Программа рассчитана на объем 68 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 34 часа, лабораторных работ – 34 часа, практических занятий – 0 часов.
Таблица
|
N п. п. |
Наименование темы |
Лек-ции (часы) |
Лабора-торные занятия (часы) |
Всего |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1 |
Раздел 1. Введение. |
2 | ||
|
1.1. |
Тема 1.1. |
2 |
2 | |
|
2. |
Раздел 2. Электродинамика направляющих систем. |
4 | ||
|
2.1. |
Тема 2.1. |
2 |
2 | |
|
2.2. |
Тема 2.2. |
2 |
2 | |
|
3. |
Раздел 3. Теория направляющих систем. |
16 | ||
|
3.1. |
Тема 3.1. |
2 |
8 |
10 |
|
3.2. |
Тема 3.2. |
2 |
8 |
10 |
|
3.3. |
Тема 3.3. |
2 |
4 |
6 |
|
3.4. |
Тема 3.4. |
2 |
2 | |
|
3.5. |
Тема 3.5. |
8 | ||
|
3.5.1. |
Тема 3.5.1. |
2 |
4 |
6 |
|
3.5.2. |
Тема 3.5.2. |
2 |
4 |
6 |
|
3.5.3. |
Тема 3.5.3. |
2 |
2 | |
|
3.5.4. |
Тема 3.5.4. |
2 |
2 | |
|
4. |
Раздел 4. Пассивные СВЧ элементы в системах передачи информации. |
6 | ||
|
4.1. |
Тема 4.1. |
2 |
8 |
10 |
|
4.2. |
Тема 4.2. |
2 |
2 | |
|
4.3. |
Тема 4.3. |
2 |
2 |
Окончание таблицы
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
5. |
Раздел 5. Электрические параметры и конструктивное исполнение пассивных компонентов. |
6 | ||
|
5.1. |
Тема 5.1. |
2 |
2 | |
|
5.2. |
Тема 5.2. |
2 |
2 | |
|
5.3. |
Тема 5.3. |
2 |
2 |
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. Введение
Тема 1.1. Цели и задачи курса
Содержание и последовательность изучения курса. Отчетность по курсу. Рекомендуемая литература. Основные понятия и определения.
Раздел 2. Электродинамика направляющих систем
Тема 2.1. Основные уравнения электродинамики
Электромагнитные процессы в полупроводниках и диэлектриках. Режимы передачи. Типы и классы электромагнитных волн.
Тема 2.2. Теория передачи по линиям связи
в квазистационарном режиме
Первичные и вторичные параметры передачи. Неоднородные линии.
Раздел 3. Теория направляющих систем
Тема 3.1. Коаксиальные кабели
Основные характеристики, расчетные соотношения, области применения. Оптимизация конструктивных размеров.
Тема 3.2. Симметричные кабели
Конструкция, основные характеристики, частотный диапазон использования.
Тема 3.3. Металлические волноводы
Теория передачи Е и Н волн. Типы волн в прямоугольном и круглом волноводах. Дисперсионные характеристики. Области применения.
Тема 3.4. Полосковые линии передачи
Основные характеристики, конструкция и области применения.
Тема 3.5. Волоконно-оптические кабели
Основы теории и основные характеристики.
3.5.1. Развитие волоконно-оптической связи. Типы и конструкции оптических кабелей. Многомодовые и одномодовые оптические волокна.
3.5.2. Затухание оптических кабелей. Рабочие длины волн ВОЛС.
3.5.3. Дисперсия оптических кабелей. Дальность связи и длина участка регенерации.
3.5.4. Технико-экономическая эффективность ВОЛС. Применение ВОЛС в Беларуси.
Раздел 4. Пассивные СВЧ элементы в системах
передачи информации
Тема 4.1. Пассивные элементы в планарных интегральных
устройствах
Фильтры СВЧ на основе полосковых и диэлектрических резонаторов. Топологические схемы и характеристики.
Тема 4.2. Гибридные мостовые устройства диапазона СВЧ
Многоканальные делители (сумматоры мощности).
Тема 4.3. Направленные ответвители
Смесители диапазона СВЧ.
Раздел 5. Электрические параметры и конструктивное исполнение пассивных компонентов
Тема 5.1. Классификация, обозначение, характеристики и область применения резисторов и наборов резисторов
Тема 5.2. Классификация, обозначение, характеристики и область применения конденсаторов и конденсаторных сборок
Тема 5.3. Классификация, обозначение, характеристики и область применения индуктивностей, фильтров на их основе
Примерный перечень ТЕМ лабораторных работ
1. Измерение параметров линий связи с помощью прибора Р5-10.
2. Измерение собственного и рабочего затухания цепей связи прибором П-321.
3. Исследование методов защиты кабельных линий связи от опасных и мешающих влияний.
4. Измерение затухания волоконно-оптических кабелей.
5. Измерение параметров линий связи с помощью прибора ПКП-5.
6. Изучение характеристик и параметров резисторов и наборов резисторов.
7. Изучение характеристик и параметров конденсаторов и конденсаторных сборок.
