НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Факультет радиотехники электроники и физики
Кафедра теоретических основ радиотехники
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан РЭФ
“___ ”______________200 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины
Прием и обработка сигналов
ООП 201500 Бытовая радиоэлектронная аппаратура, дипломированный специалист
Факультет радиотехники, электроники и физики
Курс 4, семестр 8
Лекции 51 час.
Лабораторные работы 17 час.
Курсовая работа 8
Самостоятельная работа 52 час.
Зачет 8
Всего 120 час.
Новосибирск
2006
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 201500 Бытовая радиоэлектронная аппаратура.
151 тех/дс от 17. 03.2000 г.
СП.04, дисциплины специализации, СД.03
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры РПиРПУ, № протокола __ от __________
Программу разработал
д. т.н., профессор,
Заведующий кафедрой
д. т.н., профессор,
Ответственные за основную
Заведующий кафедрой ПП и МЭ
д. т.н., профессор
Заведующий кафедрой РП и РПУ
д. т.н., профессор
1. Внешние требования
Общие требования к образованности определяются ГОС № 000 тех/дс (табл. 1):
Таблица 1
Шифр дисциплины | Содержание учебной дисциплины | Часы |
ГОС СД.02 | понятие сообщения, аналоговые и цифровые сигналы, используемые в радиовещании и телевидении; помехи приему и их характеристики; критерии оценки качества полученных сообщений; функциональные операции (фильтрация, преобразование, усиление, демодуляция, декодирование и др.), выполняемые в устройствах приема сигналов и выделения сообщений; структурные схемы приемников; технические требования, предъявляемые к приемникам и его функциональным узлам, обеспечивающие достижение нормативных показателей качества; функциональные и схемотехнические особенности радиоприемников сигналов с амплитудной, частотной, однополосной модуляцией, приемников стереофонических и цифровых сигналов, радиотракта телевизионных приемников и СВЧ тюнеров систем спутникового телевидения; приемники оптического диапазона волн; варианты схем приемников с использованием современной элементной базы электрорадио-компонентов - интегральных микросхем, элементов функциональной электроники, сигнальных микро-процессоров и однокристальных контроллеров; методы расчета и моделирования электрических схем с использованием компьютерных средств; стандартные методики измерения нормируемых параметров приемников различного назначения; методы синтеза, анализа и оптимизации при проектировании приемных устройств. | 120 |
Согласно п. 1.3 ГОС инженер должен знать: основные научно-технические проблемы и перспективы развития радиотехники и областей ее применения; элементную базу, основные структуры, схемотехнику, свойства и методы расчета устройств формирования, излучения, приема, усиления и обработки сигналов; структуры и возможности основных систем получения и передачи информации об окружающей среде и объектах материального мира; базовые языки и основы программирования, методы хранения, обработки, передачи и защиты информации, типовые программные продукты, ориентированные на решение научных и проектно-конструкторских задач радиотехники; математический аппарат и численные методы, физические и математические модели процессов и явлений, лежащих в основе принципов действия приборов и устройств радиоэлектроники; основные принципы и методы расчета, проектирования и конструирования радиотехнических устройств и систем на базе системного подхода, включая этапы системного, схемного, конструкторского и технологического проектирования, требования стандартизации технической документации; пути повышения качества, надежности и долговечности радиоэлектронных устройств; основы экономики, организации труда и управления коллективом
Согласно п. 7.1 ГОС инженер должен уметь применять: методы исследования, проектирования и проведения экспериментальных работ; методы организации и осуществления измерений и исследований, включая организацию и проведение стандартных испытаний и технического контроля, обеспечивающих требуемое качество продукции; методы и компьютерные системы проектирования и исследования радиотехнических устройств и систем; методы выполнения технических расчетов и оценки экономической эффективности исследований, разработок и готовых изделий; правила и методы монтажа, настройки и регулирования радиоэлектронной аппаратуры, контроль за ее состоянием и правильным использованием; действующие стандарты, технические условия, положения и инструкции по оформлению технической документации; методы оптимальной организации труда профессиональных групп при проектировании и создании образцов новой техники.
2. Особенности (принципы) построения дисциплины
Особенности (принципы) построения дисциплины описываются в табл. 2.
