином Лагранжа. Связь со спектральным анализом. Аналоговые, дискретные, цифровые сигналы и связь между ними.

●Преобразования дискретных сигналов - 4 часа

Дискретное преобразование Фурье (ДПФ), быстрое преобразование Фурье (БПФ), дискретное преобразование Лапласа (ДПЛ), алгоритмы дискретной свертки, Z - преобразование.

●Дискретные (цифровые) фильтры- 2 часа

Аналоговые, дискретные и цифровые фильтры. Дифференциальные и разностные уравнения. Передаточные функции. Применение Z-преобразования к анализу фильтров. Формы реализации фильтров, соединение фильтров. Рекурсивные и трансверсальные (нерекурсивные) фильтры. Критерии устойчивости.

●Синтез цифровых фильтров - 4 часа

Элементы проектирования трансверсальных и рекурсивных фильтров. Билинейное Z-преобразование. Метод инвариантной импульсной характеристики

Методы расчета отклика на выходе цифровых фильтров. Цифровые методы спектрального анализа.


2.1.3 Часть 3. Нелинейная радиотехника - 14 часов

●Нелинейные цепи и методы их анализа – 4 часа.

Принципиальные отличия между линейными и нелинейными цепями. Нелинейные резистивные элементы. Аппроксимация вольтамперных характеристик. Применение полиноминальной аппроксимации для спектрального анализа колебаний в нелинейных цепях. Кусочно-линейная аппроксимация и её применение для спектрального анализа колебаний в нелинейных цепях.

●Преобразования сигналов в нелинейных цепях – 4 часа

Нелинейное усиление и области его применения. Резонансные усилители и умножители частоты. Амплитудная модуляция. Способы осуществления амплитудной модуляции. Их достоинства и недостатки. Преобразование частоты. Детектирование АМ колебаний в нелинейных цепях. Линейный, квадратичный и синхронный детекторы. Детектирование ФМ и ЧМ колебаний.

●Генерирование синусоидальных колебаний – 4 часа

Определение автоколебательной системы. Обобщенная схема автогенератора, требования к элементам схем автогенераторов. Механизм возникновения и установления колебаний в автогенераторе. Дифференциальное уравнение автогенератора, условие самовозбуждения. Стационарный режим автогенератора, баланс фаз и баланс амплитуд. Мягкий и жесткий режимы самовозбуждений. Стабильность амплитуды и частоты автоколебаний. Нелинейное уравнение автогенератора. Схемы автогенераторов. Действие внешнего сигнала на автогенератор, захватывание частоты. RC-генераторы синусоидальных колебаний.


2.1.4 Часть 4. Случайные сигналы – 8 часов

●Случайные сигналы и их вероятностные характеристики –2 часа

Случайные величины и их статические характеристики. Описание случайных процессов. Классификация случайных процессов. Примеры.

●Корреляционный и спектральный анализ случайных сигналов – 2 часа

Спектральная плотность мощности случайного процесса. Корреляционная функция и энергетический спектр стандартного эргодического случайного процесса.

●Преобразование характеристик случайного сигнала в линейной цепи – 2 часа

Дифференцирование и интегрирование случайных процессов. Узкополосные случайные процессы.

●Оптимальная фильтрация случайного сигнала - 2 часа Принципы оптимальной линейной фильтрации сигнала на фоне помех. Передаточная функция и импульсная характеристика согласованного фильтра.


2.2 Содержание практических занятий - 53 часа

Темы практических занятий

Часы ауд. занятий

1. Расчет физических характеристик сигналов

2

2. Определение спектральных характеристик периодических сигналов

2

3. Определение спектральных характеристик непериодических сигналов

4

4. Расчет временных и частотных характеристик различных линейных цепей

2

5. Расчет сигнала на выходе линейной цепи спектральным методом и методами временного интегрирования

4

6. Расчет параметров радиосигналов с амплитудной и угловой модуляции

2

7. Изучение приближенных методов анализа прохождения сигналов через избирательную цепь

2

8. Корреляционный анализ сигналов

2

9. Дискретизация аналоговых сигналов. Выбор частоты дискретизации. Расчет погрешностей

2

10. Расчет спектра дискретной последовательности с помощью ДПФ

2

11. Расчет характеристик простейших цифровых фильтров

2

12. Синтез цифрового фильтра выбранным методом

4

13. Применение Z- преобразования к расчету выходной дискретной последовательности

