авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«1 СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа "Прикладная электродинамика" по направлению подготовки 210400 “Радиотехника” ...»

-- [ Страница 3 ] --

Улучшение распознавания объектов, методов радиовидения с использованием сверхшироко полосных сигналов, антенн с синтезированной апертурой, новых диапазонов радиоволн и многодиапазонных активных фазированных антенных решеток. Трехмерное картографиро вание поверхности с использованием космических бортовых радиоинтерферометров РСА.

Радиолокационные системы подповерхностного зондирования (георадары).

Совершенствование радионавигационных систем спутниковых систем для глобального ре шения всех задач навигации вплоть до обеспечения посадки летательных аппаратов с ис пользованием сигналов спутников. Развитие радионавигации по рельефу местности и другим радиофизическим полям Земли.

4.2.2. Практические занятия:

№ 1. Исследование основных энергетических соотношений в радиолокации и радионавига ции.

№ 2. Проблема однозначности измерения координат, точности и разрешающей способно сти по дальности и скорости.

№3. Выбор оптимальной формы зондирующих сигналов в оптимальных измерителях даль ности и скорости.

№ 4. Методы и алгоритмы измерения угловых координат объектов. Особенности реализа ции моноимпульсных, фазовых, корреляционно-фазовых пеленгаторов.

№5. Картографирование поверхности с высокой разрешающей способностью с борта лета тельных и космических аппаратов методом синтезирования апертуры антенны и обнаруже ние малоразмерных объектов на фоне земной поверхности.

№6. Позиционные методы определения местоположения, характеристики точности опреде ления местоположения. Геометрический фактор.

№7. Особенности радиосигналов, используемых в радионавигационных системах различ ного назначения. Спутниковые радионавигационные системы, особенности их построения.

№8. Расчет характеристик радиолокационных систем с системами селекции движущихся целей (СДЦ). История развития радиолокационных и радионавигационных систем. Перспек тивы развития и совершенствования теории и техники радиолокационных и радионавигаци онных систем различного назначения.

4.3. Лабораторные работы.

1. Блок автосопровождения по дальности РЛС непрерывного излучения с фазовой псевдо случайной манипуляцией, лабораторная работа №9.

2. Радиосистема углового сопровождения по центру пачки импульсных сигналов, лаборатор ная работа №13.

3. Доплеровская система измерения путевой скорости и угла сноса самолета (ДИСС-7), лабо раторная работа № 23.

4. Цифровое устройство обнаружения пачки когерентных импульсов на фоне пассивных по мех лабораторная работа №14.

4.4. Расчетные задания:

1. РЛС обнаружения и автосопровождения по азимутальному угловому направлению (по центру пачки ).

2. Когерентно-импульсная РЛС с системой селекции движущихся целей для подавления пас сивных помех.

3. Блок автосопровождения радиодальномера непрерывного излучения с фазовой псевдослу чайной манипуляцией.

4. Высокоточный радиовысотомер ЧМ в системе бортовой автономной навигации летатель ных аппаратов.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций, в том числе с использованием презента ций.

Практические занятия предусматривают углубленное рассмотрение основных разделов дисциплины, включающее выбор вида зондирующих сигналов и метода измерения, расчеты энергетики радиоканала, оценку помехоустойчивости радиолокационных и радионавигаци онных измерителей.

Самостоятельная работа включает подготовку к лекционным и практическим занятиям, подготовку к лабораторным занятиям и оформление результатов проделанных лабораторных работ, выполнение расчетного задания, подготовку к экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются тесты, устный опрос, защита отчетов по лабораторным работам, ответы на контрольные вопросы на практических занятиях, защита выполненного расчетного задания.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Баскаков А.И., Жутяева Т.С., Лукашенко Ю.И., Терехов В.А. Радиолокационные и радио навигационные измерительные системы. Учебное методическое пособие МЭИ, 2008.

2. Баскаков А.И., Лукашенко Ю.И., Жутяева Т.С. Зондирующие радиолокационные сигналы.

М.: Уч. пособие МЭИ, 2011 (в настоящее время находится на переиздании типографией МЭИ).

3. Баскаков А.И., Жутяева Т.С.. Измерение угловых координат в обзорной РЛС. Уч. пособие МЭИ, 2004.

4. Жутяева Т.С., Зайцев М.Ф.. Проектирование цифровых устройств обработки сигналов в обзорных РЛС. Уч. пособие МЭИ, 1998.

5. Бакулев П.А.. Радиолокационные системы. Учебник для вузов. М.: Радиотехника, 2004.

6. Радиотехнические системы. Учебник для вузов./ Под ред. Ю.М. Казаринова, М. : Акаде мия. 2008.

6. Баскаков А.И., Жутяева Т.С. Системы защиты от пассивных помех. Учебное методическое пособие МЭИ. Сборник лабораторных работ. Издательский дом МЭИ, 2007.

7. Задачник по курсу «Радиолокационные системы». Учебное пособие для вузов./П.А. Баку лев, А.А. Сосновский, Г.А. Волкова и др.;

под ред. П.А. Бакулева и А.А. Сосновского.- М.:

Радиотехника, 2007.

8. Баскаков А.И., Жутяева Т.С., Лукашенко Ю.И. Локационные методы исследования объек тов и сред. Учебник для вузов./Под ред. профессора А.И. Баскакова. – М.: Академия. 2011.

б) дополнительная литература:

1. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов: Учебник для вузов, Санкт-Петербург: Питер, 2003.

2. Задачник по расчету радиолокационных и радионавигационных устройств. Учебебное по собие. Под ред. Г.А. Волковой М.: МАИ, 1994.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.dspa.ru;

www.sirenza.com;

www.hittite.com б) другие:

иллюстрационный материал по дисциплине, электронная версия учебных пособий, авторские компьютерные программы исследования радиолокационных и радионавигационных сигна лов и систем.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабжен ной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций, учебной лабора тории с ПЭВМ, учебный компьютерный класс.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210400 «Радиотехника» и магистерским програм мам Радиолокационные и телевизионные системы;

Радиотехнические системы связи и нави гации;

Прикладная электродинамика;

Методы и устройства формирования сигналов;

Прием и обработка сигналов;

Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

д.т.н., профессор Баскаков А.И.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ к.т.н., профессор Замолодчиков В.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой радиотехнических приборов д.т.н., профессор Баскаков А.И.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) им. В.А. Котельникова _ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа: Прикладная электродинамика, Методы и устройства фор мирования сигналов, Радиотехнические системы связи и нави гации, Радиолокационные и телевизионные системы, Радиотех нические методы и средства в биомедицинской инженерии, Прием и обработка радиосигналов Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ»

Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая № дисциплины по учебному ИРЭ;

М.2.1. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных еди 1 семестр ницах:

Лекции 36 час 1 семестр Практические занятия 18 час 1 семестр Лабораторные работы 18 час 1 семестр Расчетные задания, рефераты Да 1 семестр Объем самостоятельной рабо 36 час 1 семестр ты по учебному плану (всего) Экзамены 1 семестр Курсовые проекты (работы) Не предусмотрены Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение принципов построения различных радиотехниче ских систем передачи информации (РТС ПИ), особенности многоканальных систем и систем с многостанционным доступом к общему ресурсу, характеристики этих систем, приемы, по зволяющие реализовать требуемую помехоустойчивость различных РТ СПИ.

Задачами дисциплины являются:

- изучить принципы построения и характеристики РТ СПИ;

- изучить связь между методами работы и структурой построения РТ СПИ и видами приме няемых радиосигналов, помехоустойчивость этих систем, а также технические приемы, обеспечивающие требования к РТ СПИ.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к базовой части Б.2 основной образовательной программы подготов ки магистров по профилю 210400 Радиотехника Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Основы радиотехнических систем»;

«Устройства приема и обработки сигналов», « Формирование радиосигналов», «Устройства СВЧ и антенны», «Радиоавтоматика», «Электродинамика и распространение радиоволн».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской диссертации и изучении дисциплин «Цифровые системы передачи информации», «Широко полосные системы передачи информации», дисциплин по выбору студентов по направлению "Системы спутниковой связи".

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и обладает:

а) общекультурными (ОК) - способностью совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК–1);

- способностью осознавать социальную значимость своей будущей профессии, обладать вы сокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности;

- способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профес сиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

- способностью понимать сущность и значение информации в развитии современного ин формационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе.

б) профессиональными (ПК):

Общепрофессиональные компетенции:

- способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисцип лин магистерской программы (ПК-1);

- способностью понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

- способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечествен ной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6).