8. Изучение характеристик и параметров катушек индуктивности.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. , Попов связи. – М.: Связь, 1990.
2. , , Кочановский связи. - M.: Радио и связь, 1995.
3. , Зеленский функциональной электроники и электрорадиоэлементы. - М.: Радио и связь, 1989.
4. , , Теумин кабели. - М.: Энергоиздат, 1991.
Дополнительная
1. Демидчик СВЧ: Учеб. пособие для вузов.- Мн.: Университетское, 1992.
2. Вайнштейн волны. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1988.
3. Баскаков и распространение радиоволн. - М.: Высш. шк., 1992.
4. , , Соколов кабельных линий от опасных и мешающих влияний. - М.: Связь, 1978.
5. Резисторы: Справочник / Под ред. и - М.: Радио и связь, 1988.
6. , , Шарле телефонные кабели. – М.: Радио и связь, 1984.
7. Мищенко пособие к практическим занятиям по дисциплине ²Направляющие системы телекоммуникаций² для студентов специальности ²Телекоммуникационные системы². – Мн: БГУИР, 2000.
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-45-001/тип.
МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ
Телекоммуникационных СИГНАЛОВ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям
1Многоканальные системы телекоммуникаций,
1Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения
Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
Составители:
, доцент кафедры систем телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук;
, доцент кафедры систем телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат физико-математических наук
Рецензенты:
, начальник НИЛ СУС Проектного и научно-исследовательского республиканского унитарного предприятия «Гипросвязь»;
Кафедра телекоммуникационных систем Учреждения образования «Высший государственный колледж связи» (протокол от 01.01.2001 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой систем телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.);
Научно-методическим советом по направлению 1-45 Телекоммуникации УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
Ответственный за редакцию:
Ответственный за выпуск:
пояснительная записка
Типовая программа дисциплины «Методы и устройства формирования и обработки телекоммуникационных сигналов» разработана по специальностям 1Многоканальные системы телекоммуникаций и 1Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения высших учебных заведений.
Целью дисциплины является изучение методов и устройств формирования и цифровой обработки сигналов.
В первой части программы рассматриваются методы согласования устройств телекоммуникаций в НЧ, ВЧ и СВЧ диапазонах, характеристики и параметры усилительных устройств при одновременном усилении синусоидального сигнала и шума, принципы работы и схемы построения функциональных устройств телекоммуникаций.
Во второй части программы рассматриваются методы Z-преобразования при анализе и синтезе дискретных сигналов и цепей; алгоритмы дискретного и быстрого преобразования Фурье с приложением к задачам формирования, спектрально-корреляционного анализа и фильтрации сигналов; структурный анализ, моделирование, методики расчета и проектирования цифровых устройств;
В третьей части программы рассматриваются цифровые методы передачи и обработки аналоговых сигналов. Основное внимание уделяется поиску и разработке эффективных алгоритмов обработки сигналов в реальном масштабе времени.
Данная дисциплина является логическим продолжением и развитием дисциплин «Электромагнитные поля и волны», «Электронные приборы и устройства», «Теория электросвязи» с переложением задач для аналоговых сигналов и систем на цифровые. Совместно с дисциплиной «Цифровые и микропроцессорные устройства» она составляет теоретическую основу современной техники, изучаемой в инженерных дисциплинах по системам телекоммуникации.
В результате освоения дисциплины «Методы и устройства формирования и обработки телекоммуникационных сигналов» студент должен:
знать:
- принципы построения функциональных устройств и ЦОС в системах телекоммуникаций;
- основные параметры электромагнитной совместимости функциональных устройств телекоммуникаций;
- методы расчета функциональных устройств телекоммуникаций;
- методы, алгоритмическую основу и типовые схемные решения в задачах цифровой обработки сигналов;
- методики расчета и оценки параметров системы ЦОС;
- преимущества и недостатки системы ЦОС, перспективы развития технологии ЦОС;
уметь анализировать:
- влияние параметров функциональных устройств на характеристики сетей и систем телекоммуникаций;
- аналоговый прототип задачи и ее «цифровые» варианты;
- структуры и разновидности схем ЦОС по скорости и точности вычислительных операций;
приобрести навыки моделирования, разработки и проектирования функциональных устройств, элементов, звеньев и систем цифровой обработки сигналов в телекоммуникации.
Программа рассчитана на объем 206 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 100 часов, лабораторных работ – 58 часов, практических занятий – 50 часов, курсовой проект, курсовая работа (см. таблицу).
