Υπουργείο Παιδείας

Δημοκρατία της Λευκορωσίας

· Αριθμός Μητρώου ΤΔ-Ι.008/τύπου.

·

·

·

ΘΕΩΡΗΤΙΚΑ ΘΕΜΕΛΙΑ ΡΑΔΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

σε ειδικότητες 1 Ραδιοπληροφορική,

ΣΥΝΤΑΞΗ ΑΠΟ:

Αναπληρωτής Καθηγητής του Τμήματος Ραδιομηχανικών Συσκευών του Εκπαιδευτικού Ιδρύματος «Κρατικό Πανεπιστήμιο Πληροφορικής και Ραδιοηλεκτρονικής της Λευκορωσίας», Υποψήφιος Τεχνικών Επιστημών, Αναπληρωτής Καθηγητής

ΑΝΑΘΕΩΡΗΤΕΣ:

ΕΠΕΞΗΓΗΜΑΤΙΚΗ ΣΗΜΕΙΩΣΗ

Τα «Θεωρητικά θεμέλια της ραδιομηχανικής» είναι ένας από τους κλάδους που καθορίζει στο περιεχόμενό του την επαγγελματική κατάρτιση μηχανικών στις ειδικότητες 1Ραδιοπληροφορική, Ηλεκτρονική προστασία πληροφοριών. Σκοπός του κλάδου είναι να μελετήσει τα θεωρητικά θεμέλια της σύγχρονης ραδιομηχανικής που σχετίζονται με την ανάλυση ραδιοσημάτων και συσκευών, χρησιμοποιώντας τις γνώσεις που αποκτήθηκαν ως βάση για τη μελέτη των επόμενων κλάδων ραδιομηχανικής.

Ο κλάδος «Θεωρητικά θεμέλια της ραδιομηχανικής» περιλαμβάνει τη μελέτη της θεωρίας ντετερμινιστικών και τυχαίων ραδιοσημάτων, τις αρχές λήψης και μετατροπής τους σε συσκευές ραδιομηχανικής, μεθόδους ανάλυσης γραμμικών, μη γραμμικών και παραμετρικών κυκλωμάτων, σχεδιασμό κυκλωμάτων τυπικής επικοινωνίας συσκευές καναλιών και άλλα πληροφοριακά συστήματα, θέματα βέλτιστης και ψηφιακής επεξεργασίας σήματος. Ο κλάδος χρησιμοποιεί σύγχρονες μαθηματικές μεθόδους για την επίλυση προβλημάτων ανάλυσης ραδιοσημάτων και κυκλωμάτων. Ο στόχος του κλάδου είναι να δημιουργήσει έναν τέτοιο όγκο θεωρητικής και φυσικής γνώσης που θα παρέχει κατανόηση και μετέπειτα μελέτη των κύριων προβλημάτων σύνθεσης και ανάλυσης πολύπλοκων ραδιοφωνικά συστήματα, αξιολογώντας την ποιότητά τους σύμφωνα με διάφορα κριτήρια.

Το πρότυπο πρόγραμμα για τον κλάδο «Θεωρητικά θεμέλια της ραδιομηχανικής» έχει σχεδιαστεί για 170 διδακτικές ώρες. Κατά προσέγγιση κατανομή των ωρών εκπαίδευσης ανά τύπο μαθημάτων: διαλέξεις - 102 ώρες, εργαστηριακά και πρακτικά μαθήματα - 68 ώρες.

Ως αποτέλεσμα της μελέτης της πειθαρχίας, οι μαθητές πρέπει

ξέρω:

Μαθηματικά μοντέλα σημάτων, μέθοδοι για την περιγραφή και την ανάλυση των ιδιοτήτων τους.

Μέθοδοι για την ανάλυση γραμμικών, μη γραμμικών και παραμετρικών κυκλωμάτων.

Σχεδιασμός κυκλώματος και αρχές λειτουργίας τυπικών συσκευών ενός καναλιού ραδιοεπικοινωνίας.

Βασικές αρχές στατιστικής ανάλυσης τυχαία σήματα;

Μέθοδοι ανάλυσης διαδικασιών γραμμικών και μη γραμμικών μετασχηματισμών τυχαίων σημάτων.

Στοιχεία της θεωρίας της βέλτιστης γραμμικής διήθησης;

Βασικές αρχές της θεωρίας της επεξεργασίας ψηφιακού σήματος;

να είναι σε θέση:

Ταξινόμηση ραδιοφωνικών σημάτων και συσκευών σε ένα σύστημα διαφόρων δεικτών.

Επίλυση προβλημάτων ανάλυσης σημάτων και μετασχηματισμών τους χρησιμοποιώντας σύγχρονα μαθηματικά εργαλεία και υπολογιστές.

Αναλύστε τη διαδικασία λειτουργίας των συσκευών ραδιομηχανικής σε διάφορους τρόπους λειτουργίας.

Σύνθεση βέλτιστων και ψηφιακών κυκλωμάτων φίλτρων.

Διεξαγωγή πειραματικής ανάλυσης των σημάτων και των διαδικασιών επεξεργασίας τους χρησιμοποιώντας μοντελοποίηση πλήρους κλίμακας και προσομοίωση υπολογιστή, συντάσσει τα αποτελέσματα των πειραμάτων και διατυπώνει τα κατάλληλα συμπεράσματα.

αποκτήσουν δεξιότητες:

Επίλυση προβλημάτων φασματικής και ανάλυσης συσχέτισης ραδιοσημάτων.

Εφαρμογή υπολογιστών για τον υπολογισμό των φασματικών και χρονικών χαρακτηριστικών των σημάτων και των κύριων παραμέτρων της διαδικασίας των μετασχηματισμών τους.

Διεξαγωγή πειραματικών μελετών ραδιοσημάτων και κυκλωμάτων.

Κατάλογος επιστημονικών κλάδων στους οποίους βασίζεται ο κλάδος «Θεωρητικά θεμέλια της ραδιομηχανικής»: ανώτερα μαθηματικά, θεωρία πιθανοτήτων, φυσική, βασικά στοιχεία της ηλεκτρικής μηχανικής, ηλεκτρονικές συσκευές, βασικές αρχές της θεωρίας κυκλωμάτων.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Το θέμα του κλάδου «Θεωρητικά θεμέλια της ραδιομηχανικής», η ανάγκη και τα χαρακτηριστικά της μελέτης του, η θέση του στο σύστημα εκπαίδευσης ειδικών στη ραδιοπληροφορική. Τα κύρια καθήκοντα της ραδιομηχανικής και οι τομείς εφαρμογής της, τάσεις ανάπτυξης. Σκοπός της ραδιομηχανικής πληροφοριακά συστήματα, δομή, ταξινόμηση, αρχές λειτουργίας τους. Ταξινόμηση σημάτων. Το πρόβλημα της ηχομονότητας. Ανάπτυξη της ραδιοηλεκτρονικής βιομηχανίας στη Δημοκρατία της Λευκορωσίας.

Ενότητα 1. ΡΑΔΙΟΣΗΜΑΤΑ

Θέμα 1.1. ΑΝΑΛΥΣΗ ΝΤΕΤΕΜΙΝΙΣΤΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

Μαθηματικά μοντέλα και κύρια χαρακτηριστικά ντετερμινιστικά σήματα. Διανυσματική αναπαράσταση σημάτων. Ορθογώνια σήματα και γενικευμένες σειρές Fourier. Σφάλμα προσέγγισης σειράς Fourier.

Η έννοια του φάσματος σήματος, η ανάγκη χρήσης του. Αρμονική φασματική ανάλυση και σύνθεση περιοδικών σημάτων. Τριγωνομετρική και σύνθετη αναπαράσταση του φάσματος ενός περιοδικού σήματος. Κατανομή ισχύος στο φάσμα ενός περιοδικού σήματος.

Φασματική ανάλυση μη περιοδικών σημάτων. Βασικές ιδιότητες του μετασχηματισμού Fourier. Κατανομή ενέργειας στο φάσμα ενός μη περιοδικού σήματος. Η σχέση μεταξύ της διάρκειας ενός σήματος και του πλάτους του φάσματος του. Σχέση μεταξύ των φασμάτων περιοδικών και μη περιοδικών σημάτων. Φάσματα δοκιμαστικών σημάτων: σήματα που περιγράφονται από τη συνάρτηση δέλτα και τη συνάρτηση μονάδας, αρμονικό σήμα.

Ανάλυση συσχέτισηςντετερμινιστικά σήματα. Σχέση συσχέτισης και φασματικών χαρακτηριστικών ενός σήματος. Δειγματοληψία και ανακατασκευή σημάτων χρησιμοποιώντας το θεώρημα δειγματοληψίας (θεώρημα Kotelnikov). Σειρά Kotelnikov. Αρχές προσωρινής πολυπλεξίας καναλιών επικοινωνίας.

Θέμα 1.2. ΔΙΑΜΟΡΦΩΜΕΝΑ ΣΗΜΑΤΑ

Η ανάγκη χρήσης διαμορφωμένων ταλαντώσεων. Τύποι διαμόρφωσης. Σήματα διαμορφωμένου πλάτους. Διανυσματική αναπαράσταση και φάσματα σημάτων με διαμόρφωση πλάτους. Ενεργειακές σχέσεις. Διαμόρφωση πλάτους ισορροπημένης και μονής πλευρικής ζώνης.

Διαμόρφωση γωνίας. Σήματα με διαμόρφωση συχνότητας (FM) και φάσης (PM). Διανυσματική αναπαράσταση και φάσματα σημάτων FM και PM. Ενεργειακές σχέσεις. Συγκριτική ανάλυση πλάτους, συχνότητας και διαμόρφωση φάσης. Ραδιοπαλμός με διαμόρφωση συχνότητας, τις ιδιότητες και τα κύρια χαρακτηριστικά του.

Σήματα με διαμόρφωση παλμού, πλάτους παλμού και κωδικού παλμού (ψηφιακή). Μέθοδοι διαμόρφωσης που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση διακριτών δεδομένων μέσω καναλιών επικοινωνίας δικτύων υπολογιστών.

Γενικευμένη αναπαράσταση διαμορφωμένων ταλαντώσεων με τη μορφή σημάτων στενής ζώνης. Φάκελος, συχνότητα και φάση σήματος στενής ζώνης. Αναλυτικό σήμα και οι ιδιότητές του.

Ενότητα 2. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΕ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΡΑΔΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

Θέμα 2.1. ΓΡΑΜΜΙΚΕΣ ΑΛΥΣΙΔΕΣ ΡΑΔΙΟΦΩΝΟΥ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΥΣ

Ταξινόμηση γραμμικών κυκλωμάτων. Βασικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά γραμμικών κυκλωμάτων, μέθοδοι υπολογισμού τους και μέθοδοι πειραματικού προσδιορισμού. Συσκευές διαφοροποίησης και ολοκλήρωσης σημάτων, τα χαρακτηριστικά τους. Φίλτρα. Ενεργά γραμμικά κυκλώματα. Συσκευές ενισχυτών, ταξινόμηση και αρχή λειτουργίας.

Γραμμικά ραδιοκυκλώματα με ανατροφοδότηση. Η επίδραση της ανάδρασης στα χαρακτηριστικά της συσκευής. Σταθερότητα γραμμικών κυκλωμάτων με ανάδραση. Κριτήρια σταθερότητας των Hurwitz, Nyquist, Mikhailov.

Θέμα 2.2. ΠΕΡΑΣΜΑ ΑΝΤΙΓΡΑΜΜΑΤΙΚΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ ΑΠΟ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Δήλωση του προβλήματος και μέθοδοι ανάλυσης γραμμικών κυκλωμάτων. Προσωρινή και φασματική μέθοδος s ανάλυση, τα συγκριτικά τους χαρακτηριστικά. Διέλευση σημάτων μέσω κυκλωμάτων διαφοροποίησης και ολοκλήρωσης.

Χαρακτηριστικά της ανάλυσης της διέλευσης σημάτων ευρυζωνικής και στενής ζώνης μέσω κυκλωμάτων στενής ζώνης. Απλοποιημένη φασματική μέθοδος. Απλοποιημένη μέθοδος χρόνου (μέθοδος φακέλου). Ανάλυση διέλευσης σημάτων με διαμόρφωση πλάτους και συχνότητας μέσω συντονιστικού ενισχυτή.

Ενότητα 3. ΜΕΤΑΤΡΟΠΗ ΣΗΜΑΤΟΣ ΣΕ ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΑΙ ΠΑΡΑΜΕΤΡΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΡΑΔΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ

Θέμα 3.1. ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΡΑΔΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΓΙΑ ΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΤΟΥΣ

Μη γραμμικά ραδιοκυκλώματα, οι ιδιότητες και τα κύρια χαρακτηριστικά τους. Μέθοδοι προσέγγισης των χαρακτηριστικών μη γραμμικών στοιχείων. Μετασχηματισμός του φάσματος σήματος σε κύκλωμα με μη γραμμικό στοιχείο με νόμο ισχύος και τμηματικά γραμμική προσέγγιση χαρακτηριστικών. Μέθοδος γωνίας αποκοπής.

Μέθοδος επιπέδου φάσης. Τροχιές φάσεων, μοναδικά σημεία, ισοκλίνες, οριακούς κύκλους. Ανάλυση μη γραμμικών συσκευών με τη μέθοδο του επιπέδου φάσης.

Θέμα 3.2. ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΕΣ ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΣΗΜΑΤΟΣ

Μη γραμμική ενίσχυση συντονισμού σημάτων, τρόποι λειτουργίας και παράμετροι ενισχυτών. Πολλαπλασιασμός συχνότητας. Σύνθεση ιδανικού πολλαπλασιαστή συχνότητας. Συντονιστικοί και παραμετρικοί πολλαπλασιαστές συχνότητας.

Λήψη ταλαντώσεων διαμορφωμένων κατά πλάτος. Διαμορφωτές πλάτους βασισμένοι σε ενισχυτές συντονισμού και αναλογικούς πολλαπλασιαστές τάσης. Ισορροπημένος διαμορφωτής. Ισιωματικοί κραδασμοί. Αρχές κατασκευής και λειτουργίας ανορθωτών. Ανίχνευση σημάτων με διαμόρφωση πλάτους. Γραμμικοί και τετραγωνικοί ανιχνευτές. Σύγχρονη ανίχνευση.

Λήψη σημάτων διαμορφωμένης γωνίας. Διαμορφωτές συχνότητας και φάσης. Αρχή λειτουργίας ψηφιακού διαμορφωτή συχνότητας. Ανίχνευση γωνιακών σημάτων. Ανίχνευση συχνότητας και φάσης.

Μετατροπή συχνότητας. Μετατροπείς ισορροπημένης συχνότητας.

Αρχές κατασκευής διαμορφωτών και αποδιαμορφωτών (μόντεμ) που χρησιμοποιούνται σε κανάλια επικοινωνίας δικτύων υπολογιστών.

Θέμα 3.3. ΑΥΤΟΤΑΛΑΝΤΩΤΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ

Μπλοκ διάγραμμααυτογεννήτρια. Η ανάγκη για θετική ανατροφοδότηση. Εμφάνιση ταλαντώσεων και στατικός τρόπος λειτουργίας μιας αυτογεννήτριας. Ισορροπία πλάτους και ισορροπία φάσης. Λειτουργίες αυτοδιέγερσης «μαλακών» και «σκληρών». Ημιγραμμική μέθοδος για ανάλυση σταθερής κατάστασης. Προσδιορισμός του πλάτους και της συχνότητας των παραγόμενων ταλαντώσεων σε στατικό τρόπο.

Κυκλώματα αυτογεννητριών. Αυτοταλαντωτές LC και RC. Αυτοταλαντωτές τριών σημείων με επαγωγική και χωρητική σύζευξη. Αυτογεννήτριες σε συσκευές με αρνητική διαφορική αντίσταση. Σταθεροποίηση συχνότητας σε αυτογεννήτριες.

Αυτογεννήτριες χαλάρωσης. Πολυδονητές, μονοδονητές.

Θέμα 3.4. ΠΑΡΑΜΕΤΡΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ

Χαρακτηριστικά και τύποι παραμετρικών κυκλωμάτων. Ενεργειακές σχέσεις σε κύκλωμα με μη γραμμική χωρητικότητα. Εξισώσεις Manly-Rowe.

Διαφορική εξίσωση κυκλώματος με μεταβλητή χωρητικότητα. Η εξίσωση του Mathieu. Ενίσχυση σήματος σε παραμετρικά κυκλώματα. Μονοκύκλωμα και διπλό κύκλωμα παραμετρικοί ενισχυτές. Παραμετρική διέγερση ταλαντώσεων. Χωρητικές και επαγωγικές παραμέτρους.

Ενότητα 4. ΜΕΤΑΜΟΡΦΩΣΗ ΤΥΧΑΙΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

Θέμα 4.1. ΚΥΡΙΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΤΥΧΑΙΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

Τυχαία σήματα και παρεμβολές σε συστήματα επικοινωνίας και ελέγχου. Πιθανο-στατιστική προσέγγιση στην περιγραφή φυσικών φαινομένων στη ραδιομηχανική. Τυχαία διεργασία ως μοντέλο τυχαίου σήματος. Μονοδιάστατοι και πολυδιάστατοι νόμοι κατανομής πιθανοτήτων τυχαίων διεργασιών. Αριθμητικά χαρακτηριστικά. Η συνάρτηση συσχέτισης ως μέτρο στατιστικών σχέσεων. Η έννοια της στατιστικής εξάρτησης τυχαίων διεργασιών.

