Устройства_приема_и_преобразования_сигналов. Устройства_приема_и_преобразования_сигналов_20063. Программа дисциплины по направлению подготовки
 Скачать 0.7 Mb.
|
|
Тема 2. Входные цепи (2 часа, ситуационный анализ) Задача предварительной фильтрации помех и согласование по мощности входного сигнала. Анализ одноконтурной и многоконтурной ВЦ. Работа ВЦ с антеннами различных видов. Перестройка ВЦ в рабочем диапазоне частот. Коэффициент шума ВЦ и методы его применения. Особенности построения и конструкций ВЦ различных диапазонах волн. Расчет коэффициента передачи ВЦ. Тема 3. Усилители и фильтры (2 часа; ситуационный анализ) Обобщенные структурные схемы УРС. Общая теория устойчивости УРС. Методы повышения устойчивости. Условия получения максимального усиления мощности сигнала. Анализ коэффициента шума УРС и ВЦ. Режим согласования тракта по шумам и сравнение его с режимом согласования по мощности. Оптимизация шумовых параметров УРС. Методы уменьшения коэффициента шума радиоприемных устройств. Работа резонансного усилителя в диапазоне частот. Полосовые усилители и их применения в радиоприемных устройствах. Тракты с распределительной и сосредоточенной избирательностью. Особенности полосовых усилителей с различными видами фильтров: LC-фильтров, пьезоэлектрических, электромеханических, на поверхностных акустических волнах. Использование активных фильтров в технике усиления радиосигнала. Схемотехника усилительных трактов радиоприемных устройств. Расчет коэффициента шума преселектора Тема 4. Преобразователи частоты (2 часа; ситуационный анализ) Обобщенная структурная схема преобразователя частоты (ПЧ) и ее элементы. Общая теория преобразования частоты. Параметры и характеристики ПЧ. Особенности гетеродинов ПЧ. Влияние характеристик гетеродина на работу ПЧ. Синтезаторы частот в радиоприемных устройствах: принцип действия, основные структурные схемы и характеристики. Сопряжение настроек гетеродина и преселектора. Однократная и многократная преобразование частоты. ПЧ различных диапазонов волн. Транзисторные ПЧ и ПЧ на основе перемножителей сигналов. Диодные ПЧ, их анализ, виды (балансные, кольцевые). Тема 5. Демодуляторы (2 часа; ситуационный анализ) Обобщенные структурные схемы детекторов их элементы. Амплитудные детекторы. Общая теория детектирования сигналов с АМ. Искажение в диодном детекторе, методы их уменьшения. Схемы амплитудных детекторов: диодные, транзисторные, на операционных усилителях. Детекторы сигналов с ЧМ: частотно-амплитудные, частотно-фазовые, частотно-импульсные. Ограничение амплитуды колебаний в трактах с детекторами сигналов с угловой модуляцией. Детекторы сигналов: виды, основные характеристики, методы их улучшения. Использование перемножителей в детекторов ФМ сигналов. Детекторы радиоимпульсных и дискретных сигналов. Переходной режим работы детектора и его влияние на искажение сигнала. Тема 6. Управление и регулирование в устройствах приема и преобразования сигналов (2 часа; ситуационный анализ) Настройка радиоприемных устройств. Системы настройки радиоприемных устройств на заданную частоту. Электронная перестройка колебательных контуров. Программная настройка: автопоиск сигнала, «запоминание» избранных каналов приема. Цифровой отчет частоты настройки. Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) в устройствах приема и обработки сигналов. Принципы действия систем АПЧ гетеродинов радиоприемных устройств. Полоса захвата и полоса удержания. Аналоговые устройства автоподстройки. Фазовая АПЧ: принцип действия, характеристики. Цифровые системы АПЧ. Схемотехника цифровых систем АПЧ. Автоматическая регулировка усиления (АРУ) в радиоприемных устройствах. Принципы действия, структурные схемы и характеристики. Устойчивость и быстродействие АРУ, ее влияние на искажение принимаемых сигналов. Схемотехника систем АРУ. Требования к отдельным элементам. Расчет параметров систем АРУ. Тема 7. Цифровые устройства приема и преобразования сигналов (3 часа; ситуационный анализ) Структурные схемы цифровых радиоприемных устройств (ЦРПУ). Аналого-цифровые преобразователи в ЦРПУ. Особенности дискретизации и квантования сигналов в ЦРПУ. Цифровые и дискретные фильтры в ЦРПУ. Методы расчета цифровых устройств. Цифровые демодуляторы сигналов. Демодуляторы цифрового АМ- сигнала. Демодуляторы цифрового ЧМ-сигнала. Когерентные и квазикогерентные демодуляторы цифрового ФМ-сигнала. Цифровые синтезаторы частот с прямым и косвенным синтезом. Синтезатор частоты с кольцом ФАПЧ. Синтезатор частоты на базе компаратора кодов. Схемотехника цифровых