Таблица
|
№ п. п. |
Наименование темы |
Лекции, часов |
Практические занятия, часов |
Лабораторные занятия, часов |
Всего |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
1 |
Часть 1. Функциональные устройства систем телекоммуникаций | ||||
|
1 |
Раздел 1. Основные параметры и характеристики функциональных устройств систем телекоммуникаций |
6 |
2 |
8 |
14 |
|
1.1 |
Требования к функциональным устройствам СТК |
2 |
2 | ||
|
1.2. |
Линейные и нелинейные искажения в трактах систем телекоммуникаций. |
2 |
4 |
6 | |
|
1.3 |
Основные параметры электромагнитной совместимости |
2 |
2 |
4 |
8 |
|
2 |
Раздел 2. Применение аналоговых микросхем в технике связи |
6 |
4 |
4 |
14 |
|
2.1 |
Проектирование функциональных устройств на операционных усилителях СТК |
2 |
2 |
4 | |
|
2.2. |
Усилители низких, высоких и СВЧ |
2 |
2 |
4 | |
|
2.3. |
Аналоговые перемножители сигналов в схемах телекоммуникаций |
2 |
4 |
6 | |
|
3 |
Раздел 3. Генераторы сигналов |
6 |
4 |
4 |
14 |
|
3.1. |
Генераторы фиксированных частот |
4 |
4 | ||
|
3.2. |
Генераторы управляемые напряжением. Фазовая автоподстройка частоты |
2 |
2 |
4 | |
|
3.3. |
Синтезаторы частот |
2 |
2 |
4 |
8 |
|
4. |
Раздел 4. Функциональные устройства на линиях передачи с распределенными параметрами |
4 |
4 |
4 | |
|
4.1. |
Пассивные элементы интегральных схем СВЧ |
2 |
2 |
Продолжение таблицы
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
4.2. |
Полупроводниковые управляющие устройства СВЧ |
2 |
2 | ||
|
5. |
Раздел 5. Антенные устройства систем телекоммуникаций |
8 |
4 |
12 | |
|
5.1. |
Антенны метрового и дециметрового диапазонов длин волн |
2 |
2 | ||
|
5.2. |
Диэлектрические, щелевые и микрополосковые антенны |
2 |
2 | ||
|
5.3. |
Рупорные и зеркальные антенны |
2 |
2 | ||
|
5.4. |
Основы построения антенных решеток |
2 |
4 |
6 | |
|
6. |
Раздел 6. Приемо-передающие СВЧ модули систем телекоммуникаций |
2 |
3 |
4 |
9 |
|
6.1. |
Основные схемы построения и параметры приемо-передающих модулей СВЧ |
2 |
3 |
4 |
9 |
|
2 |
Часть 2. Основы цифровой обработки сигналов | ||||
|
7. |
Раздел 7. Дискретные последовательности. Методы анализа |
6 |
2 |
8 |
16 |
|
7.1 |
Аналоговый сигнал и его цифровая форма |
2 |
2 | ||
|
7.2 |
Z-преобразования |
2 |
2 |
4 |
8 |
|
7.3 |
Основные свойства Z-преобразования |
2 |
4 |
6 | |
|
8. |
Раздел 8. Дискретное преобразование Фурье (ДПФ) |
10 |
2 |
4 |
16 |
|
8.1 |
Определение дискретного преобразования Фурье (ДПФ) |
2 |
2 | ||
|
8.2 |
Основные свойства ДПФ |
2 |
2 |
4 | |
|
8.3 |
Основной алгоритм ДПФ |
2 |
2 | ||
|
8.4 |
Алгоритм быстрого преобразования Фурье (БПФ) |
2 |
2 |
4 | |
|
8.5 |
Алгоритм БПФ в варианте с «прореживанием по частоте» |
2 |
4 | ||
|
9. |
Раздел 9. Принципы цифровой фильтрации |
6 |
4 |
10 | |
|
9.1 |
Общая структура дискретной системы |
2 |
2 |
4 | |
|
9.2 |
Импульсная и частотная характеристики |
2 |
2 | ||
|
9.3 |
Системная (передаточная) функция линейной дискретной системы |
2 |
2 |
4 | |
|
10. |
Раздел 10. Проблемы выбора метода цифровой обработки |
6 |
8 |
14 | |
|
10.1 |
Прямые методы фильтрации |
2 |
4 |
6 | |
|
10.2 |
Вариант «частотной выборки» |
2 |
2 | ||
|
10.3 |
Методы фильтрации на основе «быстрой свертки» |
2 |
4 |
6 | |
|
11. |
Раздел 11. Эффекты квантования сигналов в цифровых фильтрах |
2 |
2 |
4 |
Окончание таблицы
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
|
11.1 |
Форма представления и кодирования чисел в цифровых фильтрах |
2 |
2 |
4 | |
|
12. |
Раздел 12. Проектирование и расчет параметров цифровых фильтров |
4 |
4 |
4 |
12 |
|
12.1 |
Основные разновидности аналоговых фильтров |
2 |
2 |
4 |
8 |
|
12.2 |
Этапы проектирования цифровых КИХ- и БИХ-фильтров |
2 |
2 |
4 | |
|
3 |
Часть 3. Цифровые методы формирования, модуляции и демодуляции сигналов | ||||
|
13. |
Раздел 13. Классификация и разновидности сигналов в СТК |
12 |
6 |
18 | |
|
13.1 |
Классификация сигналов в системах телекоммуникаций |
2 |
2 |
4 | |
|
13.2 |
Необратимые преобразования сигналов в каналах связи |
2 |
2 | ||
|
13.3 |
Сигналы с минимальным произведением длительность - полоса частот |
2 |
2 |
4 | |
|
13.4 |
Оптимизация пары сигнал-фильтр по критерию максимума отношения сигнал/шум |
2 |
2 | ||
|
13.5 |
Сигналы с управляемой базой |