Στατικές και μη στάσιμες τυχαίες διεργασίες. Εργοδικές τυχαίες διαδικασίες. Στατιστικά χαρακτηριστικά στατικών και εργοδικών τυχαίων διεργασιών.

Φασματική πυκνότητα ισχύος ενός τυχαίου σήματος. Θεώρημα Wiener-Khinchin. Σχέση μεταξύ εύρους φάσματος και διαστήματος συσχέτισης. Μερικά μοντέλα τυχαίων σημάτων: κανονικός (Gaussian) θόρυβος, λευκός θόρυβος, τυχαία διεργασία στενής ζώνης, πιθανοτικά χαρακτηριστικά τους.

Θέμα 4.2. ΓΡΑΜΜΙΚΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΤΥΧΑΙΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

Δήλωση του προβλήματος της ανάλυσης γραμμικών κυκλωμάτων υπό την επίδραση τυχαίων σημάτων. Φασματική πυκνότητα ισχύος και συνάρτηση συσχέτισης ενός τυχαίου σήματος στην έξοδο ενός γραμμικού κυκλώματος. Αριθμητικά χαρακτηριστικά. Προσδιορισμός των νόμων κατανομής τυχαίων σημάτων στην έξοδο γραμμικού κυκλώματος. Επίδραση κανονικοποίησης τυχαίων σημάτων σε κυκλώματα στενής ζώνης.

Χαρακτηριστικά του εγγενούς θορύβου γραμμικών κυκλωμάτων. Διαφοροποίηση και ολοκλήρωση τυχαίων διαδικασιών.

Θέμα 4.3. ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΟΙ ΜΕΤΑΣΧΗΜΑΤΙΣΜΟΙ ΤΥΧΑΙΩΝ ΣΗΜΑΤΩΝ

Δήλωση του προβλήματος ανάλυσης μη γραμμικά κυκλώματαόταν εκτίθεται σε τυχαία σήματα. Μέθοδοι προσδιορισμού των νόμων κατανομής πιθανότητας τυχαίων σημάτων στην έξοδο ενός μη γραμμικού κυκλώματος χωρίς αδράνεια. Φασματική πυκνότητα ισχύος και συνάρτηση συσχέτισης του σήματος εξόδου. Προσδιορισμός αριθμητικών χαρακτηριστικών.

Μετατροπή σήματος και θορύβου στη διαδρομή λήψης. Χαρακτηριστικά του φακέλου και της φάσης μιας τυχαίας διαδικασίας στενής ζώνης. Επίδραση κανονικού θορύβου στενής ζώνης σε γραμμικούς και τετραγωνικούς ανιχνευτές πλάτους. Συνδυασμένη επίδραση αρμονικής ταλάντωσης και κανονικού θορύβου στον ανιχνευτή πλάτους. Ανοσία θορύβου ανιχνευτών πλάτους. Επίδραση σήματος και κανονικού θορύβου σε ανιχνευτή συχνότητας.

Θέμα 4.4. ΑΡΧΕΣ ΒΕΛΤΙΣΤΟΣ ΓΡΑΜΜΙΚΟΥ ΦΙΛΤΡΑΡΙΣΜΟΥ

Δήλωση του προβλήματος του βέλτιστου γραμμικού φιλτραρίσματος σημάτων σε φόντο θορύβου. Ταίριαξε το κέρδος φίλτρου και η αναλογία σήματος προς θόρυβο στην έξοδό του. Κρουστική απόκριση ενός ταιριασμένου φίλτρου. Φυσική σκοπιμότητα. Σήμα και θόρυβος στην έξοδο ενός αντίστοιχου φίλτρου. Σύνθεση ταιριασμένων φίλτρων για ορισμένα τυπικά σήματα. Σχηματισμός ενός σήματος που σχετίζεται με ένα δεδομένο φίλτρο. Αντιστοιχισμένο φιλτράρισμα ενός δεδομένου σήματος σε «μη λευκό» θόρυβο.

Η ουσία της τεχνικής συσχέτισης. Μπλοκ διάγραμμα ενός δέκτη συσχέτισης. Οιονεί βέλτιστα φίλτρα.

Ενότητα 5. ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑ ΨΗΦΙΑΚΟΥ ΣΗΜΑΤΟΣ

Θέμα 5.1. ΑΡΧΕΣ ΔΙΑΚΡΙΤΟΥ ΦΙΛΤΡΑΡΙΣΜΟΥ

Προβλήματα επεξεργασίας ψηφιακού σήματος. Γενική δομή ψηφιακού φίλτρου. Φάσμα του δειγματοληπτικού σήματος. Διακριτός μετασχηματισμός Fourier. Γρήγορος μετασχηματισμός Fourier. Γενικές πληροφορίεςσχετικά με το διακριτό z - μετασχηματισμός. Διακριτή συνέλιξη σήματος.

Θέμα 5.2. ΨΗΦΙΑΚΑ ΦΙΛΤΡΑ

Αρχή λειτουργίας ψηφιακού φίλτρου. Λειτουργία μεταφοράςψηφιακό φίλτρο. Μη αναδρομικό και αναδρομικό ψηφιακά φίλτρα. Κανονικά σχήματα αναδρομικών φίλτρων. Μέθοδοι σύνθεσης ψηφιακών φίλτρων.

ΔΕΙΓΜΑΤΙΚΗ ΚΑΤΑΛΟΓΗ ΠΡΑΚΤΙΚΩΝ ΘΕΜΑΤΩΝ

1. Φασματική ανάλυση περιοδικών σημάτων.

2. Φασματική ανάλυση μη περιοδικών σημάτων.

3. Ανάλυση συσχέτισης σημάτων.

4. Διακριτοποίηση και ανακατασκευή σημάτων χρησιμοποιώντας το θεώρημα δειγματοληψίας (θεώρημα Kotelnikov).

5. Διέλευση σημάτων μέσω γραμμικών συσκευών.

6. Μη γραμμικοί μετασχηματισμοί σήματος.

7. Υπολογισμός παραμέτρων ταλαντώσεων διαμορφωμένων σε πλάτος.

8. Υπολογισμός παραμέτρων σημάτων με διαμορφώσεις συχνότητας και φάσης.

9. Υπολογισμός του πλάτους και της συχνότητας των ταλαντώσεων που δημιουργούνται από αυτοταλαντωτές.

10. Υπολογισμός χαρακτηριστικών παραμετρικών ενισχυτών.

11. Υπολογισμός αριθμητικών χαρακτηριστικών στατικών και εργοδικών τυχαίων σημάτων.

12. Γραμμικοί μετασχηματισμοίτυχαία σήματα.

13. Μη γραμμικοί μετασχηματισμοί τυχαίων σημάτων.

14. Σύνθεση ταιριασμένων φίλτρων για διάφορα σήματα.

15. Σύνθεση ψηφιακών φίλτρων.

ΔΕΙΓΜΑΤΙΚΗ ΚΑΤΑΛΟΓΗ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

1. Μελέτη των φασμάτων περιοδικών και μη σημάτων.

2. Μελέτη των φασμάτων σημάτων με διαμορφώσεις πλάτους, συχνότητας και φάσης.

3. Ανάλυση συσχέτισης ντετερμινιστικών σημάτων.

4. Μελέτη διαδικασιών δειγματοληψίας σήματος με χρήση του θεωρήματος δειγματοληψίας.

5. Μελέτη διέλευσης σημάτων μέσω γραμμικών συσκευών.

6. Μελέτη διέλευσης σημάτων από μη γραμμικές συσκευές.

7. Μελέτη διαδικασιών διαμόρφωσης πλάτους.

8. Μελέτη των διεργασιών ανόρθωσης και ανίχνευσης ταλαντώσεων ΑΜ.

9. Μελέτη γεννητριών αρμονικών ταλαντώσεων.

10. Μελέτη των νόμων κατανομής τυχαίων σημάτων.

11. Μελέτη διέλευσης τυχαίων σημάτων από γραμμικές συσκευές.

12. Μελέτη διέλευσης τυχαίων σημάτων από μη γραμμικές συσκευές.

13. Ανάλυση συσχέτισης τυχαίων σημάτων.

14. Σύνθεση και έρευνα ψηφιακών φίλτρων.

ΔΕΙΓΜΑΤΙΚΗ ΛΙΣΤΑ ΘΕΜΑΤΩΝ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΑΘΗΜΑΤΩΝ

1. Υπολογισμός διέλευσης σημάτων σύνθετων σχημάτων από γραμμικά κυκλώματα με τη φασματική μέθοδο.

2. Υπολογισμός διέλευσης σημάτων σύνθετων σχημάτων από γραμμικά κυκλώματα με τη μέθοδο του χρόνου.

3. Υπολογισμός χρόνου και φασματικών χαρακτηριστικών σημάτων στην έξοδο μη γραμμικών συσκευών.

4. Υπολογισμός στατιστικά χαρακτηριστικάτυχαία σήματα στην έξοδο μιας γραμμικής συσκευής.

5. Υπολογισμός στατιστικών χαρακτηριστικών τυχαίων σημάτων στην έξοδο μη γραμμικής συσκευής.

ΛΟΓΟΤΕΧΝΙΑ

ΒΑΣΙΚΟΣ

1. Nefedov ραδιοηλεκτρονικά και επικοινωνίες: Εγχειρίδιο για πανεπιστήμια. - Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 2002.

2. Κυκλώματα και σήματα Honorovsky: Εγχειρίδιο για πανεπιστήμια. - Μ.: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1986.

3. , Ushakov Βασικές αρχές της ραδιοτεχνικής: Εγχειρίδιο για πανεπιστήμια. - Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 2002.

4. Κυκλώματα και σήματα Baskakov: Εγχειρίδιο για πανεπιστήμια. - Μ.: Ανώτατο Σχολείο, 2000.

5. Ραδιοκυκλώματα και σήματα. κ.λπ./Επιμ. - Ραδιόφωνο και επικοινωνίες, 1990.

ΕΠΙΠΛΕΟΝ

1. Manaev της ραδιοηλεκτρονικής. - Μ.: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1990.

2. Φίλτρα Hamming: Per. από τα αγγλικά Μ:. Sov. ραδιόφωνο. 1980.

3. Ηλεκτρονικά ραδιοφώνου Kayackas. - Μ:. Γυμνάσιο, 1988.

4. , Νεφεντόφ. - Μ.: ΜΙΡΕΑ, 1997.

5. Levin Βασικές αρχές της στατιστικής ραδιομηχανικής. - Μ.: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1989.

6. Prokins J. Ψηφιακή επικοινωνία. - Μ.: Ραδιόφωνο και επικοινωνία, 1999.

7. Κυκλώματα και σήματα bitus. Μέρος 1 και 3. - Μν.: BSUIR, 1999.

8. Ραδιοκυκλώματα και σήματα. Παραδείγματα και εργασίες: Εγχειρίδιο για πανεπιστήμια. / Εκδ. - Μ: Ραδιόφωνο και επικοινωνίες, 1989.

9. Κυκλώματα και σήματα Baskakov: Ένας οδηγός για την επίλυση προβλημάτων: Ένα εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. - Μ: Ανώτατο Σχολείο, 2002.

Κατά τη διεξαγωγή διαλέξεων σε αίθουσες διδασκαλίας εξοπλισμένες με εκπαιδευτικό σύστημα τηλεόρασης, τους παρέχεται υποστήριξη υπολογιστή. Τα εργαστηριακά και πρακτικά μαθήματα πραγματοποιούνται στο μαθήματα υπολογιστώνχρησιμοποιώντας προσωπικούς υπολογιστές. Για αυτό, υπάρχει κατάλληλο λογισμικό που δημιουργήθηκε από το προσωπικό και τα πακέτα της BSUIR προγράμματα εφαρμογήςόπως Mathcad, Matlab κ.λπ.

ΕΓΚΕΚΡΙΜΕΝΟ

Υπουργείο Παιδείας

Δημοκρατία της Λευκορωσίας

16.01.2006

Αριθμός Μητρώου ΤΔ-Ι.009/τύπου.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΟΣ, ΥΠΕΡΥΨΗΛΗ ΣΥΧΝΟΤΗΤΑ

ΚΑΙ ΚΒΑΝΤΙΚΗΣΥΣΚΕΥΕΣ

Πρόγραμμα Σπουδών για την τριτοβάθμια εκπαίδευση εκπαιδευτικά ιδρύματα

σε ειδικότητες 1 – Ραδιομηχανική, 1 – Ραδιοηλεκτρονικά συστήματα, 1 – Ραδιοπληροφορική, 1 – Προστασία ηλεκτρονικών πληροφοριών

ΜΕΤΑΓΡΑΦΟΙ:

, Επικεφαλής του Τμήματος Ηλεκτρονικής του Εκπαιδευτικού Ιδρύματος «Κρατικό Πανεπιστήμιο Πληροφορικής και Ραδιοηλεκτρονικής της Λευκορωσίας», Υποψήφιος Τεχνικών Επιστημών.

,

, Ανώτερος Λέκτορας, Τμήμα Ηλεκτρονικής, Εκπαιδευτικό Ίδρυμα «Κρατικό Πανεπιστήμιο Πληροφορικής και Ραδιοηλεκτρονικής της Λευκορωσίας».

, Αναπληρωτής Καθηγητής του Τμήματος Ηλεκτρονικής του Εκπαιδευτικού Ιδρύματος "Κρατικό Πανεπιστήμιο Πληροφορικής και Ραδιοηλεκτρονικής της Λευκορωσίας", Υποψήφιος Τεχνικών Επιστημών.

, Αναπληρωτής Καθηγητής του Τμήματος Ηλεκτρονικής του Εκπαιδευτικού Ιδρύματος "Κρατικό Πανεπιστήμιο Πληροφορικής και Ραδιοηλεκτρονικής της Λευκορωσίας", Υποψήφιος Τεχνικών Επιστημών.

Γενικά επιμελήθηκε από:

ΑΝΑΘΕΩΡΗΤΕΣ:

Τμήμα ΗλεκτρονικώνΣτρατιωτική Ακαδημία της Δημοκρατίας της Λευκορωσίας (πρωτόκολλο με ημερομηνία 01/01/2001).

, Προϊστάμενος Τμήματος Ινστιτούτου Κατασκευής Ερευνητικών Οργάνων, Υποψήφιος Τεχνικών Επιστημών

Τμήμα Ηλεκτρονικής του Εκπαιδευτικού Ιδρύματος «Κρατικό Πανεπιστήμιο Πληροφορικής και Ραδιοηλεκτρονικής της Λευκορωσίας» (πρωτόκολλο με ημερομηνία 01/01/2001).

Επιστημονικό και Μεθοδολογικό Συμβούλιο του Εκπαιδευτικού Ιδρύματος "Κρατικό Πανεπιστήμιο Πληροφορικής και Ραδιοηλεκτρονικής της Λευκορωσίας" (πρωτόκολλο με ημερομηνία 01/01/2001)

ΣΥΜΦΩΝΟΣ:

Πρόεδρος της Εκπαιδευτικής και Μεθοδολογικής Ένωσης Πανεπιστημίων της Δημοκρατίας της Λευκορωσίας για την Εκπαίδευση στον Τομέα της Επιστήμης Υπολογιστών και της Ραδιοηλεκτρονικής.

Επικεφαλής του Τμήματος Ανώτατης και Δευτεροβάθμιας Εξειδικευμένης Εκπαίδευσης του Υπουργείου Παιδείας της Δημοκρατίας της Λευκορωσίας.

Α' Αντιπρύτανης του Κρατικού Εκπαιδευτικού Ιδρύματος «Ρεπουμπλικανικό Ινστιτούτο Ανώτατων Σχολών»

ΕΠΕΞΗΓΗΜΑΤΙΚΗ ΣΗΜΕΙΩΣΗ

Το τυπικό πρόγραμμα «Ηλεκτρονικές, μικροκυματικές και κβαντικές συσκευές» αναπτύσσεται για τις ειδικότητες 1 – Ραδιομηχανική, 1 – Ραδιοηλεκτρονικά συστήματα, 1 – Επιστήμη ραδιοφωνικών πληροφοριών, 1 – Ηλεκτρονική προστασία πληροφοριών ανώτατων εκπαιδευτικών ιδρυμάτων και παρέχει την απαραίτητη βασική εκπαίδευση των φοιτητών για την επιτυχή μελέτη ειδικών κλάδων και την επακόλουθη επίλυση βιομηχανικών προβλημάτων και ερευνητικών εργασιών σύμφωνα με τα εκπαιδευτικά πρότυπα. Ο σκοπός της μελέτης του κλάδου είναι να προετοιμάσει τους μαθητές να λύσουν προβλήματα που σχετίζονται με την ορθολογική επιλογή ηλεκτρονικών συσκευών, τους τρόπους λειτουργίας τους και τα κυκλώματα μεταγωγής σε διάφορες συσκευές.