демодуляторов. Тема 8. Помехи радиоприему и методы борьбы с ними (2 часа; дискуссия) Прохождение сосредоточенных помех через линейный и нелинейный тракты. Виды мультипликативного и аддитивного поражения приема: перекрестная модуляция, блокирование, интермодуляция. Структурные методы защиты тракта приема от нелинейного поражения. Прохождение фильтрационной помехи через линейный тракт, преобразователь частоты и демодулятор. Методы повышения отношения сигнал/шум в тракте приема и преобразования сигналов. Прохождение импульсной помехи через радиоприемные устройства. Способы управления отношения сигнал/помеха. Совместные воздействия на радиоприемные устройства радиосигнала и помех различных видов. Расчет подавления помех. 2.3 Перечень тем лабораторных занятий Тема 1. Исследование линейного тракта приема сигналов различных частотных диапазонов (4 часа; активная форма) Тема 2. Исследование преобразователей частоты сигналов различных частотных диапазонов (4 часа; активная форма) Тема 3. Исследование демодуляторов аналоговых и цифровых сигналов с амплитудной модуляцией (4 часа; активная форма) Тема 4. Исследование демодуляторов аналоговых и цифровых сигналов с амплитудной модуляцией (4 часа; активная форма) 2.4 Самостоятельная работа студентов Тема 1. Общие сведения об устройствах приема и преобразования сигналов (4 часа; эссе) Назначение, функции и классификация устройств приема и преобразования сигналов, их использование в различных радиотехнических системах. Структурные принципы реализации основных функций устройств приема и преобразования сигналов. Построение приемных устройств различных диапазонов волн с различными типами модуляции несущей. Основные характеристики и параметры радиоприемных устройств: шумовые параметры и чувствительность, частотная избирательность (односигнальная и многосигнальная), рабочий диапазон частот, искажение принимаемых и обрабатываемых сигналов, электромагнитная совместимость. Основные типы усилительных и генераторных приборов. Тема 2. Входные цепи (6 часов; эссе) Задача предварительной фильтрации помех и согласование по мощности входного сигнала. Анализ одноконтурной и многоконтурной ВЦ. Работа ВЦ с антеннами различных видов. Перестройка ВЦ в рабочем диапазоне частот. Коэффициент шума ВЦ и методы его применения. Особенности построения и конструкций ВЦ различных диапазонах волн. Расчет коэффициента передачи ВЦ. Тема 3. Усилители и фильтры (10 часов; ИДЗ) Обобщенные структурные схемы УРС. Общая теория устойчивости УРС. Методы повышения устойчивости. Условия получения максимального усиления мощности сигнала. Анализ коэффициента шума УРС и ВЦ. Режим согласования тракта по шумам и сравнение его с режимом согласования по мощности. Оптимизация шумовых параметров УРС. Методы уменьшения коэффициента шума радиоприемных устройств. Работа резонансного усилителя в диапазоне частот. Полосовые усилители и их применения в радиоприемных устройствах. Тракты с распределительной и сосредоточенной избирательностью. Особенности полосовых усилителей с различными видами фильтров: LC-фильтров, пьезоэлектрических, электромеханических, на поверхностных акустических волнах. Использование активных фильтров в технике усиления радиосигнала. Схемотехника усилительных трактов радиоприемных устройств. Расчет коэффициента шума преселектора. Тема 4. Преобразователи частоты (6 часов; эссе) Обобщенная структурная схема преобразователя частоты (ПЧ) и ее элементы. Общая теория преобразования частоты. Параметры и характеристики ПЧ. Особенности гетеродинов ПЧ. Влияние характеристик гетеродина на работу ПЧ. Синтезаторы частот в радиоприемных устройствах: принцип действия, основные структурные схемы и характеристики. Сопряжение настроек гетеродина и преселектора. Однократная и многократная преобразование частоты. ПЧ различных диапазонов волн. Транзисторные ПЧ и ПЧ на основе перемножителей сигналов. Диодные ПЧ, их анализ, виды (балансные, кольцевые). Тема 5. Демодуляторы (8 часов; эссе) Обобщенные структурные схемы детекторов их элементы. Амплитудные детекторы. Общая теория детектирования сигналов с АМ. Искажение в диодном детекторе, методы их уменьшения. Схемы амплитудных детекторов: диодные, транзисторные, на операционных усилителях. Детекторы сигналов с ЧМ: частотно-амплитудные, частотно-фазовые, частотно-импульсные. Ограничение амплитуды колебаний в трактах с детекторами сигналов с угловой модуляцией. Детекторы сигналов: виды, основные характеристики, методы их улучшения. Использование перемножителей в детекторов ФМ сигналов. Детекторы радиоимпульсных и