Компетенции по видам деятельности:

Проектно-конструкторская деятельность - способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изу чения и анализа литературных и патентных источников (ПК-7);

Научно-исследовательская деятельность - способностью осуществлять сбор и анализ научно-технической информации, обобщать отечественный и зарубежный опыт в области радиотехники, проводить анализ патентной ли тературы (ПК-18);

- готовностью к составлению обзоров и отчетов по результатам проводимых исследований, в подготовке научных публикаций результатов исследований и разработке рекомендаций по практическому использованию полученных результатов (ПК-20).

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов учебных занятий.

Виды учебной работы, Раздел дисциплины.

Всего часов Формы текущего кон на раздел включая самостоятельную Семестр № троля успеваемости Форма промежуточной ат- работу студентов и п/п (по разделам) тестации трудоемкость (в часах) (по семестрам) лк пр лаб сам.

Термины и определения.

Контрольная работа в Информация, сообщение, – 5 1 2 1 виде теста сигнал. Шумы. Помехи.

Описание сигналов и по- Контрольная работа в – 10 1 4 3 мех. виде теста Статистический подход к различению на фоне шу Контрольная работа 20 1 8 6 2 мов. Оптимальный прием сигналов.

Синхронизация в РТСПИ на примере работы кана- Контрольная работа в – 14 1 4 6 ла связи. Влияние оши- виде теста бок синхронизации.

Каналы связи. Пропуск- Контрольная работа в 12 1 4 2 2 ная способность. виде теста Помехоустойчивое ко дирование и декодиро Контрольная работа 18 1 6 4 4 вание. Энергетический выигрыш.

Методы многостанцион Контрольная работа в ного доступа. Многока- – 10 1 2 4 виде теста нальные РТСПИ.

Методы модуляции с расширением спектра – Устный опрос 12 1 6 2 сигнала.

Опрос по выполнен Расчетное задание – – – 10 1 ному заданию Зачет – – – 1 1 Экзамен – – – Устный 6 1 Итого: 108 36 18 18 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

1. Определение понятий «информация», «сообщение», «сигнал». Непрерывные и дискретные сообщения. Количество информации в дискретных сообщениях. Избыточность сообщений.

Качество передачи сообщений, связь между избыточностью сообщения и качеством переда чи. Методы устранения избыточности в сообщениях. Классификация шумов и помех в РЭС.

Обобщенная структурная схема радиосистем связи.

2. Сигналы и их векторное представление. Аддитивный шум, модель «белого» шума. Поня тие канала связи, непрерывные и дискретные каналы. Статистическое описание полезного сигнала и шума. Действие шумов и помех на примере непрерывного канала связи. Оценка искажений при передаче сообщений на примере дискретных сообщений. Вероятностная мера искажений, ошибки при передаче дискретных сообщений.

3. Гипотезы состояния принимаемого сигнала. Апостериорное распределение плотности ве роятности. Априорная вероятность сигналов. Формула Байеса для определения апостериор ной вероятности гипотез. Правило (критерий) выбора;

функция риска;

максимум апостери орной вероятности;

максимум правдоподобия. Выбор порога принятия решения, отказ от принятия решения. Общая структурная схема приемного устройства РТС ПИ.

4. Оптимальный прием цифровых многопозиционных сигналов на фоне «белого» шума.

Корреляционный приемник. Приемник на согласованных фильтрах. Связь качества передачи сообщений и энергетических соотношений в канале связи. Примеры построения структур ных схем приемников для сигналов с постоянной огибающей и сигналов типа QAM-M.

5. Синхронизация в РЭС на примере работы канала связи. Влияние ошибок синхронизации на качество передачи сообщений. Методы выделения сигналов синхронизации из принимае мого сигнала, слежение за параметром принимаемого сигнала.

6. Скорость передачи дискретных сообщений. Соотношение скорости передачи сообщений с характеристиками канала связи. Пропускная способность канала связи. Формула Шеннона для непрерывного канала с дискретным сообщением. Методы модуляции и помехоустойчи вого кодирования. Удельные расходы полосы и энергии для современных сочетаний методов модуляции и кодирования.

7. Цифровые системы передачи информации. Метод пакетной передачи. Многоканальные системы передачи. Методы уплотнения и разделения информации в многоканальных систе мах.

8. Методы модуляции с расширением спектра сигнала. Общая характеристика методов пря мого расширения спектра и программной перестройки рабочей частоты сигнала. Псевдослу чайные последовательности и их свойства. Помехоустойчивость систем радиосвязи, исполь зующих модуляцию с расширением спектра.

4.2.2. Практические занятия 1. Количество информации в сообщениях. Методы кодирования, устраняющего избыточность сообщений.

2. Описание и свойства многопозиционных сигналов с постоянной огибающей. Схемы прием ников этих сигналов на фоне шумов и помех. Помехоустойчивость оптимального приема.

3. Описание и свойства многопозиционных сигналов типа QAM-M. Схемы приемников этих сигналов на фоне шумов и помех. Помехоустойчивость оптимального приема. Сравнение харак теристик цифровых многопозиционных сигналов, спектральная и энергетическая эффективность сигналов.

4. Каналы связи, модели дискретных и непрерывного каналов. Пропускная способность. Ско рость передачи информации. Формула Шеннона.

5. Помехоустойчивое кодирование. Энергетический выигрыш кодирования. Построение цикли ческих и сверточных кодов. Декодирование методом максимального правдоподобия. Декодиро вание методом максимума апостериорной вероятности.

6. Сигнально-кодовые конструкции. Сигнальные созвездия на примере амплитудно-фазовых ма нипуляций.

7. Методы множественного доступа в радиосистемах передачи информации.

4.3. Лабораторные работы 1. Исследование нелинейного ретранслятора спутниковой системы связи при МДЧР.

2. Межсимвольные искажения сигналов и их компенсация в каналах с ограниченной полосой 3. Коды, исправляющие ошибки.

4. Совместная работа демодулятора сигнала ФМ2 и системы восстановления несущей.

4.4. Расчетное задание Построение структурной схемы цифровой РТ СПИ и эскизный расчет набора параметров демо дулятора и одной из подсистем синхронизации, а также обоснование выбора помехоустойчивого кодека.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме лекций с элементами компьютерных презента ций и с использованием тест-опросов по результатам лекции.

Лабораторные занятия проводятся в традиционной форме в компьютерном классе с при менением электронных симуляторов измерительных стендов Практические занятия проводятся в традиционной форме.

Самостоятельная работа включает подготовку к тест-опросам, к лабораторным занятиям и расчеты для практических занятий;

выполнение расчетного задания;

подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются контрольные вопросы лабораторных за даний;

контрольные работы на практических занятиях;

устные опросы.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины определяется как средневзвешенное значение с учетов ре зультатов всех видов тестов.

Оценка = 0,3х(среднеарифметический балл выполнения лабораторных работ) + 0,2х (средне арифметический балл выполнения тестов на практических занятиях) + 0,5хбалл на экзамене.

В матрикул по окончании магистратуры вносится оценка за 1 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Радиотехнические системы передачи информации: Учебное пособие для вузов /В.А.Васин, В.В.Калмыков, Ю.Н.Себекин и др.;

под ред. Ю.Б. Федорова и В.В. Калмыкова. – М.: Горячая линия-Телеком, 2005.

2. Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи: базовые методы и характеристики: Учебн. пособие.– М.: Эко-Тренд, 2005.

3. Горячкин О.В. Лекции по статистической теории систем радиотехники и связи. Учебное пособие.– М.: Радиотехника, 2008.

б) дополнительная литература:

1. Перов А.И. Статистическая теория радиотехнических систем. – М.: Радиотехника, 2003.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

1. Операционная система WINDOWS XP и приложение MICROSOFT OFFICE.

2. Специализированные библиотеки программ и алгоритмов систем для научных иссле дований MATLAB, SystemView, LabView.

б) другие:

1. Оригинальные программы для выполнения лабораторных работ путем имитационного моделирования на ЭВМ.

2. Специализированные библиотеки программ, алгоритмов и демонстрационных файлов среды для создания инженерных приложений SIMULINK, а также аналогичных библиотек SystemView, LabView.

3. Наборы оригинальных презентаций для лекционных и лабораторных занятий.

4. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабжен ной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210400 Радиотехника для магистерской програм мы “Прикладная электродинамика”.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

к.т.н., доцент Сизякова А.Ю.

Зав. кафедрой «Радиотехнические системы»

д.т.н., профессор Перов А.И.

