«1 СБОРНИК РАБОЧИХ ПРОГРАММ Магистерская программа Радиотехнические системы связи и навигации по направлению подготовки 210400 “Радиотехника” Содержание № наименование Стр. Математическое моделирование радиотехнических ...»

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к вариативной части (дисциплина по выбору студентов) общенаучного цикла М.1 основной образовательной программы подготовки магистров по направлению 210400 Радиотехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Радиоавтоматика», «Устройства приема и обработки сигналов», «Устройства генерирования и формирования радиосигналов», «Теория и техника радиолокации и радионавигации», «Радиотехнические системы передачи информации».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении магистерской диссертации и изучении дисциплины «Радиосистемы управления», дисциплин по выбору студентов по направлениям «Спутниковые радионавигационные системы», «Системы спутниковой связи».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

различные подходы к синтезу радиотехнических устройств;

основные положения теории оценивания постоянных параметров сигнала;

различные подходы к синтезу цифровых фильтров;

Уметь:

применять метод максимального правдоподобия к синтезу радиотехнических устройств;

применять теорию оптимальной линейной фильтрации к синтезу цифровых фильтров.

Владеть:

методами синтеза цифровых радиотехнических следящих систем.

По завершению освоения данной дисциплины студент обладает следующими компетенциями:

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

- способностью адаптироваться к изменяющимся условиям, переоценивать накопленный опыт, анализировать свои возможности (ОК-7);

- способностью использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

б) профессиональными (ПК) - способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин 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 научнотехническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки и техники.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часов.

п/п Различные подходы к синтезу дискриминаторов и цифровые квадратурные преобразователи.

Примеры функциональных правдоподобия.

п/п Критерии оптимальности.

доподобия.

горитма ФД и других вариантов ФД.

ных алгоритмов ЧД и других вариантов ЧД.

ных алгоритмов ВД и других вариантов ВД.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции учебным планом не предусмотрены 4.2.2. Практические занятия 1. Различные подходы к синтезу дискриминаторов и фильтров цифровых радиотехнических следящих систем. Аналого-цифровые квадратурные преобразователи первого и второго вида.

2. Примеры функциональных схем цифровых систем фазовой автоподстройки (ФАП), частотной автоподстройки (ЧАП), систем слежения за задержкой (ССЗ) псевдослучайной последовательности (ПСП) импульсов.

3. Основные положения теории оценивания постоянных параметров сигнала. Описание сигнала и помехи. Функция правдоподобия.

4. Критерии оптимальности. Способы нахождения оценок максимального правдоподобия (ОМП). ОМП при наличии неинформационных параметров.

5. Синтез фазовых дискриминаторов (ФД) при квазигармоническом сигнале. Характеристики оптимального алгоритма ФД. Другие варианты ФД при квазигармоническом сигнале. Синтез ФД при фазомодулированном сигнале.

6. Синтез частотных дискриминаторов (ЧД) при квазигармоническом сигнале. Варианты ЧД при фазомодулированном сигнале.

7. Синтез ФД и ЧД при шумоподобном сигнале с ПСП. Синтез временных дискриминаторов (ВД) ССЗ. Другие варианты ВД.

8. Синтез цифровых фильтров следящих систем путем непосредственного определения оптимальных передаточных функций. Синтез цифровых фильтров методом пространства состояний (фильтры Калмана).

9. Примеры синтеза цифровых фильтров системы ФАП.

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

class='zagtext'>5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Практические занятия проводятся в традиционной форме.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – зачет.

Оценка за освоение дисциплины рассчитывается из условия: 0,5х(среднеарифметическая оценка за контрольные, тесты) + 0,5хоценка на зачете.

В матрикул по окончании магистратуры вносится оценка за 2 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

7. Перов А.И. Статистическая теория радиотехнических систем. - М.: Радиотехника, 2003.

б) дополнительная литература:

1. Замолодчиков В.Н., Чиликин В.М. Синтез дискриминаторов и фильтров радиотехнических следящих систем. – М.: Изд-во МЭИ, 1993.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

. Оригинальные программы для выполнения лабораторных работ путем моделирования на ЭВМ систем ФАП, ЧАП, ССЗ.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины при проведении демонстрационных лабораторных работ используется компьютерный класс.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210400 Радиотехника.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

Зав. кафедрой Радиотехнических систем Директор ИРЭ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерские программы: Приём и обработка радиосигналов, Радиолокационные и телевизионные системы, Прикладная электродинамика, Радиотехнические системы связи и навигации, Методы и устройства формирования сигналов, Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«УСТРОЙСТВА ПРИЕМА И ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ»

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр – ницах:

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение принципов построения, характеристик и методов анализа, расчета и проектирования устройств приема и обработки радиосигналов.

