Рабочая программа учебной дисциплины «Устройства генерирования и формирования сигналов»

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Согласовано	Утверждаю
___________________ Руководитель ООП по направлению 210302 декан ГФ проф.	_______________________ Зав. кафедрой ЭС проф.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

учебной дисциплинЫ

«УСТРОЙСТВА ГЕНЕРИРОВАНИЯ И
ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ»

Направление подготовки:

210302 Радиотехника

Направление подготовки бакалавра

210300 - радиотехника

Специализация: №1

Квалификация выпускника: специалист.

Форма обучения: очно-заочная

Составитель: доцент каф. ЭС

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

Рабочая программа составлена с учетом требований (нормативный документ: ФГОС ВПО) к содержанию и уровню подготовки выпускника по специальности 210302.65 № ____ от

« ____»________20___ г. и в соответствии с рабочим учебным планом специальности 210302, утвержденным ректором Университета 2012 г.

Составитель доцент

Научный редактор профессор

УСТРОЙСТВА ГЕНЕРИРОВАНИЯ И

ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ

1. Цели и задачи дисциплины

Целью дисциплины является изучение и усвоение принципов работы, методов анализа и проектирования основных типов устройств, предназначенных для генерирования и формирования электрических колебаний радиочастотного диапазона, а также знакомство с параметрами и характеристиками таких устройств, с основными техническими и конструктивными требованиями к ним, связью этих требований с назначением и параметрами радиотехнических систем и комплексов.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла С.3 основной образовательной программы подготовки специалистов 210302 «Радиотехника».

Для освоения этой учебной дисциплины требуется предварительная подготовка в объёме полной средней школы, освоение дисциплин: «Электроника», «Схемотехника аналоговых электронных устройств», «Цифровые устройства и микропроцессоры», «Устройства СВЧ и антенны», «Радиоавтоматика».

Дисциплина является предшествующей для освоения отдельных разделов учебных дисциплин «Радиотехнические системы передачи информации», «Цифровая обработка сигналов» и дисциплин вариативной части подготовки специалиста, а также для выполнения выпускной квалификационной работы.

3. Требования к результатам освоения дисциплины

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

а) общекультурных:

-способность к обобщению и анализу информации, постановке целей и выбору путей их достижения (ОК-1);

- умение логически последовательно, аргументировано и ясно излагать мысли, правильно строить устную и письменную речь (ОК-2);

- готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-3);

- стремление к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства (ОК-6)

- быть готовым к кооперации с коллегами, работе в коллективе (ОК-4);

- вести переговоры, устанавливать контакты, устранять (урегулировать) конфликты интересов (ОК–5);

- использовать в своей деятельности нормативные правовые и инструктивные документы (ОК-7);

- осуществлять свою деятельность в различных сферах общественной жизни на основе принятых в обществе моральных и правовых нор (ОК-8);

- понимать и анализировать экономические проблемы и процессы, быть активным субъектом экономической деятельности (ОК-15);

- быть готовым к реализации прав и соблюдению обязанностей гражданина, к граждански взвешенному и ответственному поведению в обществе (ОК-19);

- адаптироваться к новым экономическим, социальным, политическим, культурным ситуациям, изменениям содержания социальной и профессиональной деятельности (ОК-20);

б) профессиональных, в том числе

б1) общепрофессиональных - способность владеть методами решения задач анализа и расчета характеристик радиотехнических цепей (ПК-4); - способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

б2) в области производственно-технологической деятельности - способность собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки и техники (ПК-6); - способность осуществлять анализ состояния научно-технической проблемы, определять цели и выполнять постановку задач проектирования (ПК-8);- способностью разрабатывать структурные и функциональные схемы радиоэлектронных систем и комплексов, а также принципиальные схемы устройств генерирования и формирования сигналов (ПК-9);

б3)в области организационно-управленческой деятельности - - способность изучать научно-техническую информацию в области эксплуатации электронных комплексов, способностью выполнять математическое моделирование объектов и процессов по типовым методикам, в том числе с использованием стандартных пакетов прикладных программ (ПК-14); б4) в области научно-исследовательской деятельности

- способность изучать и использовать специальную литературу и другую научно-техническую информацию, отражающую достижения отечественной и зарубежной науки и техники в области радиотехники (ПК-15);

б5) в области проектной деятельности - способность решать задачи оптимизации существующих и новых технических решений устройств генерирования и формирования сигналов (ПК-16);

способность к реализации программ экспериментальных исследований, включая выбор технических средств и обработку результатов (ПК-17).