2

14. Аппроксимация вольтамперных характеристик нелинейных элементов

2

15. Расчет характеристик преобразования на основе полиноминальной и кусочно- линейной аппроксимации

3

16. Расчет нелинейного резонансного усилителя

2

17. Расчет основных параметров процессов амплитудной модуляции и детектирования

4

18. Расчет LC и RC- автогенератора. Обеспечение мягкого режима

2

19. Случайные сигналы и их вероятностные характеристики

2

20. Корреляционный и спектральный анализ случайных сигналов

2

21. Преобразование характеристик случайного сигнала в линейной цепи

2

22. Оптимальная фильтрация случайного сигнала

2

2.3 Содержание лабораторных работ - 35 часов

1 Аппаратурный анализ сигналов 3

2 Исследование спектров управляющих сигналов 4

3 Исследование прохождения сигналов через линейные цепи 4

4 Исследование спектров АМ и БМ сигналов 4

5 Исследование дискретизированных сигналов и их спектров 2

6 Восстановление аналоговых сигналов из дискретной последовательности 2

7 Исследование нелинейного резонансного усилителя, умножителя. 4

частоты и амплитудного ограничителя

8 Исследование взаимодействия двух гармонических сигналов в активном 4

нелинейном элементе на примере амплитудного модулятора

9 Безынерционные нелинейные цепи с фильтрацией постоянного тока 4

и амплитудное детектирование

10 LC-автогенератор гармонических колебаний 2

11 RC-генератор синусоидальных колебаний 2

2.4 Содержание курсовой работы

Тема курсовой работы: Дискретная обработка сигналов и цифровая фильтрация.

Первая часть курсовой работы включает дискретизацию аналогового сигнала, расчет коэффициентов ДПФ. Вторая часть курсовой работы посвящена синтезу цифрового фильтра расчету частотных и временных характеристик полученного фильтра и определению отклика на выходе цифрового фильтра.

2.5 Задания на самостоятельную работу ( 62 часа сам. раб.)


2.5.1 Расчетно-графические задания и отчеты по лабораторным работам

( 36 часов сам. раб.)

1 Спектральный анализ периодических и непериодических сигналов 4

2 Расчет отклика на выходе линейной цепи 4

3 Расчет типовых параметров радиосигналов с амплитудной и угловой

модуляциями 2

4 Расчет отклика на выходе избирательной цепи 2

5 Расчет характеристик преобразования по заданной модели

статической проходной вольтамперной характеристики

безынерционного активного нелинейного элемента 2

6 Расчет параметров нелинейного резонансного усилителя 2

7 Анализ взаимодействия двух гармонических колебаний в АНЭ на

примере получения амплитудно-модулированных сигналов 2

8 Расчет параметров амплитудного детектора (АД), построение

осциллограмм и спектров сигналов на входе и выходе АД 2

9 Оформление отчетов по лабораторным работам 16

Итого часов самостоятельной работы 36

2.5.2 Курсовая работа

Дискретная обработка сигналов и цифровая фильтрация

( 26 часов сам. раб.).

1 Дискретизация аналогового сигнала , расчет коэффициентов ДПФ 8

2 Синтез цифрового фильтра, расчет частотных и

временных характеристик полученного фильтра 10

3 Расчет отклика на выходе цифрового фильтра 2

4 Оформление курсовой работы 6

Итого самостоятельной работы 26

3Применение рейтинговой системы в процессе преподавания дисциплины РТЦиС

3.1 График проведения рейтинг-контроля по дисциплине РТЦиС в 4 семестре ( форма отчетности – зачет )


№ не

дели

Вид контроля

Срок

сдачи

(№ нед.)

Рейтинг

(кол-во

баллов)


Итоговый

рейтинг по К.Т.

Число часов сам.

Работы

1

2


Тест № 1


2


3







3

4

Дом.задание № 1

Тест № 2.


4

4

6

3




4


5

6

Дом.задание № 2

Тест № 3

6

6

6

3


21

4


7

8

Дом.задание № 3

Контр.работа № 1

8

8

6

6




2

9

10

Тест № 4

Дом.задание № 4

Лаб. работа № 1

9

10

10

3

6

7





2

2

11

12

Тест № 5

Дом.задание № 5

Лаб.работа № 2

11

12

12

3

6

7



65


2

2

13

14

Контр.работа № 2

Дом.задание № 6

Лаб.работа № 3

13

14

14

6

6

7





2

2

15

16

Тест № 6

Лаб.работа № 4

15

16

3

7





2

17

Контр. работа № 3

17

6

100







Творческое задание




20










ИТОГО:




120

120

24


3.2 График проведения рейтинг-контроля по дисциплине РТЦиС в 5 семестре ( форма отчетности – экзамен )



недели

Вид контроля

Срок

сдачи

(№ нед.)