По завершению освоения данной дисциплины студент способен и готов:

к самостоятельному обучению новым методам исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2);

использовать на практике умения и навыки в организации исследовательских и проектных работ, в управлении коллективом (ОК-4);

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

анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения и анализа литературных и патентных источников (ПК-7);

проектировать радиотехнические устройства, приборы, системы и комплексы с учетом заданных требований (ПК-9);

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

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

Задачами дисциплины являются познакомить обучающихся с основными методами анализа устройств приема и обработки сигналов, принципами обеспечения основных характеристик радиоприемных устройств в условиях действия помех;

дать информацию о принципах оптимального построения устройств приема и обработки радиосигналов и методах их технической реализации;

научить принимать и обосновывать конкретные технические решения при проектировании устройств приема и обработки радиосигналов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла М.2 основной образовательной программы подготовки магистров по программам «Прием и обработка радиосигналов», «Радиолокационные и телевизионные системы», «Прикладная электродинамика», «Радиотехнические системы связи и навигации», «Методы и устройства формирования сигналов», «Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии» направления 210400 «Радиотехника».

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: «Радиотехнические цепи и сигналы», «Схемотехника аналоговых электронных устройств», «Цифровая обработка сигналов», «Основы приема и обработки сигналов».

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплин «Теория и техника радиолокации и радионавигации», «Радиотехнические системы передачи информации», а также при выполнении магистерской диссертации по программе «Прием и обработка радиосигналов».

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные методы приема сигналов, обеспечения основных характеристик радиоприемных устройств (ОК-2, ПК-1, ПК-3, ПК-5);

принципы построения усилительно-преобразовательных трактов (ПК-7, ПК-9, ПК-17);

принципы работы систем автоматического регулирования в устройствах приема и обработки радиосигналов (ПК-1, ПК-3, ПК-5, ПК-17);

Уметь:

применять методы экспериментального исследования радиоприемников и их функциональных узлов (ПК-1, ПК-3, ПК-5);

Владеть:

методами проектирования радиотехнических устройств, приборов, систем и комплексов (ОК-2, ПК-3, ПК-5, ПК-17).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Раздел дисциплины.

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Прохождение сигнала и шума через блок высокой частоты радиоприемника Энергетический спектр и автокорреляционная функция квазигармонического шума на выходе блока высокой часты (БВЧ). Статистические характеристики огибающей узкополосного шума на выходе БВЧ: плотность вероятности (распределение Релея), математическое ожидание, среднеквадратическое отклонение, автокорреляционная функция. Статистические характеристики огибающей суммы гармонического сигнала и узкополосного шума: плотность вероятности (распределение Райса), математическое ожидание, среднеквадратическое отклонение, автокорреляционная функция.

2. Анализ помехоустойчивости приемника АМ сигнала Анализ прохождения сигнала и шума через линейный амплитудный детектор (АД). Энергетический спектр шума на выходе АД. Воздействие шума на квадратичный АД: плотность вероятности напряжения на выходе АД. Расчёт отношения сигнала к шуму на выходе линейного АД: а) случай малого отношения сигнал-шум; б) случай большого отношения сигнал-шум.

Измерение коэффициента шума четырёхполюсника с помощью генератора сигналов.

3. Анализ помехоустойчивости приемника ЧМ сигнала Статистические характеристики мгновенной частоты суммы гармонического сигнала и узкополосного шума. Автокорреляционная функция и энергетический спектр мгновенной частоты (случай большого отношения сигнал-шум). Анализ прохождения сигнала и шума через частотный детектор. Расчёт отношения сигнала к шуму на выходе приёмника ЧМ сигналов.

Пороговый эффект при приёме ЧМ сигналов. Методы повышения качества приёма ЧМ сигналов (предыскажение, регенерация несущей, приём с обратной связью по частоте). Сравнение помехоустойчивости приёмников АМ сигналов и ЧМ сигналов при большом отношении сигнал-шум.

Априорное и апостериорное распределения вероятностей измеряемого параметра, функция правдоподобия параметра, критерий максимума апостериорной вероятности. Функция правдоподобия параметра при приёме сигнала на фоне нормального белого шума, логарифм апостериорной плотности вероятности. Структурная схема приёмника, оптимального по критерию максимума апостериорной вероятности: а) в общем случае; б) в случае измерения неэнергетического параметра с равномерным априорным распределением вероятностей.

5. Оптимальный корреляционный приёмник для измерения задержки сигнала Корреляционный приёмник для измерения задержки полностью известного сигнала. Максимальное отношение сигнала к шуму на выходе коррелятора. Оптимальный приём сигналов со случайной начальной фазой (усреднение по начальной фазе).

6. Оптимальное обнаружение и различение сигналов Оптимальное обнаружение полностью известного сигнала. Характеристики оптимального обнаружителя: вероятность обнаружения, вероятность ложной тревоги. Оптимальное обнаружение сигнала со случайной начальной фазой. Оптимальное различение двух полностью известных сигналов. Вероятность ошибки при оптимальном различении двух равновероятных сигналов с одинаковой энергией, вероятность ошибки при различении противоположных и ортогональных сигналов.

7. Оптимальный прием сигналов с использованием согласованных фильтров Согласованные линейные фильтры: импульсная характеристика согласованного фильтра (СФ) комплексная частотная характеристика, отклик СФ на сигнал. Максимальное отношение сигнала к шуму на выходе СФ. Структура оптимального приёмника с согласованными фильтрами. Структурная схема оптимального приёмника с СФ для обнаружения сигнала со случайной начальной фазой. Структурная схема оптимального приёмника с согласованными фильтрами для различения двух сигналов со случайной начальной фазой. Оптимальный примник сигнала с частотной манипуляцией (схема с квадратурными каналами). Методика расчёта чувствительности радиолокационного радиоприёмника с СФ в режиме обнаружения.