- способность разрабатывать необходимую техническую и нормативную документацию в составе творческих коллективов и самостоятельно, контролировать соответствие проектов требованиям стандартов, техническим условиям и других нормативных документов промышленной безопасности; разрабатывать, согласовывать и утверждать в установленном порядке технические, методические и иные документы, (ПК-26);

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать:

- основные принципы и положения конституционного, трудового, гражданского, административного и семейного права;

- роль и место государственной политики в формировании рынка рабочих мест; основные источники научно-технической информации по устройствам формирования радиосигналов;
- технологию изготовления основных элементов устройств формирования радиосигналов;
- компоненты, применяемые при создании устройств формирования радиосигналов, их классификацию;
-источники научно-технической информации (журналы, сайты Интернета) по технологии создания и расчёта устройств формирования радиосигналов.

Уметь:

- извлекать, анализировать и оценивать информацию;

- ориентироваться в мире норм и ценностей, оценивать явления и события с моральной и правовой точек зрения;

- ориентироваться в типовых экономических ситуациях, основных вопросах экономической политики;

- использовать правовые знания в оценке явлений общественной жизни и в собственной деятельности;

- оценить и проанализировать результаты, полученные путем инженерных расчетов

Владеть:
- терминологией в области микроэлектронных устройств формирования радиосигналов;
- навыками поиска информации о параметрах и характеристиках компонентной базы микроэлектроники;
- информацией о технических параметрах компонентов устройств формирования радиосигналов для использования при разработке и использовании радиоэлектронной аппаратуры;
- навыками применения полученной информации при расчёте устройств формирования радиосигналов;

- навыками публичной речи, аргументации, ведения дискуссии и полемики;

- навыками граждански-взвешенного поведения, корректировки своих политических взглядов и действий;

- навыками сотрудничества, ведения переговоров и разрешения конфликтов.

4. Объём дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоёмкость учебной дисциплины составляет 6 зачётных единиц.

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
11	12
Всего	200	100	100
Аудиторные занятия: в том числе	52	26	26
Лекции	20	10	10
Практические занятия (ПЗ), в том числе в интерактивной форме:	8	4	4
Лабораторные работы	24	12	12
Самостоятельная работа: в том числе	148	74	74
Контрольные работы	8	8
Курсовой проект			21
Другие виды самостоятельной работы
Подготовка к лекциям, практическим, лабораторным работам	8	66	53
Вид промежуточной аттестации (зачёт, экзамен)		зачёт	экзамен
Общая трудоёмкость час. зач. ед.	200	100	100
6	3	3

