Рабочая программа по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»

Федеральное агентство связи
Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
(ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»)

Форма утверждена научно-методическим советом

университета протокол № 1  от 18 октября  2011 г.

УТВЕРЖДАЮ
Декан факультетаМРМ,
к. т.н., профессор

«____» ___________ 2013 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы»,
для направления 210400 "Радиотехника"
квалификация (степень) бакалавра,
профиль "Аудиовизуальная техника"

профиль "Радиотехнические средства передачи, приема и обработки сигналов"

Факультет Мобильной радиосвязи и мультимедиа (МРМ)
Кафедра Радиотехнических систем (РТС)

Программу разработал: доцент кафедры РТС, к. т.н., Александр Александрович Калачиков

Новосибирск – 2013

ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Рабочая программа разработана согласно Федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования по направлению 210400 "Радиотехника"  (квалификация (степень) «бакалавр») и рабочему учебному плану по профилю "Аудиовизуальная техника". Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла (Б.3). Шифр дисциплины в рабочем учебном плане – Б3. Б4.

Виды учебной работы

Виды учебной работы	Семестр 1	Семестр 2	Семестр 3	Семестр 4	Семестр 5	Семестр 6	Семестр 7	Семестр 8	Всего
Лекции, часов	50	50
Лабораторные работы, часов	34	34
Практические занятия, часов	18	18
Всего аудиторных занятий, часов	102	102
из них в интерактивной форме, часов	20	20
Самостоятельная работа студентов, часов	78	78
Количество часов, отводимых на экзамен	36	36
Общая трудоемкость дисциплины, часов	216	216
Формы и сроки контроля:
Курсовая работа / проект	x
Расчетно-графическое задание
Коллоквиум	x
Контрольная работа
Зачет
Экзамен	x
Общая трудоемкость дисциплины, ЗЕ*	6	6

*Одна зачетная единица (ЗЕ) эквивалентна 36часам.

Рабочая программа рассмотрена и обсуждена на заседании кафедры РТС (протокол № 6  от  11 февраля 2013г.)

Программу разработал доцент кафедры РТС, к. т.н., доцент
Заведующий кафедрой РТС доцент, к.т. н.	C. В.Воробьева

1 ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина "Радиотехнические цепи и сигналы" является теоретической базой для изучения последующих специальных курсов, в частности, таких как "Устройства приема и обработки сигналов", "Устройства формирования сигналов", "Основы радиотехнических систем" и т. д. Целью преподавания дисциплины является овладение методами математического описания сигналов и передачи сигналов через радиотехнические цепи и изучение физической сути явлений в радиотехнических устройствах.

2 МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ
ОСНОВНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла (Б.3).Шифр дисциплины в рабочем учебном плане – Б3.Б.4. Изучение данной дисциплины базируется на материалах курса

1 .Высшая математика. Разделы: "Обыкновенные дифференциальные уравнения", "Основы операционного исчисления", "Ряды Фурье", "Интеграл Фурье", "Теория вероятностей ", "Теория функций комплексного переменного".

2. Основы теории цепей. Разделы: "Метод комплексных амплитуд", "Частотно-избирательные цепи", "Основы теории четырехполюсников и многополюсников", "Активные четырехполюсники с управляемыми (зависимыми) источниками".

3. Электроника и микроэлектроника. Разделы: "Биполярные транзисторы", "Полевые приборы".

3 ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

3.1 Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

- готовностью выполнять расчет и проектирование деталей, узлов и устройств радиотехнических систем в соответствии с техническим заданием с использованием средств автоматизации проектирования (ПК 10);

- способностью проводить поверку, наладку и регулировку оборудования и настройку программных средств, используемых для разработки, производства и настройки радиотехнических устройств и систем (ПК 27);

- способностью владеть правилами и методами монтажа, настройки и регулировки узлов радиотехнических устройств и систем (ПК 28).

3.2 В результате освоения дисциплины студент должен:

знать        основные понятия, определения, терминологию, относящиеся  к радиотехническим сигналам, цепям и устройствам их  формирования и обработки; основные  виды  детерминированных и случайных сигналов в радиотехнике, их физические характеристики  и  математические модели; временное, спектральное и  геометрическое представления радиотехнических сигналов; основные типы нелинейных элементов, их модели и  способы количественного описания при использовании в радиотехнических цепях и устройствах; методы формирования и преобразования сигналов в линейных, нелинейных и параметрических устройствах;  основы теории оптимальной фильтрации  детерминированных и случайных сигналов;  принципы  синтеза радиотехнических  цепей  с заданными свойствами; принципы цифровой обработки сигналов;

       

уметь        рассчитывать физические, вероятностные и числовые характеристики сообщений, сигналов и помех; использовать спектральный и корреляционный методы анализа детерминированных и случайных сигналов и их преобразований в радиотехнических цепях и устройствах на основе математических моделей сигналов и устройств их обработки; выполнять сравнительный анализ методов и устройств  формирования и обработки сигналов;  выполнять синтез радиотехнических  цепей и устройств с заданными свойствами.

       

владеть         применением базовых положений курса для решения практических задач анализа и синтеза  устройств  радиотехнических систем и преобразования в них; по  применению измерительной аппаратуры и средств вычислительной техники для количественной оценки характеристик детерминированных и случайных сигналов при преобразовании их в радиотехнических устройствах с различными свойствами. Методами решения задач моделирования случайных процессов на ЭВМ, изучения прохождения сигналов через типовые радиотехнические цепи при помощи ЭВМ.

4 СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

5 семестр

№ учеб.  недели	Наименование  лекционных тем (разделов) дисциплины и их содержание	Часов
1	Введение Предмет и задачи радиотехники. Радиоканал и его основные характеристики. Понятие о важнейших преобразованиях  сигналов в радиотехнических цепях,  устройствах,  системах. Некоторые наиболее  распространенные  области  применения  радиотехники  .	2
2	Спектральный и корреляционный анализ детерминированных радиотехнических сигналов Спектральное представление сигналов  как  метод  анализа прохождения  сигналов через радиотехнические цепи, устройства и системы. Спектры периодических сигналов, ряд Фурье в базисе тригонометрических функций.	4
3	Корреляционная и взаимная корреляционная функции. Связь между спектральными и корреляционными характеристиками сигналов.  Функции корреляции дискретных сигналов. Коды Баркера.	2
4	Преобразование детерминированных сигналов  в нелинейных безынерционных устройствах Понятие нелинейной безынерционной цепи (системы). Способы  математического описания характеристик нелинейных элементов.   Преобразование сигналов и их спектров  в  безынерционной нелинейной цепи при гармоническом воздействии. Методы  спектрального анализа. Нелинейные резонансные усилители и  умножители частоты. Безынерционные  нелинейные  преобразования  сигналов  со сложным спектром (суммы гармонических сигналов). Преобразование частоты	4
5	Модулированные сигналы Виды  модуляции радиотехнических сигналов. Сигналы с амплитудной модуляцией и их свойства. Временное, спектральное и векторное представление АМ-сигналов при однотональной модуляции и модуляции сложным сигналом. Ширина спектра АМ-сигнала.  Энергетические характеристики АМ-сигнала. Сигналы с  балансной и однополосной модуляцией.  Формирование и детектирование АМ-сигналов	2
6	Сигналы с угловой модуляцией. Фазовая модуляция  (ФМ)  и частотная модуляция (ЧМ). Спектр однотонального сигнала с угловой  модуляцией при малых и больших значениях индекса модуляции. Практическая ширина спектра.  Формирование и детектирование сигналов с частотной и фазовой модуляцией.	4
7	Теорема и ряд Котельникова. Базис Котельникова.  Использование теоремы и ряда Котельникова для представления  сигналов. Ошибка аппроксимации реального произвольного сигнала рядом Котельникова, выбор интервала дискретизации сигнала	2
8	Узкополосные  сигналы,  их  математическая модель и комплексное  представление.  Комплексная  огибающая,  физическая огибающая и  мгновенная  частота  узкополосного  сигнала,  их свойства. Аналитический сигнал, преобразование Гильберта.	4
9	Основы теории случайных сигналов Случайные сигналы, их математическое описание. Статистические характеристики непрерывных и дискретных случайных  величин: функция распределения и плотность вероятности, моменты. Примеры характерных распределений случайных  величин  (равномерное, гауссово и др.). Моделирование случайных процессов. Моделирование случайных процессов с заданным законом распределения	2
10	Основные понятия теории случайных процессов. Классификация случайных процессов. Вероятностные и числовые характеристики случайных процессов.   Стационарные и эргодические случайные процессы.  Измерение статистических  характеристик  стационарных  эргодических случайных процессов. Гауссовы и марковские процессы.	4
11	. Стационарные и эргодические случайные процессы.  Измерение статистических  характеристик  стационарных  эргодических случайных процессов. Гауссовы и марковские процессы.	2
12	Корреляционная теория стационарных случайных  процессов. Спектральное представление  реализаций СП. Энергетический спектр,  теорема Винера-Хинчина. Эффективная ширина спектра и ее связь с интервалом корреляции. Белый шум, его функция корреляции Моделирование случайных процессов с заданной функцией корреляции	4
13	Узкополосные гауссовские СП, их функция корреляции, распределение огибающей и фазы.  Статистические  характеристики суммы гармонического сигнала и узкополосного гауссова шума.	2
14	Прохождение случайных сигналов через линейные станционарные системы Энергетический спектр и функция  корреляции  случайного сигнала  на  выходе линейной системы. Прохождение случайных сигналов с широким спектром. Шумовая полоса пропускания цепи. Нормализация случайного сигнала на выходе линейной стационарной цепи.	4
15	Преобразование случайных сигналов в нелинейных радиотехнических цепях Плотность распределения вероятностей и числовые характеристики сигнала на выходе безынерционной нелинейной цепи. Нелинейное преобразование узкополосных случайных процессов.	2
16	Прохождение  гауссова случайного процесса через безынерционные нелинейные цепи с различными  характеристиками.  Совместное действие гармонического сигнала и  гауссова  шума  на ограничитель с резонансной нагрузкой.	4
17	Основы теории оптимальной фильтрации детерминированных и случайных сигналов. Понятия отношения сигнал/шум, фильтрации и  оптимального фильтра. Характеристики оптимального (согласованного) фильтра для сигнала известной формы (АЧХ, ФЧХ, ИХ). Сигнал на выходе согласованного  фильтра. Согласованный фильтр как  коррелятор. Отношение сигнал/шум на выходе согласованного  фильтра	2

5 СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ
И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

5 семестр

№ учеб.  недели	Наименование лабораторных работ, практических занятий	№ раздела	Часов
1	Спектральное описание сигналов, ряд Фурье (Пр. з)	2	2
1	Спектральное описание сигналов, ряд Фурье Лр	2	2
2	Корреляционный анализ детерминированных сигналов (ЛР)	3	2
3	Аппроксимация характеристик НЭ Пр	4	2
3	Защита ЛР	2
4	Преобразование Частоты, Амплитудная модуляция ЛР	6	2
5	Частотная модуляция Пр	7	2
5	Частотная модуляция ЛР	8	2
6	Теорема Котельникова Лр	9	2
7	Защита ЛР	10	2
7	Описание случайных процессов Пр	11	2
8	Числовые параметры СП ЛР	12	2
9	Вероятностные характеристики СП Пр	2
9	Защита ЛР	2	2
10	Стационарные случайные процессы ЛР	3	2
11	Корреляционный анализ случайных сигналов ПР	4	2
11	Корреляционный анализ случайных сигналов ЛР	5	2
12	Защита ЛР	6	2
13	Теорема Хинчина Винера ПР	7	2
13	Теорема Хинчина Винера ЛР	8	2
14	Преобразование СП ЛР	9	2
15	Защита ЛР	10	2
15	Согласованная фильтрация Пр	11	2
16	Согласованная фильтрация ЛР	12	2
17	Моделирование СП ЛР	2
17	Защита ЛР	2

6 СОДЕРЖАНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ

Виды и содержание самостоятельной работы	Кол-во ЗЕ /часов	Формы и контроль	Литература и дидактические материалы
Подготовка к лабораторным работам	0.75/24	защита лабораторных работ	Лекционный материал, основная литература по дисциплине, методические указания к лабораторным работам
Выполнение курсовой работы	1/36	защита курсовой работы	Лекционный материал, основная литература по дисциплине, методические указания к лабораторным работам, информация из сети Интернет
Подготовка к экзамену	0.3/12	Экзамен	Лекционный материал, основная литература по дисциплине, методические указания к лабораторным

7 Используемые интерактивные

формы и методы обучения по дисциплине

Виды учебных занятий: лекции (Л), практические занятия (ПЗ), самостоятельная работа студентов (СРС). 

Интерактивные образовательные методы и технологии: анализ конкретных ситуаций, проблемная лекция

№	Тема	Обьем в часах	Вид учебных занятий	Используемые методы	Формируемые компетенции
1	Спектральное описание сигналов, ряд Фурье	4	Лк, пр	анализ конкретных ситуаций	ПК-5, Пк-10
2	Преобразование Частоты, Амплитудная модуляция	4	Лк, пр	анализ конкретных ситуаций	ПК-5, Пк-10
3	Теорема Котельникова	4	Лк, пр	анализ конкретных ситуаций	ПК-5, Пк-10
4	Вероятностные характеристики СП	4	Лк, пр	анализ конкретных ситуаций	ПК-5, Пк-10
5	Теорема Хинчина Винера	4	Лк, пр	анализ конкретных ситуаций	ПК-5, Пк-10
Всего	20

8 Учебно-методическое и информационное

обеспечение по дисциплине

8.1 Список основной литературы:

Гоноровский, цепи и сигналы : учебник для ву-

зов. – М. : Радио и связь, 1986.

3. Нефедов, радиоэлектроники и связи : учебник для вузов. –

М. : Высш. шк., 2002.

4. Баскаков, цепи и сигналы : учебник для вузов. –

М. : Высш. шк., 2000.

9 СОГЛАСОВАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

Кафедра, Ф. И.О., должность	Дисциплина (ы) кафедры	Замечания  и предложения	Подпись, дата.

10 ПЕРЕЧЕНЬ ИЗМЕНЕНИЙ И ДОПОЛНЕНИЙ К РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЕ

Дата	Содержание изменений и дополнений (по темам и разделам)	Примечание

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры РТС

Протокол №  от "____" __________20__ г.

Заведующий кафедрой РТС _____________________

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры

Протокол №  от "____" __________20__ г.

Заведующий кафедрой _____________________

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры

Протокол №  от "____" __________20__ г.

Заведующий кафедрой _____________________

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры

Протокол №  от "____" __________20__ г.

Заведующий кафедрой _____________________