Реализация согласованных фильтров для основных типов сигналов. Оптимальная фильтрация сигнала при действии «небелого» шума.

8. Системы автоматического регулирования в устройствах Назначение и структурная схема системы частотной автоподстройки (ЧАП). Математическая модель и характеристики линеаризованной системы ЧАП в установившемся режиме. Характеристики линеаризованной системы ЧАП в переходном режиме. Устойчивость системы ЧАП. Математическая модель нелинейной системы ЧАП в установившемся режиме.

Методика построения характеристики регулирования системы ЧАП. Влияние системы ЧАП на приём сигналов с ЧМ. Назначение и структурная схема системы автоматической регулировки усиления (АРУ). Характеристики приемника с системой АРУ, влияние системы АРУ на приём сигналов с АМ. Методика построения статической амплитудной характеристики усилителя с системой АРУ.

4.2.2. Практические занятия № 1. Прохождение сигнала и шума через блок высокой частоты радиоприемника № 2. Анализ помехоустойчивости приемника АМ сигнала № 3. Анализ помехоустойчивости приемника ЧМ сигнала № 4. Основы синтеза оптимальных приемников № 5. Оптимальное измерение задержки сигнала № 6. Оптимальное обнаружение сигналов № 7. Оптимальное различение сигналов № 8. Характеристики согласованных фильтров № 9. Системы автоматического регулирования в устройствах приема и обработки сигналов 4.3. Лабораторные работы № 1. Анализ статистических характеристик шума на выходе БВЧ № 2. Анализ статистических характеристик шума в приемнике АМ сигналов № 3. Анализ статистических характеристик шума в приемнике ЧМ сигналов № 4. Характеристики оптимального корреляционного приемника 4.4. Расчетные задания Расчет чувствительности радиоприемника 4.5. Курсовые проекты и курсовые работы Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся в форме лекций с использованием раздаточных материалов и презентаций. Презентации лекций содержат большое количество графиков и схем.

Практические и лабораторные занятия включают обсуждение основных понятий и определений, разбор типовых расчетных методик, решение задач, проведение экспериментальных исследований и компьютерных симуляций с последующим обсуждением полученных результатов, выполнение тестов и контрольных работ с последующим разбором результатов, консультации по выполнению типового расчета.

Самостоятельная работа включает подготовку к тестам, контрольным и лабораторным работам, выполнение домашних заданий и типового расчета, подготовку к зачету и экзамену.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, выборочная проверка домашних заданий, устный опрос, защита лабораторных работ, защита типового расчета.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, определяется как оценка на экзамене.

В приложение к диплому вносится оценка за 1 семестр.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

8. Колосовский Е.А. Устройства приема и обработки сигналов: Учебное пособие для вузов. – М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 456 с.

9. Лишак М.Ю. Исследование прохождения сигнала и квазигармонического шума через амплитудный детектор. Лабораторная работа № К-1: учебное пособие. – М.: Издательский дом МЭИ, 10. _ Л ишак М.Ю. Исследование прохождения сигнала и квазигармонического шума через частотный детектор. Лабораторная работа № К-2: учебное пособие. – М.: Издательский дом МЭИ, 2010.

б) дополнительная литература:

1. Радиоприемные устройства: Учебник для вузов / Н.Н.Фомин, Н.Н.Буга, О.В.Головин и др.; под ред. Н.Н.Фомина. – М.: Радио и связь, 2003. - 520 с.

2. Антонов-Антипов Ю.Н., Лишак М.Ю. Исследование на ЭВМ прохождения радиосигналов через типовой приёмный тракт. Сборник описаний лабораторных работ на ЭВМ: методическое пособие. – М.: Издательство МЭИ, 2000.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

пакет программ схемотехнического моделирования Micro-Cap 10 Evaluation Version фирмы Spectrum Software (свободно распространяемая демо-версия на www.spectrum-soft.com).

б) другие:

Устройства приема и обработки сигналов: учебно-методический комплекс [Электронный образовательный ресурс]. – М.: МЭИ,

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций, компьютерных классов для проведения практических занятий с использованием моделирующих программ, учебной лаборатории, оснащенной специализированными макетами и измерительными приборами, для проведения лабораторных работ.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 210400 «Радиотехника» для магистерских программ «Прием и обработка радиосигналов», «Радиолокационные и телевизионные системы», «Прикладная электродинамика», «Радиотехнические системы связи и навигации», «Методы и устройства формирования сигналов», «Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии».

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерские программы: Методы и устройства формирования сигналов, Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии, Приём и обработка радиосигналов, Радиолокационные и телевизионные системы Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"УСТРОЙСТВА ГЕНЕРИРОВАНИЯ И ФОРМИРОВАНИЯ

РАДИОСИГНАЛОВ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр –2;

ницах:

Объем самостоятельной рабочас ты по учебному плану (всего) Экзамен Курсовые проекты (работы) 72 час 1 семестр

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является углубленное изложение основных принципов функционирования, методов анализа и проектирования устройств генерирования и формирования сигналов, развитие творческого мышления и возможности самостоятельного решения нестандартных задач.