Директор ИРЭ к.т.н., профессор Замолодчиков В.Н.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) им. В.А. Котельникова _ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа: Радиолокационные и телевизионные системы;

Радиотехни ческие системы связи и навигации;

Прикладная электродинамика;

Методы и устрой ства формирования сигналов;

Прием и обработка сигналов;

Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ОСНОВЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ. ч. II»

Цикл: профессиональный Часть цикла: базовая часть № дисциплины по учебному ИРЭ;

М 2.2.1. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных еди 2 семестр – ницах:

Лекции 18 час 2 семестр Практические занятия 2 семестр Лабораторные работы - Расчетные задания, рефераты - 54 часа 2 семестр Объем самостоятельной рабо ты по учебному плану (всего) Экзамен - - Курсовые проекты (работы) - Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение и освоение студентами:

*основных принципов передачи и воспроизведения ТВ изображений;

*систем цветного телевидения PAL, SECAM, NTSC;

*цифрового ТВ: (DVB-S, DVB-C, DVB-T, DVB-H );

*операций аналогового – цифрового преобразования, в том числе:

- дискретизацию и особенности шумов дискретизации, - квантование сигналов изображения, ошибки квантования, нелинейное квантование и гамма- коррекцию при обработке квантованных величин;

- кодирование сигнала, кодирование с предсказанием, адаптивные ИКМ и ДИКМ, дельта модуляцию (ДМ), кодирование с преобразованием, групповое и энтропийное кодирование, алгоритм сжатия Хаффмана, дискретное преобразование Фурье и дискретное косинусное преобразование, преобразование цветового пространства, дискретное вейвлет- преобразо вание.

*международных требований и рекомендаций ITU-R ВТ 601.1, принятых в качестве стан дартов современного развития телевидения высокой четкости ТВЧ;

*методов устранения пространственной и временной избыточности, принципов сжатия сиг нала изображения: в стандартах MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7, H-263, H-264.

*принципов ТВ вещания, телевизионных систем высокой четкости (HD ТV), *принципов формирования и кодирования транспортного телевизионного потока, схем мо дуляции и их использования в каналах связи;

*нелинейной и линейной фильтрации цифровых изображений, проблем восстановления сигнала, вопросов видеомикширования, видеомонтажа традиционного и цифрового ре дактирования;

*мультимедийного телевизионным вещания и интерактивного телевидения;

*современных методов регистрации телевизионного изображения, в основе которых исполь зуются преобразователи на ПЗС и КМОП структурах;

*методов реализации сложных телевизионных систем на базе ПЛИС и микропроцессоров.

По завершению освоения данной дисциплины студент должен обладать:

способностью свободно ориентироваться в проблемах телевизионного вещания, способностью к восприятию новейшей информации, обобщению и анализу, к принятию са мостоятельных решений при разработке радиотехнических устройств и систем (ОК-1,ОК-2);

знаниями о способах и средствах получения, хранения, переработки информации, ориентироваться в проблемах информационной безопасности (ОК-11,ОК-12);

способностью выявлять естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлекать для их решения соответствующий физико математический аппарат (ПК-2);

достаточными знаниями и навыками, чтобы используя в профессиональной деятельно сти основные законы естественнонаучных дисциплин, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ОК-10);

способностью использовать на практике умения и навыки в организации исследова тельских и проектных работ (ОК-4, ПК-1) способностью владеть основными приемами обработки и представления эксперимен тальных данных (ПК-5);

способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно техническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечествен ной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

навыками осуществлять сбор и анализ исходных данных для расчета и проектирования деталей, узлов и устройств радиотехнических систем (ПК-9);

способностью проводить лабораторные и практические занятия со студентами, спо собностью разрабатывать учебно- методические материалы (ПК-26, ПК-27).

способностью проводить лабораторные и практические занятия со студентами, спо собностью разрабатывать учебно- методические материалы (ПК-26, ПК-27).

способностью разрабатывать проектно-конструкторскую документацию в соответствии с методическими и нормативными требованиями (ПК-10, ПК-18);

Задачами дисциплины являются познакомить студентов с современным состоянием цифрового телевещания в мире и тенденциях развития ЦТВ в России;

познакомить обучающихся с современными методами цифровой обработки информа ции, методами компрессии информации, методами модулирования и кодирования сигнала при передаче телевизионного контента, методами линейного и нелинейного редактирования и микширования телевизионных программ;

дать углубленное представление о международных подходах, требованиях и рекомен дациях к решениям задачи реализации телевизионного вещания в стандарте высокой четко сти (ТВЧ);

познакомить студентов с тенденциями развития мультимедийного телевизионного вещания, возможностью и путями реализации интерактивного телевидения и цифрового ТВ-вещания в IP-сетях;

дать представление по современным приемникам ТВ-сигнала: приборам с зарядовой связью (ПЗС), матричным ПЗС с кадровым и строчным переносом, КМОП преобразователям изображения;

познакомить студентов с современным развитием элементной базы ПЛИС и микропро цессоров, дать представление об их использовании в специализированных ТВ системах при решении задач позиционирования и идентификации объектов.

дать представление об аппаратурной реализации специализированных цифровых ТВ систем на базе многофункциональной модульной архитектуре, реализованной в стандарте PXI в среде графического программирования NI LabVIEW 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина 2.1.05 относится к базовой части Профессионального цикла М2 подготовки ма гистров по программе «Радиолокация и телевизионные системы» в рамках направления 210400 «Радиотехника».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: цикла бакалавриата: (математика (Б2.1.01), физика (Б2.1.02), всех дисциплин профессионального цикла бакалавриата (Б3.1.01 Б3.1.17);

базовой части общенаучного цикла М.1, математическое моделирование радиотехнических устройств и систем (М1.1.01), базовой части профессионального цикла М.2, «Пакеты прикладных программ схемотехнического и системотехнического моделиро вания» (Б2.2.07), "Блочная архитектура современной измерительной аппаратуры и про граммные средства постановки и проведения эксперимента"(Б3.2.33), «Цифровые устройства и микропроцессоры» (Б3.1.11), «Цифровая и микропроцессорная техника» (Б3.2.08), «САПР современных программируемых логических интегральных схем» (Б3.2.14), и «Основы теле видения ч.1 (Б3.2.04).

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской диссертации и при изучении дисциплин «Проектирование радиолокационных систем»

(Б2.2.17), «Локационные методы исследования объектов и сред» (М2.2.07), «Цифровые те левизионные системы, МП, и ПЛИС в телевидении» (М2.2.11), «Проектирование цифровых телевизионных систем» (М2.2.18).

3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

1.

2.

Общекультурные компетенции (ОК):

способность самостоятельного изучения новых принципов функционирования цифрового телевещания, новых методов исследования телевизионной техники (ОК-2);

способность пользоваться русской и иностранной технической литературой (ОК-3);

Профессиональные компетенции (ПК):

способность понимать основные проблемы в своей области, выбирать адекватные методы и средства их решения (ПК-3);

способность самостоятельно приобретать и использовать новые знания и умения (ПК-4);

готовность оформлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

Компетенции по видам деятельности.

- проектно-конструкторская деятельность:

готовность подготавливать технические задания на выполнение проектных работ (ПК-8);

способность проектировать радиотехнические устройства с учетом заданных требований (ПК-9);

способность разрабатывать технические задания на проектирование технологических про цессов (ПК-11);

способность разрабатывать технологическую документацию на проектируемые устройства (ПК-13);

способность оценивать экономическую эффективность технологических процессов (ПК-14);

готовность осуществлять авторское сопровождение разрабатываемых устройств на этапах проектирования и производства (ПК-15);

- научно-исследовательская деятельность:

способность самостоятельно осуществлять выбор методов исследования и обработку резуль татов (ПК-16);

способность выполнять моделирование объектов и процессов с использованием стандартных пакетов прикладных программ (ПК-17);

способность обеспечивать программную реализацию алгоритмов решения сформулирован ных задач с использованием современных языков программирования (ПК-18);

способность проводить экспериментальные исследования с применением современных средств и методов (ПК-19);

умение составлять обзоры и отчеты по проводимым исследованиям, готовить научные пуб ликации и заявки на изобретения, формулировать рекомендации по использованию получен ных результатов (ПК-20);

- организационно-управленческая деятельность:

способность организовывать работу коллективов исполнителей (ПК-21);

способность разрабатывать планы и программы инновационной деятельности (ПК-25).

- научно-педагогическая деятельность:

участие в разработке учебно-методических материалов для студентов по дисциплинам пред метной области данного направления;

участие в модернизации при разработке новых лабораторных практикумов по дисциплинам профессионального цикла.