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1	2	3
1	Генераторы с внешним возбуждением.	Тема 1. Общие сведения об устройствах формирования радиосигналов (УФР). Системы радиосвязи и функции, выполняемые радиопередающими устройст­вами, в системах радиосвязи. Классификация радиопередающих устройств. Основ­ные технические характеристики радиопередатчиков и требования к ним. Структурная схема радиопередающего устройства. История развития радиопередающих устройств.
Тема 2. Генераторы с внешним возбуждением. Простейшая схема лампового генератора с независимым возбуждением. Функции импульсов анодного тока и разложение их в ряд Фурье. Недонапряжённый, критический и перенапряжённый режимы работы лампового генератора. Последовательность расчёта генератора с независимым возбуж­дением. Виды колебательных контуров, при­меняемых в качестве нагрузки генератора. Эквивалентное сопротивление и фильтрация гармоник колебательным контуром. Общий КПД генератора. Систе­мы связи контуров. Межкаскадные связи в радиопередатчиках. Схемы последо­вательного и параллельного питания генератора. Параллельное и двухтактное включение генераторных ламп. Простая и сложная схемы выхода передатчика. Генераторы с независимым возбуждением на транзисторах. Особенности схем выхода генера­тора на транзисторах. Сложение мощностей нескольких генераторов.
2	Возбудители генераторов с внешним возбуждением.	Тема3. Автогенераторы. Стабилизация частоты автогенераторов. Требования к автогенераторам. Уравнение автогенератора. Схемы автоге­нераторов. Кратковременная и долговременная нестабильность частоты. Прин­цип стабилизации частоты кварцем. Основные соотношения для трёхточечных схем с кварцевым резонатором. Практические схемы кварцевых генераторов.
Тема 4. Синтезаторы частот. Основные характеристики возбудителей, методы синтеза дискретной сетки частот. Аналоговые и цифровые системы пассивного синтеза частот. Аналоговые и цифровые системы активного синтеза. Системы активного синтеза частот с использованием микропроцессоров в канале управления
3	Генераторы СВЧ.	Тема 5. Генераторы СВЧ. Анализ ламповых автогенераторов. Условия работы генераторных ламп СВЧ-диапазона. Понятие об угле пролёта электронов. Влияние индуктивности вводов и выводов и междуэлектродных ёмкостей генераторной лампы. Осо­бенности конструкции генераторных ламп на СВЧ. Колебательные системы генера­торов метрового и дециметрового диапазонов. Практические схемы и конструкции гене­раторов метрового и дециметрового диапазонов. Генераторы на клистронах, магнетронах, лампах бегущей волны. Генераторы на диодах с отрицательным динамическим сопротивлением.
4	Угловая модуляция.	Тема 6. Угловая модуляция. Фазовая (ФМ) и частотная (ЧМ) модуляции. Основные характеристики радиосигналов с угловой модуляцией и требования к устройствам формирования таких сигналов. Особенности фазовой и частотной модуляции (ФМ и ЧМ). Прямые и косвенные методы и схемы формирования сигналов с ЧМ. Их сравнительные характеристики. Искажения при формировании сигналов с ЧМ. Основные методы и схемы формирования сигналов с ФМ. Спектр ФМ и ЧМ, стабилизация центральной частоты, структурные схемы передатчиков с ЧМ.
5	Амплитудная и однополосная модуляция	Тема 7. Амплитудная модуляция и однополосная модуляция. Частотный спектр модулированных по ампли­туде колебаний. Модуляция смещением, энергетические соотношения, статические модуляционные характеристики, требования к модулятору. Анодная модуляция, энергетические соотношения, модуляционные характеристики, прин­ципиальные схемы, требования к модулятору. Однополосная модуляция. Энер­гетическая эффективность однополосной передачи, принцип повторной баланс­ной модуляции, структурная схема передатчика.
Тема 8. Импульсная модуляция. Импульсный модулятор с частичным разрядом накопителя. Влияние питающих напряжений, периода повторения на форму импульсов. Влияние паразитных параметров схемы на длительность спада импульса.
6	Пути развития устройств генерирования и формирования сигналов.	Тема 9. Пути развития устройств генерирования и формирования сигналов. Расширение диапазона частот генерируемых колебаний как в сторону более высоких (миллиметровые, субмиллиметровые волны и волны оптического диапазона), так и в сторону низких частот. Вытеснение электронных и ионных приборов полупроводниковыми. Повышение КПД передатчиков, уменьшение их веса для мощных передающих систем непрерывного генерирования и для РЛС космического базирования. Развитие методов интегрального исполнения отдельных узлов и передатчика в целом на основе современной технологии. Применение в радиопередающих устройствах элементов дискретной цифровой техники в микроминиатюрном исполнении.

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемой (последующей) дисциплины	Номера разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемой (последующей) дисциплины
1	2	3	4	5
1.	Радиотехнические системы передачи информации	-	+	+	+	+
2.	Цифровая обработка сигналов	-	+	+	+	+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лабор. работы	СРС*	Всего час.
1.	Генераторы с внешним возбуждением.	4	2	6	28	40
2.	Возбудители генераторов с внешним возбуждением.	4	2	6	16	28
3.	Генераторы СВЧ.	2			22	24
4.	Угловая модуляция.	4	2	4	20	30
5.	Амплитудная и однополосная модуляция.	4	2	6	24	36
6	Пути развития устройств генерирования и формирования сигналов.	2		2	9	13

Примечание: СРС – самостоятельная работа студентов

6. Лабораторный практикум

№ п/п	№ раздела дисциплины	Наименование лабораторных работ
1.	1.	Генератор с внешним возбуждением.
2.	2.	Возбудитель генератора с внешним возбуждением.
3.	4.	Модулятор амплитудный, способы модуляции.
4.	5.	Частотная модуляция.
5.	5.	Устройства контроля генераторов.
6.	6.	Генератор на туннельном диоде.