2 |
2 |
4 | |
|
13.6 |
Выбор сигналов и показатели эффективности системы передачи информации |
2 |
2 | ||
|
14. |
Раздел 14. Цифровые методы формирования видео- и радиосигналов |
10 |
6 |
8 |
24 |
|
14.1 |
Аналоговый прототип видео - сигналов |
2 |
2 |
4 | |
|
14.2 |
Z-преобразование и синтез генераторов |
2 |
2 | ||
|
14.3 |
Синтез генераторов дискретных импульсных последовательностей заданной формы |
2 |
2 |
4 | |
|
14.4 |
Схемы формирования сигналов специальной формы |
2 |
2 |
4 |
8 |
|
14.5 |
Радиосигналы, их комплексные формы |
2 |
4 |
6 | |
|
15. |
Раздел 15. Цифровые методы приема и обработки сигналов телекоммуникации |
10 |
4 |
8 |
22 |
|
15.1 |
Варианты построения цифровых демодуляторов |
2 |
4 |
6 | |
|
15.2 |
Перенос и инверсия спектра цифрового сигнала |
4 |
2 |
6 | |
|
15.3 |
Оптимальный прием сигналов |
2 |
2 |
4 |
8 |
|
15.4 |
Проблемы разработки ускоренных алгоритмов обработки сигналов |
2 |
2 |
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Часть 1. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ СИСТЕМ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ.
Тема 1.1. ТРЕБОВАНИЯ К ФУНКЦИОНАЛЬНЫМ УСТРОЙСТВАМ СТК
Влияние развития электроники на схемотехнику устройств и систем телекоммуникаций. Требования к функциональным устройствам телекоммуникаций. Связь между АЧХ, ФЧХ, ГВЗ. Шумы.
Тема 1.2. ЛИНЕЙНЫЕ И НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ В ТРАКТАХ СИСТЕМ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
Линейные искажения. Влияние линейных искажений на усиление импульсных сигналов. Нелинейные искажения. Комплексные амплитудные характеристики четырехполюсников.
Тема 1.3. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
Блокирование, интермодуляция. Коэффициент блокирования. Динамический диапазон по блокированию. Коэффициент интермодуляции. Динамический диапазон по интермодуляции.
Раздел 2. Применение аналоговых микросхем
в технике связи
Тема 2.1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ СТК
НА ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЯХ
Проектирование усилителей с заданными значениями коэффициента передачи, входного и выходного сопротивлений, АЧХ и ФЧХ. Согласование усилителей с линией связи. Шумы операционных усилителей и методы их уменьшения. Суммирование, вычитание, логарифмирование. Преобразователи сопротивлений, активные фильтры, корректоры, циркуляторы, гираторы, источники тока и напряжения и др. Корректоры. Построение АЧХ и ФЧХ корректора по заданной схеме. Построение схемы корректора по заданной АЧХ.
Тема 2.2. УСИЛИТЕЛИ НИЗКИХ, ВЫСОКИХ И СВЧ
Основные параметры. Широкополосные и узкополосные усилители. Узкополосное и широкополосное согласование усилителей. Автоматическая регулировка усиления. Ограничители.
Тема 2.3. АНАЛОГОВЫЕ ПЕРЕМНОЖИТЕЛИ СИГНАЛОВ В СХЕМАХ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
Схемы построения аналоговых перемножителей. Методы повышения динамического диапазона аналоговых перемножителей. Применение аналоговых перемножителей при проектировании амплитудного, фазового, частотного детекторов. Характеристики детекторов при одновременном воздействии сигнала и шума. Применение аналоговых умножителей для формирования различных видов модуляции (АМ, ФМ, ОБП и др).
Раздел 3. ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВ
Тема 3.1. ГЕНЕРАТОРЫ ФИКСИРОВАННЫХ ЧАСТОТ
Основные параметры генераторов. Амплитудные и фазовые шумы генераторов. Влияние амплитудных и частотных шумов генераторов на характеристики систем связи. Генераторы с малым уровнем амплитудных и фазовых шумов. Кварцевые генераторы. Стандарты частоты. Синхронизация частоты генераторов. СВЧ генераторы. Фазовая автоподстройка частоты генераторов. Перестройка. Стабилизация частоты. Схемы генераторов на различных линиях передачи. Основные характеристики ( Мощность, к. п.д., стабильность частоты, АМ и ЧМ шумы).
Тема 3.2. ГЕНЕРАТОРЫ УПРАВЛЯЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЕМ (ГУН).
ФАЗОВАЯ АВТОПОДСТРОЙКА ЧАСТОТЫ
Схемы построения высокочастотных и СВЧ ГУН. Схемы широкополосных ГУН в интегральном исполнении. Достоинства и недостатки схем широкополосных ГУН. Амплитудные и частотные шумы ГУН. Схемы ФАПЧ. Перспективы использования схем ФАПЧ в технике связи.