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать сле дующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по системам цифрового телевиде ния: спутникового, кабельного, наземного эфирного, мобильного (DVB-S, DVB-C, DVB-T, DVB-H ), телевидению высокой четкости HD TV, методам цифровой компрессии, цифрового кодирования, фильтрации сигналов, методам линейного и нелинейного видеомонтажа, редакти рования и микширования телевизионных программ;

(ОК-10, ПК-3);

основные требования и рекомендации ITU-R ВТ 601.1.по организации цифрового телевизионного вещания, стандарты сжатия видео и аудио информации, виды модуляции и основы подготовки контента для передачи по каналам связи (ПК-6);

функционирование и построение различных систем телевизионного вещания, совре менное состояние и пути развития аппаратно –студийных телевизионных комплексов, струк турные особенности составных частей - телевизионных камер, модуляторов, кодирование в каналах связи, приемников цифрового ТВ сигнала;

основные методы получения и исследования параметров аналогового и цифрового телевизионных сигналов, исследования качественных характеристик ТВ сигналов телевизи онным испытательным таблицам (ПК-9, ОК-11,ОК-12);

современные методы автоматизации эксперимента, построение измерительных телеви зионных комплексов на базе многофункциональных блочных платформ, на базе готовых PХI систем, методы построения измерительных и тестирующих систем в среде графического про граммирования LabVIEW (ПК-9);

технологии построения и использования специализированных телевизионных систем для решения различных задач медицины, экологии и безопасности (ПК-5, ПК-9).

методы и средства отображения результатов обработки экспериментальных данных с подключением средств LabVIEW, LABVision, MATLAB (ПК-9, ПК-20);

Уметь:

анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике построения телевизионной, измерительной и тестирующей аппаратуры, использовать дос тижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

моделировать и проектировать измерительную аппаратуру, максимально использую щую весь арсенал мультимедийных возможностей специализированных телевизионных сис тем (ПК-9);

использовать современную элементную базу, новейшие разработки ПЛИС и микропро цессоров при разработке и проектировании радиотехнических устройств, используя новей шие комплексы макетирования, отладки и среду графического программирования LabVIEW для сбора информационных данных и управления приборами, датчиками и ком пьютерными средствами обработки и вывода результатов. (ПК-10);

проводить необходимые расчеты при проектировании деталей, узлов специализиро ванных телевизионных систем и радиотехнических устройств в соответствии с техническим заданием и с использованием средств автоматизации проектирования (ПК-10);

Владеть:

терминологией в области цифровой техники, цифровой обработки информации, o автоматизации эксперимента, цифровых телевизионных систем (ПК-6);

навыками линейного и нелинейного квантования, цифрового кодирования сигналов o изображения, кодирования с предсказанием, используя адаптивные ИКМ и ДИКМ, дельта модуляцию (ДМ), кодирование с преобразованием, энтропийное кодирование, алгоритмы сжатия Хаффмана, дискретное преобразование Фурье и дискретное косинусное преобр а зование, дискретное вейвлет- преобразование (ПК-9).

методами получения и исследования параметров аналогового и цифрового телевизи o онных сигналов (ПК-5, ПК-6);

методами построения специализированных телевизионных систем, создания автома o тизированных измерительных и испытательных комплексов (ПК-9, ПК-10);

навыками работы в среде графического программирования LabVIEW с подключением o средств, LABVision, MATLAB (ПК-10);

навыками и методами тестирования разработанной аппаратуры.

o 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на включая самостоя- Формы текущего Раздел дисциплины.

Семестр тельную работу сту № контроля успеваемо раздел Форма промежуточной дентов и п/ сти аттестации трудоемкость (в ча п (по разделам) (по семестрам) сах) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Тест 1 Эволюция телевидения 3 10 1 2 -- Принципы передачи и воспроизведения ТВ Контрольная работа 6 10 1 2 -- изображений.Системы цветного телевидения Тест 3 Дискретизация сигнала 6 10 1 2 -- во времени 4.Квантование сигналов Тест 6 10 1 2 -- изображения Тест Кодирование сигнала. 6 10 1 2 -- Тест Энтропийное кодирова 6 10 1 2 -- ние Тест Методы сжатия изобра 6 10 1 2 -- жения. Стандарты квантова- Контрольная работа 6 10 1 2 -- ния и кодирования Тест Избыточность ТВ сиг 6 10 1 2 нала Цифровое телевизион Тест ное вещан ие. Телеви 6 10 1 2 зионные системы повы шенного качества Тест Приборы с зарядовой 6 10 1 2 связью Контрольная работа Аналого-цифровые пре 6 10 1 2 образователи Тест ПЛИС 13 6 10 1 2 Тест Программное обеспече 6 10 1 2 ние – САПР для ПЛИС Спец. ТВ системы и за Тест дача идентификеации 6 10 1 2 объектов Тест Микропроцессоры 16 6 10 1 2 Контрольная работа Многофункциональные 9 10 2 4 модульные приборы По результатам тес Зачет тирования и кон 6 10 - - - трольным работам Экзамен 10 - - - - -- Итого:

11 108 18 36 - 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Эволюция телевидения Эволюция ТВ. История цифрового телевидения. Аналоговые и цифровые телевизион ные системыЧто такое цифровое телевидение? Основные параметры системы ТВ вещания России :Цифровое и спутниковое ТВ. Кабельное ТВ. Тенденции развития телевидения. Интерак тивное телевидение 2. Принципы передачи и воспроизведения ТВ изображений.Системы цветного телеви дения Основные принципы передачи и воспроизведения ТВ изображений Состав, назначение и особенности полного телевизионного сигнала Формирование телевизионного сигнала и его передача в канал связи. Системы цветного Получение цветного изображения Цветосовместимые телевидения.

системы в телевидении 3. Дискретизация сигнала во времени Цифровое представление сигналов. Дискретизация сигнала во времени. Теорема Котель никова Дискретизация и интерполяция одномерных сигналов Плоское – двумерное изображение. Восстановление изображений.

Особенности шумов дискретизации. Спектры шумов дискретизации 4. Квантование сигналов изображения Квантование сигналов изображения. Корреляция ошибок квантования Равномерное квантование. Параметры квантования, шумы Неравномерное квантование. Гамма коррекция Обработка квантованных величин 5 Кодирование сигнала.

Кодирование сигнала. Прямые коды. Криптографические коды.

Цифровое кодирование сигналов изображения. Кодирование с предсказанием.

Адаптивные ИКМ и ДИКМ. Дельта-модуляция (ДМ). Кодирование с преобразованием.

Цифровое кодирование телевизионного сигнала Групповое кодирование с преобразовани ем. Адаптивное групповое кодирование 6. Энтропийное кодирование Энтропийное кодирование Алгоритм сжатия Хаффмана.Дискретное преобразование Фурье и дискретное косинусное преобразование. Преобразование цветового пространства Дискретное вейвлет- преобразование 7. Методы сжатия изображения Статистическая избыточность дискритизированных данных. Методы сжатия изображения Стандарты MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7. Алгоритмы обработки видеоданных.

Перспективы применения.

Motion JPEG (M-JPEG) – алгоритм сжатия JPEG для видеоинформации.

Алгоритм сжатия H-263.

8. Стандарты квантования и кодирования Рекомендации ITU-R ВТ 601.1. Дискрктизация (ITU-R 601). Квантование (ITU-R 601).Форматы преобразования. Формирователи цифровых телевизионных сигналов. Типич ные схемы цифровой ТВ станции. Канал передачи данных.Требования к полосе. Каче ство изображения. Общая характеристика системы 9. Передача цифрового сигнала. Избыточность сигнала Кодирование программ. Кодирование видеоинформации. Подготовка видеоданных.

Удаление временной и пространственной избыточности, ДКП.Устройство кодирования звука. Нелинейная и линейная фильтрация цифровых изображений.

10. Цифровое телевизионное вещание. Телевизионные системы повышенного качества Цифровое телевизионное вещание. Принципы ТВ вещания, параметры. Телевизионные системы повышенной четкости. Переходные системы ТВ вещания. Модуляция в системах цифрового телевидения. Синхронизация. Видеомикшеры. Традиционный и цифровой ви део монтаж. Цифровое редактирование. Мультимедийное телевизионное вещание. Цифро вое ТВ-вещание в IP-сетях 11. Приборы с зарядовой связью Приемники ТВ сигнала. Приборы с зарядовой связью. Матричные ПЗС с кадровым и строчным переносом. Многосигнальные матричные ПЗС. Чувствительность и разрешаю щая способность матричных преобразователей. Пространственное разрешение ПЗС.

КМОП-преобразователь изображения. Скоростная КМОП-матрица. Динамические харак теристики преобразователей изображений 12. Аналого-цифровые преобразователи Цифро –аналоговый преобразователь (ЦАП). Классификация ЦАП, интерфейсы.

Параметры и применение ЦАП. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) Классификация АЦП по методам преобразования. Сигма-дельта АЦП. Преобразователи напряжение-частота. Параметры АЦП.

13. ПЛИС Программируемые логические интегральные схемы. Однородные вычислительные струк туры. Реализация алгоритмов ЦОС на базе ПЛИС. Структурная схема, построение, программирование, конфигурирование и синхронизация ПЛИС. Архитектура и быстродействие. Современное состояние ПЛИС. Тестирование устройств. Средства построения высококачественных систем синхронизации. Выбор ПЛИС и реализация цифровых устройств. Особенности ПЛИС фирмы Altera и Xilinx. Программное обеспечение – САПР. Макетирующая плата Cyclone II FPGA Starter Board Development Kit 14. Цифровое представление звука. Сжатие звука.

Спектральные характеристики звуковых сигналов. Пространственное восприятие звуковых сигналов. Звуковые кодаки. Принципы кодирования речевой информации.Методы кодиро вания речи.

15. Специализированнве ТВ системы и задача идентификаации объектов Специализированные ТВ системы в задачах позиционирования. Использование ПЛИС в специализированных ТВ системах при решении задачи идентификации и распознавании образов. Методы лазерной дистанционной диагностики КР и ЛИФ. Построение лидаров Области использования лидаров. Принципы построения системы распознавания образов.

Построение специализированной цифровой ТВ системы для решения задач распознавания 16. Микропроцессоры Основные типы микропроцессоров, особенности архитектуры, программирование. Мик ропроцессорные комплекты 17. Многофункциональные модульные приборы Телевизоры пятого поколения Аппаратурная реализация специализированных цифровых ТВ систем. Многофункцио нальные модульные приборы фирмы National Instruments.

Архитектура стандарт PXI и среда графического программирования NI LabVIEW. Пре имущества PXI. Построение измерительного комплекса для изучения канала связи Телевизоры пятого поколения с микропроцессорным управлением Особенности построе ния системы «кадр в кадре». Консервация сигналов изображения Оптическая видеозапись 4.2.2. Практические занятия 10 семестр 1. Знакомство с методами и средствами исследования телевизионных параметров.

2. Изучение методов исследования погрешностей и шумов аналого –цифрового преобразова ния 3. Изучение погрешностей и шумов дискретизации, анализ шумов линейного и нелинейного квантования.

4. Изучение стандартов дискретизации и квантования.

5. Изучение избыточности телевизионного сигнала.

6. Анализ шумов кодирования и сжатия видеоизображения 7. Изучение цифровых фильтров.

8. Изучение радиочастотного канала передачи телевизионного сигнала 9-10. Изучение стандартов кодирования видео изображений и аудио сигналов 11. Изучение принципов модуляции 12. Изучение принципов формирования контента.

13-14. Изучение принципов линейного и нелинейного монтажа, линейного и нелинейного редактирования контента.

15-16. Качественная оценка видеоизображений с использованием телевизионных испыта тельных таблиц (ТИТ).

17.Изучение типов ТИТ.

4.3. Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания учебным планом не предусмотрены 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия проводятся в форме проблемных лекций, лекций с использованием презентаций, видео роликов и демонстрацией цифровой телевизионной техники.

Практические занятия предусматривают углубленное рассмотрение основных разделов дисциплины, практическое знакомство с цифровой телевизионной техникой, методами ис следования параметров телевизионного сигнала, методами оценки качества передаваемого изображения, знакомство с принципами построения специализированных телевизионных систем, с телевизионными системами повышенной четкости, с интерактивным телевидени ем, с мультимедийным телевизионным вещанием, с цифровым ТВ-вещанием в IP-сетях Самостоятельная работа включает, подготовку к тестам, контрольным работам и зачету.

6. ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины определяется как комплексная оценка по результатам кон трольных работ и тестирования.

В приложение к диплому вносится оценка за 10 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения.-М.:Горячая линия –Телеком,2001.- 224с.

2. Мамчев Г.В. Основы цифрового телевидения/ Сиб. гос. Ун-т телекоммуникаций и инфор матики. – Новосибирск, 2003. – 248 c.

3. Губанов Д.А., Стешенко В.Б., Храпов В.Ю., Шипулин С.Н. Перспективы реализации алго ритмов цифровой фильтрации на основе ПЛИС фирмы ALTERA. // Chip News, № 9-10, 1997, с. 26 - 33.

4. D.Gubanov, V.Steshenko Metho-dology Of Digital Filters Design For Programmable Logic De vices Implemen-tation // Proceedings DSPA'98, 30.06-3.07.1998, Moscow, ICSTI, Vol. 4-Е 5. Щербаков М.А., Стешенко В.Б., Губанов Д.А. Цифровая полиноминальная фильтрация:

алгоритмы и реализация на ПЛИС // Инженерная микроэлектроника, №1 (3), март 1999, с.12 17.

6. Карякин В.Л Цифровое телевидение/ М.Солон Пресс,2008,221с.

7. Смирнов А.В., Пескин А.Е. Цифровое телевидение. От теории к практике. / М. :Горячая линия,2005,, 271 с.

8.Видеоинформатика. уч. пособие // М.ТУСИ, 2007,36 с.

9.Бабич И.П., Жучков И.Л. Основы цифровой схемотехники/ М.Изд.дом Додека ХХ1, 2007, 481 с 10.Телевидение под ред Гоголя А.А. Лабораторный практикум/ С.Пб.Линк, 2009, 189 с.

11. Цифровая обработка телевизионных и компьютерных изображений под ред. Зубарева, М,1997 г. 212 с.

12. Красильников Н.Н. Цифровая обработка изображений/ М. Вузовская книга,2001, 319 с.

13. Мамаев Н.С. Мамаев Ю.Н. Системы цифрового телевидения и радиовещанияе. / М.

:Горячая линия, 2007,, 253 с.

14. Быков Р.Е. Основы телевидения и видеотехники. Уч. пособ. М. : Горячая линия – Теле ком, 2008. – 399 м. МЭИ.

15. Russia e-readiness assessment: analytical report / Ed. by Sergey Shaposhnik — Moscow: Insti tute of the Information Society, 2004.

16. Матюшин О.Т., Архитектура и функционирование ПЛИС. 2003 г.

17. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. T.I. -M.: Мир.-1982, 478 с.

18. Бибило П.Н., Авдеев Н.А. VHDL Эффективное использование при 12 проектировании цифровых систем// М.Солон Пресс- 2008. 344 с.

19. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов М, С.Пб. 2007, 751 с.

20. A Bryuhoveckij, J. Bugaev, A. Suetenko Lidar complex for remote parameter measurement of soiling an organic origin and their identifications. (SHERNA-LIDAR) Proc. SPIE, Vol. 6594, 65940I (2007);

DOI:10.1117/12.725599.

21. Nauional Instruments, Каталог, 22. Колин К.Т., Аксентов Ю.В. Колпенская Е.Ю., Основы телевидения, М., Связь, 1982, с.

23. Москатов Е.А. Основы телевидения, Таганрог, Уч. пособ., 2005, 26 с 24.Кривошеев М.И. Цифровое телевидение,- Уч. пособ., М., ВЗЭИС,1989, 93 с.

25. Колин К.Т., Аксентов Ю.В. Колпенская Е.Ю., Основы телевидения, М., Связь, 1982, с.

26. Москатов Е.А. Основы телевидения, Таганрог, Уч. пособ., 2005, 26 с 27. Кривошеев М.И. Цифровое телевидение,- Уч. пособ., М., ВЗЭИС,1989, 93 с.

28. Дворкович А. В,. Дворкович В.П, Макаров Д. Г.,. Новинский Н.Б, Соколов А.Ю.Испытательные таблицы для измерения качества цифрового и аналогового телевизион ного вещания, М. "625", № 8, 1999, стр. 36-42.

29. Дворкович А. В. Эффективное кодирование видеоинформации в новом стандарте H.264/AVC // Труды НИИР, 2005.

30. Internet Television, edited by Eli Noam, Jo Groebel, Darcy Gerbarg, Lawrence Erlbaum Asso ciates, Publishers, 2004.

б) дополнительная литература:

1. Антонов А.П. Язык описания цифровых устройств AlteraHDL.- М.: ИП РадиоСофт, 2001, 224 с.