7. Практические занятия

№ п/п	№ раздела дисциплины	Тематика практических занятий (семинаров)	Трудо-емкость (час.)
1.	1.	Расчет выходного каскада генератора с внешним возбуждением.	4
2.	3.	Разработка структуры радиопередающего устройства.	2
3.	5.	Расчет блочной схемы радиопередающего устройства.	2

8. Примерная тематика курсовых проектов.

Студенты выполняют курсовой проект на одну из тем: радиотелефонный передатчик с сеточной модуляцией; радиопередатчик с частотной модуляцией; одночастотныи импульсный передатчик; диапазонный телеграфный передатчик; диапазонный KB однополосный передатчик; радиотелефонный передатчик; дискретный генератор; передатчик СВЧ диапазона.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины:

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1.Генерирование колебаний и формирование радиосигналов: учеб. пособие / , , и др.; под ред. и . – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 416 с.

2. Белов стабильных частот и сигналов. – М.: Изд. Центр «Академия», 2005. – 224 с.

3.Генераторы высоких и сверхвысоких частот: Учеб. пособие / , , и др. – М.: Высш. школа, 2003. – 326 с.

4.Царапкин формирования сигналов – типовой расчёт. Методическое пособие по курсу «Устройства формирования сигналов». – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 24 с.

Дополнительная:

1.Радиопередающие устройства: Учебник для вузов /, , и др.; Под ред. . – М.: Радио и связь, 1996. – 560 с. 2.Карякин генерирования и формирования сигналов в системах подвижной радиосвязи: Учебник для вузов. – М.: Радио и связь, 2007. – 433 с. 3.Белов формирования СВЧ-сигналов и их компоненты. – М., Изд. Дом МЭИ, 2010. – 320 с.

в) программное обеспечение: Multisim 9

г) базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
http:// www. ; www.

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины:

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для презентаций лекций, видеофайлов практических занятий и демонстрационных лабораторных работ.
Проведение лабораторных занятий требует наличия специализированных учебных стендов по заявленной номенклатуре лабораторных работ, оснащённых современной контрольно-измерительной аппаратурой.
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки специалиста 210302 «Радиотехника».

11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины:

Изучение дисциплины производится в тематической последовательности. Студенты очно-заочной формы обучения работают в соответствии с временным режимом, установленным учебным рабочим планом для данных форм обучения. Информация о временном графике работ сообщается преподавателем на установочной лекции. Преподаватель дает указания также по организации самостоятельной работы студентов, срокам сдачи контрольных работ, выполнения лабораторных работ и проведения тестирования.

Дисциплина Устройства генерирования и формирования сигналов, как указывалось выше, является фундаментальной дисциплиной. В связи с этим, приступая к ее изучению, необходимо восстановить в памяти основные сведения из курса общей физики, математики и указанных выше специальных дисциплин.

Методика и последовательность изучения дисциплины соответствуют перечню содержания разделов дисциплины. Материал каждой темы насыщен математическими соотношениями, физическая интерпретация которых зачастую достаточно сложна, поэтому изучение материала требует серьезной, вдумчивой работы.

Изучать дисциплину рекомендуется по темам, предварительно ознакомившись с содержанием каждой из них по программе учебной дисциплины. При первом чтении следует стремиться к получению общего представления об изучаемых вопросах, а также отметить трудные и неясные моменты. При повторном изучении темы необходимо освоить все теоретические положения, математические зависимости и выводы. Рекомендуется вникать в сущность того или иного вопроса, но не пытаться запомнить отдельные факты и явления. Изучение любого вопроса на уровне сущности, а не на уровне отдельных явлений, способствует наиболее глубокому и прочному усвоению материала. Для более эффективного запоминания и усвоения изучаемого материала, полезно иметь рабочую тетрадь (можно использовать лекционный конспект) и заносить в нее формулировки законов и основных понятий, новые незнакомые термины и названия, формулы, уравнения, математические зависимости и их выводы. Целесообразно систематизировать изучаемый материал, проводить обобщения разнообразных фактов, сводить их в таблицы. Подобная методика облегчает запоминание и уменьшает объем конспектируемого материала. До тех пор пока тот или иной раздел не усвоен, переходить к изучению новых разделов не следует. Краткий конспект курса будет полезен при повторении материала в период подготовки к экзамену.

Разработал:

доц. кафедры электронных систем