Таблица 2
Особенности (принципы) построения дисциплины
Особенность (принцип) | Содержание |
Основание для введения курса | ГОС № 000 тех/дс |
Адресат курса | Студенты 4 курса, обучающиеся по специальности 201500 Бытовая радиоэлектронная аппаратура. |
Главная цель | После изучения материала курса студент будет владеть методами и практическими навыками проектирования, исследования и эксплуатации радиоприёмных устройств. |
Ядро курса | методы приема радиосигналов (супергетеродинный, инфрадинный, прямого усиления и прямого преобразования), методы расчета и обеспечения чувствительности, одно - и многосигнальной частотной избирательности, динамического диапазона по основному и соседнему каналам, методы анализа и синтеза систем автоматического регулирования в устройствах приема и обработки радиосигналов, методы моделирования и проектирования радиоприёмных устройств по заданным показателям качества с использованием современной элементной базы, а также методы экспериментального исследования радиоприемников и их функциональных узлов |
Требования к начальной подготовке, необходимые для успешного усвоения Вашего курса | Табл. 3 |
Уровень требований по сравнению с ГОС | Уровень требований соответствует ГОС |
Объём курса в часах | Лекции - 51 ч, Лабораторные работы - 17 ч, Самостоятельная работа - 52 ч |
Основные понятия курса | Приём радиосигналов. Методы обработки сигналов в РПУ. Селективные усилители, преобразователи частоты, детектор, АРУ и АПЧ. |
Направленность курса на развитие общепредметных, общеинтеллектуальных умений, обладающих свойством переноса | Обобщение, анализ методов обработки радиосигналов и оценка их эффективности |
Обеспечение последующих дисциплин | Табл. 3 |
Практическая часть курса | Практические занятия – 17 час., лабораторные занятия – 17 час. и курсовая работа – 8 семестр. Студенты применяют теоретические положения для решения задач анализа основных характеристик радиоприёмных устройств, измерения их характеристик, а также самостоятельного проектирования радиоприёмных устройств с заданными техническими характеристиками. |
Особая технология организации учебного процесса | Использование компьютерного моделирования при проведении лабораторных работ |
Области применений полученных знаний и умений | Проектирование и эксплуатация радиоприемных устройств |
Описание основных "точек" контроля | Промежуточный контроль – по результатам практических занятий, контрольной работы и лабораторных работ, а в конце семестра – по результатам курсового проектирования и зачета, на который выносятся 50 вопросов, охватывающих все основные аспекты курса |
Курс и современные информационные технологии | В рамках курса выполняется моделирование узлов РПУ на компьютере |
Курс и современное состояние науки и практики | Перспективы развития РПУ: выполнение основных преобразований сигналов в цифровой форме. |
Таблица 3
Междисциплинарные связи
Дисциплина | Знать | Уметь |
Предшествующие по учебному плану дисциплины | ||
Математика | Вычисления в символической и операторной форме | Проводить анализ линейных устройств в операторной форме |
Основы теории цепей | Основные законы электротехники, линейные фильтры, теорию длинных линий | Проектировать и анализировать, низкочастотные и СВЧ цепи. |
Электродинамика и распространение радиоволн | Принципы распространения электромагнитных волн в направляющих системах | Рассчитывать параметры электромагнитных волн в коаксиальных кабелях и волноводах |
Радиотехнические цепи и сигналы | Математическое описание сигналов во временной и частотной областях. Методы модуляции и детектирования | Вычислять параметры сигналов при прохождении их через радиотехнические цепи |
Последующие по учебному плану дисциплины | ||
Основы телевидения и видеотехники | Принципы и методы формирования и обработки телевизионных сигналов, предусмотренных программой | Сформулировать требования к тракту приёмника телевизионных сигналов, оценить искажения этих сигналов |
3. Цели учебной дисциплины
Цели учебной дисциплины описываются в табл. 4.