Тема 3.3. СИНТЕЗАТОРЫ ЧАСТОТ
Методы построения синтезаторов. Прямой и непрямой синтез частот. Основные параметры синтезаторов частот. Особенности построения синтезаторов в диапазоне СВЧ.
Раздел 4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА
НА ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ
Тема 4.1. ПАССИВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ СВЧ
Линии передачи СВЧ диапазона (микрополосковые, щелевые, копланарные). Пассивные элементы гибридных интегральных схем СВЧ (конденсаторы, резисторы, параллельный и последовательный резонансный контур, фильтры нижних и верхних частот на линиях с распределенными параметрами. Сумматоры и делители мощности на различных типах линий передачи). Смесители СВЧ (небалансные, балансные). Использование различных видов линий передач при построении смесителей. Мощные смесители СВЧ. Подавление побочных продуктов преобразования и динамический диапазон смесителя.
Тема 4.2. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ УПРАВЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА СВЧ
Выключатели и переключатели на p-i-n диодах. Аттенюаторы на p-i-n диодах. Ограничители мощности СВЧ. Фазовращатели. Аттенюаторы, переключатели и фазовращатели СВЧ на транзисторах. Применение полупроводниковых управляющих устройств СВЧ в телекоммуникационных системах.
Раздел 5. АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
Тема 5.1. АНТЕННЫ МЕТРОВОГО И ДЕЦИМЕТРОВОГО
ДИАПАЗОНОВ ДЛИН ВОЛН
Антенны МВ и ДЦВ. (Штыревая, волновой канал, рамочная, синфазные решетки). Основные параметры. Особенности проектирования. Согласование антенн.
Тема 5.2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ, ЩЕЛЕВЫЕ И МИКРОПОЛОСКОВЫЕ АНТЕННЫ
Основные параметры. Особенности проектирования.
Тема 5.3. РУПОРНЫЕ И ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ
Антенны Кассегрена, Грегори. Моноимпульсные антенны. Диаграммы направленности антенн с многомодовыми облучателями. Вращающиеся волноводные соединения антенных устройств систем телекоммуникаций. Микрополосковые антенны.
Тема 5.4. ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК
Принципы построения фазированных антенных решеток (ФАР). Формирование диаграммы направленности ФАР. Перспективы использования ФАР.
Раздел 6. ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩИЕ СВЧ МОДУЛИ СИСТЕМ
ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
Тема 6.1. ОСНОВНЫЕ СХЕМЫ ПОСТРОЕНИЯ И ПАРАМЕТРЫ ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩИХ МОДУЛЕЙ СВЧ
Приемо-передающие СВЧ модули спутниковых и радиорелейных линий. Приемные модули с преобразованием сигнала на несущей частоте. СВЧ модули систем связи ММDS, MVDS, LMDS в интегральном исполнении.
Часть 2. основы цифровой обработки сигналов
Раздел 7. Дискретные Последовательности
Методы анализа
Тема 7.1. Аналоговый сигнал и его цифровая форма
Дискретизация, квантование и кодирование аналоговых сигналов. Необходимые и ограничительные условия для АЦП. Обратимость преобразований.
Тема 7.2. z-преобразованиЯ
Z-преобразование дискретных последовательностей как обобщение преобразований Фурье и Лапласа. Взаимосвязь Р-плоскости и Z-плоскости, характер отображений.
Тема 7.3. Основные свойства Z-преобразования
Обратимость преобразования. Представление в форме дробно-рациональной функции. Теоремы о сдвигах и свертках.
Раздел 8 . Дискретное преобразование Фурье (ДПФ)
Тема 8.1. Определение дискретного преобразования Фурье (ДПФ)
Взаимосвязь коэффициентов Фурье и коэффициентов ДПФ. Прямое и обратное ДПФ. Свойства базисных функций.
Тема 8.2. основные свойства ДПФ
Связь ДПФ с Z-преобразованием Основные теоремы: сдвиги, свертка и корреляция сигналов. Особенности циклических операций. Примеры применения.
Тема 8.3. основной Алгоритм ДПФ
Общая блок-схема алгоритма прямого и обратного ДПФ. Вычислительные проблемы и ограничения в применении.
Тема 8.4. Алгоритм быстрого преобразования Фурье (БПФ)
Алгоритм быстрого преобразования Фурье (БПФ) с «прореживанием по времени». Граф-схема, вычислительные этапы и основные операции. Матричная запись алгоритма. Блок-схемы алгоритма. Особенности применения.
Тема 8.5. Алгоритм БПФ в варианте с «прореживанием по частоте»
Граф-схема, вычислительные этапы. Матричная форма алгоритма. Общая блок-схема алгоритма. Особенности применения в задачах спектрального анализа.
Раздел 9. Принципы цифровой фильтрации
Тема 9.1. Общая структура дискретной системы
Основные варианты и разновидности. Разностное уравнение, параметры и функциональные элементы системы.
Тема 9.2. Импульсная и частотная характеристики
Импульсная и частотная характеристики линейных (инвариантных во времени) систем. Реакция системы как дискретная свертка. Критерии устойчивости системы.