Рейтинг

(кол-во

баллов)


Итоговый

рейтинг по К.Т.

Число часов сам.

работы

1

2


Тест № 1


2


3







3

4


Тест № 2


4


3







5

6


Тест № 3


6


3







7

8


Контр.работа № 1


8


7







9

10

Тест № 4

Дом.задание № 1

Лаб. работа № 1

9

10

10

3

6

7

19


1

1

11

12

Тест № 5

Дом.задание № 2

Лаб.работа № 2

11

12

12

3

6

7





1

1

13

14

Контр.работа № 2

Дом.задание № 3

Лаб.работа № 3

13

14

14

7

7

7



69


1

2

15

16

Дом.задание № 4

Лаб.работа № 4

15

16

7

7




1

2

17

18

Тест № 6

Контр. работа № 3

Лаб.работа № 5

17

18

18

3

7

7



100



2




Творческое задание




20










ИТОГО:




120

120

12

3.3 График проведения рейтинг-контроля выполнения курсовой работы по дисциплине РТЦиС ( форма отчетности – диф.зачет )







нед.

Вид контроля


Срок сда-

чи (№ нед.)

Рейтинг

(к-во бал.)

Итоговый

рейтинг по К.Т.

Число

часов ауд.раб.

Число

час.сам.

работы

1

2

Выдача и утвержде-


ние задания на к.р.


2


5





0,5




3

4

Дискретная обработ-


ка сигнала


4


10





4


4

5

6

Расчет характерис-


тик дискр. сигнала


6


15





4


4

7

8

Контрольное собесе-


дование


8


5





0,5




9

10


Синтез ЦФ


10


15

35



4


4

11

12

Расчет характерис-


тик ЦФ и отклика


12


15





4


4

13

14

Контр.собеседование


14

5


70

0,5




15

16

Оформление к.р.


Защита к.р.

15

16

15

15





0,5

4

17

18

Творческие элемен-


ты курс.работы





20








6



ИТОГО:





120

120

18

26


4 Литература


4.1 Основная литература

1. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высш. школа, 2003.-462с., 1988.-448с., 1983с.-535с, (446 экз.).

2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 1994.-480с., 1986.-512с.(169 экз.)

3. Каратаева Н.А. Радиотехнические цепи и сигналы. Томск: ТУСУР, 2005.-225с.(100 экз.)


4.2 Дополнительная литература

1. Радиотехнические цепи и сигналы. Задачи и задания. Учебное пособие./Под ред. А.Н. Яковлева. Новосибирск: НГТУ 2002.-347с.

2. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Руководство к решению задач. Учебное пособие для радиотехнической специальности вузов. М.: Высш. школа.2002.-211с.

3. Радиотехнические цепи и сигналы. Примеры и задачи. Учебное пособие для вузов./Под ред. И.С. Гоноровского. М.: Радио и связь. 1989.-248с.

4. Каратаева Н.А. Радиотехнические цепи и сигналы. Методические указания по выполнению курсовой работы. Томск: ТМЦДО, 2002.-93с

5. Андреев В.С. Теория нелинейных электрических цепей.-М.: Радио и связь.1982.-278с.

6. Радиотехнические цепи и сигналы./Под ред.К.А.Самойло.-М.: Радио и связь.1982.-537с.

7. Каганов В.И. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебное пособие. М.: Инфра-М, 2005.-431с.

8. Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы: в 2-х частях./Пер. С англ.-М.: Мир, 1988-4.1.336с.,4.2.360с.

9.Френкс Л. Теория сигналов: /Пер. С англ.-М.: Советское радио, 1974. – 355с.

.

4.3 Перечень методических пособий по дисциплине РТЦиС

1 Лабораторный практикум,ч.1 и ч.П./Разработчики: Н.А.Каратаева, Б.Ф.Голев,

В.Н.Гришко.1988.-72с.

2 Математическое описание сигналов и расчет основных характеристик. Методическое пособие./Разработчик Н.А.Каратаева.-ТИАСУР,ротапринт.1986.-36с.