2. Комолов Д.А., Мяльк Р.А., Зобенко А.А., Филиппов А.С. Системы автоматизированного проектирования фирмы Altera МАХ+PLUS II и QUARTUS II. – М.: РадиоСофт, 2002, 352 с.

3. Федосов, В. П., Нестеренко А. К. Цифровая обработка сигналов в LabVIEW, М., 2007, с.

4. Дворкович А. В. Проблемы и перспективы IP TV // 8 Международная конференция «Циф ровая обработка сигналов и ее применение», 29-31 марта 2006, Москва, доклады, т. 1.

7.2. Электронные образовательные ресурсы а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Labview: ni.com/russia;

www.altera.com;

www.xilinx.com;

www.altera.ru, www.plis.ru, Технологии Video over IP // www.isp-planet.com/ru/solprod/ipv, Predicting the Shape of TV Over IP, Gerry Blackwell // www.cti/technology/2004/tvoip. html.


8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабжен ной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов, измерительного стенда ТЕСТЕР -3, стенда VISAT (спутниковое ТВ) радиочастот ного комплекса на платформе PХI, комплекса на базе учебной монтажной станции NI ELVIS II и учебного компьютерного класса.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210400 «РАДИОТЕХНИКА» для магистерских программ: Радиотехнические системы связи и навигации;

Прикладная электродинамика;

Методы и устройства формирования сигналов;

Прием и обработка сигналов;

Радиотехниче ские методы и средства в биомедицинской инженерии ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:

к.ф.-м.н., доцент Брюховецкий А.П.

д.т.н.,профессор Дворкович А. В «СОГЛАСОВАНО»

Директор ИРЭ МЭИ (ТУ) к.т.н., профессор Замолодчиков В.Н.

«УТВЕРЖДАЮ»:

Зав. кафедрой радиотехнических приборов д.т.н., профессор Баскаков А.И.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОЭЛЕТРОНИКИ (ИРЭ) Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа Прикладная электродинамика Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "КВАНТОВАЯ РАДИОФИЗИКА" Цикл: профессиональный Часть цикла: вариативная № дисциплины по учебному ИРЭ;

M 2.2. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных еди 1 семестр ницах:

Лекции 1 семестр Практические занятия 54 час 1 семестр Лабораторные работы 1 семестр 45 час самостоят. рабо Расчетные задания, рефераты 1 семестр ты Объем самостоятельной рабо 90 час 1 семестр ты по учебному плану (всего) Экзамены - Курсовые проекты (работы) - Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является изучение фундаментальных основ квантовой радиофизики и нелинейной оптики, электродинамических свойств вещества, принципов работы приборов квантовой электроники.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных положений дис циплины (ПК-1);

выдвигать новые идеи как теоретического, так и практического плана (ПК-2);

понимать основные проблемы, выбирать методы и средства их решения (ПК-3);

самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые зна ния и умения, в том числе в новых областях знаний (ПК-4);

оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

Задачами дисциплины являются познакомить c фундаментальными основами квантовой радиофизики;

дать информацию об основных математических моделях физических явлений, которые используются в квантовой электронике, нелинейной оптики и оптических устройствах обработки сигналов;

дать фундаментальные основы взаимодействие электромагнитного поля с веществом;

дать основные сведения о принципах нелинейной оптики;

показать связь фундаментальных принципов физики с остальными дисциплинами про фессиональной подготовки;

выработать навыки изучения, анализа научной литературы и использования ее для ре шения конкретных задач.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла основной образова тельной программы подготовки магистров по направлению 210400 радиотехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Физика», «Математика», «Радиотех нические цепи и сигналы», «Электродинамика и распространение радиоволн».

Знания, полученные при изучении дисциплины, необходимы для освоения смежных дисцип лин "Оптические методы и устройства обработки информации», «Оптические устройства в радиотехнике", а также при выполнении магистерской диссертации.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

фундаментальные и прикладные положения дисциплины (ПК-1);

методы и средства их решения задач квантовой электроники и нелинейной оптики (ПК-3);

связи фундаментальных основ дисциплины «Квантовая радиофизика» с теоретиче скими и практическими основами смежных дисциплин;

Уметь:

выдвигать новые идеи как теоретического так и практического плана (ПК-2);

самостоятельно приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний (ПК-4);

оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК 6) использовать фундаментальные и прикладные положения дисциплины для ре шения конкретных задач(ПК-1);

Владеть:

методологией современного естествознания;

навыками и приемами выдвижения новых идей и нахождения путей их реализации (ПК-2);

приемами освоения и использования в практической деятельности новых знаний и умений, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сфе рой непосредственной деятельности (ПК-4);

приемами освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской про граммы (ПК-1);

навыками поиска информации, анализа и использования научной информации.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы, 144часов.

Виды учебной работы, Формы текущего Раздел дисциплины.

Всего часов на раздел включая самостоятель № контроля успеваемо Семестр Форма промежуточной ную работу студентов и п/ сти аттестации трудоемкость (в часах) п (по разделам) (по семестрам) лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Фундаментальные ос- Обсуждение темы новы квантовой радио- индивидуального 16 1 0 6 физики расчета Электродипольное Дискуссия по теме взаимодействие элек индивидуального за 16 1 0 6 тромагнитного поля с дания веществом Магнитодипольное Дискуссия по теме взаимодействие элек индивидуального за 16 1 0 6 тромагнитного поля с дания веществом Свойства плазмы и Дискуссия по теме плазмоподобных сред. индивидуального за 16 1 0 6 дания Дискуссия по теме Уравнения квантового индивидуального 16 1 0 6 генератора и усилителя задания Подготовка текста Динамика квантового индивидуального 16 1 0 6 генератора задания Нелинейное взаимо- Подготовка текста действие полей с веще- индивидуального 22 1 0 8 ством задания Нелинейное взаимо- Подготовка текста действие полей с веще- индивидуального 22 1 0 8 ством задания Защита индивиду Зачет 4 1 -- 2 -- ального задания Экзамен 0 -- -- -- -- 0.

Итого: 144 0 54 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции Лекционные занятия учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Практические занятия:

Фундаментальные основы квантовой радиофизики.

Корпускулярно-волновой дуализм. Атомы, молекулы. Твердое тело, зонная теория.

Квантовая статистика. Металлы, диэлектрики, полупроводники.

Матричная формулировка квантовой механики. Операторы наблюдаемых физических величин. Ансамбли частиц. Матрица плотности. Процедура перехода к макроскопическим наблюдаемым величинам. Уравнения движения макроскопических величин.

Электродипольное взаимодействие электромагнитного поля с веществом.

Квазиклассическое приближение. Электродипольное взаимодействие поля с двух уровневой квантовой системой. Диэлектрическая восприимчивость и удельная проводи мость. Электронные, колебательные и вращательные спектры поглощения. Радиоспектро скопия.

Инверсия населенности. Отрицательная удельная проводимость. Усиление самовоз буждения. Частота генерации.

Нелинейные свойства двухуровневой системы. Эффект насыщения.

Магнитодипольное взаимодействие электромагнитного поля с веществом Магнитный момент элементарных частиц. Орбитальный и спиновый магнитный мо мент атома. Уравнения движения матрицы плотности частицы со спином 1/2. Стационарное состояние в постоянном магнитном поле. Диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм.

Спонтанная намагниченность. Точка Кюри.

Уравнения Блоха. Магнитный резонанс. Электронный парамагнитный резонанс. Па рамагнитные квантовые усилители. Типы усилителей и основные технические характери стики. Ферромагнитный резонанс. Ферритовый вентиль и ферритовый циркулятор.

Ядерный магнитный резонанс. Спектрометры на основе ЯМР. Использование ядерно го магнитного резонанса в томографии. Спиновое эхо.

Свойства плазмы и плазмоподобных сред.

Уравнение Больцмана. Материальные уравнения плазмы. Диэлектрическая восприим чивость в линейном приближении. Особенности распространения электромагнитных волн в плазме. Циклотронный резонанс. Плазменные волны. Плазменная модель металла и полу проводника и сверхпроводника. Разогрев плазмы внешним полем. Нелинейные эффекты.

Квантовые генераторы и усилители Балансные уравнения квантового генератора. Условия самовозбуждения и выходная мощность, Система волновых уравнений квантового генератора. Укороченные уравнения.

Динамика квантового генератора.

Нелинейное взаимодействие полей с веществом.