Тема 9.3. Системная (передаточная) функция линейной дискретной системы
Элементы и звенья системы, основные разновидности соединений и варианты представления ЛПП-системы (прямая, каноническая, параллельная и последовательные формы).
Раздел 10. Проблемы выбора метода цифровой обработки
Тема 10.1. Прямые методы фильтрации
Вариант «временной выборки». Эквивалентная схема ЛПП-системы. Устойчивость и реализуемость системы. Особенности применения метода.
Тема 10.2. Вариант «частотной выборки»
Интерполяционная формула Лагранжа и эквивалентная схема ЛПП-системы. Устойчивость, реализуемость и условия применения.
Тема 10.3. Методы фильтрации на основе «быстрой свертки»
Секционированная свертка и ее реализация методами перекрытия с суммированием и перекрытия с накоплением. Условия применения.
Раздел 11. Эффекты квантования сигналов в цифровых фильтрах
Тема 11.1. Форма представления и кодирования чисел в цифровых фильтрах
Арифметические операции и эффекты квантования чисел. Квантование сигналов в цифровых фильтрах. Модели процессов квантования. Обобщенная модель цифрового фильтра и оценки ошибок (шумов) квантования выходного сигнала.
Раздел 12. Проектирование и расчет параметров цифровых фильтров
Тема 12.1. Основные Разновидности аналоговых фильтров
Выбор структуры цифрового фильтра и метода расчета его параметров (методы окна, частотной выборки, прямого Z-преобразования, Паде и др.).
Тема 12.2. Этапы проектирования цифровых КИХ - и БИХ-фильтров
Расчеты параметров, оптимизация и проверка на устойчивость. Оценка разрядности входного сигнала, коэффициентов фильтра и регистров оперативной памяти. Роль моделирования фильтров на этапе проектирования.
Часть 3. Цифровые методы формирования,
модуляции и демодуляции сигналов
Раздел 13. Классификация и разновидности
сигналов в СТК
Тема 13.1. Классификация сигналов в системах
телекоммуникаций
Основные разновидности, параметры и числовые характеристики сигналов.
Тема 13.2. Необратимые преобразования сигналов в каналах связи
Межканальные и межсимвольные искажения, импульсные и флуктуационные помехи. Проблемы оптимизации формы сигналов.
Тема 13.3. Сигналы с минимальным произведением
длительность-полоса частот
Вариационные методы. Оптимальные сигналы как собственные функции преобразования Фурье. Функции Эрмита, волновые сфероидальные функции.
Тема 13.4. Оптимизация пары сигнал-фильтр по критерию
максимума отношения сигнал/шум
Помехоустойчивость приемника на корреляторах и согласованных фильтрах. Роль базы сигналов.
Тема 13.5. Сигналы с управляемой базой
Простые, сложные и составные сигналы. Многопозиционные и ортогональные сигналы. Сигнально-кодовые конструкции.
Тема 13.6. Выбор сигналов и показатели эффективности системы передачи информации
Энергетическая и частотная эффективности, сравнительная эффективность систем.
Раздел 14. Цифровые методы формирования видео -
и радиосигналов
Тема 14.1. Аналоговый прототип видео - сигналов
Дискретная и цифровая формы, выбор параметров АЦП и ЦАП.
Тема 14.2. Z-преобразование и синтез генераторов дискретных гармонических последовательностей с заданными амплитудой, частотой и фазой, периодическое и апериодическое управление параметрами.
Тема 14.3. Синтез генераторов дискретных импульсных
последовательностей заданной формы
Рекурсивные и не рекурсивные структуры генераторов. Методы сверток.
Тема 14.4. Схемы формирования сигналов специальной формы
Цифровые «ортогональные» фильтры. «Кодовые» фильтры и формирование М-последовательностей.
Тема 14.5. Радиосигналы, их комплекснЫЕ формы
(аналитический сигнал) и низкочастотный эквивалент (комплексная огибающая). Преобразование Гильберта, формирование АС и КО. Структуры цифровых модуляторов.
Раздел 15. Цифровые методы приема и обработки сигналов телекоммуникациЙ
Тема 15.1. Варианты построения цифровых демодуляторов
Общая схема выделения комплексной огибающей, мгновенной частоты и фазы модулированных сигналов. Структура демодуляторов для сигналов АМ, БМ и ОМ.
Тема 15.2. Перенос и инверсия спектра цифрового сигнала
Принципы интерполяции и децимации цифровых сигналов. Применение к задачам обработки сигналов в МСП, полосовой фильтрации и цифрового спектрального анализа. – 4 часа.
Тема 15.3. проблемы разработки ускоренных алгоритмов цос
Усеченные алгоритмы быстрого преобразования Фурье, Уолша-Адамара, Хаара и др., их приложения к задачам приема, синхронизации и разделения сигналов. Адаптивные методы обработки.
Тема 15.4. Перспективы развития теории и техника цос
Вейвлет – технологии обработки сигналов. Банки фильтров на процессорной основе. Проектирование систем ЦОС по схеме «модель – алгоритм - программа». Отладочные модули и платформы на сигнальных процессорах.
