УТВЕРЖДАЮ
Директор Института РТС
__________________
«_____»_________________2016 г.
ПРОГРАММА
Государственного экзамена по направлению подготовки бакалавров
11.03.01 Радиотехника
профиль подготовки
«Радиотехнические средства передачи, приёма и обработки сигналов»
Вопросы для подготовки к государственному экзамену
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ
Понятие сигнала. Классификация сигналов. Математическое описание сигналов. Разрывные функции (функция Дирака, Хевисайда, знаковая функция, прямоугольный импульс). Дифференцирование сигналов. Основные характеристики непериодических и периодических сигналов. Линейное пространство сигналов. Понятие базиса. Скалярное произведение сигналов. Норма. Обобщённый ряд Фурье. Обобщённый спектральный анализ сигналов. Спектральный анализ периодических сигналов. Ряд Фурье в комплексной форме. Свойства коэффициентов ряда. Понятие комплексного, амплитудного и фазового спектра периодического сигнала. Спектральные диаграммы. Понятие амплитудного и фазового спектра периодического сигнала. Спектральный анализ непериодических сигналов. Преобразование Фурье, спектральная плотность, амплитудный и фазовый спектр непериодического сигнала. Взаимосвязь между спектрами периодических и непериодических сигналов. Основные свойства преобразования Фурье (линейность, опережение/запаздывание, дифференцирование сигнала, изменения масштаба времени, смещение спектра сигнала, симметрии) и их использование при спектральном анализе. Прямое и обратное преобразования Лапласа. Коэффициент взаимной корреляции сигналов и его свойства. Взаимная корреляционная функция сигналов и её свойства. Автокорреляционная функция сигнала и её свойства. Понятие радиосигнала. Математическое описание радиосигнала, огибающая, комплексная огибающая, мгновенная фаза, полная фаза, несущая частота, мгновенная частота. Спектр радиосигнала. Корреляционные характеристики радиосигналов, временная, частотная и частотно-временная корреляционная функция. Периодические радиосигналы. Понятие линейной цепи. Дифференциальное уравнение линейной цепи. Принцип суперпозиции. Формула Дюамеля. Понятие линейной узкополосной цепи. Преобразование модулированных радиосигналов в линейной узкополосной цепи. Понятие нелинейной цепи. Безынерционный нелинейный элемент. Вольтамперная характеристика, рабочая точка, рабочий участок, статическое сопротивление, дифференциальная проводимость (крутизна). Нелинейные частотно-избирательные цепи, основные принципы формирования и обработки радиосигналов: нелинейное резонансное усиление, умножение частоты, линейное и квадратичное детектирование. Нелинейные преобразования сигналов с использованием управляющих воздействий: преобразование частоты, синхронное детектирование, амплитудная модуляция. Классификация сигналов. Дискретизация сигналов, интервал Котельникова (Найквиста). Теорема Котельникова. Z – преобразование, его свойства. Дискретизация спектра сигнала. Теорема Котельникова в частотной области. Спектральное представление дискретных сигналов. Быстрое преобразование Фурье. Формулировка задачи восстановления (интерполяции) сигналов. Локальная полиномиальная интерполяция. Локальная полиномиальная интерполяция первого порядка. Понятие цифрового фильтра, разностное уравнение. Структурные схемы цифровых фильтров. Принцип суперпозиции, линейные дискретные системы и оператор свёртки, временные характеристики цифровых фильтров, принцип причинности и физическая реализуемость. Принцип транспозиции. Частотные характеристики цифровых фильтров. Системная функция. Взаимосвязь основных характеристик цифровых фильтров. Последовательное и параллельное соединение цифровых фильтров. Каноническая схема цифрового фильтра. Основные характеристики цифрового фильтра первого порядка. Основные характеристики цифрового фильтра второго порядка. Устойчивость цифровых фильтров. Методы анализа цифровых фильтров. Прямые методы синтеза цифровых фильтров. Метод взвешивания. Метод частотной выборки. Цифровой фильтр частотной выборки с комплексными коэффициентами. Классификация фильтров по виду частотной характеристики. Параметры фильтров с П-образной АЧХ. Аналоговый фильтр-прототип Баттерворта. Аналоговый фильтр-прототип Чебышёва. Цифровые фильтры Баттерворта и Чебышёва.
УСТРОЙСТВА ПРИЕМА И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Основы статистической теории оптимального приема. Прохождение сигнала и помех через типовые каскады радиоприемных устройств (РПУ). Прием сигналов с аналоговыми видами модуляции. Устройства приема и обработки дискретных сигналов. Устройства приема и обработки радиолокационных и радионавигационных сигналов. Специальные приемники. Применение цифровой обработки сигналов в РПУ. Перспективы развития РПУ. Основные задачи теории оптимальных методов приема: обнаружение, различение, оценка параметров, фильтрация, разрешение сигналов. Задачи анализа и синтеза. Оптимальное байесовское различение полностью известных сигналов. Оптимальные небайесовские приемники полностью известных сигналов. Оптимальный прием сигналов со случайной начальной фазой. Оптимальные алгоритмы приема сигналов с межсимвольной информационной связью. Введение в теорию оптимальной линейной и нелинейной фильтрации.
УСТРОЙСТВА ГЕНЕРИРОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Трехточечная схема транзисторного автогенератора. Автогенераторы на интегральных микросхемах. Методы стабилизации частоты автогенераторов. Методы получения дискретного множества частот. Цифровой синтезатор частот с системой ФПЧ. Методы формирования модулированных сигналов в радиопередатчиках. Искажения в ВЧ и СВЧ усилителях мощности. Методы их снижения. Побочные излучения генераторов и передатчиков.
ЦИФРОВЫЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
Структурная схема и характеристики РТС ПИ. Сообщения и сигналы. Основы теории информации. Кодирование. Модели каналов связи. Виды модуляции и демодуляции. Синхронизация в РТС ПИ. Передача непрерывных сообщений. Многоканальные РТС ПИ. Основы применения широкополосных сигналов в радиотехнических системах. Фазоманипулированные широкополосные сигналы. Кодирование в системах с ШПС. Системы фазоманипулированных сигналов. Системы со скачкообразной перестройкой частоты. Формирование широкополосных сигналов. Корреляционная обработка и демодуляция. Синхронизация в системах с ШПС. Требование к радиочастотному тракту. Учёт влияния преднамеренных помех. Использование широкополосных систем связи в коммерческих целях. Информация, сообщения, сигналы. Первичные сигналы. Виды сигналов. Обобщенная структурная схема радиосистемы передачи информации. Задачи кодирования сигналов. Виды и характеристики кодов. Экономное и помехоустойчивое кодирование. Виды помех в РСПИ. Классификация систем передачи информации. Основные характеристики систем передачи информации. Математические модели сообщений. Дискретные сообщения. Математические модели сообщений. Непрерывные сообщения. Векторное представление сообщений и сигналов. Дискретизация и восстановление непрерывных сообщений. Способы представления и восстановления сообщений. Преобразование сообщений в цифровую форму. Равномерное и неравномерное квантование. Квантование с компандированием сигнала. Каналы связи. Классификация. Особенности использования радиоволн различных диапазонов. Количество информации в дискретных сообщениях. Взаимная, собственная и условно-собственная информация. Средняя взаимная информация. Энтропия дискретного источника. Информационная емкость алфавита. Скорость передачи информации. производительность источника сообщений. Избыточность сообщений. еннона о кодировании при отсутствии помех. Экономное кодирование по методу и К. Шеннона. Пропускная способность дискретного канала с шумом. Пропускная способность непрерывного канала с шумом. еннона. Теорема кодирования для канала с помехами. Цифровые методы модуляции. Амплитудная модуляция с пассивной паузой. Цифровые методы модуляции. Амплитудная модуляция со скруглением огибающей сигнала. Цифровые методы модуляции. Фазовая модуляция с различными значениями скачков фазы колебания. Цифровые методы модуляции. Частотная манипуляция с различными значениями индекса манипуляции. Цифровая модуляция. Квадратурная фазовая манипуляция. Цифровая модуляция. Квадратурная фазовая манипуляция со сдвигом. Характеристики и классификация широкополосных шумоподобных сигналов. Частотно-модулированные и многочастотные сигналы. Фазоманипулированные, дискретно частотные и дискретные составные частотные сигналы. Энергетическая, структурная и информационная скрытности РСПИ. Помехоустойчивость систем с широкополосными шумоподобными сигналами. Мощные помехи и принципы борьбы с ними. Псевдослучайные кодовые последовательности. Классы и характеристики. Применение ШПС в спутниковых системах связи, спутниковых радионавигационных системах, в системах сотовой связи локальных радиосетях.
ИСТОЧНИКИ ВТОРИЧНОГО ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Виды неэлектрической энергии и устройства их преобразования в электрическую. Методы уменьшения массогабаритных параметров устройств энергообеспечения радиотехнических систем (УЭ РТС). Структурная схема традиционного и современного источников вторичного электропитания. Основные характеристики и параметры УЭ РТС. Классификация стабилизаторов напряжения и тока. Структурная и принципиальная схемы компенсационного стабилизатора напряжения постоянного тока. Принцип действия КСН с НР. Интегральные стабилизаторы напряжения. Защита в линейных стабилизаторах. Компаратор. Низковольтные КСН с НР. Сравнительный анализ Сравнительный анализ компенсационных стабилизаторов напряжения с непрерывным и импульсным регулированием. Инверторы: классификация и схемотехника. Мощные полевые транзисторы с изолированным затвором (MOSFET) и биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT). Принцип действия инвертора с насыщающимся сетевым трансформатором. Автономный инвертор с коммутирующим трансформатором. Автономный инвертор тока. Автономный инвертор напряжения. Техника энерго - и радиотехнического эксперимента. Физика полупроводниковых структур и их применение в устройствах энергообеспечения радиотехнических систем. Перспективные транзисторные структуры. Преобразователи для УЭ РТС: чопперная схема; бустерная схема; полярно-инвертирующая схема.
Рекомендуемая литература
, Сигов теория связи: учебник для академического бакалавриата. - М.: Юрайт, 2016. - 495 c. Головин генерирования, формирования, приема и обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов / М.: Горячая линия-Телеком, 2012. — 782 с. Сергиенко обработка сигналов: Учеб. пособие для вузов СПб.: Питер, 2006. — 751 с. , Сигов радиоэлектроники и связи. – М.: Высшая школа. 2009. – 735 с. Радиотехнические системы: Учебник для вузов / и др.; Под ред. . — М.: Академия, 2008. — 590 с. , , Куликов в стохастическую радиолокацию. Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия-Телеком, 2015. – 376 с. , , Шпак : стохастический подход. – М.: Горячая линия-Телеком, 2016 – 520 с. Арсеньев устройства радиоэлектронных средств. – М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М. 2014. – 544 с.Заведующий кафедрой ТРР