Η μελέτη του κλάδου «Ηλεκτρονικές, μικροκυματικές και κβαντικές συσκευές» θα πρέπει να βασίζεται στο περιεχόμενο των ακόλουθων κλάδων: Ανώτερα μαθηματικά» (διαφορικός και ολοκληρωτικός λογισμός, διαφορικές εξισώσεις, συναρτήσεις μιγαδικής μεταβλητής). «Φυσική» (ηλεκτρισμός, μαγνητισμός, ηλεκτρομαγνητικά κύματα, κβαντική φυσική, φυσική στερεάς κατάστασης), «Ηλεκτρολογία» (θεωρία γραμμικής και μη γραμμικής ηλεκτρικά κυκλώματα).

Το πρόγραμμα καταρτίζεται σύμφωνα με τις απαιτήσεις των εκπαιδευτικών προτύπων και έχει σχεδιαστεί για 86 διδακτικές ώρες. Κατά προσέγγιση κατανομή των ωρών διδασκαλίας ανά είδος δραστηριότητας: διαλέξεις – 52 ώρες, εργαστηριακά μαθήματα – 34 ώρες.

Ως αποτέλεσμα της μελέτης του μαθήματος «Ηλεκτρονικές, μικροκυματικές και κβαντικές συσκευές», ο φοιτητής πρέπει:

ξέρω:

– φυσική βάσηφαινόμενα, αρχές λειτουργίας, σχεδιασμός, παράμετροι, χαρακτηριστικά ηλεκτρονικών, μικροκυματικών και κβαντικών συσκευών και μικροηλεκτρονικών στοιχείων και τα διάφορα μοντέλα τους που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση και σύνθεση ραδιοφώνου ηλεκτρονικές συσκευές;

– τρέχουσα κατάσταση και προοπτικές για την ανάπτυξη ηλεκτρονικών, μικροκυμάτων και κβαντικών συσκευών·

να είναι σε θέση:

– χρησιμοποιήστε τις γνώσεις που αποκτήθηκαν για να η σωστή επιλογήηλεκτρονική συσκευή και ρύθμιση του τρόπου λειτουργίας της για συνεχές ρεύμα.

– βρείτε τις παραμέτρους των συσκευών με βάση τα χαρακτηριστικά τους.

– να προσδιορίσει την επίδραση των τρόπων λειτουργίας και των συνθηκών λειτουργίας στις παραμέτρους των συσκευών.

αποκτήσουν εργασιακές δεξιότητες:

– με ηλεκτρονικές συσκευές και εξοπλισμό που χρησιμοποιείται για τη μελέτη των χαρακτηριστικών και τη μέτρηση των παραμέτρων των συσκευών·

Ενότητα 1. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΕΣ ΣΥΣΚΕΥΕΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ορισμός του όρου «Ηλεκτρονικές συσκευές». Ταξινόμηση ηλεκτρονικών συσκευών κατά φύση εργασιακό περιβάλλον(κενό, αραιωμένο αέριο, στερεό), αρχή λειτουργίας και εύρος συχνοτήτων λειτουργίας. Βασικές ιδιότητες και χαρακτηριστικά των ηλεκτρονικών συσκευών.

Ένα σύντομο ιστορικό περίγραμμα της ανάπτυξης της εγχώριας και ξένης ηλεκτρονικής τεχνολογίας. Ο ρόλος των ηλεκτρονικών συσκευών στη ραδιοηλεκτρονική, στα τηλεπικοινωνιακά συστήματα, στα υπολογιστικά συστήματα και σε άλλους τομείς της επιστήμης και της τεχνολογίας. Η σημασία του μαθήματος ως ενός από τους βασικούς κλάδους στις ειδικότητες ραδιομηχανικής.

Θέμα 1. ΦΥΣΙΚΕΣ ΒΑΣΕΙΣ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ ΗΜΙΑΓΩΓΩΝ

Ιδιότητες ημιαγωγών. Βασικά υλικά ηλεκτρονικών ημιαγωγών (πυρίτιο, γερμάνιο, αρσενίδιο του γαλλίου, νιτρίδιο του γαλλίου), οι κύριες ηλεκτροφυσικές τους παράμετροι. Διαδικασίες σχηματισμού φορέων δωρεάν χρέωσης.

Συγκέντρωση ελεύθερων φορέων σε εγγενείς και προσμίξεις ημιαγωγούς, η εξάρτησή της από τη θερμοκρασία. Διάρκεια ζωής και διάρκεια διάχυσης των φορέων. Επίπεδο Fermi, η εξάρτησή του από τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωση ακαθαρσιών.

Κινητικές διεργασίες σε ημιαγωγούς. Η θερμική κίνηση και η μέση ταχύτητά της. Κίνηση ολίσθησης, κινητικότητα φορέα φορτίου και εξάρτησή του από τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωση ακαθαρσιών. Πυκνότητα παρασυρόμενου ρεύματος, ειδική αγωγιμότητα ημιαγωγών και η εξάρτησή της από τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωση ακαθαρσιών. Κίνηση φορέων σε ισχυρά ηλεκτρικά πεδία, εξάρτηση της ταχύτητας μετατόπισης από την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου. Κίνηση διάχυσης φορέων, συντελεστής διάχυσης, πυκνότητα ρεύματος διάχυσης. Η σχέση του Αϊνστάιν. Η εμφάνιση ηλεκτρικού πεδίου σε ημιαγωγό με ανομοιόμορφη κατανομή ακαθαρσιών.

Φυσικές διεργασίες στην επιφάνεια ενός ημιαγωγού. Επιφανειακές ενεργειακές καταστάσεις, χαρακτηριστικά κίνησης φορέα κοντά στην επιφάνεια, ανασυνδυασμός επιφανειών. Ημιαγωγός σε εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, μήκος θωράκισης. Εξαντλημένα, εμπλουτισμένα και αντιστρεπτικά στρώματα.

Φαινόμενα επαφής σε ημιαγωγούς. Φυσικές διεργασίες στη μετάβαση ηλεκτρονίου-οπής. Σχηματισμός εξαντλημένου στρώματος, κατάσταση ισορροπίας. Η εξίσωση του Poisson. Ενεργειακό διάγραμμα, κατανομή δυναμικού, ένταση ηλεκτρικού πεδίου και φορτίο χώρου στη μετάβαση. Πιθανό ύψος φραγμού και πλάτος μετάβασης.

Μετάβαση ηλεκτρονίου-οπής κατά την εφαρμογή εξωτερικής τάσης. Έγχυση και εξαγωγή φορέων φορτίου. Χαρακτηριστικά μιας ασύμμετρης μετάβασης.

Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης (CVC) μιας εξιδανικευμένης διασταύρωσης ηλεκτρονίου-οπής. Κατανομή φορέων μη ισορροπίας. Θερμικό ρεύμα, η εξάρτησή του από το διάκενο ζώνης, τη συγκέντρωση ακαθαρσιών και τη θερμοκρασία. Μαθηματικό μοντέλο και παράμετροι μιας εξιδανικευμένης σύνδεσης p-n: στατική και διαφορική αντίσταση, χωρητικότητα φραγμού και διάχυσης της διασταύρωσης, η εξάρτησή τους από την εφαρμοζόμενη τάση. Καταστροφή της διασταύρωσης p-n. Τύποι διάσπασης.

Επαφή μετάλλου-ημιαγωγού. Ανορθωτικές και μη ανορθωτικές (ωμικές) επαφές.

Ετεροσυνθέσεις. Ενεργειακά διαγράμματα. Χαρακτηριστικά των φυσικών διεργασιών. Χαρακτηριστικά του χαρακτηριστικού ρεύματος-τάσης.

Θέμα 2. ΔΙΟΔΕΣ ΗΜΙΑΓΩΓΙΩΝ

Ταξινόμηση διόδων ημιαγωγών ανά τεχνολογία κατασκευής, ισχύ, συχνότητα και λειτουργική εφαρμογή: ανορθωτές, δίοδοι zener, varicaps, παλμικές δίοδοι, δίοδοι αποθήκευσης φορτίου, δίοδοι Schottky, δίοδοι σήραγγας και αντίστροφης λειτουργίας. Αρχή λειτουργίας, χαρακτηριστικά, παράμετροι, διαγράμματα σύνδεσης. Σύστημα χαρακτηρισμού διόδων ημιαγωγών. Η επίδραση της θερμοκρασίας στο χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης.

Θέμα 3. ΔΙΠΟΛΙΚΑ ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ

Συσκευή διπολικού τρανζίστορ (BT). Σχέδια μεταγωγής. Βασικοί τρόποι λειτουργίας: ενεργός, αποκοπή, κορεσμός, αντίστροφη. Αρχή λειτουργίας τρανζίστορ: φυσικές διεργασίες στη διασταύρωση εκπομπού, στη βάση και στη διασταύρωση συλλέκτη. κατανομή των φορέων μειοψηφίας στη βάση δεδομένων υπό διαφορετικούς τρόπους. Εφέ διαμόρφωσης πλάτους βάσης. Ρεύματα στο τρανζίστορ. συντελεστές μεταφοράς ρεύματος σε κυκλώματα με κοινή βάση (CB) και κοινό πομπό (CE).

Φυσικές παράμετροι του τρανζίστορ: συντελεστής μεταφοράς ρεύματος, διαφορικές αντιστάσεις και χωρητικότητες διασταύρωσης, ογκομετρικές αντιστάσεις περιοχών.

Στατικά χαρακτηριστικά του τρανζίστορ. Μοντέλο εξιδανικευμένου τρανζίστορ (μοντέλο Ebers-Moll). Χαρακτηριστικά ενός πραγματικού τρανζίστορ σε κυκλώματα με ΟΒ και ΟΕ. Η επίδραση της θερμοκρασίας στα χαρακτηριστικά του τρανζίστορ.

Ένα τρανζίστορ είναι σαν ένα γραμμικό δίκτυο τεσσάρων τερματικών. Έννοια μικρού σήματος. Συστήματα παραμέτρων Z-, Y-, H - και ισοδύναμα κυκλώματα του τρανζίστορ. Σχέση μεταξύ των παραμέτρων H και των φυσικών παραμέτρων του τρανζίστορ. Προσδιορισμός παραμέτρων Η από στατικά χαρακτηριστικά. Εξάρτηση των παραμέτρων H από τον τρόπο λειτουργίας και τη θερμοκρασία. Ισοδύναμα κυκλώματα τρανζίστορ σε σχήμα Τ και U.

Λειτουργία τρανζίστορ με φορτίο. Κατασκευή γραμμής φόρτωσης. Η αρχή της ενίσχυσης.

Χαρακτηριστικά λειτουργίας τρανζίστορ σε υψηλές συχνότητες. Φυσικές διεργασίες που καθορίζουν τις παραμέτρους συχνότητας του τρανζίστορ. Όριο και συχνότητα αποκοπής, ισοδύναμο κύκλωμα τρανζίστορ σε υψηλές συχνότητες. Τρόποι αύξησης της συχνότητας λειτουργίας του BT.

Λειτουργία τρανζίστορ σε παλμική λειτουργία. Φυσικές διεργασίες συσσώρευσης και απορρόφησης φορέων φορτίου. Παράμετροι παλμού του τρανζίστορ.

Τύποι και προοπτικές ανάπτυξης ΒΤ.

Θέμα 4. ΤΡΑΝΖΙΣΤΟΡ ΠΕΔΙΟΥ

Τρανζίστορ εφέ πεδίου (FET) με διασταύρωση p-n ελέγχου. Συσκευή, διαγράμματα σύνδεσης. Αρχή λειτουργίας, φυσικές διεργασίες, επίδραση των τάσεων των ηλεκτροδίων στο πλάτος της διασταύρωσης p-n και στο σχήμα του καναλιού. Στατικά χαρακτηριστικά, περιοχές αποκοπής, κορεσμού και διάσπασης της διασταύρωσης p-n.

PT με φράγμα Schottky. Συσκευή, αρχή λειτουργίας. Χαρακτηριστικά και παράμετροι.

PT με μονωμένη πύλη. Τρανζίστορ MOS με ενσωματωμένα και επαγόμενα κανάλια. Συσκευή, διαγράμματα σύνδεσης. Τρόποι εξάντλησης και εμπλουτισμού σε τρανζίστορ με ενσωματωμένο κανάλι και στα στατικά χαρακτηριστικά του.

PT ως γραμμικό τετράπολο. Σύστημα y-παραμέτρων τρανζίστορ εφέ πεδίουκαι τη σχέση τους με τις φυσικές παραμέτρους. Η επίδραση της θερμοκρασίας στα χαρακτηριστικά και τις παραμέτρους του PT.

Λειτουργία PT σε υψηλές συχνότητες και σε παλμική λειτουργία. Παράγοντες που καθορίζουν τις ιδιότητες συχνότητας. Περιορίστε τη συχνότητα. Ισοδύναμο κύκλωμα σε υψηλές συχνότητες. Τομείς εφαρμογής του Π.Τ. Σύγκριση φαινομένου πεδίου και διπολικών τρανζίστορ. Προοπτικές ανάπτυξης και εφαρμογής Π.Τ.

Θέμα 5. ΔΙΑΚΟΠΕΣ ΣΥΣΚΕΥΩΝ

Συσκευή, αρχή λειτουργίας, χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης, τύποι θυρίστορ, θυρίστορ διόδου, θυρίστορ τριόδου, τριάδες, περιοχές εφαρμογής. Παράμετροι και σύστημα χαρακτηρισμού για συσκευές μεταγωγής.

· Θέμα 6. ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΩΝ ΚΥΚΛΩΜΑΤΩΝ

Γενικές πληροφορίες για τη μικροηλεκτρονική. Ταξινόμηση εξαρτημάτων ηλεκτρονικού εξοπλισμού και στοιχείων υβριδικών μικροκυκλωμάτων. Παθητικά διακριτά εξαρτήματα ηλεκτρονικών συσκευών (αντιστάσεις, πυκνωτές, επαγωγείς). Σκοπός, φυσική βάση λειτουργίας, παράμετροι, συστήματα χαρακτηρισμού. Παθητικά στοιχεία ολοκληρωμένα κυκλώματα: αντιστάσεις, πυκνωτές. Διπολικά τρανζίστορσε ολοκληρωμένη σχεδίαση, τρανζίστορ φραγμού Schottky, τρανζίστορ πολλαπλών εκπομπών. Δίοδοι IC ημιαγωγών. Διπολικά τρανζίστορ με ισχύ έγχυσης. Συσκευές ημιαγωγών με συζευγμένη φόρτιση (CCD). Εφαρμογή CCD. Παράμετροι στοιχείων CCD.

· Θέμα 7. ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ ΟΠΤΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗΣ

Προσδιορισμός του οπτικού εύρους ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων. Ταξινόμηση οπτοηλεκτρονικών συσκευών ημιαγωγών. Ηλεκτροφωταύγεια. Οι κύριοι τύποι εκπομπών ημιαγωγών: ασυνεπείς και συνεκτικοί πομποί ημιαγωγών. LED, συσκευή, αρχή λειτουργίας, χαρακτηριστικά, παράμετροι. Τα κύρια υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή των LED. Πρόοδοι στην ανάπτυξη LED.

Δέκτες ακτινοβολίας ημιαγωγών: φωτοαντιστάσεις, φωτοδίοδοι, φωτοτρανζίστορ, φωτοθυρίστορ. Αρχή λειτουργίας, χαρακτηριστικά, παράμετροι.

Ο σχεδιασμός των οπτικών συζευκτών, οι κύριοι τύποι οπτικών συζευκτών: αντίσταση, δίοδος, τρανζίστορ και θυρίστορ. Ταξινόμηση, αρχή λειτουργίας, παράμετροι εισόδου και εξόδου οπτικών συζευκτών.

Θέμα 10. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΟΙ ΛΑΜΠΕΣ

Ηλεκτρονική εκπομπή. Τύποι εκπομπών. Κάθοδοι ηλεκτρικών συσκευών κενού, κύριοι τύποι καθόδων. Διέλευση ρεύματος σε κενό, ρεύμα μεταφοράς, ρεύμα μετατόπισης, ολικό ρεύμα. Η έννοια του επαγόμενου ρεύματος.

Δίοδος κενού. Αρχή λειτουργίας. Η έννοια του διαστημικού φορτίου. Λειτουργία κορεσμού και λειτουργία περιορισμού ρεύματος με φόρτιση χώρου. Εξιδανικευμένα και πραγματικά χαρακτηριστικά ανόδου της διόδου. Στατικές παράμετροι. Κύριοι τύποι διόδων, τομείς εφαρμογής.

Λαμπτήρας τριών ηλεκτροδίων. Η συσκευή, ο ρόλος του πλέγματος στην τρίοδο. Η έννοια της αποτελεσματικής τάσης και της διαπερατότητας του πλέγματος. Κατανομή ρεύματος σε τρίοδο. Στατικά χαρακτηριστικά της τριόδου. Στατικές παράμετροι και προσδιορισμός τους κατά χαρακτηριστικά. Χωρητικότητες μεταξύ ηλεκτροδίων. Τρόπος λειτουργίας της τριόδου με φορτίο, χαρακτηριστικά φορτίου, παράμετροι του τρόπου λειτουργίας με φορτίο.

Τετρόδες και πεντόδες. Ο ρόλος των πλεγμάτων. Αποτελεσματική τάση. Τρέχουσα διανομή. Στατικά χαρακτηριστικά και παράμετροι λαμπτήρων πολλαπλών ηλεκτροδίων. χωρητικότητες μεταξύ ηλεκτροδίων. Ισοδύναμα κυκλώματα σωλήνων κενού σε χαμηλές και υψηλές συχνότητες.