Таблица 4
После изучения дисциплины студент будет
Номер цели | Содержание цели |
иметь представление | |
1 | об основных методах приема радиосигналов (супергетеродинный, инфрадинный, прямого усиления и прямого преобразования) |
2 | о методах обеспечения основных характеристик устройств приема и обработки радиосигналов - чувствительности, одно - и многосигнальной частотной избирательности, динамического диапазона по основному и соседнему каналам |
3 | о физических принципах построения усилительно-преобразовательного тракта устройств приема и обработки радиосигналов c малым уровнем собственных шумов, с высокой частотной избирательностью, с низким уровнем перекрестных и интермодуляционных помех |
4 | о методах проектирования радиоприёмных устройств по заданным показателям качества с использованием современной элементной базы |
5 | о методах экспериментального исследования радиоприемников и их функциональных узлов |
знать | |
6 | Объект (радиоприёмные устройства) и предмет курса (методы и технические решения, обеспечивающие заданные характеристики РПУ), задачи курса (теоретическая и экспериментальная оценка характеристик и параметров радиоприёмных устройств, разработка радиоприёмных устройств с заданными техническими характеристиками), место курса как дисциплины, входящей в список специальных дисциплин обучения бакалавров по данному направлению |
7 | Понятия основных технических характеристик РПУ (чувствительности, одно - и многосигнальной избирательности, динамического диапазона и др.) |
8 | Основные методы приёма радиосигналов – обеспечения заданных параметров при использовании принципов прямого усиления, супергетеродинного приёма и т. д. |
9 | Методы расчета основных характеристик РПУ, области их использования и точность |
10 | Методы достижения заданных технических характеристик РПУ – методы проектирования РПУ |
11 | Методы измерения основных характеристик РПУ |
уметь | |
12 | Обосновывать выбор методов обработки радиосигналов в РПУ (выбирать принцип построения РПУ – прямого усиления, супергетеродин и т. д.) по заданным техническим требованиям |
13 | Рассчитывать характеристики РПУ по характеристикам и параметрам его каскадов и узлов |
14 | Предлагать и обосновывать технические решения, обеспечивающие заданные технические характеристики каскадов и отдельных узлов РПУ |
15 | Осуществлять разработку и анализ основных характеристик каскадов и узлов РПУ |
16 | Прогнозировать изменение характеристик РПУ при изменении условий функционирования |
17 | Определять характеристики РПУ и его отдельных каскадов по результатам экспериментальных исследований и контрольных испытаний |
18 | Выбирать методы повышения надежности функционирования РПУ в процессе ее эксплуатации |
19 | Представлять результаты решения отдельных задач, экспериментальных исследований и проектирования в соответствии с нормативными документами |
20 | Осуществлять самооценку и самоконтроль при расчете отдельных узлов и РПУ в целом |
4. Содержание и структура учебной дисциплины
Описание лекционных занятий размещается в табл. 5. Обучение по данной дисциплине организуется в 8-м семестре.
Таблица 5
Темы лекционных занятий | Ссылки на цели курса | Часы |
Понятие единого информационного канала. Определение термина РПУ. Классификация РПУ по назначению, характеру обрабатываемых сигналов, диапазону рабочих частот и другим параметрам и характеристикам. Структурные схемы основных типов РПУ: прямого усиления, супергетеродинных и др. | 1, 6, 8 | 3 |
Основные характеристики и параметры РПУ. Диапазон рабочих частот, чувствительность, избирательность, динамический диапазон и др. | 7 | 3 |
Собственные шумы РПУ. Природа возникновения шумов в РПУ. Шумы активных сопротивлений. Шумовые свойства полупроводниковых приборов: диодов, биполярных и полевых транзисторов. | 3, 9, 10, 13, 14 | 2 |
Шумы четырехполюсников и многокаскадных схем. Вторичные шумовые параметры. Коэффициент шума и шумовые температуры четырехполюсников. Связь коэффициента шума и шумовой температуры с чувствительностью РПУ. Коэффициент шума многокаскадной линейной схемы. | 3, 9, 10, 13, 14 | 2 |
Цепи частотной селекции и межкаскадного согласования РПУ. Основные функции и элементы теории проектирования линейных фильтров. Фильтры на основе одиночного колебательного контура и системы контуров. | 2 | 8 |
Входные цепи РПУ. Эквивалентная схема замещения антенны. Входные цепи при ненастроенной антенне: основные виды, схемотехника, основные параметры и их зависимость от частоты настройки. Входные цепи при настроенной антенне: коэффициенты передачи, коэффициент шума и др. Особенности конструкции входных цепей для различных частотных диапазонов. | 5, 7, 9, 10, 13-15 | 10 |