Примерный перечень лабораторных работ
ЧАСТЬ 1
1. Линейные искажения в функциональных устройствах систем телекоммуникаций.
2. Нелинейные искажения в функциональных устройствах систем телекоммуникаций.
3. Основные параметры ЭМС функциональных устройствах систем телекоммуникаций.
4. Исследование характеристик синтезаторов частот.
5. Исследование характеристик согласованного фильтра на линиях задержки.
6. Исследование характеристик антенных устройств систем телекоммуникаций.
ЧАСТЬ 2
1. Дискретные последовательности и их Z-преобразования. Свойства Z-преобразований.
2. Алгоритмы и схемы формирования дискретных последовательностей по заданным Z-преобразованиям.
3. Исследование алгоритмов БПФ с прореживанием по времени и с прореживанием по частоте.
4. Спектрально-корреляционный анализ сигналов на базе алгоритмов БПФ.
5. Согласованные фильтры для дискретных сигналов (на основе КИХ-фильтра, на основе БПФ).
6. Функциональные преобразования дискретных сигналов методом быстрой свертки (дифференцирование, интегрирование, НЧ-фильтрация, преобразование Гильберта, автосвертка).
7. Расчет и моделирование цифровых фильтров, метод временной выборки.
8. Расчет и моделирование цифровых фильтров, метод частотной выборки.
ЧАСТЬ 3
1. Цифровые генераторы сигналов специальной формы.
2. Цифровые модуляторы сигналов с амплитудной, балансной и однополосной модуляцией (АМ, БМ и ОМ).
3. Расчет и моделирование цифровых демодуляторов для сигналов с АМ, БМ и ОМ.
4. Оптимальный прием сигналов на цифровых согласованных фильтрах.
Все занятия 4-х часовые, проводятся в компьютерном классе с применением пакета «Matlab» (или аналогичного), специальных прикладных программ и перепрограммируемых отладочных модулей на сигнальных процессорах.
Все занятия четырехчасовые, проводятся в компьютерном классе с применением пакета «Matlab» (или аналогичного), специальных прикладных программ и перепрограммируемых отладочных модулей на сигнальных процессорах.
Примерный перечень курсовых проектов
1. Проектирование синтезатора частот.
2. Проектирование приемо-передающих модулей СВЧ.
3. Проектирование антенного устройства.
4. Разработка приемо-передающего модуля для систем связи с широкополосными сигналами.
Примерный перечень тем курсовых работ
1. Формирование дискретных последовательностей (сигналов) различной формы. По исходным данным S(к) к=0,1,… определяются Z-преобразование и возможные схемы «генераторов» данной последовательности. Разработка предложений по формированию сигналов специальной формы, оптимизации сигналов, формированию модулированных сигналов.
2. Определение и анализ спектрального состава дискретных сигналов с использованием Z-преобразований. По исходным данным S(к) к=0,1,… предварительно определяется Z-преобразование, затем на основе взаимосвязи Фурье и Z-преобразований проводится спектральный анализ. Разработка предложений по программной реализации.
3. Спектральный анализ сигналов на основе алгоритмов БПФ (варианты с «прореживанием» по времени и по частоте). Описание алгоритмов, выбор и обоснование варианта, размера массивов, разрешающей способности, объема вычислений. Разработка предложений по применению анализаторов (динамический контроль сигналов, синтетическая телефония, контроль качества работы канала связи и др.).
4. Преобразования аналог-цифра и цифра-аналог. Назначение, характеристики и параметры преобразователей. Расчет и выбор параметров, оценка шума квантования. Схемотехническая реализация АЦП и ЦАП. Предложения по применению к обработке речевых сигналов.
5. Спектрально-корреляционный анализ сигналов на основе алгоритмов БПФ (как расширение тематики №3). Выбор и обоснование алгоритмов. особенности анализа непериодических (шумовых) сигналов. Примеры применения в задачах обработки сигналов.
6. Фильтрация сигналов методом быстрой свертки. Обоснование процедуры. Разработка алгоритмов и программ на примерах дифференцирования и интегрирования, преобразования Гильберта, низкочастотной фильтрации сигналов. Машинные эксперименты, анализ качества фильтрации, рекомендации по применению.
7. Проектирование и расчет КИХ-фильтров. Выбор и анализ аналогового прототипа, аппроксимация характеристик, расчет параметров фильтра, оценка разрядности коэффициентов фильтра и регистров оперативной памяти. Рекомендации по применению.
8. Проектирование и расчет БИХ-фильтров. Особенности перехода от аналогового прототипа к цифровому. Выбор метода (метод прямого Z-преобразования, метод билинейного преобразования), расчет параметров фильтра. Моделирование, машинный эксперимент. Рекомендации по применению.
9. Формирование и моделирование сигналов АМ, БМ и ОМ. Общая структура модулятора. Применение преобразования Гильберта. Спектральный состав аналитического сигнала. Алгоритмы, программы и машинный эксперимент. Рекомендации по применению.
