Радиотехника. В. И. Левченко Минобрнауки России, Омгту. Омск Издво Омгту
 Скачать 4.77 Mb.
|
|
МИНОБРНАУКИ РОССИИ ———————————— Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Омский государственный технический университет В. И. Левченко РАДИОЭЛЕКТРОНИКА ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ Учебное текстовое электронное издание локального распространения Омск Издательство ОмГТУ 2017 ———————————————————————————————— Сведения об издании 1, 2 © ОмГТУ, 2017 ISBN 978-5-8149-2476-6 2 УДК 621.37:621.38:621.39 ББК 32 Л Рецензенты Ю. Ф. Дятлов, ведущий специалист АО Омский приборостроительный заводим. Н. Г. Козицкого»; Б. Г. Шадрин, канд. техн. наук, начальник сектора АО Омский научно-исследовательский институт приборостроения Левченко, ВИЛ Радиоэлектроника введение в специальность : конспект лекций / В. И. Левченко ; Минобрнауки России, ОмГТУ. – Омск : Изд-во ОмГТУ, 2017. ISBN 978-5-8149-2476-6 Описаны область, объекты и виды профессиональной деятельности бакалавров и специалистов по направлениям подготовки в области радиоэлектроники, их профессиональные задачи и необходимые компетенции. На основе анализа истории и современных тенденций развития различных направлений радиоэлектроники освещены закономерности, связывающие теоретические и практические достижения в отраслях инфокомму- никаций, приборостроения, радиотехники и электроники. Конспект лекций предназначен студентам направлений 11.03.01 Радиотехника «Инфокоммуникационные технологии и системы связи, 11.03.03 Конструирование и технология электронных средств, 11.03.04 Электроника и наноэлектроника», 11.05.04 «Инфокоммуникаци- онные технологии и системы специальной связи очной и заочной форм обучения. Может быть использован при подготовке бакалавров направления Приборостроение. УДК 621.37:621.38:621.39 ББК 32 Рекомендовано редакционно-издательским советом Омского государственного технического университета ISBN 978-5-8149-2476-6 © ОмГТУ, 2017 3 1 электронный оптический диск Оригинал-макет издания выполнен в Microsoft Office Word 2007/2010 с использованием возможностей Adobe Acrobat Reader. Минимальные системные требования • процессор Intel Pentium 1,3 ГГц и выше • оперативная память 256 Мб и более • свободное место на жестком диске 260 Мб и более • операционная система Microsoft Windows XP/Vista/7/10; • разрешение экрана 1024×768 и выше • акустическая система не требуется • дополнительные программные средства Adobe Acrobat Reader 5.0 и выше. Редактор КВ. Муковоз Компьютерная верстка Л. Ю. Бутаковой Сводный темплан 2017 г. Подписано к использованию 30.06.17. Объем 4,71 Мб. ————————————————— Издательство ОмГТУ. 644050, г. Омск, пр. Мира, 11; т. 23-02-12 Эл. почта info@omgtu.ru 4 ВВЕДЕНИЕ Дисциплина Введение в специальность относится к базовой части дисциплин подготовки бакалавров и специалистов в соответствии с основными образовательными программами по направлениям 11.03.01 Радиотехника «Инфокоммуникационные технологии и системы связи, 11.03.03 Конструирование и технология электронных средств, 11.03.04 Электроника и наноэлектроника» и 11.05.04 «Инфокоммуникационные технологии и системы специальной связи. Целью изучения дисциплины Введение в специальность является получение студентами представлений об особенностях профессиональной деятельности бакалавров и специалистов в областях радиоэлектроники и электронного приборостроения, о необходимых компетенциях для успешного осуществления этой деятельности, об истории и тенденциях развития науки и техники в соответствующих отраслях, о выдающихся ученых, инженерах и изобретателях, а также приобретение начальных знаний об электронной компонентной базе, технологиях и основных параметрах радиоэлектронных систем, характеризующих эффективность и качество их функционирования. В процессе изучения дисциплины студенты должны приобрести навыки самостоятельной работы с источниками науч- но-технической информации, уметь составлять обзоры и презентации на заданную тему. Усвоение дисциплины способствует приобретению студентами общекультурных и общепрофессиональных компетенций, умения выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих входе их будущей профессиональной деятельности. Дисциплина Введение в специальность, преподаваемая в первом семестре предшествует изучению студентами следующих дисциплин профессионального цикла Общая теория связи, «Схемо- и системотехника электронных схем, Электронная техника, Электродинамика и распространение радиоволн, Основы теории радиотехнических цепей и сигналов, «Научно-исследовательская работа и др. 5 Тема 1 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ БАКАЛАВРОВ И СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ ОБЛАСТИ ОБЪЕКТЫ И