Ισχυροί σωλήνες γεννήτριας και διαμορφωτών.

Χαρακτηριστικά λειτουργίας σωλήνων ηλεκτρονίων με στατικό έλεγχο της ροής ηλεκτρονίων στην περιοχή μικροκυμάτων. Η έννοια του συνολικού ρεύματος. Η επίδραση των αδρανειακών ιδιοτήτων της ροής ηλεκτρονίων στη λειτουργία των σωλήνων ηλεκτρονίων. Η επίδραση των χωρητικοτήτων μεταξύ ηλεκτροδίων και των επαγωγικών μολύβδου στις παραμέτρους των λαμπτήρων μικροκυμάτων. Χαρακτηριστικά σχεδιασμού ηλεκτρονικών σωλήνων μικροκυμάτων. Ισχυροί ηλεκτρονικοί σωλήνες μικροκυμάτων. Τομείς εφαρμογής ηλεκτρονικών σωλήνων μικροκυμάτων.

Θέμα 11. ΣΥΣΚΕΥΕΣ ΕΜΦΑΝΙΣΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ

Ταξινόμηση συσκευών για την εμφάνιση πληροφοριών.

Τύποι συσκευών δέσμης ηλεκτρονίων. Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας συσκευών δέσμης ηλεκτρονίων. Στοιχεία ηλεκτρονικής οπτικής. Συστήματα εστίασης και εκτροπής σε καθοδικούς σωλήνες. Τύποι οθονών καθοδικού σωλήνα. Επιλογές οθόνης.

Τύποι σωλήνων καθοδικών ακτίνων: παλμογράφος, λυχνίες ένδειξης, λυχνίες εικόνας, λυχνίες οθόνης, σωλήνες αποθήκευσης.

Δείκτες ημιαγωγών.

Δείκτες υγρών κρυστάλλων. Βασικές παράμετροι που χαρακτηρίζουν τους υγρούς κρυστάλλους. Συσκευή LCD σε μεταδιδόμενο και ανακλώμενο φως. Δυνατότητα εμφάνισης χρώματος σε LCD. Οθόνες LCD, συσκευή και οι κύριες παράμετροί τους.

Ενδείξεις πυρακτώσεως κενού (VNI), δείκτες φωταύγειας κενού (VLI): μονοψήφιοι, πολυψήφιοι, τμήμα VLI, δείκτες ηλεκτροφωταύγειας (ELI): συσκευή και αρχή λειτουργίας.

Δείκτες εκκένωσης αερίου (GDI). Βασικές αρχές της θεωρίας της εκκένωσης λάμψης με ψυχρή κάθοδο. Διακριτές δείκτες εκκένωσης αερίου. Τύποι και κύριες παράμετροι του GR. Σχεδιασμός και αρχή λειτουργίας πινάκων ένδειξης εκκένωσης αερίου.

Διάλεξη Νο. 2 Ραδιοφωνικά σήματα

Θεωρία σήματος. Ταξινόμηση. Κύρια χαρακτηριστικά των σημάτων

Η μεταβολή της τάσης, του ρεύματος, του φορτίου ή της ισχύος με την πάροδο του χρόνου στα ηλεκτρικά κυκλώματα ονομάζεται ηλεκτρική ταλάντωση. Η ηλεκτρική δόνηση που χρησιμοποιείται για τη μετάδοση πληροφοριών είναι ένα σήμα. Η πολυπλοκότητα των διεργασιών στα ηλεκτρικά κυκλώματα εξαρτάται από την πολυπλοκότητα των σημάτων της πηγής. Επομένως, συνιστάται η χρήση ενός φάσματος σημάτων. Από τα μαθηματικά είναι γνωστές σειρές Fourier και μετασχηματισμοί, με τη βοήθεια των οποίων είναι δυνατή η αναπαράσταση σημάτων ως ένα σύνολο αρμονικών συνιστωσών. Στην πράξη, η χαρακτηριστική ανάλυση είναι χρήσιμη, δίνοντας μια ιδέα για το ρυθμό μεταβολής και τη διάρκεια του σήματος. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ανάλυση συσχέτισης.

2.1. Γενικές πληροφορίες για τα ραδιοσήματα

Παραδοσιακά, τα ηλεκτρικά (και πλέον οπτικά) σήματα που σχετίζονται με την εμβέλεια του ραδιοφώνου θεωρούνται ραδιομηχανική. Από μαθηματική άποψη, οποιοδήποτε ραδιοφωνικό σήμα μπορεί να αναπαρασταθεί από κάποιους

μια συνάρτηση χρόνου u(t), η οποία χαρακτηρίζει την αλλαγή στις στιγμιαίες τιμές της τάσης (αυτή η αναπαράσταση χρησιμοποιείται συχνότερα), του ρεύματος, της φόρτισης ή της ισχύος. Κάθε κατηγορία σημάτων έχει τα δικά της χαρακτηριστικά και απαιτεί συγκεκριμένες μεθόδους περιγραφής και ανάλυσης. Ένα από τα βασικά συστατικά της αναπαράστασης και επεξεργασίας σήματος είναι η ανάλυση. Ο κύριος σκοπός της ανάλυσης είναι να συγκρίνει τα σήματα μεταξύ τους για να εντοπίσει τις ομοιότητες και τις διαφορές τους. Υπάρχουν τρία κύρια στοιχεία της ανάλυσης ηλεκτρικού σήματος:

Μέτρηση αριθμητικών παραμέτρων των σημάτων (ενέργεια, μέση ισχύς και μέση τετραγωνική τιμή ρίζας).

Αποσύνθεση ενός σήματος στα στοιχειώδη συστατικά του, είτε για να τα εξετάσουμε ξεχωριστά είτε για σύγκριση των ιδιοτήτων διαφορετικών σημάτων. Αυτή η επέκταση πραγματοποιείται με τη χρήση μετασχηματισμών σειρών και ολοκλήρωσης, οι πιο σημαντικοί από τους οποίους είναι οι σειρές και ο μετασχηματισμός Fourier.

Ποσοτική μέτρησηο βαθμός "ομοιότητας" διαφόρων σημάτων, οι παράμετροι και τα χαρακτηριστικά τους. μια τέτοια μέτρηση γίνεται χρησιμοποιώντας μια συσκευή ανάλυσης συσχέτισης.

Προκειμένου να γίνουν τα σήματα αντικείμενα μελέτης και υπολογισμών, είναι απαραίτητο να υποδειχθεί η μέθοδος για αυτά μαθηματική περιγραφή, δηλαδή να δημιουργήσετε ένα μαθηματικό μοντέλο του υπό μελέτη σήματος. Στη ραδιομηχανική, κάθε κατηγορία σημάτων έχει τη δική της μαθηματική αναπαράσταση, το δικό της μαθηματικό μοντέλο, και το ίδιο μαθηματικό μοντέλο μπορεί σχεδόν πάντα να περιγράψει επαρκώς τάση, ρεύμα, φορτίο, ισχύ, ένταση ηλεκτρομαγνητικού πεδίου κ.λπ. Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι αναπαράστασης ( περιγράφοντας) τα σήματα είναι χρονικά, φασματικά, αναλυτικά, στατιστικά, διανυσματικά, γραφικά και γεωμετρικά. Οι συναρτήσεις που περιγράφουν σήματα μπορούν να λάβουν τόσο πραγματικές όσο και σύνθετες τιμές. Επομένως, αργότερα στο βιβλίο θα μιλάμε συχνά για πραγματικά και πολύπλοκα σήματα. Μέρος της σύντομης ταξινόμησης των σημάτων σύμφωνα με έναν αριθμό χαρακτηριστικών φαίνεται στο Σχ. 2.1.

Εικ.2.1. Ταξινόμηση ραδιοφωνικών σημάτων

Είναι βολικό να λαμβάνετε υπόψη ραδιοσήματα με τη μορφή μαθηματικών συναρτήσεων που καθορίζονται σε χρόνο και φυσικές συντεταγμένες. Από αυτή την άποψη, τα σήματα περιγράφονται συνήθως από μία (μονοδιάστατο σήμα, n = 1), δύο (δισδιάστατο σήμα, n = 2) ή περισσότερες (πολυμεταβλητό σήμα n > 2) ανεξάρτητες μεταβλητές. Τα μονοδιάστατα σήματα είναι συναρτήσεις μόνο του χρόνου, και τα πολυδιάστατα, επιπλέον, αντανακλούν τη θέση στον «-διάστατο χώρο. Για λόγους βεβαιότητας και απλότητας, θα εξετάσουμε κυρίως μονοδιάστατα σήματα που εξαρτώνται από το χρόνο, μια πολυδιάστατη περίπτωση όταν ένα σήμα αναπαρίσταται ως μια πεπερασμένη ή άπειρη συλλογή σημείων, για παράδειγμα στον χώρο, η θέση του οποίου εξαρτάται από το χρόνο. Στα τηλεοπτικά συστήματα, ένα ασπρόμαυρο σήμα εικόνας μπορεί να θεωρηθεί ως συνάρτηση f(x,y,f) δύο χωρικών συντεταγμένων και χρόνου, που αντιπροσωπεύει την ένταση της ακτινοβολίας σε ένα σημείο (x, y) σε μια χρονική στιγμή t στην κάθοδο. Όταν μεταδίδουμε ένα έγχρωμο τηλεοπτικό σήμα έχουμε τρεις λειτουργίεςφά (x, y, t), g(x, y, t), h(x, y, t) που ορίζονται σε ένα τρισδιάστατο σύνολο (μπορούμε επίσης να θεωρήσουμε αυτές τις τρεις συναρτήσεις ως συστατικά ενός τρισδιάστατου διανυσματικού πεδίου) . Επιπλέον, μπορεί να προκύψουν διάφοροι τύποι τηλεοπτικών σημάτων όταν οι τηλεοπτικές εικόνες μεταδίδονται μαζί με τον ήχο. Συλλογή μονοδιάστατων σημάτων με εντολή πολυδιάστατου σήματος. Ένα πολυδιάστατο σήμα δημιουργείται, για παράδειγμα, από ένα σύστημα τάσεων στους ακροδέκτες ενός πολυτερματικού δικτύου (Εικ. 2.2).

Ρύζι. 2.2. Σύστημα τάσης πολλαπλών θυρών.

Τα πολυδιάστατα σήματα περιγράφονται από πολύπλοκες λειτουργίες και η επεξεργασία τους είναι συχνά δυνατή σε ψηφιακή μορφή. Επομένως, τα πολυδιάστατα μοντέλα σήματος είναι ιδιαίτερα χρήσιμα σε περιπτώσεις όπου η λειτουργία πολύπλοκων συστημάτων αναλύεται με χρήση υπολογιστών. Έτσι, τα πολυδιάστατα ή διανυσματικά σήματα αποτελούνται από πολλά μονοδιάστατα σήματα

όπου n ακέραιος, διάσταση σήματος. Σύμφωνα με τις ιδιαιτερότητες της δομής της αναπαράστασης χρόνου (Εικ. 2.3), όλα τα ραδιοφωνικά σήματα χωρίζονται σε αναλογικά (αναλογικό), διακριτικό (discrete - χρόνος· από το λατινικό discretus διαιρεμένο, διακοπτόμενο) και ψηφιακό (ψηφιακό ). Εάν μια φυσική διεργασία που παράγει ένα μονοδιάστατο σήμα μπορεί να αναπαρασταθεί ως συνεχής συνάρτηση του χρόνου u(t) (Εικ. 2.3, α), τότε ένα τέτοιο σήμα ονομάζεται αναλογικό (συνεχές). Παράδειγμα αναλογικό σήμαείναι κάποια τάση που εφαρμόζεται στην είσοδο του παλμογράφου, με αποτέλεσμα να εμφανίζεται στην οθόνη μια συνεχής καμπύλη σε συνάρτηση με το χρόνο. Ένα διακριτό σήμα λαμβάνεται από ένα αναλογικό σήμα μέσω ειδικής μετατροπής. Η διαδικασία μετατροπής ενός αναλογικού σήματος σε μια ακολουθία δειγμάτων ονομάζεται δειγματοληψία και το αποτέλεσμα αυτής της μετατροπής είναι ένα διακριτό σήμα ή μια διακριτή σειρά. Το απλούστερο μαθηματικό μοντέλο ενός διακριτού σήματος U n (t) ακολουθία σημείων στον άξονα του χρόνου, που λαμβάνονται, κατά κανόνα, σε ίσα χρονικά διαστήματα T = Δt, που ονομάζεται περίοδος δειγματοληψίας (ή διάστημα, βήμα δειγματοληψίας, χρόνος δειγματοληψίας) και σε καθένα από τα οποία οι τιμές του αντίστοιχου συνεχούς σήματος καθορίζονται (Εικ. 2.3, β). Το αντίστροφο της περιόδου δειγματοληψίας ονομάζεται συχνότητα δειγματοληψίας:στ Δ = 1/T (άλλος προσδιορισμόςστ Δ στ Δ = 1/∆t). Η αντίστοιχη γωνιακή (κυκλική) συχνότητα προσδιορίζεται ως εξής: ω D = 2π /∆t.

Ρύζι. 2.3. Ραδιοφωνικά σήματα: αναλογικό. β διακριτικό? σε κβαντισμενο? g ψηφιακό

Ένας τύπος διακριτών σημάτων είναι ένα ψηφιακό σήμα (ψηφιακό σήμα ), Στη διαδικασία μετατροπής διακριτών δειγμάτων σήματος σε ψηφιακή μορφή (συνήθως δυαδικοί αριθμοί), κβαντοποιείται κατά επίπεδο (κβαντισμός ) τάση ∆. Σε αυτή την περίπτωση, οι τιμές των επιπέδων σήματος μπορούν να αριθμηθούν με δυαδικούς αριθμούς με πεπερασμένο, απαιτούμενο αριθμό ψηφίων. Ένα σήμα που είναι διακριτό χρονικά και κβαντισμένο σε επίπεδο ονομάζεται ψηφιακό σήμα. Σε ένα ψηφιακό σήμα, οι διακριτές τιμές του σήματος uΤ (t) αρχικά κβαντίζονται κατά επίπεδο (Εικ. 2.3, γ) και στη συνέχεια τα κβαντοποιημένα δείγματα του διακριτού σήματος αντικαθίστανται από τους αριθμούς uντο (t), πιο συχνά εφαρμόζεται σε δυάδικος κώδικας, το οποίο αντιπροσωπεύεται από υψηλά (ένα) και χαμηλά (μηδενικά) επίπεδα δυναμικών τάσης βραχείς παλμούς διάρκειας τ (Εικ. 2.3, δ). Ένας τέτοιος κώδικας ονομάζεται μονοπολικός. Κατά την παρουσίαση ενός σήματος, αναπόφευκτα συμβαίνει στρογγυλοποίηση. Τα σφάλματα στρογγυλοποίησης που προκύπτουν σε αυτήν την περίπτωση ονομάζονται σφάλματα κβαντισμού (ή θόρυβος) (σφάλμα κβαντισμού, θόρυβος κβαντισμού ). Η ακολουθία αριθμών που αντιπροσωπεύει ένα σήμα στην ψηφιακή επεξεργασία είναι μια διακριτή σειρά. Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά με τα οποία διαφέρουν τα σήματα είναι η προβλεψιμότητα του σήματος (τις τιμές του) με την πάροδο του χρόνου. Ντετερμινιστικά είναι τα ραδιοσήματα των οποίων οι στιγμιαίες τιμές είναι αξιόπιστα γνωστές ανά πάσα στιγμή. Τα πιο απλά παραδείγματα ντετερμινιστικού σήματος είναι μια αρμονική ταλάντωση με γνωστή αρχική φάση, ταλαντώσεις υψηλής συχνότητας που διαμορφώνονται σύμφωνα με έναν γνωστό νόμο. Ένα ντετερμινιστικό σήμα δεν μπορεί να είναι φορέας πληροφοριών. Τα ντετερμινιστικά σήματα χωρίζονται σε περιοδικά και μη(σφυγμός). Ένα σήμα τελικής ενέργειας, σημαντικά διαφορετικό από το μηδέν σε ένα περιορισμένο χρονικό διάστημα ανάλογο με το χρόνο ολοκλήρωσης της μεταβατικής διαδικασίας στο σύστημα που πρόκειται να επηρεάσει, ονομάζεται σήμα παλμού.

Τα τυχαία σήματα είναι εκείνα των οποίων οι στιγμιαίες τιμές ανά πάσα στιγμή είναι άγνωστες και δεν μπορούν να προβλεφθούν με πιθανότητα ίση με ένα. Η μεταφορά σήματος χρήσιμες πληροφορίες, μπορεί να υπάρχει μόνο ένα τυχαίο σήμα.

Οι τυχαίες διαδικασίες των οποίων οι παράμετροι και οι ιδιότητες μπορούν να προσδιοριστούν από μία τυχαία υλοποίηση (δείγμα) ονομάζονται εργοδοτικές.