дискретных сигналов. Переходной режим работы детектора и его влияние на искажение сигнала. Тема 6. Управление и регулирование в устройствах приема и преобразования сигналов (10 часов; реферат) Настройка радиоприемных устройств. Системы настройки радиоприемных устройств на заданную частоту. Электронная перестройка колебательных контуров. Программная настройка: автопоиск сигнала, «запоминание» избранных каналов приема. Цифровой отчет частоты настройки. Автоматическая подстройка частоты (АПЧ) в устройствах приема и обработки сигналов. Принципы действия систем АПЧ гетеродинов радиоприемных устройств. Полоса захвата и полоса удержания. Аналоговые устройства автоподстройки. Фазовая АПЧ: принцип действия, характеристики. Цифровые системы АПЧ. Схемотехника цифровых систем АПЧ. Автоматическая регулировка усиления (АРУ) в радиоприемных устройствах. Принципы действия, структурные схемы и характеристики. Устойчивость и быстродействие АРУ, ее влияние на искажение принимаемых сигналов. Схемотехника систем АРУ. Требования к отдельным элементам. Расчет параметров систем АРУ. Тема 7. Цифровые устройства приема и преобразования сигналов (15 часов; ИДЗ) Структурные схемы цифровых радиоприемных устройств (ЦРПУ). Аналого-цифровые преобразователи в ЦРПУ. Особенности дискретизации и квантования сигналов в ЦРПУ. Цифровые и дискретные фильтры в ЦРПУ. Методы расчета цифровых устройств. Цифровые демодуляторы сигналов. Демодуляторы цифрового АМ- сигнала. Демодуляторы цифрового ЧМ-сигнала. Когерентные и квазикогерентные демодуляторы цифрового ФМ-сигнала. Цифровые синтезаторы частот с прямым и косвенным синтезом. Синтезатор частоты с кольцом ФАПЧ. Синтезатор частоты на базе компаратора кодов. Схемотехника цифровых демодуляторов. Тема 8. Помехи радиоприему и методы борьбы с ними (8 часов; эссе) Прохождение сосредоточенных помех через линейный и нелинейный тракты. Виды мультипликативного и аддитивного поражения приема: перекрестная модуляция, блокирование, интермодуляция. Структурные методы защиты тракта приема от нелинейного поражения. Прохождение фильтрационной помехи через линейный тракт, преобразователь частоты и демодулятор. Методы повышения отношения сигнал/шум в тракте приема и преобразования сигналов. Прохождение импульсной помехи через радиоприемные устройства. Способы управления отношения сигнал/помеха. Совместные воздействия на радиоприемные устройства радиосигнала и помех различных видов. Расчет подавления помех. 3. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ При проведении занятий используются следующие образовательные технологии: Лекции проводятся в традиционной форме. Практические занятия, проводятся в активной и интерактивной формах. Активная форма – это решение задач под руководством преподавателя, семинары. Интерактивные методы – коллоквиумы, дискуссии, анализ конкретных ситуаций. Лабораторные работы проводятся в активной форме – это выполнение и защита лабораторных работ. Самостоятельная работа при выполнении лабораторного практикума включает в себя изучение теоретического материала перед выполнением лабораторной работы, анализ результатов, полученных в ходе выполнения работы, формулировка выводов и оформление отчета. Преподаватель проверяет подготовку студента и допускает его к выполнению лабораторной работы. После выполнения работы и оформления отчета студент защищает работу. Преподаватель контролирует качество оформления отчета и глубину освоения материала. 4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА 4.1 Перечень и тематика самостоятельных работ студентов по дисциплине Тема 1. Общие сведения об устройствах приема и преобразования сигналов(4 часа; эссе) Тема 2. Входные цепи(6 часов; эссе) Тема 3. Усилители и фильтры(4 часа; эссе) Тема 4. Общие сведения об устройствах приема и преобразования сигналов(10 часов; ИДЗ) Тема 5. Демодуляторы(8 часов; эссе) Тема 6. Управление и регулирование в устройствах приема и преобразования сигналов(10 часов; реферат) Тема 7. Цифровые устройства приема и преобразования сигналов (15 часов; ИДЗ) Тема 8. Помехи радиоприему и методы борьбы с ними(8 часов; эссе) 4.2 Контрольные вопросы для самостоятельной оценки качества освоения учебной дисциплины К теме 1 1. Назовите основные функции выполняемые радиоприемными устройствами. 2. Перечислите основные признаки, по которым проводится классификация радиоприемных устройств. 3. Чем отличаются профессиональные радиоприемные устройства от бытовых (радиовещательных)? 4. Укажите особенности построения радиоприемных устройств различных диапазонов частот. 