3 Прохождение управляющих сигналов через линейные цепи и корреляционный

анализ./Разработчик Н.А.Каратаева.-ТИАСУР,ротапринт,1987.-40с.

4 Дискретные и цифровые цепи и сигналы,ч.1 и ч.П./Разработчик В.М.Винокуров. -ТИАСУР,ротапринт.1988.-64с.

5 Руководство к самостоятельной работе,ч.1./Разработчики: Н.А.Каратаева,

И.В.Мельникова.-ТИАСУР,ротапринт.1988.-27с.

6. Руководство к самостоятельной работе,ч.П и ч.Ш./Разработчики: Н.А.Каратае

ва,И.В.Мельникова,В.М.Винокуров.-ТИАСУР,ротапринт.1988.-34с.

7 Тесты программированного спроса./Разработчики: Н.А.Каратаева, Мельнико-

ва И.В..-ТИАСУР,ротапринт.1988.-100с.


4.4 Перечень тестов

К-во стр.

1 Физические характеристики сигналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2 Периодические сигналы .................................................................... 4

3 Непериодические сигналы ................................................................. 4

4 Теоремы о спектрах ........................................................................... 12

5 Частотные и временные характеристики линейных цепей .............. 6

6 Расчет отклика на выходе линейной цепи .......................... ............. 8

7 Амплитудно-модулированные сигналы ................................ ............ 6

8 Радиосигналы с угловой модуляцией ........................................ 6

9 Дискретные сигналы........................................................................... 6

10 Цифровые фильтры ............................................................................ 6

11 Нелинейные цепи и их характеристики .............................................. 6

12 Нелинейный резонансный усилитель и его параметры ..................... 6

13 Амплитудные модуляторы и их характеристики ............................... 6

14 Амплитудные детекторы и их параметры .......................................... 6

15 Автогенераторы .................................................................................. 6


5 Распределение содержания курса РТЦиСпо семестрам

5.1 Четвертый семестр

Часть 1. Линейная радиотехника 68 часов




Число часов

лекций

практ. зан.

лаб. раб.

1 Математическое описание детерминированных сигналов

12

4

4

2 Математическое описание линейных цепей с постоянными параметрами

4

2

4

3 Методы анализа прохождения сигналов через линейные цепи

4

4

4

4. Радиосигналы с амплитудной и угловой модуляциями

6

4

4

5. Приближенные методы анализа прохождения радиосигналов через избирательные цепи

4

2

-

6. Корреляционный анализ детерминированных сигналов

4

2

-

Итого за четвертый семестр


34

18

16



5.2 Пятый семестр

● Часть 2. Дискретная (цифровая) радиотехника - 38 часов




Число часов

лекций

практ. зан.

лаб. раб.

1. Дискретные сигналы и их анализ

4

4

4

2. Преобразования дискретных сигналов ДПФ, БПФ, ДПЛ, Z - преобразование

4

4

-

3. Дискретные (цифровые) фильтры

2

2

-

4. Синтез цифровых фильтров

4

4

-

5. Анализ прохождения дискретных сигналов через цифровые фильтры

2

4

-


● Часть 3. Нелинейная радиотехника - 36 часов




Число часов

лекций

практ. зан.

лаб. раб.
  1. Нелинейные цепи и методы анализа




4

2

4

2. Преобразования сигналов и спектров в нелинейных цепях


4

4

8

3. Генерирование гармонических колебаний


● Часть 4. Случайные сигналы - 16 часов


  1. Случайные сигналы и их вероятностные характеристики
  2. Корреляционный и спектральный анализ случайных сигналов
  3. Преобразование характеристик случайного сигнала в линейной цепи
  4. Оптимальная фильтрация случайного сигнала



Итого за пятый семестр 90 часов


Итого за учебный год 158 часов


4


2


2


2

2


36


70


4


2


2


2

2


34


52

4


-


-


-

-


20


36

6 Заключение



Единый план аудиторных занятий и самостоятельной работы направлен на проведение теоретических и экспериментальных исследований и исключает дублирование.

Чтобы не допускать перегрузки студентов связанной с большим количеством

расчетов при подготовке к практическим занятиям и лабораторным работам, теоретическое моделирование радиотехнических процессов и частичное выполнение индивидуальных домашних заданий производится под руководством преподавателей на аудиторных занятиях.

Выполнение курсовой работы начинается с1 недели и заканчивается 14-ой неделей графика учебного процесса.