Селективные усилители. Особенности схемотехники. Усилители по схеме с ОЭ, ОИ, ОБ и ОЗ. Их основные параметры и свойства: резонансный коэффициент передачи, селективность, коэффициент шума, устойчивость, уровень линейных и нелинейных искажений, интермодуляционные и перекрестные взаимодействия в селективных усилителях. Особенности конструкции и расчета селективных усилителей радиочастоты и промежуточной частоты. | 4, 5, 9, 10, 13-15, 17 | 6 |
Преобразователи частоты. Основные положения теории преобразователя частот на невзаимном нелинейном элементе. Матрица Y-параметров преобразователя частоты. Основные параметры и характеристики преобразователя частоты: коэффициент передачи, избирательность, коэффициент шума, устойчивость, нелинейные и линейные искажения. Методы повышения избирательности преобразователя частоты и приёмника в целом. Схемотехника транзисторных и диодных преобразователей частоты. | 4, 5, 9, 10, 13-15, 17 | 6 |
Детекторы радиосигналов. Основные задачи, решаемые детекторами. Основные характеристики и параметры детекторов радиосигналов. Амплитудные, частотные, фазовые и синхронные детекторы. Их схемотехника, основные параметры и свойства. | 4, 5, 9, 10, 13-15, 17 | 6 |
Автоматические и ручные регулировки и настройки в РПУ. Методы перестройки рабочей частоты и коэффициента усиления. Системы АРУ, АПЧ и ФАПЧ: решаемые задачи, основные элементы, основные параметры, методы анализа и синтеза. | 4, 5, 9, 10, 13-15, 17 | 3 |
Помехозащищенность РПУ. Основные виды радиопомех на входе РПУ и их свойства. Воздействие помех на основные каскады РПУ и приёмник в целом. Основные методы повышения помехозащищенности и их техническая реализация. | 1, 2, 8, 12, 18 | 1 |
Обзор особенностей построения и схемотехники основных видов РПУ. | 1, 2, 6, 8, 12, 17, 18 | 1 |
Описание лабораторных работ размещается в табл. 6. Обучение по данной дисциплине организуется в 8-м семестре.
Таблица 6
Тема | Выполняя работу, студент: | Ссылка на цели | Часы |
Преселектор РПУ. Входные цепи и усилитель радиочастоты | - проводит предварительный расчет основных характеристик входной цепи по индивидуально (по бригадам) заданным исходным данным; - экспериментально измеряет основные свойства входной цепи и УРЧ: - резонансный коэффициент передачи входной цепи и его зависимость от частоты настройки и вида связи с антенной; - частотно-селективные свойства входных цепей и их зависимость от частоты настройки и вида связи с антенной; - зависимость коэффициента усиления и частотно-селективных свойств УРЧ от параметров обратной связи и частоты настройки; - оформляет и обрабатывает результаты экспериментов согласно действующих нормативных документов и методических указаний; | 2, 5, 7, 11, 17, 19, 20 | 4 |
Преобразователь частоты | - проводит предварительный расчет основных характеристик преобразователя частоты по индивидуально (по бригадам) заданным исходным данным; - экспериментально определяет основные свойства преобразователя частоты на биполярном транзисторе: - количество и частотное положение каналов приёма; - зависимость коэффициента передачи от режима работы преобразователя частоты и выбранного канала приёма; - селективность преобразователя частоты с включенным преселектором и её зависимость от значения промежуточной и рабочей частот приёмника; - оформляет и обрабатывает результаты экспериментов согласно действующих нормативных документов и методических указаний; | 1, 5, 7, 8, 11, 17, 19, 20 | 4 |
АМ детекторы | - проводит предварительный расчет основных характеристик АМ детектора по индивидуально (по бригадам) заданным исходным данным; - экспериментально определяет основные свойства последовательного диодного АМ детектора тракта ПЧ: - зависимость коэффициента передачи и уровня нелинейных искажений от уровня входного сигнала и глубины его АМ модуляции; - зависимость уровня нелинейных искажений от постоянной времени нагрузки АМ детектора и входного сопротивления УНЧ; - оформляет и обрабатывает результаты экспериментов согласно действующих нормативных документов и методических указаний; | 2, 5, 7, 11, 17, 19, 20 | 4 |
Система АРУ | - проводит предварительный расчет основных характеристик системы АРУ по индивидуально (по бригадам) заданным исходным данным; - экспериментально определяет основные свойства элементов АРУ и каскада УПЧ с АРУ (точнее АРУ двух видов – с задержкой и без неё) в целом: - зависимость коэффициента передачи УПЧ от уровня управляющего напряжения; - зависимость уровня выходного сигнала и уровня нелинейных искажений от уровня входного сигнала и глубины АМ модуляции при выключенной и включенной АРУ; - зависимость частотно-селективных свойств УПЧ с АРУ от уровня входного сигнала; - оформляет и обрабатывает результаты экспериментов согласно действующих нормативных документов и методических указаний. | 2, 5, 7, 11, 17, 19, 20 | 5 |
Структура курса
5. Учебная деятельность
Учебная деятельность включает в себя помещение лекций, выполнение и защиту лабораторных работ, а также выполнение и защиту курсовой работы.