Συχνά, κατά την περιγραφή και την ανάλυση ορισμένων τύπων σημάτων (κυρίως στενής ζώνης), είναι βολικό να χρησιμοποιείται μια περίπλοκη μορφή αναπαράστασής τους

που - αντίστοιχα, τη μονάδα και τη φάση της μιγαδικής ποσότητας

Η μιγαδική συνάρτηση u(t) μπορεί επίσης να αναπαρασταθεί ως

όπου Re, Im είναι τα πραγματικά και φανταστικά μέρη της μιγαδικής συνάρτησης. Και από τους δύο τύπους παίρνουμε:

Σε μια διανυσματική αναπαράσταση, το μιγαδικό σήμα είναι ένα διάνυσμα στο μιγαδικό επίπεδο με έναν πραγματικό άξονα τετμημένης και έναν φανταστικό άξονα τεταγμένης άξονα (Εικ. 2.5). Το διάνυσμα στο επίπεδο περιστρέφεται προς τη θετική κατεύθυνση (αριστερόστροφα) με ταχύτητα ω 0 . Το μήκος του διανύσματος είναι ίσο με το μέτρο του μιγαδικού σήματος, τη γωνία μεταξύ του διανύσματος και του ορίσματος της τετμημένης φ 0 . Οι προβολές του διανύσματος στους άξονες συντεταγμένων είναι ίσες με το πραγματικό και το φανταστικό μέρος της μιγαδικής τιμής, αντίστοιχα.

"ΕΓΚΡΙΘΗΚΕ"

Αντιπρύτανης Ακαδημαϊκών Υποθέσεων

_____________V.G.Prokoshev

"____"______________2011

ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΠΕΙΘΑΡΧΙΑΣ
"Ραδιοφωνικά κυκλώματα και σήματα"

(όνομα πειθαρχίας)

Κατεύθυνση εκπαίδευσης 210400 "Ραδιομηχανική"
Προφίλ εκπαίδευσης "Ραδιομηχανική", "Ραδιοφυσική"
Πτυχίο (πτυχίο) Αγαμος
Μορφή σπουδών πλήρους απασχόλησης

Ακαδημαϊκό εξάμηνο	Ένταση εργασίας (πιστωτικές μονάδες/ώρα)	Διαλέξεις (ώρες)	Πρακτική. τάξεις (ώρα.)	Εργαστήριο εργοστάσιο (ώρα.)	Λοιπόν. δούλος. (ώρα.)	SRS	Έντυπο ελέγχου (αντίγραφο/δοκιμή)
4	4/144	34	17	17	---	76	Δοκιμή
5	3/108	17	17	17	30	27	Εξέταση, δοκιμή (cr)
Σύνολο	7/252	51	34	34	30	103	Εξέταση, δοκιμή (cr)

Βλαντιμίρ, 2011

1. 
   Στόχοι κατάκτησης της πειθαρχίας

Ο κλάδος «Κυκλώματα και Σήματα Ραδιομηχανικής» είναι ένα θεμελιώδες μάθημα αφιερωμένο στη φασματική ανάλυση και ανάλυση συσχέτισης ντετερμινιστικών και τυχαίων σημάτων και στον μετασχηματισμό τους σε διάφορες γραμμικές και μη γραμμικές συσκευές. Οι γνώσεις που αποκτήθηκαν μπορούν να χρησιμοποιηθούν στη διαδικασία μελέτης ειδικών κλάδων ραδιομηχανικής, καθώς και στην ανάλυση σημάτων ραδιομηχανικής κατά τη διαδικασία ανάπτυξης και λειτουργίας ραδιοφωνικών συστημάτων.

Ο σκοπός της εκμάθησης της πειθαρχίας "Κυκλώματα και σήματα ραδιοτεχνικής" είναι: να ενσταλάξει στους μαθητές, πρώτον, μια βαθιά κατανόηση των ιδιοτήτων διαφόρων ραδιοφωνικών σημάτων και κυκλωμάτων ραδιοφώνου, την ουσία και τα χαρακτηριστικά των διαδικασιών που συμβαίνουν όταν τα σήματα περνούν μέσω ραδιοκυκλωμάτων ; δεύτερον, η ικανότητα αναλυτικής περιγραφής, ανάλυσης και πειραματικής μελέτης διαδικασιών σε ραδιοκυκλώματα με βάση τις μεθόδους και τις τεχνικές που εκπέμπονται στο μάθημα, θέτοντας έτσι τα θεμέλια για θεωρητικές και πρακτικές γνώσεις και δεξιότητες που χρησιμοποιούνται όταν οι μαθητές σπουδάζουν ειδικούς κλάδους στην ειδικότητα «Ραδιομηχανική ". Εκπαίδευση ραδιομηχανικής για διαφορετικές περιοχέςεπαγγελματική δραστηριότητα ειδικού:

• 
  Σχεδιασμός και μηχανική·
• 
  παραγωγική και τεχνολογική?
• 
  έρευνα;
• 
  οργανωτική και διαχειριστική?
• 
  εγκατάσταση και θέση σε λειτουργία·
• 
  σέρβις και λειτουργική.

Ο στόχος του μαθήματος είναι να διδάξει στον μαθητή τη γνώση του

• 
  ταξινόμηση, θεμελιώδεις ιδιότητες και βασικά χαρακτηριστικά ραδιοφωνικών σημάτων και κυκλωμάτων ραδιοφώνου στους τομείς χρόνου και συχνότητας, νόμοι μετατροπής σήματος σε διάφορα ραδιοκυκλώματα.
• 
  Μέθοδοι για την ανάλυση της μετάδοσης ντετερμινιστικών και τυχαίων ταλαντώσεων μέσω γραμμικών (με σταθερές παραμέτρους), παραμετρικών, μη γραμμικών και διακριτών κυκλωμάτων, όρια εφαρμογής και ιδιότητες μεθόδων.
• 
  μέθοδοι αποθήκευσης και εξαγωγής πληροφοριών από ραδιοσήματα, αρχές κατασκευής συσκευών για αυτούς τους σκοπούς, πηγές και μέθοδοι μείωσης σφαλμάτων και παραμορφώσεων του μεταδιδόμενου μηνύματος.
• 
  βασικά της σύνθεσης κυκλώματος?
• 
  μέθοδοι βέλτιστου φιλτραρίσματος σήματος.

1. 
   Η θέση της πειθαρχίας στη δομή του OOP HPE

Ο κλάδος «Κυκλώματα και Σήματα Ραδιομηχανικής» αναφέρεται σε γενικούς κλάδους:

• 
  Κωδικός εκπαιδευτικού κέντρου ΟΟΠ εκπαιδευτικού κύκλου κύρια εκπαιδευτικό πρόγραμμα(τμήμα) – B3;
• 
  Επαγγελματικός κύκλος;
• 
  Βασικό (γενικής παιδείας) μέρος.

Σχέση με άλλους κλάδους

Το μάθημα «Κυκλώματα και Σήματα Ραδιομηχανικής» βασίζεται σε γνώσεις «Μαθηματικών», «Φυσικής», «Ηλεκτρονικής», «Ψηφιακών Συσκευών και Μικροεπεξεργαστών», «Σχεδιασμός Κυκλωμάτων Αναλογικών Ηλεκτρονικών Συσκευών», «Βασικές αρχές Θεωρίας Κυκλωμάτων», « Ηλεκτροδυναμική και Διάδοση Ραδιοκυμάτων» και αποτελεί βάση για τη μελέτη «Πομποί και συσκευές παραγωγής σήματος», «Συσκευές λήψης και επεξεργασίας σήματος», «Συστήματα ραδιομηχανικής», «Ραδιοφωνικός αυτοματισμός» κ.λπ.

1. 
   Ικανότητες μαθητή. Σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα της κατάκτησης της πειθαρχίας

Ως αποτέλεσμα της εκμάθησης της πειθαρχίας, ο μαθητής πρέπει να έχει τις ακόλουθες γενικές πολιτιστικές ικανότητες (GC):

• 
  Η ικανότητα να κυριαρχεί μια κουλτούρα σκέψης, η ικανότητα να γενικεύεις, να αναλύεις, να αντιλαμβάνεσαι πληροφορίες, να θέτεις έναν στόχο και να επιλέγεις τρόπους για να τον πετύχεις (OK-1)
• 
  Η ικανότητα κατασκευής προφορικού και γραπτού λόγου με λογικά σωστό, αιτιολογημένο και σαφή τρόπο (ΟΚ-2)
• 
  Ικανότητα συνεργασίας με συναδέλφους και ομαδικής εργασίας (OK-3)
• 
  Η ικανότητα χρήσης των βασικών νόμων των φυσικών επιστημών σε επαγγελματικές δραστηριότητες, εφαρμογή μεθόδων μαθηματικής ανάλυσης και μοντελοποίησης, θεωρητικής και πειραματικής έρευνας (OK-10),

καθώς και τις ακόλουθες επαγγελματικές ικανότητες (PC)

• 
  Η ικανότητα παρουσίασης μιας επιστημονικής εικόνας του κόσμου που είναι επαρκής στο σύγχρονο επίπεδο γνώσης που βασίζεται στη γνώση των βασικών αρχών, νόμων και μεθόδων των φυσικών επιστημών και των μαθηματικών (PC-1)
• 
  Η ικανότητα εντοπισμού της φυσικής επιστημονικής ουσίας των προβλημάτων που προκύπτουν κατά τη διάρκεια της επαγγελματικής δραστηριότητας, η προσέλκυση του κατάλληλου φυσικού και μαθηματικού μηχανισμού για την επίλυσή τους (PC-2)
• 
  Προθυμία να ληφθούν υπόψη οι σύγχρονες τάσεις στην ανάπτυξη των ηλεκτρονικών, των μετρήσεων και τεχνολογία υπολογιστών, πληροφορικήςστις επαγγελματικές τους δραστηριότητες (PC-3)
• 
  Ικανότητα κυριαρχίας μεθόδων επίλυσης προβλημάτων ανάλυσης και υπολογισμού χαρακτηριστικών ηλεκτρικών κυκλωμάτων (PC-4)
• 
  Ικανότητα κατοχής βασικών τεχνικών επεξεργασίας και παρουσίασης πειραματικών δεδομένων (PC-5)
• 
  Η ικανότητα συλλογής, επεξεργασίας, ανάλυσης και συστηματοποίησης επιστημονικών και τεχνικών πληροφοριών σχετικά με το θέμα της έρευνας, χρήση των επιτευγμάτων της εγχώριας και ξένης επιστήμης, μηχανικής και τεχνολογίας (PC-6)
• 
  Η ικανότητα συλλογής και ανάλυσης αρχικών δεδομένων για τον υπολογισμό και τον σχεδιασμό εξαρτημάτων, συγκροτημάτων και συσκευών συστημάτων ραδιομηχανικής (PC-9)
• 
  Προθυμία εκτέλεσης υπολογισμών και σχεδίασης εξαρτημάτων, συγκροτημάτων και συσκευών συστημάτων ραδιομηχανικής σύμφωνα με τις τεχνικές προδιαγραφές με χρήση εργαλείων αυτοματισμού σχεδιασμού (PC-10)
• 
  Προθυμία οργάνωσης μετρολογικής υποστήριξης της παραγωγής (PC-16)
• 
  Ικανότητα συλλογής και ανάλυσης επιστημονικών και τεχνικών πληροφοριών, περίληψη της εγχώριας και ξένης εμπειρίας στον τομέα της ραδιομηχανικής, ανάλυσης βιβλιογραφίας διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας (PC-18)
• 
  Ικανότητα υλοποίησης πειραματικών ερευνητικών προγραμμάτων, συμπεριλαμβανομένης της επιλογής τεχνικά μέσακαι επεξεργασία των αποτελεσμάτων (PC-20)
• 
  Ικανότητα εκτέλεσης εργασιών στον τομέα της πιστοποίησης τεχνικών μέσων, συστημάτων, διαδικασιών, εξοπλισμού και υλικών (PK-25)
• 
  Η ικανότητα διεξαγωγής επαλήθευσης, προσαρμογής και προσαρμογής του εξοπλισμού και διαμόρφωσης λογισμικού που χρησιμοποιείται για την ανάπτυξη, παραγωγή και διαμόρφωση συσκευών και συστημάτων ραδιομηχανικής (PC-27)
• 
  Δυνατότητα συμμετοχής στην οργάνωση συντήρησης και διαμόρφωσης ραδιοφωνικών συσκευών και συστημάτων (PC-29)
• 
  Προθυμία επαλήθευσης της τεχνικής κατάστασης και της υπολειπόμενης ζωής του εξοπλισμού, οργάνωση προληπτικών επιθεωρήσεων και τακτικών επισκευών (PC-30)
• 
  Ικανότητα ανάπτυξης οδηγιών λειτουργίας τεχνικού εξοπλισμού και λογισμικό(PK-32)

Ως αποτέλεσμα της κατάκτησης της πειθαρχίας, ο μαθητής πρέπει:
Ξέρω:

• 
  τους κύριους τύπους ενεργών συσκευών, τα μοντέλα τους και τις μεθόδους ποσοτικής περιγραφής τους όταν χρησιμοποιούνται σε ραδιοκυκλώματα και συσκευές·
• 
  Μέθοδοι για την ανάλυση κυκλωμάτων DC και AC στους τομείς χρόνου και συχνότητας.
• 
  βασικές μέθοδοι για τη μέτρηση των χαρακτηριστικών των ραδιοκυκλωμάτων και των σημάτων, την αξιολόγηση της αξιοπιστίας και της ακρίβειάς τους.
• 
  κύριοι τύποι ντετερμινιστικών και τυχαίων σημάτων στη ραδιομηχανική και μέθοδοι μετατροπής τους.
• 
  
• 
  τυποποιημένα πακέτα προγραμμάτων εφαρμογής που στοχεύουν στην επίλυση επιστημονικών και σχεδιαστικών προβλημάτων της ραδιοηλεκτρονικής.
• 
  αρχές κατασκευής συσκευών επεξεργασίας σήματος σε ραδιοφωνικά συστήματα και συγκροτήματα για διάφορους σκοπούς·

Να είναι σε θέση:

• 
  Χρησιμοποιήστε τυπικά πακέτα λογισμικού εφαρμογών για την επίλυση πρακτικών προβλημάτων.
• 
  χρήση συστημάτων υπολογιστών και πακέτων λογισμικού εφαρμογών για το σχεδιασμό και την έρευνα συσκευών ραδιομηχανικής·
• 
  εφαρμόζει στατιστικές θεωρίες για την ανίχνευση και τη διάκριση σημάτων, την εκτίμηση των παραμέτρων τους και το φιλτράρισμα των διαδικασιών πληροφοριών·
• 
  χρήση της θεωρίας της βέλτιστης λήψης σήματος κατά το σχεδιασμό συστημάτων μετάδοσης ραδιοφωνικών πληροφοριών.

Ιδιος:

• 
  μέθοδοι και μέσα ανάπτυξης και εκτέλεσης τεχνικής τεκμηρίωσης·
• 
  μοντέλα ενεργών συσκευών που χρησιμοποιούνται στη ραδιομηχανική.
• 
  μέθοδοι ανάλυσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων σε σταθερές και μεταβατικές καταστάσεις.
• 
  φασματικές μέθοδοι ανάλυσης ντετερμινιστικών και τυχαίων σημάτων και των μετασχηματισμών τους σε ηλεκτρικά κυκλώματα.
• 
  τυπικός λογισμικόγια την αυτοματοποίηση του σχεδιασμού και της μοντελοποίησης ραδιοηλεκτρονικών κυκλωμάτων, συσκευών και συστημάτων·
• 
  στατιστικές μέθοδοι ανάλυσης και σύνθεσης συστημάτων και συσκευών ραδιομηχανικής.

1. 
   ΔΟΜΗ ΚΑΙ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΟ ΤΗΣ ΠΕΙΘΑΡΧΙΑΣ

4.1. Θεωρητικό μάθημα

4.1.1. Εισαγωγή
Απαιτήσεις προγράμματος σπουδών και πρόγραμμα εργασίαςκατά πειθαρχία. Σύστημα βαθμολόγησης για πιστοποίηση σπουδαστών. Συστάσεις για τη μελέτη του μαθήματος, σχέση με άλλους κλάδους.

Λογοτεχνία. Μπλοκ διάγραμμα του συστήματος μετάδοσης πληροφοριών. Βασικός διαδικασίες ραδιομηχανικής. Βασικές έννοιες, όροι και ορισμοί.

Το αντικείμενο και οι στόχοι του κλάδου, η θέση του στο σύστημα γνώσεων του μηχανικού. Ο ρόλος της ραδιομηχανικής στην επιστημονική ανάπτυξη και τη βιομηχανική παραγωγή.