10. Цифровые демодуляторы для АМ, БМ и ОМ сигналов. Варианты построения демодуляторов на основе понятий «аналитический сигнал» и «комплексная огибающая». Спектральный анализ. Алгоритмы, программы и машинный эксперимент. Рекомендации по применению.
ЛИТЕРАТУРА
Основная
1. Твердотельные устройства в технике связи / , , . – М.: Радио и связь, 1988.
2. , Ногин аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов. 2-е изд. – М.: Горячая линия–Телеком, 2001.
3. Князев теории и практики обеспечения электромагнитной совместимости радиоэлектронных средств. – М.: Радио и связь, 1984.
4. Системы ФАПЧ / , . – М.: Связь, 1972.
5. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: ЭКО-ТРЕДЗ, 1998.
6. Сазонов и устройства СВЧ. – М.: Высш. шк., 1988.
7. и др. Цифровая обработка сигналов: Справочник. – М.: Радио и связь, 1985.
8. Сергиенко обработка сигналов. – СПБ.: Питер, 2002.
9. Теория электрической связи: Учебник для вузов / Под ред. . – М.: Радио и связь, 1998.
10. Теория и применение цифровой обработки сигналов. – М.: Мир, 1973.
Дополнительная
1. Основы проектирования антенных устройств СВЧ / Под ред. . – М.: ВИЗРУ, 1970.
2. Крылов -фазовая конверсия.– М.: Радио и связь, 1980.
3. , ФАПЧ. – М.: Связь, 1966.
4. Анализ и параметрический синтез импульсных систем с фазовым управлением / , , . – Мн.: Навука и тэхнiка, 1993.
5. Проектирование радиопередающих устройств / Под ред. . – М.: Радио и связь, 1984.
6. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. пособие для вузов / Под ред. . – М.: Радио и связь, 1981.
7. и др. Цифровая фильтрация и обработка сигналов: Учеб. пособие. – Мн.: «Университетское», 1995.
8. Рао преобразования при обработке цифровых сигналов. –М.: Связь 1980.
9. Лосев устройства обработки информации. Алгоритмы цифровой обработки: Учеб. пособие для вузов. – Мн.: Выш. шк., 1990.
10. , Рейдер теории чисел в цифровой обработке сигналов. – М.: Радио и связь, 1983.
11. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра: Пер. с англ. /Под ред. . – М.: Радио и связь, 2000.
12. Прокис Дж. Цифровая связь: Пер. с англ. /Под ред. . – М.: Радио и связь, 2000.
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-45-002/тип.
СИСТЕМЫ ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ И РАДИООПРЕДЕЛЕНИЯ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям
1Многоканальные системы телекоммуникаций,
1Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения
Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
Составитель:
, доцент кафедры систем телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
Рецензенты:
, начальник управления телевидения, радиосвязи и радиовещания Министерства связи Республики Беларусь;
Кафедра радиосвязи и радиовещания Учреждения образования «Высший государственный колледж связи» (протокол от 01.01.2001 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой систем телекоммуникаций Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.);
Научно-методическим советом по направлению 1-45 Телекоммуникации УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
Ответственный за редакцию:
Ответственный за выпуск:
пояснительная записка
Типовая программа по дисциплине «Системы подвижной радиосвязи и радиоопределения» («СПРиР») разработана для студентов высших учебных заведений по специальностям 1Многоканальные системы телекоммуникаций и 1Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения. Она предусматривает чтение лекций и проведение лабораторных занятий.
Цели преподавания дисциплины – изучение основных положений по организации подвижной радиосвязи и радиоопределения, детальное изучение систем персонального радиовызова, транкинговых, сотовых и спутниковых систем подвижной радиосвязи и радиоопределения; изучение взаимодействия СПРиР с сетями общего пользования, внутренних и межсистемных протоколов обмена информацией, основ цифровой обработки сигналов, кодирования и модуляции, применяемых в СПРиР.
В результате изучения дисциплины «СПРиР» студент должен:
знать:
- основные принципы построения систем подвижной связи в зависимости от их назначения;
- математическое описание энергетических потерь на радиолинии и показателей системы;
- основные модели предсказания потерь при распространении сигналов на радиолиниях;
- принципы построения и функционирования систем персонального радиовызова, транкинговых, сотовых и спутниковых СПРиР;
- методы адресного установления радиосвязи и взаимодействия с сетями общего пользования;
- основы формирования сигналов в СПРиР;
- методы и средства передачи данных и радиоопределения;
- принципы построения спутниковых систем персональной связи;
уметь характеризовать физические процессы на радиолиниях, а также процессы, происходящие при формировании, обработке и приемопередаче сигналов в системах подвижной связи;
уметь анализировать:
- основные процессы при установлении исходящих и входящих вызовов;
- методы формирования и обработки речевых сигналов;
- методы кодирования и декодирования сигналов в прямом и обратном каналах связи;
- способы и системы приемопередачи сигналов в СПРиР;
- причины замираний сигналов и неустойчивой связи, пути защиты информации от несанкционированного приема;
|
Из за большого объема эта статья размещена на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