Курсовая работа заключается в проектировании радиоприемного устройства. Курсовая работа оформляется в виде пояснительной записки, которая включает в себя титульный лист, исходные данные и решение поставленной задачи.
Примеры типовых заданий на курсовую работу
Вариант № 1
Тема: Приемник СВ диапазона
1. Диапазон рабочих частот: 0.6 – 1.5 МГц.
2. Чувствительность ≤ 30мкВ.
3. Rвх = 50 Ом.
4. Вид модуляции: АМ.
5. Параметры модулирующего сигнала:
Fмод=0.3 – 3.2 кГц; m=0.4.
6. Селективность: Seск (± 10 кГц) ≥ 55 дБ;
Seзк ≥ 70 дБ;
Seпп ≥ 75 дБ.
7. Уровень выходного сигнала: 1Вт, 4Ом.
8. ОСШ на выходе линейной части 16 дБ.
9. Относительная нестабильность частоты передатчика 3⋅10-5.
10. Изменение выходного сигнала на 3 дБ при изменении входного на 50 дБ.
11. Питание 220 В, 50 Гц.
Вариант № 2
Тема: Приемник УКВ
1. Диапазон рабочих частот: 65 – 74 МГц.
2. Чувствительность ≤ 10-10 Вт.
3. Rвх = 75 Ом.
4. Вид модуляции: ЧМ.
5. Параметры модулирующего сигнала:
Fмод=0.3 – 15 кГц; β=5.
6. Селективность: Seск (± 250 кГц) ≥ 50 дБ;
Seзк ≥ 60 дБ;
Seпп ≥ 70 дБ.
7. Уровень выходного сигнала: 1Вт, 8Ом.
8. ОСШ на выходе линейной части 20 дБ.
9. Относительная нестабильность частоты передатчика 4⋅10-6.
10. Изменение выходного сигнала на 4 дБ при изменении входного на 52 дБ.
11. Питание 220 В, 50 Гц.
Вариант № 3
Тема: Приемник ДВ диапазона
1. Диапазон рабочих частот: 0.15–0.45 МГц.
2. Чувствительность ≤ 30мкВ.
3. Rвх = 50 Ом.
4. Вид модуляции: АМ.
5. Параметры модулирующего сигнала:
Fмод=0.3 – 3.5 кГц; m=0.4.
6. Селективность: Seск (± 20 кГц) ≥55 дБ;
Seзк ≥ 60 дБ;
Seпп ≥ 65 дБ.
7. Уровень выходного сигнала: 0.05Вт,
32 Ом.
8. ОСШ на выходе линейной части 8 дБ.
9. Относительная нестабильность частоты передатчика 7⋅10-5.
10. Изменение выходного сигнала на 3 дБ при изменении входного на 54 дБ.
11. Питание + 27 В.
Вариант № 4
Тема: Радиовещательный КВ приемник
1. Диапазон рабочих частот: 7 – 11 МГц.
2. Чувствительность ≤ 10-10 Вт.
3. Rвх = 175 Ом.
4. Вид модуляции: АМ.
5. Параметры модулирующего сигнала:
Fмод=0.4 – 2.7 кГц; m=0.4.
6. Селективность: Seск (± 10 кГц) ≥ 60 дБ;
Seзк ≥ 65 дБ;
Seпп ≥ 70 дБ.
7. Уровень выходного сигнала: 1В, 4Ом.