Απαιτήσεις για εργασία μαθημάτων.
4.1.2. Βασικά χαρακτηριστικά σημάτων. Ταξινόμηση σημάτων.
Τυπικά κυκλώματα ραδιοφώνου. Κριτήρια ταξινόμησης. Ντετερμινιστική και τυχαία, συνεχής, διακριτή, κβαντισμένη και ψηφιακά σήματα, έλεγχος και διαμορφωμένες ταλαντώσεις. Χαρακτηριστικά της διάδοσης ραδιοκυμάτων διαφόρων εύρους.
4.1.3. Φασματική ανάλυση περιοδικών σημάτων.
Γενικευμένη σειρά Fourier. Αρμονική ανάλυση περιοδικών σημάτων.
4.1.4. Φασματική ανάλυση μη περιοδικών σημάτων.
Μετασχηματισμός Fourier και οι ιδιότητές του.
4.1.5. Κατανομή ισχύος στο φάσμα ενός περιοδικού σήματος και ενέργειας στο φάσμα ενός μη περιοδικού σήματος
Ανεξαρτησία της μέσης ισχύος ενός περιοδικού σήματος από τις φάσεις των επιμέρους αρμονικών. Η ισότητα του Πάρσεβαλ. Η σχέση μεταξύ διάρκειας σήματος και πλάτους φάσματος (λήμμα Riemann). Παραδείγματα.
4.1.6. Μονή ώθηση και μονό άλμα
Η έννοια της συνάρτησης δέλτα (ώθηση) ως η περιοριστική έκφραση ορισμένων παλμών μιας μονάδας επιφάνειας. Η συνάρτηση δέλτα σε τομείς χρόνου και συχνότητας, το φάσμα και τις ιδιότητές της. Ένα μόνο άλμα, μέθοδοι εισαγωγής του, σύνδεση με τη συνάρτηση δέλτα, φάσμα. συμπεράσματα.
4.1.7. Ανάλυση συσχέτισης ντετερμινιστικών ταλαντώσεων.
Η έννοια της συνάρτησης συσχέτισης ενός ντετερμινιστικού σήματος, οι ιδιότητές του, η σύνδεση με το φασματικό χαρακτηριστικό. Συνάρτηση διασταυρούμενης συσχέτισης. Συνοχή. Παραδείγματα.
4.1.8. Δειγματοληψία σήματος. Θεώρημα και Σειρά Kotelnikov.
Αναπαράσταση σημάτων με περιορισμένη ζώνη συχνοτήτων με τη μορφή σειράς Kotelnikov. Αριθμός βαθμών ελευθερίας του σήματος. Θεώρημα δειγματοληψίας στο πεδίο συχνοτήτων.
4.1.9. Γραμμικά κυκλώματα ραδιοφώνου με σταθερές παραμέτρους.
Ορισμός και βασικές ιδιότητες γραμμικών κυκλωμάτων. Απόκριση συχνότητας και απόκριση φάσης απεριοδικών και συντονιστικών ενισχυτών. Μέθοδοι για τον προσδιορισμό της απόκρισης συχνότητας και της απόκρισης φάσης. Παραδείγματα. Ιδανικά και πραγματικά κυκλώματα διαφοροποίησης και ολοκλήρωσης, απόκριση συχνότητας και απόκριση φάσης, εφαρμογή τελεστικών ενισχυτών. Σύγκριση χαρακτηριστικών χρονισμού ιδανικών και πραγματικών κυκλωμάτων.
4.1.10. Γραμμικά κυκλώματα με ανάδραση.
Κύρια χαρακτηριστικά των συστημάτων ανάδρασης. Κριτήρια σταθερότητας. Αρνητική ανατροφοδότηση. Συστήματα καθυστέρησης σε κυκλώματα κλειστού βρόχου. Κρουστική απόκριση ενός ιδανικού και πραγματικού φίλτρου χτένας.
4.1.11. Ραδιοφωνικά σήματα, ταλαντώσεις ΑΜ και τα φάσματα τους.
Συνθήκες για αργές αλλαγές σε πλάτος, φάση, συχνότητα. ΑΜ ταλαντώσεις, βασικές έννοιες και ορισμοί. Διαμόρφωση εύρους. Φάσμα και διανυσματικό διάγραμμα των δονήσεων ΑΜ όταν διαμορφώνονται από ένα αρμονικό και σύνθετο σήμα. Παραδείγματα.
4.1.12. Διαμόρφωση γωνίας. Φάσμα δονήσεων με το μυαλό.
Φάση και στιγμιαία συχνότητα ταλάντωσης. Φάσμα ταλαντώσεων κατά την ΑΜ. Φάσμα σήματος. Σύνδεση μεταξύ FM και FM. Ραδιοπαλμός με σήμα κελαηδίσματος με μεγάλη βάση.
4.1.13. Φάσμα ταλάντωσης με μικτό πλάτος-γωνιακή διαμόρφωση.
Γενική αναπαράσταση τέτοιων διακυμάνσεων. Φάσμα ταλάντωσης με μικτή διαμόρφωση πλάτους-φάσης από αρμονικό σήμα ίδιας συχνότητας (2 περιπτώσεις). Λόγοι ασυμμετρίας φάσματος.
4.1.14. Φάκελος, συχνότητα και φάση ταλάντωσης στενής ζώνης.
Η ασάφεια του προσδιορισμού του περιβλήματος και της φάσης μιας ταλάντωσης στενής ζώνης. Διαπίστωση ασάφειας με την εισαγωγή ενός πρόσθετου σήματος συζυγούς Hilbert. Βασικές σχέσεις. Ιδιότητες του περιβλήματος, προσδιορισμός της στιγμιαίας συχνότητας και φάσης ταλάντωσης από ένα δεδομένο σήμα. Ένα παράδειγμα διαρμονικής ταλάντωσης.
4.1.15. Αναλυτικό σήμα.
Γενίκευση της έννοιας του σύνθετου πλάτους. Η έννοια ενός πολύπλοκου φακέλου. Αναλυτικό (σύνθετο) σήμα και η σύνδεσή του με δεδομένο φυσικό σήμα, ιδιότητες και σχέση μεταξύ των φασμάτων του αρχικού σήματος, του φακέλου, του μιγαδικού φακέλου και του αναλυτικού σήματος. Ιδιότητες του αναλυτικού σήματος και του μετασχηματισμού Hilbert.
4.1.16. Διακριτική ταλάντωσης στενής ζώνης σύμφωνα με τον Kotelnikov.
Σχέση μεταξύ της περιόδου (συχνότητας) των δειγμάτων και του φάσματος του περιβλήματος και της φάσης της διαμορφωμένης ταλάντωσης. Διαφορές στην ικανότητα πληροφόρησης των σημάτων με διαφορετικούς τύπους διαμόρφωσης.
4.1.17. Πέρασμα ντετερμινιστικών ταλαντώσεων από γραμμικά κυκλώματα με σταθερές παραμέτρους.
Μέθοδοι ανάλυσης διέλευσης ταλαντώσεων σε γραμμικά κυκλώματα. Φασματική μέθοδος. Παράδειγμα. Ολοκληρωτική μέθοδος υπέρθεσης. Παράδειγμα.
4.1.18. Επίδραση ραδιοφωνικών σημάτων στα εκλογικά κυκλώματα.
Χαρακτηριστικά μετάδοσης σήματος μέσω επιλεκτικών κυκλωμάτων. Προσεγγιστική φασματική μέθοδος, μέθοδος ολοκλήρωσης απλοποιημένης υπέρθεσης. Χαρακτηριστικά της χρήσης τους.
4.1.19. Παραμόρφωση διαμορφωμένων ταλαντώσεων σε επιλεκτικά κυκλώματα.
Παραμόρφωση σήματος AM. Παραμόρφωση σημάτων FM και FM. Η μέθοδος της στιγμιαίας συχνότητας χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός ενισχυτή συντονισμού.
4.1.20. Μη γραμμικά κυκλώματα και μέθοδοι μη γραμμικής θεωρίας. Μη γραμμικά στοιχεία, τα χαρακτηριστικά και οι ιδιότητές τους.
Μη γραμμικά στοιχεία. Προσέγγιση μη γραμμικών χαρακτηριστικών. Μετασχηματισμοί του φάσματος σε κυκλώματα με ωμικό μη γραμμικό στοιχείο υπό τη δράση μιας και δύο ημιτονοειδών τάσεων. Θεωρία συνδυαστικών συχνοτήτων. Μη γραμμικό κύκλωμα με φιλτράρισμα.
4.1.21. Λήψη και ανίχνευση δονήσεων AM.
Λήψη AM_ταλαντώσεων. Ανίχνευση ταλαντώσεων ΑΜ. Προϋποθέσεις ανίχνευσης κραδασμών χωρίς παραμορφώσεις.
4.1.22. Ανίχνευση συχνότητας και φάσης, μετατροπή συχνότητας σήματος, σύγχρονη ανίχνευση.
Αρχές κατασκευής ανιχνευτών συχνότητας και φάσης, χαρακτηριστικά μετατροπέων συχνότητας, ανίχνευση σύγχρονου σήματος.
4.1.23. Δομή αυτοταλαντούμενου συστήματος.
Ορισμός ταλαντευτικού συστήματος. Δομή ενός αυτοταλαντωτή. Ο μηχανισμός εμφάνισης αυτοταλαντώσεων. Προϋποθέσεις για ισορροπία φάσης και πλάτους. Λειτουργία γεννήτριας σταθερής κατάστασης. Λειτουργία μαλακής και σκληρής γεννήτριας. Μαλακό και σκληρούς τρόπους λειτουργίαςαυτοδιέγερση. Σταθερότητα συχνότητας. Μη γραμμική εξίσωση αυτοταλαντωτή. Αυτογεννήτριες με ταλαντευόμενο κύκλωμα, με εσωτερική ανάδραση, γεννήτριες RS. Γωνιακή διαμόρφωση σε αυτοταλαντωτή.
4.1.24. Παραμετρικά κυκλώματα.
Αρχές υλοποίησης παραμετρικών κυκλωμάτων και βασικές ιδιότητές τους. Πέρασμα ταλαντώσεων από παραμετρικά κυκλώματα. Λειτουργία μεταφοράς.
4.1.25. Κρουστική απόκριση παραμετρικού κυκλώματος.
Λήψη της παλμικής απόκρισης για ένα κύκλωμα πρώτης τάξης. Παράδειγμα. Διαφορές από κύκλωμα με σταθερές παραμέτρους.
4.1.26. Η αρχή της παραμετρικής ενίσχυσης.
Η αρχή της παραμετρικής ενίσχυσης. Απόκτηση ενός ισοδύναμου κυκλώματος αντιδραστικότητας που ποικίλλει σύμφωνα με έναν αρμονικό νόμο. Παραμετρικός ενισχυτής μονού κυκλώματος.
4.1.27. Εφαρμογή παραμετρικών κυκλωμάτων.
Παραμετρικοί διαμορφωτές, ανιχνευτές, μετατροπείς συχνότητας.
4.1.28. Χαρακτηριστικά τυχαίων ταλαντώσεων.
Ταξινόμηση τυχαίων διεργασιών. Νόμοι κατανομής τυχαίων διεργασιών. Στατικές τυχαίες διεργασίες. Εργοδική ιδιοκτησία.
4.1.29. Περιγραφή τυχαίων σημάτων στους τομείς συχνότητας και χρόνου.
Φασματική πυκνότητα ισχύος και συνάρτηση συσχέτισης μιας τυχαίας διαδικασίας. Θεώρημα Wiener-Khinchin. Μοντέλο τυχαίας διαδικασίας με τη μορφή " λευκός θόρυβος" Παραδείγματα.
4.1.30. Τυχαίες διεργασίες στενής ζώνης.
Αποσύνθεση του σήματος σε τετράγωνα ανεξάρτητα στοιχεία. Λήψη των νόμων κατανομής της συνάρτησης συσχέτισης του περιβλήματος, της συχνότητας και της φάσης του κανονικού θορύβου στενής ζώνης.
4.1.31. διεργασίες Markov.
Βασικοί ορισμοί. Γενικευμένη εξίσωση Markov. Τομείς εφαρμογής των διαδικασιών Markov.
4.1.32. Μετασχηματισμός χαρακτηριστικών μιας τυχαίας διαδικασίας.
Ορισμός φασματική πυκνότητασυνάρτηση ισχύος και συσχέτισης του σήματος εξόδου. Η επίδραση του «λευκού» θορύβου στα γραμμικά κυκλώματα.
4.1.33. Διάδοση αθροίσματος αρμονικών ταλαντώσεων με τυχαίες φάσεις.
Μέθοδος χαρακτηριστικές λειτουργίεςκαι η εφαρμογή του για την εκτίμηση της κατανομής του αθροίσματος των αρμονικών ταλαντώσεων με τυχαίες φάσεις.
4.1.34. Κανονικοποίηση τυχαίων διεργασιών σε κυκλώματα στενής ζώνης.
Η επίδραση μιας ακολουθίας πανομοιότυπων παλμών με μια τυχαία φάση σε ένα σύστημα στενής ζώνης, η επίδραση των ταλαντώσεων FM με μια τυχαία περίοδο διαμόρφωσης σε ένα σύστημα στενής ζώνης. Συνθήκες υπό τις οποίες θα επέλθει ομαλοποίηση. Αποκανονικοποίηση.
4.1.35. Η επίδραση του αθροίσματος του αρμονικού σήματος και του θορύβου στον ανιχνευτή πλάτους.
Νόμος κατανομής και συνάρτηση συσχέτισης του θορύβου που διέρχεται από τον ανιχνευτή. Βασικές σχέσεις όταν ένα πρόσθετο μείγμα σήματος θορύβου διέρχεται από έναν ανιχνευτή. Αναλογία σήματος/θορύβου.
4.1.36. Η επίδραση του σήματος και του θορύβου στον ανιχνευτή συχνότητας και στον περιοριστή συντονισμού πλάτους.
Στατικά χαρακτηριστικά του σήματος στην έξοδο του κυκλώματος. Λόγος σήματος εξόδου προς θόρυβο σε διαφορετικές αναλογίες εξόδου.
4.1.37. Μετασχηματισμός του νόμου διανομής και του ενεργειακού φάσματος σε ένα ελεύθερο αδράνειας γραμμικό στοιχείο.
Μετασχηματισμός του νόμου κατανομής σε γραμμικό στοιχείο με μονοτιμές και διφορούμενες αντίστροφο χαρακτηριστικό. Μέθοδοι εύρεσης των ενεργειακών χαρακτηριστικών μιας διεργασίας στην έξοδο ενός μη γραμμικού κυκλώματος.
4.1.38. Βέλτιστο φιλτράρισμασε φόντο παρεμβολών.
Η έννοια των κύριων εργασιών της στατιστικής ραδιομηχανικής χρησιμοποιώντας παραδείγματα διαφόρων συστημάτων. Αντιστοιχισμένο φιλτράρισμα ενός δεδομένου σήματος. Η ανισότητα του Σβαρτς.
4.1.39. Χαρακτηριστικά συχνότητας και χρόνου ενός αντιστοιχισμένου φίλτρου. Φυσική σκοπιμότητα.
Απόκριση συχνότητας του φίλτρου και η σχέση του με το φάσμα συχνοτήτων του σήματος εισόδου. Κρουστική απόκριση του φίλτρου και η σχέση του με το σήμα εισόδου. Κριτήριο Paley-Wiener.
4.1.40. Σήμα και θόρυβος στην έξοδο ενός αντίστοιχου φίλτρου.
Το σχήμα του χρήσιμου σήματος στην έξοδο. Συναρτήσεις συσχέτισης ντετερμινιστικών σημάτων. Παραδείγματα.
4.1.41. Παραδείγματα κατασκευής ταιριασμένων φίλτρων.
Σύνθεση και αναζήτηση σήματος στην έξοδο ταιριασμένων φίλτρων, όταν η είσοδος είναι ένα πακέτο πανομοιότυπων παλμών, ένας παλμός με τσιρπ. Φίλτρο χτένας.
4.1.42. Σχηματισμός ενός σήματος που σχετίζεται με ένα δεδομένο φίλτρο.
Η αρχή της παραγωγής ενός σήματος συνεπούς με ένα δεδομένο φίλτρο.
4.1.43. Φιλτράρισμα ενός δεδομένου σήματος με "μη λευκό θόρυβο".
Διαδικασία λεύκανσης με θόρυβο. Κατασκευή ταιριαστού φίλτρου.
4.1.44. Κωδικοί Barker.
M - κωδικοί θέσης. Μπλοκ διάγραμμα ενός αντιστοιχισμένου φίλτρου για τον κώδικα Barker.
4.2. Πρακτικές ασκήσεις
Τα πρακτικά μαθήματα επικεντρώνονται στην επίλυση προβλημάτων και παραδειγμάτων που αντιστοιχούν στο θεωρητικό μάθημα και χρησιμεύουν στην εφαρμογή της αποκτηθείσας γνώσης στην επίλυση εφαρμοσμένων προβλημάτων. Έχουν εισαχθεί εργασίες υπολογισμού για ορισμένες ενότητες που χρησιμοποιούν τεχνολογία υπολογιστών προκειμένου να διευκολυνθεί και να επιταχυνθεί η υπολογιστική εργασία, η μελέτη μη γραμμικών προβλημάτων που δεν μπορούν να επιλυθούν αναλυτικά ή η μοντελοποίηση διαδικασιών και κυκλωμάτων.
Θέμα 1. Φασματική ανάλυση περιοδικών σημάτων.

Σκοπός του μαθήματος: Εφαρμογή της σειράς Fourier για φασματική ανάλυση περιοδικών σημάτων διαφόρων σχημάτων. Στην τάξη, οι μαθητές αποκτούν δεξιότητες στον προσδιορισμό των φασμάτων σήματος. Το αποτέλεσμα του μαθήματος είναι η ικανότητα των μαθητών να προσδιορίζουν το πλάτος και το φάσμα φάσης των περιοδικών σημάτων.
Θέμα 2. Φασματική ανάλυση μη περιοδικών σημάτων.