5. Дайте сравнительные характеристики двухполосного АМ сигнала, БМ сигнала, ОБП сигналов с полной, частично подавленной и полностью подавленной несущей. 6. Укажите сходства и различия между сигналами с частотной и фазовой модуляцией. 7. Как связаны между собой частотная модуляции, ее индекс и девиация частоты. 8. Укажите различие между спектрами АМ и ЧМ сигналов. 9. Почему эффективность использования энергии передатчика для ЧМ сигнала лучше, чем для АМ сигнала. 10. Укажите особенности модуляции цифровых сигналов. 11. Из каких основных функциональных узлов состоит радиоприемное устройство? 12. Назовите и дайте определение основных характеристик и параметров радиоприемных устройств. 13. Как связаны шумовые параметры приемника и его чувствительность. 14. Чем отличаются методики измерения чувствительности, ограниченной усилителем, и чувствительности, ограниченной шумом? 15. Перечислите виды избирательности радиоприемных устройств. 16. Чем отличаются методики измерения односигнальной и многосигнальной избирательности? 17. Какими параметрами оценивается верность воспроизведения сообщения? 18. Какие характеристики радиоприемника находятся в противоречивой взаимосвязи и почему? 19. Каковы основные недостатки приемников прямого усиления? Возможности их устранения. 20. Каковы особенности структурной схемы супергетеродинного приемника? Назовите его возможности и недостатки. 21. Как можно повысить подавление зеркальной помехи в супергетеродинном приемнике? 22. Приведите и объясните супергетеродинную схему приемника с широкополосной преселекцией сигнала. К теме 2 23. Каковы основные функции входных цепей (ВЦ)? 24. Дайте определения основных характеристик входных цепей. 25. Нарисуйте общественную эквивалентную схему одноконтурной входной цепи и объясните принцип ее построения. 26. Приведите достоинства и недостатки электронных способов настройки ВЦ по сравнению с механическими. 27. Нарисуйте схемы ВЦ с разными видами связи контура с антенной. 28. Составьте эквивалентные схемы ВЦ с различными видами связи контура с антенной. 29. Какими параметрами определяется коэффициент передачи ВЦ? Условия получения максимального коэффициента передачи ВЦ? 30. Условия согласования антенны с входом приемника? 31. Из каких соображений выбирается связь входного контура с ненастроенной антенной? Схемы связи? 32. Из каких соображений выбирается связь входного контура с настроенной антенной? Почему? Схемы связи? 33. От чего зависит избирательность ВЦ? 34. От чего зависит ширина полосы пропускания ВЦ? 35. Как выбирается связь входного контура с АЭ? 36. Перечислите основные виды объемных резонаторов и фильтров СВЧ, используемых в качестве ВЦ РПрУ. Опишите их достоинства и недостатки. 37. Какими соображениями руководствуются при выборе типа АЧХ (максимально плоская, равноволновая, эллиптическая) входных фильтров СВЧ РПрУ? К теме 3 38. Нарисуйте схему резонансного усилителя на ПТ. 39. Нарисуйте схему резонансного усилителя на БТ с частичным включением контура. 40. Нарисуйте обобщенную эквивалентную схему резонансного усилителя и определите коэффициент усиления. 41. При каких условиях достигается максимум коэффициента усиления в резонансном усилителе? 42. Как влияет ОС на свойства резонансных усилителей? 43. Определите условия устойчивой работы усилителя. 44. Какие существуют способы повышения устойчивости резонансных усилителей? 45. Нарисуйте каскадные схемы ОЭ-ОЭ, ОЭ-ОБ, ОИ-ОЗ, ОИ-ОБ. 46. От чего зависит коэффициент шума резонансного усилителя с ВЦ? 47. Как зависит резонансный коэффициент усиления от частоты в различных схемах резонансных усилителей? 48. Нарисуйте простейшую структурную схему транзисторного МШУ СВЧ и поясните назначение согласующих цепей на входе и выходе транзистора. 49. Объясните условия безусловной (абсолютной) устойчивости и потенциальной (условной) устойчивости транзисторного усилителя СВЧ. Какими способами можно перевести усилитель из области потенциальной устойчивости в область безусловной устойчивости? 50. Нарисуйте принципиальную схему микрополоскового усилителя на ПТШ. 51. В каких основных режимах работают транзисторные МШУ СВЧ? Какие преимущества дает использование балансной схемы МШУ? 52. Опишите принципы работы, основные достоинства и недостатки негатронных усилителей СВЧ. 53. Объясните принципы построения УПЧ с распределенной и сосредоточенной избирательностью, укажите их достоинства и недостатки. 54. Опишите способы формирования необходимых АЧХ и ФЧХ в УПЧ с распределенной избирательностью. 55. Опишите основные типы ФСИ, применяемых в УПЧ. |