Материал: 2215
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
УТВЕРЖДАЮ Зав. кафедрой КИПР, проф.
_____ _______ В.Н.Татаринов "___"__________ 2012 г.
Формирование и передача сигналов
Методическое пособие по самостоятельной работе студентов (СРС)
для специальности: 160905. 65 – Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования
Факультет: радиоконструкторский (РКФ)
Профилирующая кафедра: Конструирования и производства радиоэлектронной аппаратуры (КИПР)
Курс – 3 Семестр – 5, 6
Учебный план набора 2008 г. и последующих лет
Распределение учебного времени
Лекции |
42 |
часов (ауд.) |
Практические занятия |
18 |
часа (ауд.) |
Лабораторные занятия |
16 |
часа (ауд.) |
Курсовой проект |
16 часов (ауд.) |
Всего аудиторных занятий |
92 часов |
Самостоятельная работа |
68 часов |
Общая трудоемкость |
160 часов |
Экзамен |
5, 6 семестры |
Диф. зачет (курсовой проект) |
6 семестр |
Разработал: |
|
Профессор каф. КИПР |
А.С. Шостак |
|
"___"__________ 2012 г. |
1 |
ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ |
||
ПРОЦЕССЕ ............................................................................................... |
3 |
||
2 |
СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ .............................. |
3 |
|
3 |
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ (18 Ч.) ............... |
8 |
|
4 |
СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ (16 Ч.) ............. |
8 |
|
5 |
КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ (16 Ч.).................................. |
9 |
|
6 |
УЧЕБНО - МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ |
ПО |
|
ДИСЦИПЛИНЕ.......................................................................................... |
9 |
||
6.1. Основная литература:............................................................ |
9 |
||
7 |
ВИДЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ................................ |
10 |
|
8 |
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ ...................... |
12 |
|
|
8.1 |
Самостоятельная работа при выполнении практических |
|
|
|
занятий.......................................................................................... |
12 |
|
8.2 |
Самостоятельная работа при выполнении лабораторных |
|
|
|
работ .............................................................................................. |
14 |
|
8.3 |
Самостоятельная работа при курсовом проектировании...... |
16 |
|
8.4 |
Самостоятельная работа (сводные данные).............................. |
17 |
|
8.5 |
Виды контроля самостоятельной работы студентов............... |
17 |
2
1ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ
1.1.Цели преподавания дисциплины
Дисциплина "Основы электродинамики и распространение радиоволн" относится к дисциплинам из цикла специальных дисциплин (СД. Ф.3)
Целями преподавания дисциплины федерального компонента по специальности 160905.65 Техническая эксплуатация транспортного радиооборудования Формирование и передача сигналов являются:
изучение основных теоретических и практических вопросов в области разработки радиопередающих устройств, формирования и передачи сигналов (ФиПС).
1.2. Задачи изучения дисциплины
Врезультате изучения дисциплины студенты должны знать:
-основы теории построения радиопередающих устройств (РПдУ), методы синтеза таких устройств с заданными характеристиками;
-правила построения и чтения схем РПдУ;
-методы и средства измерения технических характеристик РПдУ;
-основные принципы аналого-дискретной и цифровой схемотехники
РПдУ;
-перспективы развития РПдУ.
1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов (тем), усвоение которых студентам необходимо для изучения данной дисциплины
Дисциплина Формирование и передача сигналов базируется на ранее изученных дисциплинах:
ОПД. Теоретические основы электротехники (ОПД.Ф.4). ОПД. Общая электротехника и электроника (ОПД.Ф.5).
2СОДЕРЖАНИЕ ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ
2.1.Введение в курс - 1час.
Предмет и задачи курса. Связь курса с другими дисциплинами учебного плана. Библиографический обзор. Краткий исторический очерк развития теории и техники передачи информации.
2.2. Общие сведения о системах ФПС - 1 часа.
3
Классификация систем ФПС (по диапазону используемых частот, по мощности, по виду модуляции и т.д.).
Обзор основных видов систем ФПС (радиорелейные, спутниковые, космические, тропосферные, коротковолновые, оптические системы связи). Их особенности и краткая характеристика.
Обобщенная структурная схема систем ФПС. Ее работа. Назначение и особенности отдельных элементов схемы. Особенности оконечного и промежуточных каскадов. Назначение и особенности умножителей частоты
(УЧ).
Основные понятия и определения (ГОСТ 24375-80). Показатели качества функционирования систем ФПС.