Στόχος του μαθήματος: Εφαρμογή του ολοκληρωτικού μετασχηματισμού Fourier για φασματική ανάλυση μη περιοδικών σημάτων. Κατά τον προσδιορισμό των φασμάτων σήματος, οι μαθητές αποκτούν δεξιότητες στην ανάλυση του φάσματος των σημάτων ελέγχου και μαθαίνουν να προσδιορίζουν το ενεργό πλάτος του φάσματος σήματος.
Θέμα 3. Μετάδοση σήματος μέσω γραμμικών κυκλωμάτων με σταθερές παραμέτρους.

Σκοπός του μαθήματος: Ανάλυση διέλευσης σημάτων από γραμμικά κυκλώματα. Οι μαθητές μαθαίνουν να εφαρμόζουν τη μέθοδο ολοκλήρωσης φασματικής θέσης όταν αναλύουν τη μετάδοση σήματος μέσω γραμμικών κυκλωμάτων και εξοικειώνονται με τα χαρακτηριστικά παλμών διαφόρων γραμμικών κυκλωμάτων με σταθερές παραμέτρους.
Θέμα 4. Ανάλυση σημάτων διαμορφωμένων κατά πλάτος.

Σκοπός του μαθήματος: Μελετήστε τη δομή του φάσματος των δονήσεων ΑΜ. Κατά τη διάρκεια του μαθήματος, οι μαθητές προσδιορίζουν τα φάσματα των δονήσεων ΑΜ με διαφορετικούς φακέλους, φασματικά και διανυσματικά διαγράμματασήματα AM.
Θέμα 5. Ανάλυση ραδιοσημάτων με γωνιακή διαμόρφωση.

Σκοπός του μαθήματος: Μελέτη της δομής του φάσματος δόνησης κατά τη γωνιακή διαμόρφωση. Οι μαθητές μαθαίνουν να διακρίνουν τα ραδιοσήματα με διαμόρφωση φάσης και συχνότητας και να προσδιορίζουν το ενεργό εύρος φάσματος τέτοιων ραδιοσημάτων.
Θέμα 6. Μετάδοση ραδιοσημάτων μέσω επιλεκτικών κυκλωμάτων.

Σκοπός των μαθημάτων: Απόκτηση δεξιοτήτων στην εφαρμογή μεθόδων ανάλυσης μετάδοσης ραδιοφωνικών σημάτων μέσω επιλεκτικών κυκλωμάτων. Η ανάλυση βασίζεται στα κατά προσέγγιση χαρακτηριστικά των επιλεκτικών κυκλωμάτων - πλάτος-συχνότητα και παλμός. Δίνεται σύγκριση με ακριβείς μεθόδους.
Θέμα 7. Προσέγγιση χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης μη γραμμικών κυκλωμάτων.

Σκοπός του μαθήματος: Μελέτη πιθανών τρόπων λειτουργίας μη γραμμικών στοιχείων. Με βάση αυτό, οι μαθητές αποκτούν δεξιότητες στην ανάπτυξη κυκλωμάτων για διαμορφωτές, ανιχνευτές και μείκτες.
Θέμα 8. Διαμόρφωση και αποδιαμόρφωση.

Σκοπός του μαθήματος: υπολογισμός κυκλωμάτων διαμορφωτή και αποδιαμορφωτή. Οι μαθητές εξοικειώνονται με πρακτικά κυκλώματα μη γραμμικών στοιχείων, με τη βοήθεια των οποίων μετατρέπονται τα σήματα και μεθόδους για τον υπολογισμό τους.
Θέμα 9. Τυχαίες διεργασίες. Χαρακτηριστικά τυχαίων διαδικασιών.

Σκοπός μαθημάτων: Απόκτηση δεξιοτήτων στην εφαρμογή της θεωρίας πιθανοτήτων στην ανάλυση τυχαίων διαδικασιών. Οι μαθητές εξοικειώνονται με τους νόμους της κατανομής πιθανοτήτων των ραδιοσημάτων και προσδιορίζουν τα αριθμητικά τους χαρακτηριστικά.
Θέμα 10. Μετάδοση τυχαίων διεργασιών μέσω γραμμικών κυκλωμάτων.

Σκοπός των τάξεων: Απόκτηση δεξιοτήτων στην ανάλυση των χαρακτηριστικών μιας τυχαίας διαδικασίας κατά τη μετάδοσή της μέσω γραμμικών κυκλωμάτων. Οι μαθητές μαθαίνουν και εφαρμόζουν αναλυτικές μεθόδους για διάφορους σκοπούς.
Θέμα 11. Μετάδοση τυχαίων διεργασιών μέσω μη γραμμικών αλυσίδων.

Σκοπός των τάξεων: Μελέτη της μετάδοσης τυχαίων διεργασιών μέσω τυπικών ραδιοφωνικών μονάδων. Οι μαθητές πρέπει να υπολογίζουν τα χαρακτηριστικά των τυχαίων σημάτων όταν τα μεταδίδουν μέσω κυκλωμάτων - ένα μη γραμμικό στοιχείο συν ένα φορτίο (τυπικοί κόμβοι).
Θέμα 12. Ταιριασμένα φίλτρα.

Στόχος του μαθήματος: Κατοχή των τεχνικών για την απόκριση ενός αντιστοιχισμένου φίλτρου σε ένα δεδομένο σήμα και σύνθεση της δομής του φίλτρου για ορισμένα σήματα. Οι μαθητές υπολογίζουν συναρτήσεις συσχέτισης διαφόρων σημάτων, συνθέτουν ταιριασμένα φίλτρα για δεδομένα σήματα και καθορίζουν την αναλογία σήματος προς θόρυβο στην είσοδο και την έξοδο του φίλτρου.
4.3. Εργαστηριακές εργασίες.
Το εργαστήριο στο μάθημα «Κυκλώματα και σήματα Ραδιομηχανικής» έχει σχεδιαστεί για να εμπεδώσει θεωρητικές γνώσεις, να αποκτήσει δεξιότητες και να μελετήσει μεθόδους πειραματικής έρευνας, διάφορα σήματα, κυκλώματα και τα χαρακτηριστικά τους και προβλέπει την εκτέλεση 8 εργαστηριακών εργασιών 4 ακαδημαϊκών ωρών. (δύο διατίθενται για ανεξάρτητη εργασία για τη σύνταξη πειραματικού ερευνητικού σχεδίου για ένα θέμα που προτείνουν οι εκπαιδευτικοί). Η εργασία διεξάγεται σε δύο κύκλους, από ομάδες των 2-3 μαθητών (λαμβάνοντας υπόψη τον χωρισμό της ακαδημαϊκής ομάδας σε 2 υποομάδες).

Με βάση την εργασία που έχει ολοκληρωθεί, κάθε μαθητής συντάσσει αναφορά στον ΑΟ με την προβλεπόμενη μορφή. Η έγκαιρη υπεράσπιση της εργασίας είναι η βάση για την επιτυχία της εργαστηριακής πρακτικής.

Θέμα 1. Τυπικά γραμμικά ραδιοκυκλώματα.

Θέμα 2. Φασματική ανάλυση.

Θέμα 3. Διαμόρφωση σήματος.

Θέμα 4. Ταλαντωτές τρανζίστορ.

Θέμα 5. Διέλευση ταλαντώσεων διαμορφωμένων κατά πλάτος μέσω επιλεκτικών κυκλωμάτων.

Θέμα 6. Νόμοι κατανομής τυχαίων διεργασιών.

Θέμα 7. Ανάλυση συσχέτισης σημάτων.

Θέμα 8. Μεταμόρφωση συναρτήσεις συσχέτισηςσε γραμμικά ραδιοκυκλώματα.

4.4. Μαθήματα.
Σε μια τυπική εργασία μαθήματος, οι μαθητές υπολογίζουν το σήμα και το φάσμα του στην έξοδο ενός συγκεκριμένου κυκλώματος ραδιοφώνου ή βρίσκουν τη βέλτιστη επιλογή φίλτρου για ένα δεδομένο σήμα και θόρυβο.

Το έργο του μαθήματος απαιτεί:

σελίδα 1

Από το προηγούμενο είναι ξεκάθαρο πώς υφίσταται διάφορους μετασχηματισμούς ένα σήμα κατά τη μετάδοση μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας. Ορισμένες από αυτές τις διαδικασίες είναι υποχρεωτικές για τα περισσότερα ραδιοφωνικά συστήματα, ανεξάρτητα από τον σκοπό τους, καθώς και τη φύση των μηνυμάτων που μεταδίδονται. Ας απαριθμήσουμε αυτές τις θεμελιώδεις διαδικασίες και ας σημειώσουμε ταυτόχρονα τα κύρια χαρακτηριστικά τους σε σχέση με το γενικευμένο διάγραμμα του ραδιοφωνικού καναλιού που φαίνεται στο Σχ. 1.1.

Μετατροπή του αρχικού μηνύματος σε ηλεκτρικό σήμα και κωδικοποίηση. Κατά τη μετάδοση ομιλίας και μουσικής, μια τέτοια μετατροπή πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας ένα μικρόφωνο, κατά τη μετάδοση εικόνων (τηλεόραση) - χρησιμοποιώντας σωλήνες μετάδοσης (για παράδειγμα, ένα superorticon). Κατά τη μετάδοση γραπτού μηνύματος (ραδιοτηλεγραφία), πραγματοποιείται πρώτα η κωδικοποίηση, η οποία συνίσταται στην αντικατάσταση κάθε γράμματος του κειμένου με έναν συνδυασμό τυπικών συμβόλων (για παράδειγμα, τελείες, παύλες και παύσεις στον κώδικα Μορς), τα οποία στη συνέχεια μετατρέπονται σε τυπικά ηλεκτρικά σήματα (για παράδειγμα, παλμοί διαφορετικής διάρκειας ή διαφορετικής πολικότητας).

Πρέπει να σημειωθεί ότι το διάγραμμα στο Σχ. Το 1.1 αντιστοιχεί στην περίπτωση που οι πληροφορίες εισάγονται «στην αρχή» του καναλιού επικοινωνίας, δηλαδή απευθείας στον πομπό. Η κατάσταση είναι κάπως διαφορετική, για παράδειγμα, στο κανάλι ραντάρ, όπου εισάγονται πληροφορίες για τον στόχο (εμβέλεια, υψόμετρο, ταχύτητα κ.λπ.) ως αποτέλεσμα της ανάκλασης ενός ραδιοκύματος από τον στόχο σε ελεύθερο χώρο.

Δημιουργία ταλαντώσεων υψηλής συχνότητας. Η γεννήτρια υψηλής συχνότητας είναι η πηγή των ταλαντώσεων της φέρουσας συχνότητας. Ανάλογα με τον σκοπό του καναλιού ραδιοεπικοινωνίας, η ισχύς ταλάντωσης ποικίλλει από χιλιοστά του watt έως εκατομμύρια watt. Φυσικά, τα δομικά σχήματα και τα μεγέθη αυτών των γεννητριών είναι διαφορετικά - από το πιο απλό στοιχείο μικρού μεγέθους έως μια μεγαλειώδη τεχνική δομή.

Τα κύρια χαρακτηριστικά μιας γεννήτριας υψηλής συχνότητας είναι η συχνότητα και το εύρος (η ικανότητα γρήγορης αλλαγής από τη μια συχνότητα λειτουργίας στην άλλη), η ισχύς και η απόδοση. Η σταθερότητα της συχνότητας ταλάντωσης είναι ιδιαίτερα σημαντική. Η ραδιομηχανική βρίσκεται σε εξαιρετική θέση από αυτή την άποψη. Οι συνθήκες διάδοσης των ραδιοκυμάτων και το ευρύ φάσμα των συχνοτήτων σήματος υπαγορεύουν τη χρήση πολύ υψηλών φέρων συχνοτήτων. Οι συνθήκες επεξεργασίας σήματος σε φόντο παρεμβολών και η ανάγκη μείωσης της αμοιβαίας παρεμβολής μεταξύ διαφορετικών ραδιοφωνικών καναλιών καθιστούν απαραίτητη την επίτευξη της μέγιστης δυνατής μείωσης στις αλλαγές απόλυτης συχνότητας. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα εξαιρετικά αυστηρές απαιτήσεις για σχετική σταθερότητα συχνότητας.

Έλεγχος ταλάντωσης (διαμόρφωση). Η διαδικασία διαμόρφωσης συνίσταται στην αλλαγή μιας ή περισσότερων παραμέτρων μιας ταλάντωσης υψηλής συχνότητας σύμφωνα με το νόμο του μεταδιδόμενου μηνύματος. Οι συχνότητες του διαμορφωτικού σήματος είναι, κατά κανόνα, μικρές σε σύγκριση με τη φέρουσα συχνότητα της γεννήτριας Για την εφαρμογή της διαμόρφωσης, χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές, που βασίζονται συνήθως στην αλλαγή του δυναμικού των ηλεκτροδίων των ηλεκτρονικών συσκευών που περιλαμβάνονται στο κύκλωμα του ραδιοφώνου. συσκευή μετάδοσης. Το κύριο χαρακτηριστικό της διαδικασίας διαμόρφωσης είναι ο βαθμός αντιστοιχίας μεταξύ της αλλαγής της παραμέτρου ταλάντωσης υψηλής συχνότητας και του σήματος διαμόρφωσης.

Ενίσχυση αδύναμων σημάτων στον δέκτη. Η κεραία δέκτη συλλαμβάνει ένα μικροσκοπικό κλάσμα της ενέργειας που εκπέμπεται από την κεραία πομπού Ανάλογα με την απόσταση μεταξύ των σταθμών εκπομπής και λήψης, τον βαθμό κατευθυντικότητας της ακτινοβολίας της κεραίας και τις συνθήκες διάδοσης ραδιοκυμάτων, η ισχύς στην είσοδο του δέκτη είναι. 10 -10 ... 10 -14 W. Στην έξοδο του δέκτη, για αξιόπιστη εγγραφή σήματος, απαιτείται ισχύς της τάξης των milliwatts, μονάδων watts ή μεγαλύτερη. Αυτό δείχνει ότι το κέρδος στον δέκτη πρέπει να φτάσει τα 10 7 ... 10 14 σε ισχύ ή 10 4 ... 10 7 σε τάση.

Στους σύγχρονους δέκτες, εξασφαλίζεται αξιόπιστη καταχώρηση σήματος σε τάσεις εισόδου της τάξης των μικροβολτ. Η λύση σε αυτό το περίπλοκο πρόβλημα είναι δυνατή χάρη στα επιτεύγματα της σύγχρονης ηλεκτρονικής. Ειδικές μέθοδοι για την κατασκευή κυκλωμάτων δέκτη παίζουν επίσης σημαντικό ρόλο, παρέχοντας υψηλό κέρδος διατηρώντας παράλληλα τη σταθερότητα του δέκτη. Αυτές οι μέθοδοι περιλαμβάνουν τη μετατροπή (μείωση) της συχνότητας ταλάντωσης στη διαδρομή του δέκτη, που πραγματοποιείται με τέτοιο τρόπο ώστε η δομή να διατηρείται μεταδιδόμενο σήμα(στο διάγραμμα της Εικ. 1.1 δεν υποδεικνύεται η διαδικασία μετατροπής συχνότητας). Εκτός από τις συσκευές λήψης, η διαδικασία μετατροπής συχνότητας χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες συσκευές ραδιομηχανικής και ραδιομετρήσεων.

Το πρόβλημα της απολαβής στον δέκτη είναι αδιαχώριστο από το πρόβλημα της απομόνωσης του σήματος από τον θόρυβο του περιβάλλοντος. Επομένως, μία από τις κύριες παραμέτρους του δέκτη είναι η επιλεκτικότητα, που σημαίνει την ικανότητα απομόνωσης χρήσιμων σημάτων από συνδυασμό σήματος και εξωτερικών επιρροών (παρεμβολών) που διαφέρουν σε συχνότητα από το σήμα. Η επιλεκτικότητα συχνότητας επιτυγχάνεται με τη χρήση κυκλωμάτων συντονισμού ταλάντωσης.

Εξαγωγή μηνύματος από ταλάντωση υψηλής συχνότητας (ανίχνευση και αποκωδικοποίηση). Η ανίχνευση είναι η αντίστροφη διαδικασία διαμόρφωσης. Ως αποτέλεσμα της ανίχνευσης, θα πρέπει να ληφθεί μια τάση (ρεύμα) που αλλάζει με την πάροδο του χρόνου με τον ίδιο τρόπο όπως μια από τις παραμέτρους (πλάτος, συχνότητα ή φάση) των αλλαγών της διαμορφωμένης ταλάντωσης. Με άλλα λόγια, το μεταδιδόμενο μήνυμα πρέπει να αποκατασταθεί. Ο ανιχνευτής, κατά κανόνα, είναι ενεργοποιημένος στην έξοδο του δέκτη, επομένως, παρέχεται σε αυτόν μια διαμορφωμένη ταλάντωση, που έχει ήδη ενισχυθεί από τα προηγούμενα στάδια του δέκτη. Η κύρια απαίτηση για έναν ανιχνευτή είναι η ακριβής αναπαραγωγή του σχήματος του σήματος.