По завершению освоения данной дисциплины студент должен:

Развивать способность к самостоятельному освоению новых методов исследования, к изменению научного и научно-производственного профиля своей профессиональной деятельности (ОК-2).

Быть готовым к активному общению с коллегами в научной и производственной сферах деятельности (ОК-6).

Уметь использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1).

Понимать основные проблемы в своей предметной области, выбирать методы и средства их решения.

Развить способность к самостоятельному приобретению и использованию в практической деятельности новых знаний, в том числе в областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности (ПК-4).

Совершенствовать умение оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6).

Выполнять моделирование объектов и процессов с целью анализа и оптимизации их параметров с использованием имеющихся средств исследований, включая стандартные пакеты прикладных программ (ПК-17).

Уметь разрабатывать и обеспечивать программную реализацию эффективных алгоритмов решения сформулированных задач с использованием современных языков программирования (ПК-18).

Задачами дисциплины являются:

Ознакомление студентов с физическими основами функционирования устройств генерирования и усиления радиосигналов.

Демонстрация современных приемов анализа, в том числе заимствованных их смежных областей радиоэлектроники и прикладной физики.

Развитие способности самостоятельного освоения теории и методов исследования режимов и характеристик устройств.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части профессионального чикла дисциплин основной образовательной программы подготовки магистров по направлению 210400 Радиотехника.

Дисциплина базируется на дисциплинах бакалаврской подготовки по направлению Радиотехника и учебно-производственной практике.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при выполнении выпускной магистерской квалификационной работы.

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

Основные источники научно-технической информации по новым методам исследования и функционирования устройств формирования колебаний (ОК-2, ПК-4, ПК-7).

Главные проблемы в своей предметной области, предполагаемые методы и средства их решения (ПК-3).

Методы исследования и проектирования радиотехнических устройств (ПК-9).

Уметь:

Оформлять, представлять и докладывать результаты выполненной работы (ПК-6).

Выполнять моделирование объектов и процессов с использованием средств исследований, в том числе пакетов прикладных программ (ПК-17).

Анализировать состояние научно-технической проблемы путем изучения литературных источников (ПК-7).

Владеть:

Речевыми и аудиовизуальными средствами делового общения (ОК-3).

Навыками использования результатов освоения фундаментальных и прикладных дисциплин магистерской программы (ПК-1).

Современными языками программирования (ПК-18).

СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зачетных единицы, 72 часа..

Раздел дисциплины.

Основы теории и расчета высокочастот-ных резонансных и широкоПроверка расчетного полосных гене-раторов и усилителей с учетом шумовых свойств Устройства генерирования колебаний СВЧ.

устройств генерирозадания вания сигналов ВЧ и СВЧ диапазонов Автогенераторы и усилители гармонических колебаний. СтабилиОценка выступлений зация частоты. КвантоПроверка расчетного вые стандарты частоты.

Перспективы развития методов и устройств формирования сигналов Итого за семестр:

4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции не предусмотрены 4.2.2. Практические занятия 1. Основы теории и расчета высокочастотных резонансных и широкополосных генераторов и усилителей с учетом шумовых свойств.

Примеры построения передатчиков ВЧ и СВЧ. Требования к параметрам и свойствам сигналов.

Характеристики качества генерируемых и усиливаемых колебаний. Флуктуации частоты, фазы и амплитуды. Физические причины флуктуаций, способы описания и расчета численных параметров шумов.

Методы улучшения шумовых параметров устройств.

Примеры оптимизации устройств генерирования, усиления и преобразования колебаний.

2. Устройства генерирования колебаний СВЧ. Примеры построения устройств генерирования и формирования сигналов ВЧ и СВЧ диапазонов Фазовые и амплитудные условия автоколебательных режимов в генераторах с активными элементами проходного типа.

Двухполюсные активные элементы: туннельные диоды, диоды Ганна, лавинно-пролетные диоды. Физические причины, приводящие к «отрицательному сопротивлению» активных двухполюсников.

Анализ самосогласованных процессов в системах «электронный поток – поле резонатора» и «электронный поток – бегущая волна» на примере пролетного клистрона, магнетрона, ЛБВ и ЛОВ.

Пространственные гармоники в волноведущих структурах ЛОВ, магнетронов, амплитронов.

3. Автогенераторы и усилители гармонических колебаний. Стабилизация частоты.

Квантовые стандарты частоты. Перспективы развития методов и устройств формирования Формы представления квазигармонических сигналов и связь между ними.

Укороченные дифференциальные уравнения и их использование для анализа устойчивости колебательных режимов.

Двухконтурные генераторы. Режимы. Гистерезисные явления. Понятие «Линии прибора» Стабилизация частоты внешним резонатором. Схемы. Связи. Годографы. Устойчивость. Примеры устройств.

Элементы теории одномодовых длинных линий. Комплексные переменные, используемые для описания процессов.

Круговые диаграммы – графическая связь комплексных переменных.

Эффект длинной линии в автогенераторах и усилителях СВЧ.

Анализ стационарных режимов на основе уравнений баланса комплексных переменных.

Метод годографов и его обобщение.

4.3. Лабораторные работы – не предусмотрены 4.4. Расчетные задания - Влияние вариаций параметров элементов колебательной системы и эквивалентной схемы транзистора на частоту колебаний.