2.3 Сигналы и помехи в ФПС – 2 часа
Понятия информации, сообщения, сигнала, помехи. Классификация сигнал: прерывные и дискретные; детерминированные и случайные. Математические модели детерминированных сигналов. Дискретизация непрерывных сигналов во времени (теорема Котельникова), квантование по уровню, ортогональные методы разложения (представления) сигналов. Временная и частотная формы представления сигналов.
Вероятностное описание сигналов.
Помехи в системах ФПС. Классификация. Математические модели аддитивных и мультипликативных помех.
Геометрическое представление сигналов.
2.4. Генераторы с внешним возбуждением (ГВВ) - 6 часов.
Обобщенная структурная схема ГВВ. Основные технические характеристики: рабочая частота (диапазон частот), выходная мощность, коэффициент передачи и т.д.). Требования к ГВВ.
Влияние угла отсечки на работу ГВВ; коэффициенты Берга.
Режимы работы ГВВ (недонапряженный, перенапряженный, сильно перенапряженный). Формы импульсов коллекторного тока в различных режимах работы.
Методы анализы работы ГВВ (графоаналитический, идеализации статических характеристик электронного прибора).
Метод идеализации статических характеристик. Динамическая характеристика Линия граничного режима. Остаточное напряжение. Уравнение коллекторного тока идеализированных характеристиках. Параметры граничного режима. Зависимость мощности первой гармоники от эквивалентного сопротивления нагрузки в граничном режиме.
Изменение параметров при изменении режима работы ГВВ (зависимости напряжений, мощностей от изменения напряжения возбуждения, напряжения базового: смещения, напряжения коллекторного питания, величины коллекторной сопротивления нагрузки).
ГВВ на биполярных транзисторах (БТ) в граничном и недонапряженном режимах. Эквивалентная схема простейшего БТ с ОЭ в
4
активном состоянии. Выражение для тока коллектора. Зависимость коэффициента усиления по току в схеме с ОЭ β от частоты. Свойства БТ в области низких, средних и высоких частот. Эквивалентная схема реального транзистора в активном состоянии в схеме с ОЭ для радиочастот. Связь крутизны входной и проходной характеристик с параметрами эквивалентной схемы БТ. Эквивалентная базовой цепи каскада с ОЭ при закрытом и открытом эмиттерном переходе. Эквивалентная схема коллекторной цепи в активном состоянии и состоянии насыщения.
ГВВ на полевых транзисторах в граничном и недонапряженном режимах. Основные отличия полевого (ПТ) и биполярного транзисторов. Эквивалентная схема простейшего ПТ. Уравнение для тока стока. Уравнение для амплитуды импульсов тока в граничном режиме (ГР).
Теоретическая оценка предельных значений КПД для различных схем ГВВ. Методы повышения КПД. ГВВ на биполярных транзисторах в ключевом режиме. Использование высших гармоник для повышения КПД.
Примеры схемного построения различных ГВВ (резистивный ГВВ, резонансный ГВВ). Назначение элементов схемы. Осциллограммы сигналов в различных точках схемы. Пути протекания токов в схеме.
Цепи питания ГВВ. Схемы с последовательным и параллельным питанием. Достоинства и недостатки. Разделительные и блокировочные элементы. Расчетные соотношения. Использование автоматического смещения.
2.5. Умножители частоты (УЧ) - 2 часа.
Назначение и классификация. Структурная схема и принцип работы УЧ на варикапе. Схемы УЧ на варикапах.
УЧ на транзисторах. У Ч на безынерционном активном элементе. УЧ на инерционном активном элементе.
2.6. Возбудители радиопередатчиков - 4 часа.
Требования к стабильности частоты передатчиков. Возбудители РПдУ. Обобщенная структурная схема. Основные параметры.
Транзисторные автогенераторы (АГ). Общие соображения. Обобщенная структурная схема. Трехточечная схема АГ. Получение основных соотношений (квазилинейный метод). Уравнение баланса амплитуд. Уравнение баланса фаз. Режимы «мягкого» и «жесткого» самовозбуждения. Емкостная и индуктивная трехточка. Классическая схема емкостной трехточки; схема Клаппа.
Нестабильность частоты. Классификация дестабилизирующих факторов. Пути их влияния на нестабильность частоты АГ. Методы повышения стабильности частоты АГ.
Цепи питания АГ.
Кварцевые АГ. Виды, свойства и эквивалентная схема кварцевого резонатора (КВР). Частоты последовательного и параллельного резонанса.
5