Феноменологическое и модельное описание. Уравнения связанных волн. Генерация гармоник. Самофокусировка и обращение волнового фронта. Параметрическое усиление и параметрическая генерация. Оптическая бистабильность. Оптические процессоры и оптиче ские компьютеры.

4.3. Лабораторные работы Лаборатоные занятия учебным планом не предусмотрены.

4.4. Расчетные задания Расчет туннелирования электрона через потенциальный барьер.

Расчет движения электрона в периодическом потенциале.

Расчет распространения электромагнитных волн в различных средах.

Расчет распространения электромагнитных волн в плазме.

Расчет генерации 2-ой гармоники в нелинейной среде.

Расчет параметрического усиления в нелинейной среде.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы не предусмотрены учебным планом Курсовые проекты и курсовые работы учебным планом не предусмотрены 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ :


Лекционные занятия.

Практические занятия проводятся с использованием ПК и математических пакетов.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, оформле ние индивидуальных задач, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используются индивидуальная беседа на практических занятиях по тематике индивидуальной задачи.

Аттестация по дисциплине – зачет Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка за зачет В приложение к диплому вносится оценка за 1 семестр 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Квантовая радиофизика, Штыков В В, - М, Изд. Цент Академия, 2. Основы квантовой электроники. Страховский Г.Н., – М. ВШ. 3. Сборник задач по радиофизике, Лобов Г.Д. 1994, изд. МЭИ.

б) дополнительная литература:

1. Л. В. Тарасов. Введение в квантовую оптику: Учебное пособие. Изд. 2-е. — М.: Изда тельство ЛКИ, 2008.

2. Р. Пантел и Г. Путхоф. Основы квантовой электроники. М.: Мир, 1972.

3. Л. Солимар, Д Уолш. Лекции во электрическим свойствах материалов. М.: Мир, 1991.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

Математические пакеты MathCAD, MathLab, платформы языков программирования Visual C++ и Visual Fortran.

б) другие:

а) Комплект прикладных программ, моделирующих работу квантового генератора.

б) Кинофильм “Лазеры и их применение”. Леннаучфильм, 1986 г.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабжен ной ПК и проектором.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовкии 210400 Радиотехника (квалификация «магистр»).

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

профессор Штыков В.В.

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ Замолодчиков В.Н.

"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой ОРТ Гречихин В.А.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ) _ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа: Прикладная электродинамика Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ "ТЕОРИЯ КОЛЕБАНИЙ" Цикл: профессиональный Вариативная часть, в Часть цикла: т.ч. дисциплины по вы бору № дисциплины по учебному ИРЭ;

М 2.2. плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных еди 1 семестр – ницах:

Лекции 0 час 1 семестр Практические занятия 72 часа 1 семестр Лабораторные работы Не предусмотрены Расчетные задания, рефераты Расчётные задания 1 семестр 108 часов Объем самостоятельной рабо ты по учебному плану (всего) Экзамены 1 семестр Курсовые проекты (работы) Не предусмотрены Москва - 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью дисциплины является формирование единого и строгого физико-математического подхода к исследованию широкого круга явлений и процессов, происходящих в линейных и нелинейных колебательных системах (КС) различной физической природы, и создании на его основе теоретического фундамента для углубленного изучения дисциплин учебного пла на и написания магистерской диссертации.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

совершенствовать и развивать свой интеллектуальный и общекультурный уровень (ОК-1);

к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2) использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин маги стерской программы (ПК-1);

приобретать и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой дея тельности (ПК-4);

оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6);

самостоятельно осуществлять постановку задачи исследования, формирования плана его реализации, выбор методов исследования и обработку результатов (ПК-16);

выполнять моделирование объектов и процессов с целью анализа и оптимизации их параметров с использованием имеющихся средств исследований, включая стандарт ные пакеты прикладных программ (ПК-17);

владеть методами решения задач анализа и расчета характеристик электрических цепей;

собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научно-техническую информацию по тематике профессиональной деятельности, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии;

работать с информацией в глобальных компьютерных сетях;

Задачами дисциплины являются:

познакомить обучающихся с основными теоретическими знаниями о процессах в коле бательных системах.

научить способам описания этих процессов и их анализа, а также практическим навы кам составления уравнений движения научить методам исследования конкретных радиотехнических и радиофизических ко лебательных систем: усилителей и автогенераторов, нелинейных радиотехнических систем управления, квантовых устройств, параметрических и волновых систем.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО Дисциплина относится к вариативной части профессионального цикла М.2 основной образо вательной программы подготовки магистров по программе «Методы и устройства формиро вания сигналов» направления 210400 Радиотехника.

Дисциплина базируется на всех дисциплинах подготовки бакалавров по направлению Радиотехника.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при освоении программ маги стерской подготовки, а также при подготовке выпускной квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следую щие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по методам исследования процес сов в колебательных системах различной физической природы;

структуру различных колебательных систем, четкие представления об их отличитель ных особенностях и назначении отдельных частей и элементов;

сущность и проявления различных колебательных процессов и условия их возникнове ния и развития Уметь:

дать грамотное определение и толкование основных понятий теории колебаний, ис пользуемых в различных технических науках, физике и других областях знаний;

использовать фундаментальный характер основных положений теории колебаний для выработки научного подхода к решению новых проблем радиоэлектроники.

Владеть:

навыками дискуссии по профессиональной тематике;

основными качественными и количественными методами теории колебаний;

специальными аналитическими, вычислительными и измерительными процессами, применяемыми при теоретическом и экспериментальном исследовании колебательных систем;

методами схемотехнического и системотехнического моделирования колебательных и радиотехнических систем с применением современных пакетов прикладных программ.

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

Виды учебной работы, Всего часов на раздел включая самостоятель № Формы текущего Семестр Раздел дисциплины. ную работу студентов и п/ контроля успеваемо трудоемкость (в часах) п сти лк пр лаб сам.

1 2 3 4 5 6 7 8 Введение. Изоморфизм процессов в колеба Тест на остаточные тельных системах (КС) 14 1 - 4 - знания различной физической природы Способы составления уравнений и методы Решение типовых за 14 1 - 4 - описания процессов в дач КС.

Колебания в линейных Два раздела типового 14 1 - 8 - системах. расчета Устойчивость движения Раздел типового рас динамических систем, 14 1 - 8 - чета критерии устойчивости.

Решение типовых за Исследование нелиней дач. Раздел типового ных систем методом 14 1 - 10 - расчета фазового пространства.

Приближенные методы Решение типовых анализа нелинейных задач. Раздел типо 14 1 - 10 - КС. вого расчета Процессы в автоном Решение типовых ных КС, анализ воз задач. Раздел типо 14 1 - 10 - никновения и устойчи вого расчета вости колебаний.

Внешнее воздействие Решение типовых на автоколебательные 14 1 - 8 - задач системы.

Явления и процессы в нелинейных колеба Решение типовых тельных системах со 14 1 - 2 задач многими степенями свободы.

Колебания и волны в Решение типовых системах с распреде- 14 1 - 2 задач ленными параметрами Условия возникновения Решение типовых и свойства хаотических 14 1 - 4 задач колебаний в нелиней ных динамических сис темах.

Заключение. Совре менные проблемы и методы теории нели нейных колебаний в Решение типовых 14 1 - 2 связи с развитием ра- задач диофизики, квантовой электроники, систем управления и ЭВМ.

Зачет 13 2 1 - - Экзамен 14 10 1 - - Итого: 180 1 72 - 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции: Лекции учебным планом не предусмотрены.

4.2.2. Практические занятия:

1. Введение. Основные определения. История становления и развития теории колеба ний. Изоморфизм процессов в колебательных системах различной физической природы.

Фундаментальная роль колебательных явлений в радиофизике, радиотехнике, квантовой ра диоэлектронике.

Понятие колебательной системы. Построение моделей колебательных систем, направ ления их классификации. Общность математических моделей колебательных систем различ ной физической природы. Динамические аналогии. Решение типовых задач.

2. Способы составления уравнений и методы описания процессов в колебательных сис темах. Общие методы составления уравнений движения колебательных систем. Символиче ский метод составления дифференциальных уравнений движения радиотехнических систем.

Общие уравнения Лагранжа-Максвелла для описания динамических систем, содержащих элементы различной физической природы (электрические, механические и т.д.). Примеры составления уравнений систем с одной и несколькими степенями свободы: уравнения ос цилляторов Ван-дер Поля, Дуффинга, Рэлея, Гельмгольца;

уравнения одноконтурных LC автогенераторов, автогенератора по схеме Чуа, уравнения маятника, системы фазовой син хронизации (СФС) и частотной автоподстройки (ЧАП), уравнения квантового генератора и др. Решение типовых задач.

3. Колебания в линейных системах. Общие уравнения линейных систем с постоянными и переменными параметрами. Колебания в линейных системах с постоянными параметрами в случае одной, полутора и двух степеней свободы. Моды колебаний консервативной систе мы с 2-мя степенями свободы. Зависимости нормальных частот и коэффициентов распреде ления от парциальных частот и степени связи между парциальными контурами (графики Ви на). Связь и связанность, влияние малых потерь на характер колебаний. Решение типовых задач.

4.Устойчивость движения динамических систем, критерии устойчивости. Виды устой чивости. Определения и понятия локальной и глобальной устойчивости нелинейных систем.

Понятие об исследовании устойчивости нелинейных систем в целом прямым методом Ляпу нова. Второй метод Ляпунова и уравнения линейного приближения. Алгебраические и час тотные критерии локальной устойчивости (Рауса-Гурвица, Михайлова, Найквиста и др.).

Примеры исследования устойчивости состояний равновесия систем с сосредоточенными и распределенными параметрами.

Абсолютная и орбитальная устойчивость периодических движений. Уравнения линей ного приближения. Основы теории Флоке. Решение типовых задач.

5. Исследование нелинейных динамических систем методом фазового пространства.

Отображения движений динамических систем в пространствах состояний. Связь технологи ческих свойств фазового пространства с видом уравнения колебательной системы.

Фазовые пространства автономных систем с половиной и одной степенями свободы.

Основные свойства фазовых траекторий, регулярные и особые точки. Типы особых то чек на двумерной фазовой поверхности и в трехмерном фазовом пространстве. Способы по строения фазовых траекторий.

Приемы качественного исследования нелинейных динамических систем. Способы об наружения периодических траекторий, аттракторы и репеллеры. Сосуществование предель ных циклов и особых точек. Методы Пуанкаре и Бендиксона локализации предельных цик лов. Бассейны притяжения аттракторов. Понятие грубых систем по Андронову. Основы тео рии бифуркаций. Метод точечных преобразований, диаграммы последования. Примеры по строения фазовых портретов нелинейных динамических систем.

Решение типовых задач.

6. Приближенные методы анализа нелинейных колебательных систем. Асимптотиче ские методы анализа нелинейных колебательных систем. Метод малого параметра. Основы теории возмущений. Исследование систем, близких к консервативным. Метод медленно ме няющихся амплитуд и его разновидности (метод Ван-дер-Поля, метод осреднения Крылова Боголюбова-Митропольского, метод символических укороченных уравнений Евтянова и др.). Примеры укороченных уравнений радиотехнических систем с одной и несколькими степенями свободы.

Математическое моделирование и алгоритмы численного анализа нелинейных колеба тельных систем на ЭВМ. Решение типовых задач.

7. Процессы в автономных колебательных системах с одной и полутора степенями сво боды. Линейные и нелинейные системы с обратной связью. Принцип действия автогенерато ра гармонических колебаний. Укороченные дифференциальные уравнения автогенератора одночастотных колебаний и их анализ. Стационарный режим. Баланс амплитуд и фаз.

Бифуркации при изменении параметров автогенератора. Мягкое и жесткое самовозбу ждение. Автоколебания в системах с инерционной нелинейностью. Фазовые портреты авто генераторов. Переходные процессы в одноконтурном автогенераторе. Флуктуации амплиту ды и фазы колебаний одноконтурного автогенератора.

Процессы в нелинейных радиотехнических системах управления. Дифференциальные уравнения систем частотной и фазовой автоподстройки колебаний автогенераторов, авто подстройки фазового набега в усилителях и трактах, их фазовые портреты. Синхронный и асинхронный режимы при фазовой автоподстройке частоты. Типы движений на цилиндриче ской и тороидальной фазовых поверхностях. Решение типовых задач.

8. Внешнее воздействие на автоколебательные системы.

Асинхронное и синхронное внешние воздействия на автогенератор. Метод модуляци онных характеристик при анализе внешнего воздействия на автогенератор. Асинхронное ту шение и возбуждение автоколебаний. Физические процессы при синхронизации автогенера торов. Зоны синхронизма при кратном отношении частот, зависимость их ширины от крат ности частот и параметров системы. Деление и умножение частоты при помощи синхрони зированных генераторов.

Параметрическое воздействие на колебательные системы. Параметрическое усиление и возбуждение колебаний. Одноконтурный параметрический усилитель и автогенератор. Ана лиз параметрического автогенератора. Соотношения Мэнли-Роу. Умножение и деление час тоты в параметрических системах. Решение типовых задач.

9. Системы со многими степенями свободы. Особенности укороченных уравнений для систем со многими степенями свободы. Одночастотный и многочастотный режимы. Взаимо действие многих колебаний в нелинейных системах.

Взаимосвязанные автоколебательные системы, их укороченные уравнения. Анализ асинхронного взаимодействия колебаний двух автогенераторов. Условия сосуществования колебаний.

Взаимная синхронизация автогенераторов на кратных или равных частотах. Зоны вза имной синхронизации. Режим биений.

Взаимодействие автогенераторов при комбинационном соотношении частот. Условия самовозбуждения комбинационных автоколебаний и их свойства.

Двухконтурные параметрические автогенераторы, умножители и делители частоты.

Укороченные уравнения двухконтурных параметрических систем. Стационарные режимы.

Свободные колебания в кольцевых системах. Автогенераторы с кольцевым включением ре зонаторов. Ансамбли автогенераторов. Решение типовых задач.

10. Колебания и волны в системах с распределенными параметрами. Стационарные волновые процессы в усилителях с распределенными параметрами. Типы распределенных усилителей. Полные уравнения и уравнения стационарного режима при гармоническом входном сигнале. Метод пространственных огибающих для анализа распределенных усили телей. Нелинейные волновые системы. Формирование нелинейных волн и солитонов. Авто колебательные системы с распределенными нелинейностями. Решение типовых задач.

11. Условия возникновения и свойства хаотических колебаний в нелинейных динами ческих системах. Минимальная размерность систем с непрерывным и дискретным временем, необходимая для возможности возникновения хаотических движений. Хаотические аттрак торы и их фрактальная размерность (“странные аттракторы”). Другие количественные ха рактеристики хаотических колебаний.

Базовые модели динамического хаоса для систем с непрерывным и дискретным време нем. Модели Лоренца, Ресслера, генератор Чуа, системы фазовой синхронизации и частот ной автоподстройки. Модели в виде одномерных и двумерных рекуррентных отображений.

Бифуркационные механизмы и типовые сценарии перехода к хаосу. Универсальность Фейгенбаума при переходе через каскад бифуркаций удвоения периода. Скейлинговые зако номерности для модели с логистическим отображением.

Возможность синхронизации хаотических колебаний и управления хаосом. Решение типовых задач.

12. Заключение. Современные проблемы и перспективы применения методов теории колебаний в радиотехнике и радиофизике. Зачет.

4.3. Лабораторные работы: Лабораторные работы учебным планом не предусмотрены 4.4. Расчетные задания:

Типовой расчет состоит из шести частей, задания на которые выдаются на практических за нятиях 2,4,6,8,10,12 недель:

1.Расчет переходных процессов в линейном контуре методом дифференциальных уравнений.

2.Расчет собственных частот и коэффициентов распределения свободных колебаний в систе ме с двумя степенями свободы.

3.Анализ устойчивости состояний равновесия линеаризованных систем.

4.Исследование системы со степенью свободы.

5.Построение фазовых портретов линейных динамических систем второго порядка.

6.Расчет переходных процессов в одноконтурном автогенераторе.

4.5. Курсовые проекты и курсовые работы: Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Лекционные занятия не предусмотрены учебным планом Практические занятия включают решение задач по всем разделам курса с использованием компьютерной техники.

Самостоятельная работа включает решение задач типового расчета с помощью компью терной техники.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Для текущего контроля успеваемости используется своевременное выполнение задач типо вого расчета.

Аттестация по дисциплине – дифференцируемый зачет и экзамен.

Оценка за освоение дисциплины по шкале 5, 4 или 3, определяется по качеству ответов на вопросы экзамена и своевременности выполнения типового расчета.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Анищенко В.С., Вадивасова Т.Е. – Лекции по нелинейной динамике: Учеб. пособие. – Са ратов: Изд-во Саратовского ун-та, 2010 – 324с.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.