- Расчет характеристик электронного потока при воздействии на него продольного электрического поля бегущей волны.

- Расчет входной проводимости длинной линии, нагруженной на заданное комплексное сопротивление.

4.5. Курсовой проект Тематика курсового проекта (транзисторные передатчики ВЧ и СВЧ) основано на ранее состоявшихся лекционно-практических курсов УГФС.

5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия – не предусмотрены Практические занятия Формы проведения занятий: выступления студентов, получивших задание на предыдущем занятии по текущей теме. Обсуждение. Ответы на вопросы. Комментарии ведущего занятие.

Контрольные задания – решение типовых задач.

Демонстрационные лабораторные работы.

Самостоятельная работа включает подготовку к очередным занятиям, выполнение расчетных заданий, подготовку к зачету.

6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ,

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются:

- оценка выступлений студентов по тематике проводимых занятий - результаты выполнения расчетных заданий - промежуточные аттестации на контрольных неделях Заключительная аттестация по дисциплине – зачет с оценкой в конце семестра.

7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Генерирование колебаний и формирование радиосигналов: Учебное пособие/ В.Н.Кулешов, Н.Н.Удалов, В.М.Богачев и др.; под ред. В.Н.Кулешова и Н.Н.Удалова – М.:

Изд.дом МЭИ, 2008.- 416 с.

2. Генераторы высоких и сверхвысоких частот: Учебное пособие/ О.В.Алексеев, А.А.Головков, А.В.Митрофанов и др.- М.: Высшая школа, 2003.-326 с.

3. Белов Л.А. Формирование стабильных частот и сигналов.- М.: Изд.центр «Академия», 2005. – 224 с.

б) дополнительная литература:

1. Радиопередающие устройства: Учебник для ВУЗов/ В.В.Шахгильдян, В.Б.Козырев, А.А.Ляховкин и др. ; под ред В.В Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 1996. – 560 с.

2. Карякин В.Л. Устройство генерирования и формирование сигналов в системах подвижной радиосвязи: Учебник для ВУЗов. – М.: Радио и связь, 2007. – 433 с.

7.2. Электронные образовательные ресурсы:

а) Лицензионное программное обеспечение, находящиеся в распоряжении кафедры ФКС.

б) Другие: Интернет ресурсы.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для проведения практических занятий необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами (видеопроектор, персональные ЭВМ).

Для демонстрационных занятий в лаборатории предполагается использовать специализированные учебные стенды кафедры ФКС.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО подготовки магистров и с учетом рекомендаций ООП ВПО по направлению подготовки 210400 «Радиотехника»

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛИ:

«СОГЛАСОВАНО»

Директор ИРЭ "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой формирования колебаний и сигналов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа: Радиолокационные и телевизионные системы; Радиотехнические системы связи и навигации; Прикладная электродинамика; Методы и устройства формирования сигналов; Прием и обработка сигналов; Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ТЕОРИЯ И ТЕХНИКА РАДИОЛОКАЦИИ И РАДИОНАВИГАЦИИ"

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

ты по учебному плану (всего)

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является углубленное теоретическое и практическое освоение методологии и средств радиолокации и радионавигации, применяемых при разработке радиолокационных и радионавигационных систем и комплексов. Изучение принципов и методов радиолокации и радионавигации, рассеивающих свойств объектов; изучение методов и устройств измерения дальности, угловых координат, скорости и других параметров движения объектов; методов и устройств первичной и вторичной обработки радиолокационной и радионавигационной информации; изучение методов и устройств борьбы с активными и пассивными помехами. Освоение материала дисциплины позволит студентам научиться устанавливать взаимосвязи тактических и технических параметров и характеристик в радиолокационных и радионавигационных системах с учетом реальных условий проектирования, производства и эксплуатации аппаратуры.

Приобретенные знания и умения (компетенции) позволят магистрам находить общий язык при работе в коллективе с проектировщиками, технологами и эксплуатационниками радиолокационной и радионавигационной аппаратуры.

Кроме того, дисциплина знакомит с тенденциями развития теории радиолокации и радионавигации и с перспективами создания новых образцов радиолокационных и радионавигационных средств. Дисциплина должна являться базой для курсов проектирования систем и устройств радиолокации и радионавигации и курсов по выбору студентов.

2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП

Дисциплина относится к базовой части профессионального цикла (М2). Она опирается на знания, умения и компетенции, приобретённые и сформированные в результате изучения дисциплин математического и естественнонаучного циклов 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, устройства приема и обработки сигналов (М2.1.01), устройства генерирования и формирования сигналов (М2.1.02).

Она является предшествующей для дисциплин по выбору студента (ДВС) и дисциплин вариативной части образовательной программы подготовки магистров. Освоение ее необходимо для успешного прохождения производственной и научно-исследовательской практик, научно-исследовательской работы в семестре (М3.1.11, М3.1.12, М3.1.13) и результативной итоговой аттестации (М4).

3. ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

Общекультурные компетенции (ОК):

способность самостоятельного изучения новых принципов функционирования, новых методов исследования радиолокационной и радионавигационной техники (ОК-2);

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

активность общения с коллегами в научной, производственной и социальнообщественной сферах деятельности (ОК-6);

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 процессов (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 результатов (ПК-16);

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

способность обеспечивать программную реализацию алгоритмов решения сформулированных 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 публикации и заявки на изобретения, формулировать рекомендации по использованию полученных 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 предметной области данного направления;

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

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: Физические основы и методы функционирования радиолокационных и радионавигационных устройств и систем. Характеристики объектов радиолокации. Основные алгоритмы и соотношения радиолокации и радионавигации.