ВИДЫ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Области профессиональной деятельности, в которых востребованы бакалавры, специалисты и магистры всех направлений радиоэлектроники и приборостроения, – это создание и обеспечение функционирования устройств и систем, основанных на использовании электромагнитных колебаний и волн, электронной компонентной базы, в том числе микро- и нано- электроники, и предназначенных для передачи, приема и обработки информации, получения информации об окружающей среде, о природных и технических объектах, а также для управления различными техническими объектами во всех сферах народного хозяйства и обороны страны. Объектами профессиональной деятельности бакалавров и специалистов направлений радиоэлектроники и приборостроения являются − радиотехнические системы, комплексы, устройства и их компоненты, методы и средства их моделирования и проектирования, экспериментальной отработки, подготовки к производству и технического обслуживания − системы и устройства радиосвязи, спутниковой и радиорелейной связи, телекоммуникационные системы оптического диапазона, системы и устройства подвижной радиосвязи, интеллектуальные информационные системы и технические средства защиты информации − средства метрологического обеспечения радиоэлектронных устройств и систем, методы и способы контроля и измерения их технических параметров, автоматизации процессов производства, контроля качества и обслуживания электронных средств − электронные приборы, устройства, установки, методы их исследования, проектирования и конструирования, технологические процессы производства, диагностическое и технологическое оборудование. Профессиональная деятельность бакалавров и специалистов в области радиоэлектроники может быть условно разбита наследующие виды деятельности − научно-исследовательская; 6 − проектно-конструкторская; − производственно-технологическая; − организационно-управленческая; − монтажно-наладочная; − сервисно-эксплуатационная. На практике часто специалисту-радиоэлектронщику приходится заниматься не одним, а несколькими видами деятельности. Так, например, получив задание или самостоятельно выдвинув инновационную идею, инже- нер-разработчик проводит предварительные научные исследования, осуществляет проектирование, разработку функциональных и принципиальных схем, затем самостоятельно или с привлечением конструкторов и технологов производит разработку конструкторско-технологической документации, участвует в подготовке производства, а после изготовления опытного образца участвует в его предварительных и приемочных (государственных) испытаниях, при проведении которых осуществляется монтажно- наладочная и эксплуатационная деятельность. В связи с этим в процессе изучения данной дисциплины студенту полезно получить некоторые основные сведения не только из сферы своего выбранного направления подготовки, но также по всей группе специальностей, относящихся к радиоэлектронике. ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ КОМПЕТЕНЦИИ ВЫПУСКНИКА Компетенция – заранее заданное социальное требование (норма) к образовательной подготовке выпускника, необходимой для его эффективной продуктивной деятельности в определенной сфере. В федеральных образовательных стандартах [1] приведены три класса компетенций: универсальные, общепрофессиональные и профессиональные. Каждый класс компетенций, в свою очередь, предусматривает различные категории компетенций. Универсальные компетенции (УК): • категория Системное и критическое мышление»: УК-1. Способность осуществлять поиск, критический анализ и синтез информации, применять системный подход для решения поставленных задач 7 • категория Разработка и реализация проектов УК-2. Способность определять круг задач в рамках поставленной цели и выбирать оптимальные способы их решения, исходя из действующих правовых норм, имеющихся ресурсов и ограничений • категория Командная работа и лидерство УК-3. Способность осуществлять социальное взаимодействие и реализовывать свою роль в команде • категория Коммуникация УК-4. Способность осуществлять деловую коммуникацию в устной и письменной формах на государственном и иностранном(ых) языках • категория Межкультурное взаимодействие УК-5. Способность воспринимать межкультурное разнообразие общества в социально-историческом, этическом и философском контекстах; • категория Самоорганизация и саморазвитие УК-6. Способность управлять своим временем, выстраивать и реализовывать траекторию саморазвития на основе принципов образования в течение всей жизни. УК-7. Способность поддерживать должный уровень физической подготовленности для обеспечения полноценной социальной и профессиональной деятельности • категория Безопасность жизнедеятельности УК-8. Способность создавать и поддерживать безопасные условия жизнедеятельности, в том числе при возникновении чрезвычайных ситуаций. Общепрофессиональные компетенции (ОПК): • категория Научное мышление ОПК-1. Способность использовать положения, законы и методы естественных науки математики для решения задач инженерной деятельности • категория Исследовательская деятельность ОПК-2. Способность самостоятельно проводить экспериментальные исследования и использовать основные приемы обработки и представления полученных данных • категория Владение информационными технологиями ОПК-3. Владеть методами поиска, хранения, обработки, анализа и представления в требуемом формате информации из различных источников и баз данных, соблюдая при этом основные требования информационной безопасности • категория Компьютерная грамотность ОПК-4. Способность применять современные компьютерные технологии для подготовки текстовой и конструкторско-технологической документации с учетом требований нормативной документации. Перечень профессиональных компетенций (ПК) выпускника для каждого направления подготовки университет устанавливает самостоятельно с учетом примерной основной образовательной программы (ПООП) и содержания обобщенных трудовых функций соответствующих профессиональных стандартов, а также при необходимости на основе анализа требований к компетенциям, предъявляемых к выпускникам данного направления подготовки на рынке труда, проведения консультаций сведущими работодателями. Компетенции специалистов в области специальных радиотехнических систем приведены в соответствующем федеральном государственном образовательном стандарте [1]. ПРОФЕССИОНАЛЬНЫЕ СТАНДАРТЫ И ЗАДАЧИ БАКАЛАВРОВ И СПЕЦИАЛИСТОВ Согласно современным требованиям, предъявляемым к вузам при разработке образовательных программ, профессиональные компетенции выпускников должны соответствовать определенным профессиональным стандартам, которые применяются на предприятиях и организациях-рабо- тодателях. Профессиональный стандарт представляет собой характеристику профессиональных навыков, умений и знаний, необходимых для осуществления профессиональной деятельности, содержание конкретных трудовых функций, ранжированных по уровням квалификации в зависимости от сложности и ответственности выполняемой работы. Содержание профессиональных стандартов по направлениям специализации приведено в реестре профессиональных стандартов на специализированном сайте Минтруда РФ Профессиональные стандарты [2] и конкретизируется в должностных инструкциях предприятий. 9 Профессиональные стандарты, по состоянию наг, относящиеся к рассматриваемым нами направлениям подготовки в области радиоэлектроники, приведены в табл. 1.1. Сокращения наименований направлений в данной таблице приведены в соответствии с шифрами соответствующих студенческих групп РТ – радиотехника, ИС – инфокоммуникационные технологии и системы связи, КР – конструирование и технология электронных средств, ЭН – электроника и наноэлектроника. Таблица 1.1 Соответствие профессиональных стандартов и направлений подготовки Наименование профессионального стандарта РТ ИСКР ЭН Инженер-радиоэлектронщик + + + + Специалист по радиосвязи и телекоммуникациям + + – – Инженер технической поддержки в области связи телекоммуникаций) + + – – Инженер связи (телекоммуникаций) + + – – Инженер-проектировщик в области связи (телекоммуникаций) – + – – Инженер-конструктор аналоговых сложнофункциональных блоков + – + + Специалист по технической поддержке информационно-коммуникационных систем – + – – Специалист по администрированию сетевых устройств информационно-коммуникационных систем – + – – Специалист по разработке технологий и программ для оборудования с числовым программным управлением – – + – Инженер в области проектирования и сопровождения интегральных схем и систем на кристалле – – + + Регулировщик радиоэлектронной аппаратуры и приборов – – + Инженер-технолог по производству изделий микроэлектроники – – + + Специалист по проектированию и обслуживанию чистых производственных помещений для микро- и наноэлектронных производств – – – + Специалист технического обеспечения технологических процессов производства приборов квантовой электроники и фотоники – – – + Инженер-технолог в области производства наноразмерных полупроводниковых приборов и интегральных схем – – – + Инженер в области разработки цифровых библиотек стандартных ячеек и сложнофункциональных блоков – – – + Инженер-конструктор в области производства наногетероструктурных СВЧ-монолитных интегральных схем – – – + 10 Структура профессионального стандарта, предусматривающая три ступени детализации требований профессиональной деятельности, приведена на рис. 1.1. Рис. 1.1. Структура профессионального стандарта Каждая из основных трудовых функций состоит из ряда более детализированных трудовых функций, которые характеризуются, в свою очередь, необходимыми трудовыми действиями, умениями и знаниями Очевидно, что формирование у студента необходимых знаний напер- вом этапе его учебно-профессиональной деятельности осуществляет вуза необходимые умения формируются в процессе всех видов практик, в том числе на предприятиях. Далее рассмотрим детализацию основных трудовых функций, основные необходимые знания и умения ряда профессиональных стандартов, являющихся общими для двух или более направлений подготовки вобла- сти радиоэлектроники. Остальные предлагается изучить самостоятельно см. [2]). 1.3.1. Профессиональный стандарт «Инженер-радиоэлектронщик» Данный стандарт является общим для всех направлений подготовки. Утвержден приказом Минтруда России от 19.05.2014 г. № н. 11 В разработке стандарта принимали участие ведущие предприятия отраслей радиоэлектроники и связи, а также специализированные университеты, в том числе − Санкт-Петербургская Ассоциация предприятий радиоэлектроники, приборостроения, средств связи и инфотелекоммуникаций (СПбАПРЭ), г. Санкт-Петербург; − АО НИИ Вектор, г. Санкт-Петербург; − АО Завод радиотехнического оборудования, г. Санкт-Петербург; − АО «Лентелефонстрой», г. Санкт-Петербург; − ФГУП РСВО филиал «Санкт-Петербургские сети вещания и оповещения, г. Санкт-Петербург; − Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики (ПГУТИ), г. Самара − Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики (СибГУТИ), г. Новосибирск. Наименование вида профессиональной деятельности разработка, проектирование, исследование и эксплуатация радиоэлектронных средств и радиоэлектронных систем различного назначения. Обобщенные трудовые функции, описываемые данным стандартом, разделены натри группы, обозначенные кодами А, В, С, при этом по мере перехода от А к С требования к теоретической (фундаментальной) подготовке специалиста, к его творческим способностями изобретательности возрастают. Код А Производство, внедрение и эксплуатация радиоэлектронных средств и радиоэлектронных систем различного назначения, в том числе − наладка, настройка, регулировка и испытания радиоэлектронных средств и оборудования − тестирование, обслуживание и обеспечение бесперебойной работы радиоэлектронных средств и радиоэлектронных систем различного назначения обеспечение организационно-методической базы для обслуживания радиоэлектронных средств и оборудования. Требования к образованию специалистов поданной группе трудовых функций – бакалавриат или среднее профессиональное образование. 12 Основные необходимые умения − применять новые методы и технологии в области радиотехники, электроники и телекоммуникаций − владеть современными отечественными и зарубежными пакетами программ для решения схемотехнических, системных и сетевых задач − работать с современными средствами измерения и контроля, радиоэлектронными приборами (РЭП); − работать с проектной, конструкторской и технической документацией − владеть правилами и методами монтажа, настройки и регулировки узлов радиотехнических устройств и систем − оценивать техническое состояние радиоэлектронного оборудования. Необходимые основные знания − стандарты в области разработки и постановки изделий на производство, общих технических требований, контроля качества продукции, единая система конструкторской документации (ЕСКД), стандарты системы менеджмента качества − технология производства в отрасли − используемые технические средства, перспективы их развития и модернизации методы и средства контроля работы радиоэлектронного оборудования достижения науки и техники в области разработки и производства радиоэлектронного оборудования в России и за рубежом − принципы, методы и средства выполнения расчетов и вычислительных работ − основы экономики, организации производства, труда и управления персоналом − правила и нормы охраны труда, техники безопасности, производственной санитарии и противопожарной защиты − технический английский язык на уровне чтения специализированной литературы. Код В Разработка и проектирование радиоэлектронных средств (РЭС) и радиоэлектронных систем различного назначения, в том числе − разработка и согласование технических заданий на проектирование, программ и методик испытаний радиоэлектронных устройств и систем 13 − разработка структурных и функциональных схем радиоэлектронных систем и комплексов, принципиальных схем устройств с использованием средств компьютерного проектирования, проведением проектных расчетов и технико-экономическим обоснованием принимаемых решений − подготовка конструкторской и технической документации, включая инструкции по эксплуатации, программы испытаний и технические условия − наладка, испытания и сдача в эксплуатацию опытных образцов радиоэлектронных устройств и систем. Требования к образованию бакалавриат, специалитет или магистратура. Основные необходимые умения кроме тех умений, которые требуются специалистам уровня А, разработчики и проектировщики РЭС должны уметь − проводить сбор, анализ и систематизацию научно-исследователь- ской информации и исходных данных для расчета и проектирования деталей, узлов и устройств радиотехнических систем − проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектов − осуществлять патентный поиск − формулировать цели и задачи проектирования радиоэлектронных устройств и систем − отбирать оптимальные проектные решения на всех этапах проектного процесса от технического задания до производства изделий − разрабатывать техническое задание, требования и условия на проектирование радиоэлектронных устройств и систем − разрабатывать и оформлять конструкторскую и техническую документацию в соответствии с действующими нормативными документами − осуществлять расчет электрических цепей для определения параметров радиокомпонентов монтируемых схем − составлять технологические и тестовые программы, реализовывать программы испытаний. Необходимые основные знания кроме знаний, которые необходимы специалистам уровня А, разработчики и проектировщики РЭС должны знать − нормативные материалы и государственные стандарты в области разработки и проектирования радиоэлектронных устройств и систем 14 − технические характеристики и экономические показатели отечественных и зарубежных разработок в области радиоэлектронной техники − основные методы конструирования и технологии производства радиоэлектронной техники − основы схемотехники − законы построения и методики расчета электрических схем − методики расчета электрических цепей для определения параметров радиокомпонентов монтируемых схем − основную аппаратуру для измерения характеристик радиотехнических цепей и сигналов − современную элементную базу − основы изобретательства и рационализаторства − современные компьютерные средства, средства коммуникации и связи − специальную научно-техническую и патентную литературу поте- матике исследований и разработок. Код С Проведение исследований в целях совершенствования РЭС различного назначения, в том числе − анализ научно-технической проблемы на основе подбора и изучения литературных и патентных источников − математическое и компьютерное моделирование радиоэлектронных устройств и систем с целью оптимизации (улучшения) их параметров − разработка методов приема, передачи и обработки сигналов, обеспечивающих рост технических характеристик радиоэлектронной аппаратуры − проведение аппаратного макетирования и экспериментальных работ по проверке достижимости технических характеристик, планируемых при проектировании радиоэлектронной аппаратуры − контроль соответствия разрабатываемых проектов и технической документации стандартам, техническим условиями другим нормативным документам. Требования к образованию специалитет, магистратура или аспирантура Основные необходимые умения кроме умений, которые требуются специалистам уровней Аи В, инженеры, занимающиеся проведением научных 15 исследований в области радиоэлектронных систем и средств, должны уметь − осуществлять методологическое обоснование научного исследования − организовывать проведение патентных исследований, экспериментов и испытаний − осуществлять математическое и компьютерное моделирование радиоэлектронных устройств − анализировать результаты научных исследований − составлять аналитические обзоры и научно-технические отчеты по результатам выполненной работы, оформлять результаты исследований и разработок в виде презентаций, публиковать статьи, доклады. Необходимые основные знания кроме знаний, которые необходимы специалистам уровней Аи В, инженеры, занимающиеся проведением научных исследований в области РЭС, должны знать − принципы, средства и методы построения физических, математических и компьютерных моделей объектов научных исследований − основные логические методы и приемы научного исследования и инженерного творчества − методологические теории и принципы современной науки и техники − современные отечественные и зарубежные пакеты программ для решения схемотехнических, системных и сетевых задач − принципы подготовки и проведения научных исследований и технических разработок − процедуры и принципы проведения научных экспериментов и испытаний методику и требования к оформлению научно-технической отчетности по результатам выполненных исследований − требования и принципы управления объектами интеллектуальной собственности. При осуществлении трудовых функций по всем группам должно выполняться условие периодического повышения квалификации. 16 |