Μετά την ανίχνευση, το σήμα αποκωδικοποιείται, δηλαδή, η αντίστροφη διαδικασία κωδικοποίησης. Σε πολλά ραδιοφωνικά κανάλια, η κωδικοποίηση και η αποκωδικοποίηση δεν χρησιμοποιούνται.

Εκτός από τις αναφερόμενες διαδικασίες, με τον ένα ή τον άλλο τρόπο που σχετίζεται με τον μετασχηματισμό των φασμάτων συχνότητας, η ενίσχυση των ταλαντώσεων χωρίς μετασχηματισμό συχνότητας, που πραγματοποιείται σε διάφορους ενισχυτές, χρησιμοποιείται ευρέως σε συσκευές ραδιομηχανικής. Τέτοιοι ενισχυτές περιλαμβάνουν:

Ενισχυτές σήματος ελέγχου χαμηλής συχνότητας που χρησιμοποιούνται μπροστά από τον διαμορφωτή πομπού, καθώς και στην έξοδο του δέκτη.

Ενισχυτές βραχέων παλμών που χρησιμοποιούνται στην τεχνολογία τηλεόρασης και ραντάρ, καθώς και σε συστήματα παλμικής ραδιοεπικοινωνίας.

Ενισχυτές υψηλής συχνότητας υψηλής ισχύος που χρησιμοποιούνται σε συσκευές ραδιοεκπομπής.

Ενισχυτές υψηλής συχνότητας αδύναμων σημάτων που χρησιμοποιούνται σε συσκευές ραδιοφωνικής λήψης και μέτρησης.

Εκτός από τις προαναφερθείσες διαδικασίες, οι οποίες, όπως ήδη αναφέρθηκε, είναι εγγενείς σε οποιαδήποτε ραδιογραμμή, σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις χρησιμοποιούνται ευρέως πολλές άλλες διεργασίες: πολλαπλασιασμός και διαίρεση συχνότητας, δημιουργία σύντομων παλμών, διάφοροι τύποι διαμόρφωσης παλμών κ.λπ. .

Τα ραδιοκυκλώματα και τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται για την υλοποίηση των μετατροπών σήματος και ταλαντώσεων που αναφέρονται στην § 1.2 μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες κύριες κατηγορίες:

γραμμικά κυκλώματα με σταθερές παραμέτρους.

γραμμικά κυκλώματα με μεταβλητές παραμέτρους.

μη γραμμικά κυκλώματα.

Θα πρέπει αμέσως να επισημανθεί ότι σε πραγματικές συσκευές ραδιοφώνου, δεν είναι πάντα δυνατή η σαφής διάκριση μεταξύ γραμμικών και μη γραμμικών κυκλωμάτων και στοιχείων. Η ταξινόμηση των ίδιων στοιχείων ως γραμμικά ή μη γραμμικά εξαρτάται συχνά από το επίπεδο των σημάτων που τα επηρεάζουν.

Ωστόσο, η παραπάνω ταξινόμηση των κυκλωμάτων είναι απαραίτητη για την κατανόηση της θεωρίας και της τεχνολογίας της επεξεργασίας σήματος.

Ας διατυπώσουμε τις βασικές ιδιότητες αυτών των κυκλωμάτων.

2. ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΥΣ

Μπορούμε να προχωρήσουμε από τους παρακάτω ορισμούς.

1. Ένα κύκλωμα είναι γραμμικό εάν τα στοιχεία που περιλαμβάνονται σε αυτό δεν εξαρτώνται από την εξωτερική δύναμη (τάση, ρεύμα) που ασκεί το κύκλωμα.

2. Ένα γραμμικό κύκλωμα υπακούει στην αρχή της υπέρθεσης (επικάλυψη).

Σε μαθηματική μορφή, αυτή η αρχή εκφράζεται με την ακόλουθη ισότητα:

όπου L είναι ένας τελεστής που χαρακτηρίζει την επίδραση του κυκλώματος στο σήμα εισόδου.

Η ουσία της αρχής της υπέρθεσης μπορεί να διατυπωθεί ως εξής: όταν πολλές εξωτερικές δυνάμεις δρουν σε ένα γραμμικό κύκλωμα, η συμπεριφορά του κυκλώματος (ρεύμα, τάση) μπορεί να προσδιοριστεί υπερθέτοντας (υπερθέτοντας) τις λύσεις που βρέθηκαν για κάθε δύναμη ξεχωριστά. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε την ακόλουθη διατύπωση: σε μια γραμμική αλυσίδα, το άθροισμα των επιπτώσεων των μεμονωμένων επιρροών συμπίπτει με το αποτέλεσμα του αθροίσματος των επιρροών. Υποτίθεται ότι η αλυσίδα είναι απαλλαγμένη από αρχικά αποθέματα ενέργειας.

Η αρχή της υπέρθεσης διέπει τις φασματικές μεθόδους και τις μεθόδους χειριστή για την ανάλυση μεταβατικών διεργασιών σε γραμμικά κυκλώματα, καθώς και τη μέθοδο ολοκλήρωσης υπέρθεσης (ολοκλήρωμα Duhamel). Χρησιμοποιώντας την αρχή της υπέρθεσης, οποιαδήποτε σύνθετα σήματα, όταν μεταδίδονται μέσω γραμμικών κυκλωμάτων, μπορούν να αποσυντεθούν σε απλά που είναι πιο βολικά για ανάλυση (για παράδειγμα, αρμονικά).

3. Για οποιαδήποτε, όσο πολύπλοκη και αν είναι, επιρροή σε γραμμικό κύκλωμα με σταθερές παραμέτρους, δεν προκύπτουν ταλαντώσεις νέων συχνοτήτων. Αυτό προκύπτει από το γεγονός ότι όταν ένα γραμμικό κύκλωμα με σταθερές παραμέτρους υποβάλλεται σε αρμονική δράση, η ταλάντωση εξόδου παραμένει επίσης αρμονική με την ίδια συχνότητα με την είσοδο. αλλάζει μόνο το πλάτος και η φάση της ταλάντωσης. Αποσυνθέτοντας τα σήματα σε αρμονικές ταλαντώσεις και αντικαθιστώντας τα αποτελέσματα της διαστολής σε (1.1), βεβαιωνόμαστε ότι μόνο ταλαντώσεις με συχνότητες που αποτελούν μέρος του σήματος εισόδου μπορούν να υπάρχουν στην έξοδο του κυκλώματος.

Αυτό σημαίνει ότι κανένας από τους μετασχηματισμούς σήματος που περιλαμβάνουν την εμφάνιση νέων συχνοτήτων (δηλαδή, συχνότητες που δεν υπάρχουν στο φάσμα του σήματος εισόδου) δεν μπορεί, καταρχήν, να πραγματοποιηθεί χρησιμοποιώντας ένα γραμμικό κύκλωμα με σταθερές παραμέτρους. Τέτοια κυκλώματα βρίσκουν ευρεία εφαρμογή για την επίλυση προβλημάτων που δεν σχετίζονται με το μετασχηματισμό του φάσματος, όπως η γραμμική ενίσχυση σήματος, το φιλτράρισμα (κατά συχνότητα) κ.λπ.

3. ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ ΜΕ ΜΕΤΑΒΛΗΤΕΣ ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΥΣ

Αυτό αναφέρεται σε κυκλώματα στα οποία μία ή περισσότερες παράμετροι αλλάζουν με την πάροδο του χρόνου (αλλά δεν εξαρτώνται από το σήμα εισόδου). Τέτοια κυκλώματα ονομάζονται συχνά γραμμικά παραμετρικά.

Οι ιδιότητες 1 και 2 που διατυπώθηκαν στην προηγούμενη παράγραφο ισχύουν και για γραμμικά παραμετρικά κυκλώματα. Ωστόσο, σε αντίθεση με την προηγούμενη περίπτωση, ακόμη και το πιο απλό αρμονικό φαινόμενο δημιουργεί μια σύνθετη ταλάντωση με φάσμα συχνοτήτων σε ένα γραμμικό κύκλωμα με μεταβλητές παραμέτρους. Αυτό μπορεί να επεξηγηθεί με το ακόλουθο απλό παράδειγμα. Αφήστε σε μια αντίσταση της οποίας η αντίσταση αλλάζει με την πάροδο του χρόνου σύμφωνα με το νόμο

εφαρμοσμένη αρμονική εμφ

Ρεύμα μέσω αντίστασης

Όπως μπορούμε να δούμε, το ρεύμα περιέχει στοιχεία με συχνότητες που δεν υπάρχουν στο . Ακόμη και από αυτό το απλούστερο μοντέλο είναι σαφές ότι αλλάζοντας την αντίσταση με την πάροδο του χρόνου, είναι δυνατός ο μετασχηματισμός του φάσματος του σήματος εισόδου.

Ένα παρόμοιο αποτέλεσμα, αν και με πιο σύνθετους μαθηματικούς υπολογισμούς, μπορεί να ληφθεί για ένα κύκλωμα με μεταβλητές παραμέτρους που περιέχει ενεργά στοιχεία - επαγωγείς και πυκνωτές. Αυτό το θέμα συζητείται στο Κεφ. 10. Εδώ σημειώνουμε μόνο ότι ένα γραμμικό κύκλωμα με μεταβλητές παραμέτρους μετασχηματίζει το φάσμα συχνοτήτων της επιρροής και, επομένως, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για ορισμένους μετασχηματισμούς σήματος που συνοδεύονται από μετασχηματισμό φάσματος. Από όσα ακολουθούν θα φανεί επίσης ότι περιοδική αλλαγήμε την πάροδο του χρόνου, η επαγωγή ή η χωρητικότητα του ταλαντωτικού κυκλώματος επιτρέπει, υπό ορισμένες συνθήκες, να «αντληθεί» ενέργεια από μια βοηθητική συσκευή που αλλάζει αυτή την παράμετρο («παραμετρικοί ενισχυτές» και «παραμετρικές γεννήτριες», Κεφάλαιο 10).

4. ΜΗ ΓΡΑΜΜΙΚΑ ΚΥΚΛΩΜΑΤΑ

Ένα κύκλωμα ραδιοφώνου είναι μη γραμμικό εάν περιλαμβάνει ένα ή περισσότερα στοιχεία των οποίων οι παράμετροι εξαρτώνται από τη στάθμη του σήματος εισόδου. Το απλούστερο μη γραμμικό στοιχείο είναι μια δίοδος με χαρακτηριστικό ρεύμα-τάση που φαίνεται στο Σχ. 1.4.

Ας απαριθμήσουμε τις κύριες ιδιότητες των μη γραμμικών κυκλωμάτων.

1. Η αρχή της υπέρθεσης δεν ισχύει για μη γραμμικά κυκλώματα (και στοιχεία). Αυτή η ιδιότητα των μη γραμμικών κυκλωμάτων σχετίζεται στενά με την καμπυλότητα των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης (ή άλλων παρόμοιων) μη γραμμικών στοιχείων, γεγονός που παραβιάζει την αναλογικότητα μεταξύ ρεύματος και τάσης. Για παράδειγμα, για μια δίοδο, εάν η τάση αντιστοιχεί στο ρεύμα και η τάση αντιστοιχεί στο ρεύμα, τότε η συνολική τάση θα αντιστοιχεί σε ρεύμα διαφορετικό από το άθροισμα (Εικ. 1.4).

Από αυτό απλό παράδειγμαείναι σαφές ότι κατά την ανάλυση του αντίκτυπου σύνθετο σήμασε ένα μη γραμμικό κύκλωμα δεν μπορεί να αποσυντεθεί σε απλούστερα. είναι απαραίτητο να αναζητήσετε την απόκριση του κυκλώματος στο σήμα που προκύπτει. Η μη εφαρμογή της αρχής της υπέρθεσης σε μη γραμμικά κυκλώματα καθιστά ακατάλληλες τις φασματικές και άλλες μεθόδους ανάλυσης που βασίζονται στην αποσύνθεση ενός σύνθετου σήματος σε στοιχεία.

2. Μια σημαντική ιδιότητα ενός μη γραμμικού κυκλώματος είναι ο μετασχηματισμός του φάσματος του σήματος. Όταν ένα μη γραμμικό κύκλωμα εκτίθεται στο απλούστερο αρμονικό σήμα, εκτός από τις ταλαντώσεις της θεμελιώδους συχνότητας, εμφανίζονται στο κύκλωμα αρμονικές με συχνότητες που είναι πολλαπλάσια της θεμελιώδης συχνότητας (και σε ορισμένες περιπτώσεις, σταθερή συνιστώσα του ρεύματος ή της τάσης). Στο μέλλον, θα φανεί ότι με ένα σύνθετο σχήμα σήματος σε ένα μη γραμμικό κύκλωμα, εκτός από τις αρμονικές, προκύπτουν και ταλαντώσεις με συνδυαστικές συχνότητες, οι οποίες είναι αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεμονωμένων ταλαντώσεων που συνθέτουν το σήμα.

Από την άποψη του μετασχηματισμού του φάσματος σήματος, είναι απαραίτητο να τονιστεί η θεμελιώδης διαφορά μεταξύ γραμμικής παραμετρικής και μη γραμμικής γραμμικά κυκλώματα. Σε ένα μη γραμμικό κύκλωμα, η δομή του φάσματος εξόδου εξαρτάται όχι μόνο από το σχήμα του σήματος εισόδου, αλλά και από το πλάτος του. Σε ένα γραμμικό παραμετρικό κύκλωμα, η δομή του φάσματος δεν εξαρτάται από το πλάτος του σήματος.

Ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τη ραδιομηχανική είναι οι ελεύθερες ταλαντώσεις σε μη γραμμικά κυκλώματα. Τέτοιες ταλαντώσεις ονομάζονται αυτοταλαντώσεις, αφού προκύπτουν και μπορούν να υπάρχουν σταθερά απουσία εξωτερικής περιοδικής επιρροής. Η κατανάλωση ενέργειας αντισταθμίζεται από μια πηγή συνεχούς ρεύματος.

Βασικές διαδικασίες ραδιομηχανικής: παραγωγή, διαμόρφωση, ανίχνευση και μετατροπή συχνότητας - συνοδεύονται από μετασχηματισμό φάσμα συχνοτήτων. Επομένως, αυτές οι διαδικασίες μπορούν να υλοποιηθούν χρησιμοποιώντας είτε μη γραμμικά είτε γραμμικά παραμετρικά κυκλώματα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τόσο μη γραμμικά όσο και γραμμικά παραμετρικά κυκλώματα χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα. Θα πρέπει επίσης να τονιστεί ότι τα μη γραμμικά στοιχεία λειτουργούν σε συνδυασμό με γραμμικά κυκλώματα που επιλέγουν χρήσιμα στοιχεία του μετατρεπόμενου φάσματος. Από αυτή την άποψη, όπως ήδη σημειώθηκε στην αρχή αυτής της παραγράφου, η διαίρεση των κυκλωμάτων σε γραμμικά, μη γραμμικά και γραμμικά παραμετρικά είναι πολύ αυθαίρετη. Συνήθως, για να περιγράψουμε τη συμπεριφορά διαφόρων εξαρτημάτων της ίδιας ραδιοφωνικής συσκευής, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια ποικιλία μαθηματικών μεθόδων - γραμμικών και μη γραμμικών.

Ρύζι. 1.4. Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης μη γραμμικό στοιχείο(δίοδος)

Οι παραπάνω βασικές ιδιότητες κυκλωμάτων τριών κατηγοριών - γραμμική με σταθερές παραμέτρους, γραμμική παραμετρική και μη γραμμική - διατηρούνται σε οποιαδήποτε μορφή υλοποίησης κυκλωμάτων: με ομαδοποιημένες παραμέτρους, με κατανεμημένες παραμέτρους (γραμμές, συσκευές ακτινοβολίας) κ.λπ. Ισχύουν και αυτές οι ιδιότητες σε συσκευές επεξεργασίας ψηφιακού σήματος.

Θα πρέπει, ωστόσο, να τονιστεί ότι η αρχή της υπέρθεσης που βασίζεται στη διαίρεση των κυκλωμάτων σε γραμμικά και μη γραμμικά διατυπώθηκε παραπάνω για τη λειτουργία αθροιστικών σημάτων στην είσοδο ενός κυκλώματος [βλ. (1.1). Ωστόσο, αυτή η λειτουργία δεν εξαντλεί τις απαιτήσεις για σύγχρονα συστήματαεπεξεργασία σήματος. Σημαντική για εξάσκηση είναι, για παράδειγμα, η περίπτωση που το σήμα στην είσοδο του κυκλώματος είναι το γινόμενο δύο σημάτων. Αποδεικνύεται ότι για παρόμοια σήματα είναι δυνατή η διεξαγωγή επεξεργασίας που υπακούει στην αρχή της υπέρθεσης, αλλά αυτή η επεξεργασία θα είναι ένας συνδυασμός ειδικά επιλεγμένων μη γραμμικών και γραμμικές πράξεις. Μια τέτοια επεξεργασία ονομάζεται ομομορφική.

Η σύνθεση τέτοιων συσκευών εξετάζεται στο τέλος του μαθήματος (βλ. Κεφάλαιο 16), μετά από μελέτη γραμμικών και μη γραμμικών κυκλωμάτων, καθώς και επεξεργασίας ψηφιακού σήματος, η ανάπτυξη των οποίων αποτέλεσε το έναυσμα για την ευρεία χρήση της ομομορφικής επεξεργασίας.

Λειτουργία