Методы обнаружения радиосигналов на фоне шумов и помех. Методы измерения параметров движения объектов в радиолокации и в радионавигации. Основные алгоритмы обработки радиосигналов и соответствующие им структурные схемы устройств. Методы борьбы с помехами в радиолокации и радионавигации.

Уметь: Рассчитывать технические характеристики и параметры радиолокационных и радионавигационных устройств и систем. Использовать для исследований и моделирования радиолокационных и радионавигационных систем современную вычислительную технику.

Владеть: Представлениями о построении устройств, систем и комплексов радиолокации и радионавигации для обнаружения различных объектов, измерения их координат и параметров движения, навигации объектов, а также об особенностях их использования и эксплуатации.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3_ зачетные единицы.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Раздел дисциплины.

Принципы построения онных систем.

Борьба с активными и пассивными помехами.

локационных и радионарасчетное задание вигационных систем 4.2. Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции:

1. Принципы построения радиолокационных систем и комплексов Задачи решаемые радиолокацией.

Тактико-технические характеристики радиолокационных систем. Виды радиолокационной информации и способы их получения. Радиолокационные цели: сосредоточенные, распределенные и объемно-распределенные и поверхностно-распределенные. Энергетические соотношения в радиолокации. Однопозиционные, бистатические и многопозиционные системы.

Типовая блок-схема РЛС и состав аппаратуры РЛС. Характеристики сигналов РЛС. Статистический подход к синтезу оптимальных алгоритмов обнаружения, измерения координат, параметров движения и распознавания объектов. Расчеты характеристик обнаружения и потенциальной точности определения координат параметров движения.

2. Методы измерения дальности и скорости.

Методы и алгоритмы измерения дальности. Потенциальная и реальная точность измерения дальности, выбор оптимальной формы зондирующего сигнала. Импульсный, частотный и фазовый радиодальномеры. Пределы однозначного отсчета, точность и разрешающая способность радиодальномера. Выбор оптимальной формы зондирующего сигнала в задачах измерения дальности. Особенности работы радиодальномеров в бортовых и стационарных наземных комплексах. Автосопровождение по дальности. Методы измерения радиальной и тангенциальной скорости. Потенциальная и реальная точность измерения скорости, пределы однозначного отсчета скорости, разрешающая способность. Выбор оптимальной формы зондирующего сигнала в задачах измерения скорости. Радиоизмерители скорости активных и пассивных объектов. Автосопровождение целей по скорости.

3. Методы обзора пространства и измерения угловых координат Основные характеристики обзорных систем. Методы и алгоритмы измерения угловых координат. Одномерный последовательный обзор пространства и определение угловых координат по центру пачки. Потенциальная и реальная точность измерения угловых координат.

Амплитудные, фазовые и корреляционно-фазовые радиопеленгаторы. Моноимпульсные радиопеленгаторы. Радиоинтерферометры. Автосопровождение целей по угловым координатам. Пределы однозначного отсчета, точность и разрешающая способность радиоизмерителей угловых координат различного типа. Картографирование поверхности с высокой разрешающей способностью с борта летательных и космических аппаратов методом синтезирования апертуры антенны и обнаружение малоразмерных объектов на фоне земной поверхности. Радиолокационные комплексы обзора пространства и определения угловых координат.

4. Методы и точность определения местоположения объектов.Методы решения навигационных задач.

Определение координат объектов на плоскости и пространстве. Позиционные методы определения местоположения. Линии и поверхности положения. Характеристики точности определения местоположения на плоскости и в пространстве. Погрешности измерения положения. Плотность распределения вероятностей ошибок измерения. Геометрический фактор. Рабочие зоны позиционных радионавигационных систем. Определение координат объектов на плоскости и пространстве. Дальномерный метод. Псевдодальномерный метод. Разностнодальномерный метод. Радиально-скоростной (доплеровский) метод. Псевдорадиальноскоростной метод. Комбинированные методы. Автономные системы радионавигации: радиовысотомеры, доплеровские измерители скорости и угла сноса (ДИСС), корреляционноэкстремальные системы навигации на базе РСА (радиолокаторы с синтезированной апертурой антенны). Точность определения местоположения летательных аппаратов с помощью автономных систем.

5. Принципы построения и основные характеристики радионавигационных систем Принципы построения радионавигационных систем различного назначения. Тактикотехнические характеристики радионавигационных систем. Выбор диапазона радиоволн для различных систем радионавигации. Энергетические соотношения в радионавигационных системах. Влияние атмосферы на точность измерений и облик радионавигационной системы.

Построение, пределы однозначного отсчета, точность и методы устранения неоднозначности определения местоположения в системах дальней навигации, ближней навигации и посадки летательных аппаратов. Особенности радиосигналов, используемых в радионавигационных системах различного назначения. Синхронизация шкал времени опорных передающих станций и шкал аппаратуры потребителя. Спутниковые радионавигационные системы, особенности их построения. Методы определения местоположения потребителя по сигналам спутников. Основные составляющие погрешности определения местоположения при использовании сигналов спутников. Дифференциальные режимы спутниковых радионавигационных систем.