8. ОСШ на выходе линейной части 10 дБ.
9. Относительная нестабильность частоты передатчика 3⋅10-5.
10. Изменение выходного сигнала на 5 дБ при изменении входного на 59 дБ.
11. Питание 220 В, 50 Гц.
Вариант № 5
Тема: Приемник охранной сигнализации
1. Рабочая частота: 77 МГц.
2. Чувствительность ≤ 10-10 Вт.
3. Rвх = 150 Ом.
4. Вид модуляции: АМ.
5. Параметры модулирующего сигнала:
три канала (350, 1700 и 3400 Гц); m=0.5.
6. Селективность: Seск (± 15 кГц) ≥ 55 дБ;
Seзк ≥ 65 дБ;
Seпп ≥ 70 дБ.
7. Уровень выходного сигнала: 2 В, 100 Ом.
8. ОСШ на выходе линейной части 16 дБ.
9. Относительная нестабильность частоты передатчика 4⋅10-6.
10. Изменение выходного сигнала на 6 дБ при изменении входного на 62 дБ.
11. Питание +27 В.
6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине
Формой отчетности по дисциплине является зачет. До зачета допускаются студенты, выполнившие и защитившие все лабораторные работы, а также выполнившие и защитившие курсовую работу. Зачет проводится в устной форме и включает в себя 3 вопроса по лекционному курсу. Система оценки знаний студентов – рейтинговая.
Оценка работы студента в течение семестра производится с использованием модульно-рейтинговой системы (табл. 8)
Таблица 8
Таблица максимально возможных рейтингов
Вид деятельности | Максимальный рейтинг |
Промежуточный тест (контрольная работа) | 30 |
Лабораторные работы | 30 |
Курсовая работа | 10 |
Зачет | 30 |
Итого: | 100 |
Оценка: Отлично Хорошо Удовлетворительно | 85 баллов 70 баллов 55 баллов |
7. Список литературы
1. , , Чистяков устройства. - Радио и связь, 1989 г.
2. Радиоприёмные устройства./Под ред. . - М.: Высшая школа, 1989.
3. Устройства приёма и обработки сигналов. Методические указания № 000, 330, 1301,1191, 1622, 1806. Новосибирск. НГТУ.
4. Проектирование радиоприёмных устройств./Под ред. . – М.: Сов. радио, 1976.
5. , , Федорцев проектирования радиоприёмников. – Л.: Энергия, 1977.
6. Сборник задач и упражнений по курсу “Радиоприёмные устройства”: Учеб. пособие для вузов./Под ред. . – М.: Радио и связь, 1984.
8. Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине
Вопросы к зачету
Общие вопросы построения РПУ
1. Классификация РПУ по назначению, рабочему диапазону частот, характеру обрабатываемых сигналов и другим признакам.
2. Структурные схемы основных видов РПУ. Приёмники прямого усиления и супергетеродинные РПУ. Принципы работы, основные достоинства и недостатки.
3. Качественные показатели РПУ. Диапазон рабочих частот, чувствительность, частотная селективность, “верность” приёма, помехоустойчивость, динамический диапазон, параметры ручных и автоматических регулировок. Основные виды чувствительности.
4. Селективность по соседнему каналу, по зеркальному и другим неосновным и побочным каналам приёма. Количественные показатели чувствительности и селективности.
5. Шумы пассивных цепей. Шумы активных сопротивлений, колебательного контура и антенны. Шумы 4kT.
6. Шумы активных элементов. Шумы полупроводниковых диодов, биполярных и полевых транзисторов. Шумовые схемы замещения полупроводниковых диодов и биполярных транзисторов. Первичные шумовые параметры биполярных транзисторов.
7. Шумовые свойства 4-х полюсников. Вторичные шумовые параметры. Коэффициент шума. Основные соотношения для коэффициента шума 4-х полюсника. Связь коэффициента шума с чувствительностью РПУ.
8. Шумовые свойства многокаскадных схем. Коэффициент шума многокаскадной линейной схемы.
Селективные каскады
Одноконтурные и многоконтурные фильтры
1. Одноконтурные и многоконтурные фильтры. Задачи обеспечения частотной селекции и согласования каскадов. Эквивалентная схема замещения одноконтурного фильтра. Его основные свойства.
2. Одноконтурный фильтр в режиме максимального коэффициента передачи.
3. Одноконтурный фильтр в режиме максимального коэффициента передачи при заданной полосе пропускания.
4. Двухконтурный фильтр. Основные свойства.
Входные цепи радиоприемников
5. Назначение входной цепи и её качественные показатели. Эквивалентная схема замещения антенны.
6. Одноконтурные входные цепи с ненастроенной антенной и индуктивной связью. Верхняя и нижняя настройка антенной цепи. Влияние антенной цепи на настройку. Пути уменьшения этого влияния.
7. Одноконтурные входные цепи с ненастроенной антенной и ёмкостной связью. Внешне и внутри ёмкостная связь с антенной. Диапазонные свойства входной цепи с ёмкостной связью. Влияние антенны на настройку цепи. Меры по снижению этого влияния.
8. Входные цепи при настроенной антенне. Коэффициент передачи и коэффициент шума одноконтурной цепи при настроенной антенне.
Селективные усилители
9. Общие сведения. Основные параметры, особенности построения, обобщенная эквивалентная схема замещения.
10. Усилители с ОЭ. Коэффициент усиления и коэффициент шума.
11. Влияние обратной связи на частотно-селективные свойства усилителя с ОЭ.
12. Устойчивость усилителя с ОЭ. Критерий устойчивости. Коэффициент устойчивого усиления. Порядок расчета усилительного каскада с учетом наличия паразитных обратных связей. Методы повышения устойчивости.
13. Усилитель с ОБ и ОЗ. Основные параметры и свойства. Коэффициент усиления, частотно-селективные свойства, коэффициент шума, коэффициент устойчивого усиления.
14. Линейные искажения сигналов в селективных усилителях. Частотные, фазовые и переходные искажения. Искажения непрерывных и импульсных радиосигналов.
15. Нелинейные искажения огибающей радиосигнала в селективных усилителях.
16. Режим многосигнального усиления. Интермодуляционные и перекрестные взаимодействия сигналов.
17. Методы снижения линейных и нелинейных искажений сигналов в селективных усилителях.
18. Особенности построения и проектирования селективных усилителей для разных частотных диапазонов. Основные требования к УРЧ и УПЧ. Особенности проектирования и построения УРЧ. УПЧ с сосредоточенной и распределенной частотной селекцией.
Преобразователи частоты
1. Основные идеи, используемые при преобразовании частот. Замещение преобразователя частоты линейным 4-х полюсником.
2. Y-параметры преобразователя частоты.
3. Избирательность преобразователя частоты. Дополнительные каналы приема. Методы повышения селективности по дополнительным каналам приема. Балансное и фазокомпенсационное подавление дополнительных каналов приема.
4. Избирательность преобразователя частоты. Дополнительные каналы приема. Методы повышения селективности по дополнительным каналам приема. Выбор промежуточной частоты. Приемники с многократным преобразованием частоты. Инфрадинные приемники.
5. Преобразователи частоты на биполярном и полевом транзисторе. Схемотехнические решения. Коэффициент передачи, линейные и нелинейные искажения, устойчивость, коэффициент шума.
6. Преобразователи частоты на полевом транзисторе. Схемотехнические решения. Основные параметры и свойства.
7. Преобразователи частоты на полупроводниковом диоде. Режимы большого и малого уровня сигнала гетеродина. Коэффициент передачи. Коэффициент шума диодного преобразователя частоты в режиме малого уровня сигнала гетеродина.
Детектирование сигналов в РПУ
1. Детектирование радиосигналов. Основные характеристики амплитудных детекторов. Обобщенная структурная схема диодного АМ детектора.
2. АМ детектор слабого сигнала. Статическая детекторная характеристика. Уровень нелинейных искажений.
3. Последовательный диодный АМ детектор сильного сигнала. Основные свойства и характеристики. Линейные искажения. Нелинейные искажения при инерционной нагрузке. Входное сопротивление.
4. АМ детектирование импульсных радиосигналов. Последовательный диодный АМ детектор импульсных радиосигналов. Линейные искажения огибающей и их связь с параметрами детектора.
5. Параллельный диодный АМ детектор. Диодные детекторы с удвоением напряжения. Триодные АМ детекторы.
6. ЧМ детектирование. ЧМ детекторы с расстроенным контуром и парой контуров. Их основные свойства.
7. ЧМ детекторы вида ЧМ-ФМ-АМ. Дробный ЧМ детектор.
8. Фазовые детекторы. Простейший ФД. Синхронный детектор.
9. Ограничители амплитуды. Назначение и решаемые задачи. Схемотехника и работа транзисторных ограничителей.
Регулировки, настройки и подстройки в РПУ
1. Регулировка усиления в РПУ. Основные методы управления усилением. Режимная регулировка усиления. Управляемые диодные аттенюаторы. Основные достоинства и недостатки основных методов регулировки усиления.
2. АРУ. Назначение АРУ. Основные виды АРУ. Их основные достоинства и недостатки. Простая ИАРУ, задержанная ИАРУ, усиленная ИАРУ, бесшумная ИАРУ.
3. Графоаналитический метод анализа ИАРУ.
4. Алгоритм синтеза АРУ.
5. Общие вопросы, связанные с перестройкой приемника по частоте. Проблема сопряжения настроек преселектора и гетеродина. Технические решения, обеспечивающие заданную точность установки и отсчета частоты.
6. Системы АПЧ. Основные виды АПЧ. Общие сведения. Основные элементы АПЧ и их свойства.
7. Параметры системы АПЧ при малых расстройках. Анализ АПЧ ПЧ при малых расстройках. Переходная характеристика. Устойчивость. Ошибки регулирования.
8. Анализ системы АПЧ при больших расстройках. Полоса удержания. Полоса захвата.
Контрольная работа включает в себя вопрос по лекционному курсу и практическое упражнение.
Примеры вариантов контрольной работы
Вариант № 1
Вопрос: Назначение входной цепи и её качественные показатели. Эквивалентная схема замещения антенны.
Задача: Коэффициент перекрытия по частоте входной цепи равен 2.8, а контура гетеродина – 2,5. Вычислить минимальную частоту сигнала, если промежуточная частота равна 400 кГц.
Вариант № 2
Вопрос: Влияние обратной связи на частотно-селективные свойства усилителя с ОЭ.
Задача: Антенна, согласованная со входом приёмника и имеющая шумовую температуру 420 К, подключена к приёмнику с шумовой температурой 580 К и полосой пропускания 10 МГц. Определить чувствительность приёмника, если отношение сигнал/шум на выходе его линейной части должно быть не хуже 3.
Вариант № 3
Вопрос: Замещение преобразователя частоты линейным 4-х полюсником. Его Y-параметры.
Задача: Какой из каскадов УРЧ имеет большее устойчивое усиление на частоте 100 МГц: на биполярном транзисторе, включенном по схеме ОЭ с параметрами y21=50 мСм и y12=0,25 мСм, или на полевом транзисторе, собранном по схеме ОИ, с параметрами S=25 мА/В и C12=0,1 пФ.
4. Рассчитать селективность по зеркальному и соседнему (при расстройке ±300 кГц) каналам, если на входе и выходе смесителя включены одиночные контуры с эквивалентным затуханием 0,02. Частота настройки приёмника равна 50 МГц, промежуточная частота 10,7 МГц.
5. Определить ёмкость нагрузки детектора, если сопротивление нагрузки 1 кОм, длительность радиоимпульса 10 мкс, длительность заднего фронта видеоимпульса 1 мкс.
Вариант № 4
Вопрос: Методы повышения селективности по дополнительным каналам приема. Выбор промежуточной частоты. Приемники с многократным преобразованием частоты. Инфрадинные приемники.
Задача: Рассчитать селективность по зеркальному и соседнему (при расстройке ±300 кГц) каналам, если на входе и выходе смесителя включены одиночные контуры с эквивалентным затуханием 0,02. Частота настройки приёмника равна 50 МГц, промежуточная частота 10,7 МГц.
Вариант № 5
Вопрос: Линейные и нелинейные искажения сигналов в селективных усилителях. Нелинейные искажения сигналов в селективных усилителях.
Задача: Вольт-амперная характеристика смесителя задана в виде:
где ток в мА, а значение напряжения нормировано к 1 В.
Требуется рассчитать крутизну преобразования при амплитуде напряжения гетеродина и напряжении смещения, равных 1 В.