6. Борьба с активными и пассивными помехами. Перспективы развития теории и техники радиолокационных и радионавигационных систем.

Методы борьбы с активными и пассивными помехами. Расчет характеристик радиолокационных систем с системами селекции движущихся целей (СДЦ). История развития радиолокационных и радионавигационных систем. Перспективы развития и совершенствования теории и техники радиолокационных и радионавигационных систем различного назначения.

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

Радиолокационные системы подповерхностного зондирования (георадары).

Совершенствование радионавигационных систем спутниковых систем для глобального решения всех задач навигации вплоть до обеспечения посадки летательных аппаратов с использованием 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 радионавигации.

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

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

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

№5. Картографирование поверхности с высокой разрешающей способностью с борта летательных и космических аппаратов методом синтезирования апертуры антенны и обнаружение малоразмерных объектов на фоне земной поверхности.

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

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

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

4.3. Лабораторные работы.

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

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

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

4. Цифровое устройство обнаружения пачки когерентных импульсов на фоне пассивных помех 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 пассивных помех.

3. Блок автосопровождения радиодальномера непрерывного излучения с фазовой псевдослучайной манипуляцией.

4. Высокоточный радиовысотомер ЧМ в системе бортовой автономной навигации летательных 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 презентаций.

Практические занятия предусматривают углубленное рассмотрение основных разделов дисциплины, включающее выбор вида зондирующих сигналов и метода измерения, расчеты энергетики радиоканала, оценку помехоустойчивости радиолокационных и радионавигационных 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 радионавигационные 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. : Академия. 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. Бакулев, 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 объектов 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 пособие. 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 сигналов и систем.

8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения освоения дисциплины необходимо наличие учебной аудитории, снабженной мультимедийными средствами для представления презентаций лекций, учебной лаборатории 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 программам Радиолокационные и телевизионные системы; Радиотехнические системы связи и навигации; Прикладная электродинамика; Методы и устройства формирования сигналов; Прием и обработка сигналов; Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИРЭ "УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой радиотехнических приборов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа: Прикладная электродинамика, Методы и устройства формирования сигналов, Радиотехнические системы связи и навигации, Радиолокационные и телевизионные системы, Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии, Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ»

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр ницах:

Объем самостоятельной рабочас 1 семестр ты по учебному плану (всего) Курсовые проекты (работы) Не предусмотрены

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является изучение принципов построения различных радиотехнических систем передачи информации (РТС ПИ), особенности многоканальных систем и систем с многостанционным доступом к общему ресурсу, характеристики этих систем, приемы, позволяющие 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 применяемых 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 подготовки 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», «Широкополосные 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 высокой мотивацией к выполнению профессиональной деятельности;

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

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

б) профессиональными (ПК):

Общепрофессиональные компетенции:

- способностью использовать результаты освоения фундаментальных и прикладных дисциплин 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 научнотехническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6).

Компетенции по видам деятельности:

Проектно-конструкторская деятельность - способностью анализировать состояние научно-технической проблемы путем подбора, изучения 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 литературы (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.

Раздел дисциплины.

Термины и определения.

сигнал. Шумы. Помехи.

Статистический подход к различению на фоне шуКонтрольная работа мов. Оптимальный прием Синхронизация в РТСПИ бок синхронизации.

Помехоустойчивое кодирование и декодироКонтрольная работа вание. Энергетический Методы многостанционКонтрольная работа в нальные РТСПИ.

Методы модуляции с 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 передачи. 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. Понятие 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 вероятности. Априорная вероятность сигналов. Формула Байеса для определения апостериорной вероятности гипотез. Правило (критерий) выбора; функция риска; максимум апостериорной 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 структурных 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 принимаемого 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 помехоустойчивого 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 системах.

8. Методы модуляции с расширением спектра сигнала. Общая характеристика методов прямого расширения спектра и программной перестройки рабочей частоты сигнала. Псевдослучайные последовательности и их свойства. Помехоустойчивость систем радиосвязи, использующих 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 приемников 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 характеристик цифровых многопозиционных сигналов, спектральная и энергетическая эффективность сигналов.

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

5. Помехоустойчивое кодирование. Энергетический выигрыш кодирования. Построение циклических и сверточных кодов. Декодирование методом максимального правдоподобия. Декодирование методом максимума апостериорной вероятности.

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

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 демодулятора 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 презентаций и с использованием тест-опросов по результатам лекции.

Лабораторные занятия проводятся в традиционной форме в компьютерном классе с применением 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 заданий; контрольные работы на практических занятиях; устные опросы.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

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

Оценка = 0,3х(среднеарифметический балл выполнения лабораторных работ) + 0,2х (среднеарифметический 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 исследований 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, снабженной 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 программы “Прикладная электродинамика”.

ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

Зав. кафедрой «Радиотехнические системы»

Директор ИРЭ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ (ИРЭ)

_ Направление подготовки: 210400 Радиотехника Магистерская программа: Радиолокационные и телевизионные системы; Радиотехнические системы связи и навигации; Прикладная электродинамика; Методы и устройства формирования сигналов; Прием и обработка сигналов; Радиотехнические методы и средства в биомедицинской инженерии Квалификация (степень) выпускника: магистр Форма обучения: очная

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

№ дисциплины по учебному плану:

Часов (всего) по учебному плану:

Трудоемкость в зачетных едисеместр – ницах:

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

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, дельтамодуляцию (ДМ), кодирование с преобразованием, групповое и энтропийное кодирование, алгоритм сжатия Хаффмана, дискретное преобразование Фурье и дискретное косинусное преобразование, преобразование цветового пространства, дискретное вейвлет- преобразование.

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

*методов устранения пространственной и временной избыточности, принципов сжатия сигнала 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 модуляции и их использования в каналах связи;

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

*мультимедийного телевизионным вещания и интерактивного телевидения;

*современных методов регистрации телевизионного изображения, в основе которых используются 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 самостоятельных 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 физикоматематический аппарат (ПК-2);

достаточными знаниями и навыками, чтобы используя в профессиональной деятельности 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 исследовательских и проектных работ (ОК-4, ПК-1) способностью владеть основными приемами обработки и представления экспериментальных данных (ПК-5);

способностью собирать, обрабатывать, анализировать и систематизировать научнотехническую информацию по тематике исследования, использовать достижения отечественной 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, способностью разрабатывать учебно- методические материалы (ПК-26, ПК-27).

способностью проводить лабораторные и практические занятия со студентами, способностью 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 информации, 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 рекомендациях к решениям задачи реализации телевизионного вещания в стандарте высокой четкости (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, КМОПпреобразователям изображения;

познакомить студентов с современным развитием элементной базы ПЛИС и микропроцессоров, 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 магистров 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 моделирования» (Б2.2.07), "Блочная архитектура современной измерительной аппаратуры и программные 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 телевидения 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 телевизионные 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:

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 процессов (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 результатов (ПК-16);

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

способность обеспечивать программную реализацию алгоритмов решения сформулированных 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 публикации и заявки на изобретения, формулировать рекомендации по использованию полученных 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 предметной области данного направления;

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

В результате освоения учебной дисциплины обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

основные источники научно-технической информации по системам цифрового телевидения: 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, редактирования 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, современное состояние и пути развития аппаратно –студийных телевизионных комплексов, структурные 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 телевизионным испытательным таблицам (ПК-9, ОК-11,ОК-12);

современные методы автоматизации эксперимента, построение измерительных телевизионных комплексов на базе многофункциональных блочных платформ, на базе готовых PХI систем, методы построения измерительных и тестирующих систем в среде графического программирования 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 достижения отечественной и зарубежной науки, техники и технологии (ПК-6);

моделировать и проектировать измерительную аппаратуру, максимально использующую весь арсенал мультимедийных возможностей специализированных телевизионных систем (ПК-9);

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

проводить необходимые расчеты при проектировании деталей, узлов специализированных 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, автоматизации эксперимента, цифровых телевизионных систем (ПК-6);

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

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

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

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

навыками и методами тестирования разработанной аппаратуры.

4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы, 108 часов.

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной воспроизведения ТВ изображений.Системы цветного телевидения 3 Дискретизация сигнала изображения Энтропийное кодирование Методы сжатия изображения ния и кодирования Избыточность ТВ сигнала Цифровое телевизионТест ное вещан ие. Телевизионные системы повышенного качества Приборы с зарядовой Аналого-цифровые преобразователи Программное обеспечение – САПР для ПЛИС Спец. ТВ системы и заТест объектов Микропроцессоры Многофункциональные модульные приборы 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения 4.2.1. Лекции 1. Эволюция телевидения Эволюция ТВ. История цифрового телевидения. Аналоговые и цифровые телевизионные системыЧто такое цифровое телевидение? Основные параметры системы ТВ вещания России :Цифровое и спутниковое ТВ. Кабельное ТВ. Тенденции развития телевидения. Интерактивное телевидение 2. Принципы передачи и воспроизведения ТВ изображений.Системы цветного телевидения 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 Котельникова 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 преобразован ием. 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. Типичные схемы цифровой ТВ станции. Канал передачи данных.Требования к полосе. Качество 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 видео монтаж. Цифровое редактирование. Мультимедийное телевизионное вещание. Цифровое 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 разрешающая способность матричных преобразователей. Пространственное разрешение ПЗС.

КМОП-преобразователь изображения. Скоростная КМОП-матрица. Динамические характеристики 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 структуры. 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 кодирования 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. Микропроцессорные комплекты 17. Многофункциональные модульные приборы Телевизоры пятого поколения Аппаратурная реализация специализированных цифровых ТВ систем. Многофункциональные модульные приборы фирмы National Instruments.

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

2. Изучение методов исследования погрешностей и шумов аналого –цифрового преобразования 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 испытательных 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 исследования параметров телевизионного сигнала, методами оценки качества передаваемого изображения, знакомство с принципами построения специализированных телевизионных систем, с телевизионными системами повышенной четкости, с интерактивным телевидением, 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 контрольных 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 информатики. – Новосибирск, 2003. – 248 c.

3. Губанов Д.А., Стешенко В.Б., Храпов В.Ю., Шипулин С.Н. Перспективы реализации алгоритмов 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 Devices 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: