[ «Вступительные испытания на направления и специальности факультета Радио и телевидение в 2013г. Направление Форма Место Курс подготовки Перечень испытаний проведения проведения (специальности) 210400.62 (все профили) ...»
Вступительные испытания на направления и специальности факультета Радио и телевидение в 2013г.
Направление
Форма Место
Курс подготовки Перечень испытаний
проведения проведения
(специальности)
210400.62
(все профили)
Математика,
письменно факультет ОТФ-1 2 210700.62 Физика (все профили) 090302.65 210400.62 (все профили) Электроника, письменно факультет ОТФ-1 3 Теория электрических цепей 210700. (все профили) Электроника и схемотехника, письменно факультет ОТФ- 3 090302. Теория электрических цепей Радиоавтоматика, 210302. письменно факультет РиТ Радиотехнические цепи и сигналы 210312. Теория электрической связи 210402. Основы построения письменно факультет РиТ 210405. инфокоммуникационных систем и сетей Теория радиотехнических сигналов, письменно факультет РиТ 4 090302. Теория электрической связи Статистическая теория радиотехнических устно факультет РиТ 5 210302. систем (собеседование) устно Телевидение факультет РиТ 5 210312. (собеседование) Основы теории систем связи с подвижными устно факультет РиТ 5 210402. объектами (собеседование) Космические и наземные системы устно факультет РиТ 5 210405. радиосвязи и телерадиовещания (собеседование) Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение высшего профессионального образования
МОСКОВСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ
ФАКУЛЬТЕТ РАДИО И ТЕЛЕВИДЕНИЕ
УТВЕРЖДАЮ
Декан факультета РиТ Пестряков А.В.«_» апреля 2013 г.
ПРОГРАММА
ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ
для приема на второй и последующий курсы на направления и специальности факультета Радио и телевидение Москва 2013г.Содержание Содержание
1. Цель проведения аттестационных испытаний
2. Регламент проведения аттестационных испытаний
3. Программа аттестационных испытаний по направлениям (специальности)
4. Содержание разделов, выносимых на экзамен дисциплин
4.1. Математика
4.2. Физика
4.3. Электроника
4.4.Теория электрических цепей
4.5.Радиоавтоматика
4.6. Радиотехнические цепи и сигналы
4.7.Теория электрической связи
4.8. Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей
4.9. Теория радиотехнических сигналов
4.10. Статистическая теория радиотехнических систем
4.11. Телевидение
4.12. Основы теории систем связи с подвижными объектами
4.13. Космические и наземные системы радиосвязи и телерадиовещания
1. Цель проведения аттестационных испытаний Целью проведения аттестационных испытаний по направлению подготовки (специальности) является определение степени соответствия уровня подготовленности претендентов требованиям образовательного стандарта. В процессе проведения вступительных испытаний претенденты должны показать знания основных вопросов, связанных со спецификой будущей профессиональной деятельности, продемонстрировать необходимый уровень владения компетенциями, освоенными на предыдущих этапах обучения по соответствующей образовательной программе, а также обнаружить способности к освоению основной образовательной программы по выбранному направлению подготовки (специальности).
2. Регламент проведения аттестационных испытаний 1. Порядок организации аттестационных испытаний, перечень, форма и сроки их проведения определяются Правилами приема в Федеральное государственное бюджетное учреждение высшего профессионального образования Московский технический университет связи и информатики (МТУСИ), Положением об аттестационной комиссии МТУСИ, Положением о порядке перевода, восстановления и приема на второй и последующие курсы МТУСИ.
2. Прием на второй и последующие курсы проводится на основании аттестационных испытаний, проводимых вузом самостоятельно. Прием аттестационных испытаний осуществляет аттестационная комиссия при факультете.
3. К аттестационным испытаниям допускаются лица, предъявившие все необходимые документы, определенные Положением о порядке перевода, восстановления и приема на второй и последующие курсы МТУСИ и имеющие программную разницу не более установленной нормы.
4. Для аттестации лиц, подавших заявления о приеме на второй и последующие курсы обучения устанавливаются аттестационные испытания, которые могут проводиться:
письменно (в том числе в форме тестирования);
4. При проведении аттестационного испытания в форме тестирования поступающий заносит ответы на вопросы билета (теста) в бланк ответов, который проверяется экзаменаторами.
5. Процедура устного собеседования оформляется протоколом, в котором фиксируются вопросы к поступающему и краткий комментарий экзаменаторов. Поступающего в обязательном порядке знакомят с протоколом, что подтверждается его личной подписью.
6. Обсуждение и окончательное оценивание ответов студента аттестационная комиссия проводит на закрытом заседании, определяя итоговую оценку – «отлично», «хорошо», «удовлетворительно», «неудовлетворительно». Результаты доводятся до студента сразу после закрытого заседания аттестационной комиссии. Студент, получивший на экзамене оценку «неудовлетворительно» не допускается к участию в конкурсе на зачисление в МТУСИ.
7. По окончании аттестационных испытаний протокол заседания аттестационной комиссии, лист аттестационных испытаний (билет, тест) и бланк ответов (если аттестационные испытания проводились в письменной форме) вкладываются в личное дело поступающего.
8. Материалы аттестационных испытаний составляются ежегодно на основе федеральных государственных стандартов высшего профессионального образования по соответствующему направлению подготовки или специальности.
3. Программа аттестационных испытаний по направлениям (специальности) Тематика экзаменационных вопросов соответствует избранным разделам из учебных программ:
1) для приема на второй курс – дисциплин математического и естественнонаучного цикла;
2) для приема на третий курс – дисциплин профессионального цикла;
3) для приема на четвертый и последующий курсы – дисциплин профессионального цикла и/или специальных (профильных) дисциплин предусмотренных действующими образовательными стандартами.
4. Содержание разделов, выносимых на экзамен дисциплин 4.1. Математика Введение Логическая символика. Числовая ось. Бином Ньютона. Абсолютная величина действительного числа. Определение функции и последовательности. Обратная функция. Классификация функций.
Сложные функции и неявные функции. Параметрическое задание функций. Ограниченные функции и последовательности.
Предел последовательности и предел функции. Бесконечно малые величины Определение предела функции и последовательности. Ограниченные и неограниченные функции и последовательности. Бесконечно малые величины и их свойства, сравнение бесконечно малых величин. Основные теоремы о пределах – пределах суммы, произведения, частного и сложной функции. О неопределенностях при отыскании пределов и их раскрытии. Замечательные пределы и следствия. Признаки существования пределов.
Непрерывность функции Непрерывность функции в точке. Точки разрыва и их классификация. Основные свойства функций, непрерывных в точке. Непрерывность функции на промежутке, свойства.
Производная. Дифференциал Определение. Физический и геометрический смысл. Уравнение касательной к функции. Правила дифференцирования. Производная сложной функции и обратной функции. Таблица производных.
Гиперболические функции и их производные. Производные неявных и параметрически заданных функций. Логарифмическое дифференцирование. Дифференциал функции и его свойства.
Свойство инвариантности дифференциала. Геометрический смысл. Применение дифференциала для приближенных вычислений. Производные и дифференциалы высших порядков, формула Лейбница.
Правило Лопиталя раскрытия неопределенностей Теоремы о среднем значении. Теоремы Ферма, Роля, Лагранжа и Коши. Правило Лопиталя.
Раскрытие неопределенностей различных видов.
Формула Тейлора Формула Тейлора для многочлена и для дифференцируемой функции. Остаточный член формулы Тейлора в форме Лагранжа и Пеано. Разложение по формуле Тейлора некоторых элементарных функций. Формула Маклорена. Приложение формулы Тейлора к приближенным вычислениям и к вычислению пределов.
Исследование функций и построение графиков Возрастание и убывание функций. Необходимое и достаточное условие возрастания и убывания дифференцируемой функции. Определение экстремумов. Выпуклость и вогнутость графика функции. Точки перегиба. Асимптоты плоской кривой. Построение графиков функций.
Неопределенный интеграл Первообразная функция и неопределенный интеграл. Свойства неопределенного интеграла.
Таблица интегралов. Интегрирование подстановкой, интегрирование по частям. Интегрирование рациональных дробей. Интегрирование элементарных рациональных дробей. Интегрирование иррациональных и тригонометрических функций.
Определенный интеграл. Геометрические приложения Интегральная сумма, определенный интеграл. Свойства определенного интеграла. Теорема о среднем значении для определенного интеграла. Производная интеграла по верхнему пределу.
Формула Ньютона-Лейбница. Замена переменных в определенном интеграле. Формула интегрирования по частям для определенного интеграла. Вычисление площади плоской фигуры, описанной в декартовой и полярной системах координат. Длина дуги плоской кривой и ее вычисление в декартовой и полярной системах координат и – кривой, заданной в параметрической форме. Вычисление объем тела по площади поперечных сечений, объем тела вращения.
Несобственные интегралы Несобственные интегралы с бесконечными пределами интегрирования и от разрывных функций.
Сходимость и расходимость несобственных интегралов. Вычисление и признаки сходимости.
Признаки сравнения в предельной форме.
Функции многих переменных Определение функции многих переменных. Геометрический смысл. Предел и непрерывность функций двух переменных. Свойства непрерывных функций. Частные производные и дифференциал функции двух переменных. Полная производная. Производные сложных и неявных функций. Геометрический смысл полного дифференциала, свойство инвариантности. Касательная плоскость и нормаль к поверхности. Частные производные и дифференциалы высших порядков.
Формула Тейлора для функции двух переменных. Экстремум функции двух переменных.
Необходимое и достаточное условие экстремума.
Кратные и криволинейные интегралы Двойной интеграл. Определение. Геометрический смысл. Основные свойства. Теорема о среднем.
Вычисление двойного интеграла. Двойной интеграл в полярных координатах. Интеграл Пуассона.
Тройной интеграл. Определение. Физический смысл. Основные свойства.
Вычисление тройного интеграла. Тройной интеграл в цилиндрических и сферических координатах.
Криволинейные интегралы первого и второго рода. Основные свойства. Вычисление. Формула Грина. Независимость криволинейного интеграла от пути интегрирования. Поверхностный интеграл. Определение. Основные свойства. Вычисление.
Формула Остроградского-Гаусса. Формула Стокса.
Теория поля Скалярное поле. Поверхность уровня. Градиент. Производная по направлению. Векторное поле.
Поток вектора. Дивергенция, циркуляция векторного поля Ротор векторного поля.
Векторный и скалярный потенциал.
Обыкновенные дифференциальные уравнения Дифференциальные уравнения первого порядка (виды уравнений). Общее и частное решение дифференциального уравнения; общий и частный интеграл. Интегральная кривая. Теорема о существовании и единственности решения дифференциального уравнения. Задача Коши.
Уравнения с разделенными и разделяющимися переменными. Однородные дифференциальные уравнения. Уравнения, приводящиеся к однородным. Линейные дифференциальные уравнения первого порядка. Уравнение Бернулли.
Уравнения в полных дифференциалах. Понятия об особых решениях дифференциального уравнения первого порядка. Дифференциальные уравнения высших порядков. Общее и частное решение дифференциального уравнения; общий и частный интеграл. Интегральная кривая. Задача Коши.
Дифференциальные уравнения, допускающие понижение порядка. Уравнение вида y f (x) его решение. Решение уравнений, не содержащих переменной y в явном виде. Решение дифференциальных уравнений, не содержащих переменных y, y', y' ',... y Решение дифференциальных уравнений, не содержащих явно переменной x. Линейные дифференциальные уравнения n -го порядка. Линейные однородные дифференциальные уравнения n -го порядка. Основные свойства решения линейного однородного уравнения. Линейно-зависимые и линейно-независимые функции. Определитель и теоремы Вронского. Структура общего решения линейного однородного дифференциального уравнения. Фундаментальная система решения.
Линейные однородные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами высших порядков.
Неоднородные линейные дифференциальные уравнения. Основные свойства решений неоднородного линейного дифференциального уравнения. Структура общего решения неоднородного линейного дифференциального уравнения. Линейные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами и правой частью вида q(x) Pm ( x ) и e x Pm ( x ) Линейные дифференциальные уравнения с постоянными коэффициентами и q(x) q(x) e x ( Pm1 ( x)sin x Pm2 ( x)cos x) Решение линейных дифференциальных уравнений методом вариации произвольной постоянной.
Понятия о рядах, интегралах, зависящих от параметра, функции комплексного переменного, операционном исчислении Ряды. Сумма ряда. Понятия о числовых и функциональных рядах. Область сходимости. Понятия об интегралах, зависящих от параметра, интегрирование и дифференцирование интегралов по параметру. Понятие о функциях комплексного переменного и операционном исчислении, область применения.
1. Бугров Я.С., Никольский С.М. Высшая математика. Т. 2, 3.- М: Дрофа, 2004.
2. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление. Т.1,2.- М.: Наука, 1985.
3. Письменный Д. Конспект лекций по высшей математике. Т.1,2.-М.: Айрис Пресс, 2004.
4. Лакерник А.Р. Высшая математика краткий курс.- М:Логос,2008.
5. Берман Г.Н. Сборник задач по курсу математического анализа.- М: Профессия,2006.
6. Сборник задач по математике для втузов. Т.1,2,3 под редакцией Ефимова А.В. и Поспелова А.С., М: Физ.мат. лит.,2001.
7. Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.А. Высшая математика в упражнениях и задачах. – М: Оникс 21 век, 2008.
8. Кудрявцев Л.Д. Курс математического анализа. Т.1,2.-М: Дрофа, 2006.
9. Краснов М.Л., Киселев А.И., Шикин Е.В., Заляпин В.И., Соболев С.К. Вся высшая математика, Т.1,2,3,4-М: Эдиториал УРСС, 2001.
4.2. Физика Введение Физика в системе естественных наук. Общая структура и задачи дисциплины «Физика».
Экспериментальная и теоретическая физика. Физические величины, их измерение и оценка погрешностей. Системы единиц физических величин. Краткая история физических идей, концепций и открытий. Физика и научно-технический прогресс Механика Кинематика Основные кинематические характеристики криволинейного движения: скорость и ускорение.
Нормальное и тангенциальное ускорение. Кинематика вращательного движения: угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейной скоростью и ускорением.
Динамика Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона. Второй закон Ньютона. Масса, импульс, сила. Уравнение движения материальной точки. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. Закон всемирного тяготения. Силы сопротивления.
Момент импульса материальной точки и механической системы. Момент силы. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса механической системы.
потенциальная энергия. Консервативные и неконсервативные силы. Работа и кинетическая энергия.
Закон сохранения полной механической энергии в поле потенциальных сил. Связь между силой и потенциальной энергией. Градиент скалярной функции Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела с закрепленной осью вращения. Момент импульса тела. Момент инерции. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела.
Элементы механики сплошных сред Общие свойства жидкостей и газов. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли. Идеально упругое тело. Упругие напряжения и деформации. Закон Гука. Модуль Юнга.
Релятивистская механика Принцип относительности и преобразования Галилея. Экспериментальные обоснования специальной теории относительности. Постулаты специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна. Относительность одновременности и преобразования Лоренца. Парадоксы релятивистской кинематики: сокращение длины и замедление времени в движущихся системах отсчета. Релятивистский импульс. Взаимосвязь массы и энергии в СТО. СТО и ядерная энергетика.
Электростатика Электрическое поле в вакууме Закон Кулона. Напряженность и потенциал электростатического поля. Теорема Гаусса в интегральной форме и ее применение для расчета электрических полей. Теорема Гаусса в дифференциальной форме.
Проводники в электрическом поле Равновесие зарядов в проводнике. Основная задача электростатики проводников.
Эквипотенциальные поверхности и силовые линии электростатического поля между проводниками.
Электростатическая защита. Емкость проводников и конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Энергия системы заряженных проводников. Объемная плотность энергии электростатического поля.
Диэлектрики в электрическом поле Электрическое поле диполя. Диполь во внешнем электрическом поле. Поляризация диэлектриков.
Ориентационный и деформационный механизмы поляризации. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Диэлектрическая проницаемость вещества. Электрическое поле в однородном диэлектрике Постоянный электрический ток.
Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности для плотности тока. Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах. Закон Джоуля-Ленца. Закон Видемана-Франца. Электродвижущая сила источника тока. Правила Кирхгофа.
Электромагнетизм Магнитное поле в вакууме Магнитное взаимодействие постоянных токов. Вектор магнитной индукции. Закон Ампера. Сила Лоренца. Движение зарядов в электрических и магнитных полях. Закон Био-Савара-Лапласа.
Теорема о циркуляции (закон полного тока).
Магнитное поле в веществе Магнитное поле и магнитный дипольный момент кругового тока. Намагничение магнетиков.
Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Классификация магнетиков. Вектор намагниченности и его связь с плотностью молекулярных токов. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.
Электромагнитная индукция Феноменология электромагнитной индукции. Правило Ленца. Уравнение электромагнитной индукции. Самоиндукция. Индуктивность соленоида. Работа по перемещению контура с током в магнитном поле. Энергия магнитного поля.
Физика электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла. Система уравнений Максвелла в интегральной форме и физический смысл входящих в нее уравнений. Система уравнений Максвелла в дифференциальной форме.
Колебания Гармонические колебания Идеальный гармонический осциллятор. Уравнение идеального осциллятора и его решение.
Амплитуда, частота и фаза колебания. Энергия колебаний. Примеры колебательных движений различной физической природы. Свободные затухающие колебания осциллятора с потерями.
Вынужденные колебания. Сложение колебаний (биения, фигуры Лиссажу). Анализ и синтез колебаний, понятие о спектре колебаний. Связанные колебания. Комплексная форма представления гармонических колебаний. Векторное описание сложения колебаний.
Волны.Оптика.
Общие свойства волн Волновое движение. Плоская гармоническая волна. Длина волны, волновое число, фазовая скорость. Уравнение волны. Одномерное волновое уравнение. Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах. Элементы акустики. Эффект Доплера. Поляризация волн.
Волновое уравнение в пространстве. Плоские и сферические электромагнитные волны. Волновой вектор. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Основные свойства электромагнитных волн. Энергетические характеристики электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга.
Интерференция волн Интерференционное поле от двух точечных источников. Опыт Юнга. Интерферометр Майкельсона. Интерференция в тонких пленках. Стоячие волны.
Дифракция волн Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Понятие о голографическом методе получения и восстановления изображений.
Поляризация волн Форма и степень поляризации монохроматических волн. Получение и анализ линейнополяризованного света. Линейное двулучепреломление. Прохождение света через линейные фазовые пластинки. Искусственная оптическая анизотропия. Фотоупругость. Электрооптические и магнитооптические эффекты Поглощение и дисперсия волн.
Феноменология поглощения и дисперсии света.
Квантовая физика.
Квантовые свойства электромагнитного излучения.
Тепловое излучение и люминесценция. Спектральные характеристики теплового излучения.
Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Вина. Абсолютно черное тело. Формула Рэлея-Джинса и «ультрафиолетовая катастрофа». Гипотеза квантов. Формула Планка. Квантовое объяснение законов теплового излучения. Корпускулярно-волновой дуализм света.
Фотоэффект и эффект Комптона. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Атомная физика.
Планетарная модель атома.
Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Ядерная модель атома.
Эмпирические закономерности в атомных спектрах. Формула Бальмера Квантовая механика.
Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Дифракция микрочастиц. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волновая функция, ее статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Операторы физических величин. Уравнение Шредингера. Квантовая частица в одномерной потенциальной яме. Одномерный потенциальный порог и барьер.
Квантовомеханическое описание атомов.
Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Волновые функции и квантовые числа.
Правила отбора для квантовых переходов. Опыт Штерна и Герлаха. Эффект Зеемана.
Оптические квантовые генераторы.
Спонтанное и индуцированное излучение. Инверсное заселение уровней активной среды.
Основные компоненты лазера. Условие усиления и генерации света. Особенности лазерного излучения. Основные типы лазеров и их применение.
Элементы физики твердого тела.
Объединение атомов в кристалл. Образование зон. Проводники, полупроводники и диэлектрики с точки зрения зонной теории твердого тела.
Рекомендуемая литература 1. Савельев И.В. Курс общей физики. – М., Наука, 1982 и позже.
2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М., ВШ, 1989.
3. Трофимова Т.И. Курс физики. – М., ВШ, 1985.
4. Жилинский А.П., Егорова Т.С., Мискинова Н.А. Основы статистической физики и физики твердого тела. М., 2008.
5.Жилинский А.П., Наливайко В.П. Элементы квантовой физики: конспект лекций по курсу «Физика»
- МТУСИ. 2010.
6. Калашников С.Г. Электричество. - М., Наука, 1970.
7. Епифанов Г.И. Физические основы микроэлектроники. – М., Сов. радио, 1971.
8. Епифанов Г.И. Физика твердого тела. – М.,ВШ, 1977.
9. Кацнельсон А.А. Введение в физику твердого тела. Изд. МГУ, 1984.
10. Иродов И.Е. Механика. Основные законы. - М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
11. Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. - М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
12. Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы. - М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
13. Иродов И.Е. Квантовая физика. Основные законы. - М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2007.
14. Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. - М. БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009.
4.3. Электроника 1. Полупроводниковые диоды.
Классификация, назначение, характеристики и параметры. Электрические модели некоторых диодов. Стабилитроны. Импульсные диоды. СВЧ – диоды. Диоды с барьером Шотки (ДБШ). Варикапы. P – i – n – диоды. Влияние конструктивно – технологических особенностей структуры на параметры диодов.
2. Биполярные транзисторы.
Схемы включения БТ с общей базой (ОБ), общим эмиттером (ОЭ) и общим коллектором (ОК). Режимы работы БТ. Особенности реальных статических характеристик. Система дифференциальных h - параметров в различных схемах включения. Частотные свойства БТ, характеристические частоты, эквивалентные схемы в режиме малого сигнала. Дрейфовый транзистор, его структура в интегральном исполнении, роль встроенного внутреннего поля.
Импульсные свойства БТ в схемах ОБ и ОЭ в ключевом режиме работы, импульсные параметры.
БТ с использованием гетероперехода (широкозонный эмиттер), его параметры и преимущества.
Влияние конструктивно – технологических особенностей реализации БТ на его параметры. Виды и источники шумов, способы их оценки в БТ.
3. Полевые транзисторы.
Классификация полевых транзисторов (ПТ). Статические характеристики и параметры ПТ с управляющим переходом. ПТ с изолированным затвором со встроенным и индуцированным каналом. Особенности ПТ на арсениде галлия с затвором на основе барьера Шотки и ПТ на основе гетеропереходов. Частотные свойства ПТ, электрические модели и их параметры. Импульсные (ключевые) свойства ПТ. Влияние параметров структуры и режимов работы на параметры ПТ.
Виды и источники шумов в ПТ. Сравнение параметров ПТ и БТ.
4. Полупроводниковые приборы с отрицательным сопротивлением.
Физический смысл отрицательного дифференциального сопротивления в приборах с ВАХ N- и S- типа. Принципы действия, ВАХ, основные параметры, и применение однопереходного транзистора, диодного и триодного тиристоров, туннельного диода.
5. Технологические основы интегральных схем.
Планарная интегральная технология. Применение компенсированных полупроводников.
Подготовительные операции. Эпитаксия. Диффузионное и ионное легирование. Термическое окисление. Травление. Литография. Разрешающая способность. Степень интеграции. Изоляция элементов интегральных схем с помощью обратно смещенных встречно включенных p – n – переходов и диэлектрика. Комбинированный способ изоляции. Осаждение тонких пленок.
Изготовление пассивных элементов полупроводниковых и гибридных ИС. Сборочные операции и герметизация. Преимущества интегральной технологии.
6. Введение в аналоговую схемотехнику.
Схема простейшего усилительного каскада на БТ с резистивной нагрузкой, основные параметры каскада. Понятие о дифференциальном каскаде (ДК), его схеме, назначении и преимуществах при интегральном исполнении.
7. Введение в цифровую микросхемотехнику.
Понятия о логических функциях И, НЕ, ИЛИ. Простейший инвертор на БТ, МДП– и КМДП– транзисторах. Параметры ключевых (логических) элементов. Простейшие схемы транзисторно- транзисторной логики (ТТЛ). Эмиттерно- связанная логика (ЭСЛ). Логические схемы на МДП и КМДП транзисторах.
8. Оптоэлектронные приборы.
Классификация. Электровакуумные фотоэлементы и фотоумножители.
Полупроводниковые фотоприемники: фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы, фототиристоры. Шумы фотодетекторов. Светоизлучающие диоды (СИД), индикаторы и матричные экраны на основе СИД. Жидкокристаллические индикаторы. Оптопары резисторные, диодные, транзисторные и тиристорные. Оптоэлектронные интегральные приборы. Фотоприемники на основе приборов с зарядовой связью (ПЗС).
9. Электровакуумные приборы.
Классификация. Двух-, трех- и многоэлектронные лампы, их статические характеристики и параметры. Электродинамические принципы управления электронным потоком при кратковременном и длительном взаимодействии с СВЧ полем. Принцип действия и параметры клистронов и ламп бегущей волны.
10. Направления развития электроники.
Интегральная и функциональная электроника, основные направления. Перспективы развития микроэлектроники, наноэлектроника.
Рекомендуемая литература 1. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Учебное пособие для вузов. Под ред. Н.Д. Федорова. – М.: Радио и связь, 2002. – 560с.
2. Электронные приборы. Учебник для вузов. Под ред. Г.Г. Шишкина. – М.:
Энергоатомиздат, 1993. – 489с.
3. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. – М.:Советское радио, 1980. – 424с.
4. Пасынков К.В., Чиркин А.П. Полупорводниковые приборы: Учебник для вузов. – М.:
высш. шк., 1987. – 479с.
5. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупорводниковые приборы: Учебник для вузов.
– М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576с.
6. Носов Ю.Р. Оптоэлектроника. – М.: Радио и связь, 1989. – 360с.
7. Методические указания «Электроника в вопросах и ответах» // Аристархов Г.М., Берендеева Г.С., Власов В.П. и др. – М.: Инсвязьиздат, 2007. – 48с.
8. Аристархов Г.М., Елизаров А.А., Николотов В.И. Приборы СВЧ и оптического диапазона (в вопросах и ответах) часть 1. Электровакуумные приборы. Учебное пособие – М.: Инсвязьиздат, 2010. – 48с.
4.4.Теория электрических цепей Основные законы и общие методы анализа электрических цепей Определение, классификация и области применения аналоговых и дискретных электрических цепей и их место в инфокоммуникационных технологиях и системах связи.
Электрическая цепь и ее принципиальная расчетная схема. Электрический ток и напряжение.
Методы описания электрических цепей. Закон Ома. Пассивные и активные элементы. Реальные источники электрической энергии. Основные понятия топологии схем. Законы Кирхгофа и их применение к расчету цепей. Резистивные электрические цепи. Расчет токов и напряжений в параллельно-последовательных линейных цепях. Расчет токов и напряжений в параллельнопоследовательных линейно-нелинейных цепях. Методы расчета разветвленных резистивных цепей с линейными элементами. Основы теории двухполюсников. Метод эквивалентного генератора.
Метод наложения. Энергетические соотношения в резистивных электрических цепях, баланс мощностей.
Режим гармонических колебаний Анализ установившихся гармонических колебаний в электрических цепях. Описание гармонических колебаний. Диаграммы токов и напряжений в электрических цепях. Основные понятия символического метода: комплексное сопротивление, комплексная амплитуда и комплексная действующая величина. Применение символического метода для расчета режима гармонических колебаний. Комплексная форма законов Ома и Кирхгофа. Использование методов расчета разветвленных цепей для их анализа в режиме гармонических колебаний. Мощность в цепи гармонического тока. Баланс мощностей. Цепи с магнитной связью.
Частотные характеристики Комплексная передаточная функция электрической цепи. Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики цепи. Групповое время запаздывания. Частотные характеристики цепей с операционными усилителями. Основные схемы включения операционных усилителей и их частотные характеристики. Резонанс в последовательном и параллельном контурах. Параметры резонансной цепи: добротность, характеристическое сопротивление, абсолютная, относительная и обобщенная расстройки. Резонансные характеристики. Полоса пропускания и избирательность резонансной цепи. Связанные колебательные контуры. Полоса пропускания связанной системы.
Основы теории четырехполюсников Основные уравнения передачи и параметры четырехполюсников. Схемы и параметры простейших четырехполюсников. Соединения четырёхполюсников.
Теория электрических фильтров Электрические фильтры. Классификация фильтров по полосе пропускаемых частот и виду аппроксимирующих полиномов. Полиномиальные фильтры. Синтез фильтров по рабочим параметрам. Метод синтеза Дарлингтона. Схемная реализация реактивных фильтров. Активные фильтры. Дискретные фильтры. Корректоры частотных характеристик.
Спектральное представление колебаний Ряд Фурье. Спектр амплитуд и фаз. Спектральная плотность простейших дискретных воздействий.
Преобразование Фурье простейших непериодических сигналов. Равенства Парсеваля и Рэлея.
Режим негармонических воздействий Правила коммутации. Классический метод исследования переходных процессов. Частотный метод анализа. Преобразование Лапласа и операторный метод анализа электрических цепей.
Передаточная функция электрической цепи. Диаграмма нулей и полюсов. Временной метод анализа переходных процессов. Переходная и импульсная характеристики цепи. Сравнение различных методов анализа негармонических воздействий. Устойчивость электрических цепей.
Основные критерии устойчивости. Примеры анализа устойчивости электрических цепей.
Цепи с распределенными параметрами Уравнения линии передачи с распределенными параметрами. Общее решение телеграфных уравнений с помощью преобразований Лапласа и Фурье. Режим гармонических колебаний.
Входное сопротивление нагруженной линии. Режим работы линии без потерь. Условия неискаженной передачи. Согласование линии с нагрузкой. Использование отрезков длинных линий в устройствах систем связи.
Электрические цепи с нелинейными элементами Нелинейные элементы. Их характеристики и свойства. Графические методы расчёта цепей с нелинейными резистивными двухполюсниками и четырёхполюсниками. Эквивалентные преобразования схем с нелинейными элементами. Аналитическое представление вольтамперных характеристик. Нахождение реакции нелинейной резистивной цепи на заданное воздействие.
Анализ малосигнального режима нелинейных цепей.
Основные направления и проблемы развития теории электрических цепей.
Рекомендуемая литература 1 Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Крук Б.И. Основы теории цепей: Учебник для вузов; Под ред. В.П.
Бакалова.- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 2000. - 592 с.
2. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей. – Санкт-Петербург: Лань, 2009. – 544 с.
3. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. Под ред. Л.А. Бессонова. – М: Высшая школа., 1980. –472 с.
4. Попов В.П. Основы теории цепей. – М.: Высшая школа, 1985. –496 с.
5. Основы теории цепей: Учебник для вузов / Г.В. Зевеке, П.А. Ионкин, А.Н. Нетушил, С.В.
Страхов. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 528 с.
6. Шебес М.Р., Каблукова М.В. Задачник по теории линейных электрических цепей. –М: Высшая школа, 1986. –596 с.
7. Основы теории цепей: тестовое оценивание учебных достижений и качества подготовки \ Дмитриев В.Н.,Зелинский М.М., Семенова Т.Н., Урядников Ю.Ф., Шашков М.С.; Под ред.
Ю.Ф. Урядникова.– М.: Горячая линия – Телеком, 2006.– 240с.
8. Атабеков Г.И. Теоретические основы электротехники. Линейные электрические цепи. – СанктПетербург: Лань, 2009. –592 с.
9. Атабеков Г.И. Основы теории цепей.– Санкт-Петербург: Лань, 2009. – 432 с.
10. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: Учеб. для вузов по спец. “Радиотехника”. М.: Высшая школа, 1988. - 448 с.
11. Бирюков В.Н., Попов В.П., Семенцов В.И. Сборник задач по теории цепей. - М.: Высшая школа, 1990. - 238 с.
12. Данилов Л.В. и др. Теория нелинейных электрических цепей / Л.В. Данилов, П.Н. Матханов, Е.С. Филиппов. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 256 с.
6. Добротворский И.Н. Теория электрических цепей: Учебник для техникумов. - М.: Радио и связь, 1990. - 472 с.
13. Сборник задач по теоретическим основам электротехники. Под ред. Л. А. Бессонова. –М.:
Высшая школа., 1980. –472 с.
4.5.Радиоавтоматика Математическое описание непрерывных радиоавтоматических систем Математическое описание радиоавтоматической системы с помощью дифференциальных уравнений. Линеаризация дифференциальных уравнений. Операторные методы описания звеньев и систем. Применение преобразований Фурье и Лапласа Представление динамических систем через типовые динамические звенья. Передаточные функции, частотные и временные характеристики типовых динамических звеньев. Неминимальнофазовые звенья и их особенности.
Соединение динамических звеньев. Понятие о передаточной функции разомкнутой системы.
Ассимптотические амплитудно-частотные и фазо-частотные логарифмические характеристики разомкнутой системы. Передаточные функции замкнутой системы по ошибке, по выходу, по ошибке относительно мешающего воздействия; отрицательная и положительная обратные связи.
Импульсная переходная (весовая) функция замкнутой системы, как ее описание во временной области.
Векторно-матричная форма описания процессов в линейных систем управления в пространстве состояний. Понятие о технических средствах определения отклика динамических систем, описанных таким образом. Понятия о наблюдаемости, управляемости, идентифицируемости и адаптируемости.
Устойчивость линейных систем управления.
Понятие устойчивости и ее физический смысл. Понятие устойчивости по А.М.Ляпунову.
Асимптотическая устойчивость. Решение однородного дифференциального уравнения, как прямой метод анализа устойчивости. Анализ устойчивости систем, математическая модель которых представляется в векторно-матричной форме.
Косвенные методы анализа устойчивости через алгебраический и частотные критерии устойчивости:. Использование логарифмических характеристик для анализа устойчивости замкнутой системы по передаточной функции разомкнутой системы. Факторы, влияющие на устойчивость.
Переходные процессы в линейных непрерывных радиоавтоматических системах и оценки показателей качества управления рас.
Математические модели внешних воздействий: детерменированные (полигармонические, полиномиальные и др.) и случайные (белый шум, окрашенный шум, их корреляционные функции и функции спектральных плотностей).Описание поведения радиоавтоматической системы стохастическими дифференциальными уравнениями.
Анализ переходных процессов при детерминированных воздействиях, приложенных к разным точкам контура управления, методом преобразования Лапласа.
Ошибки слежения в переходном и установившемся режимах при детерминированных внешних воздействиях. Астатизм систем и его влияние на точность систем управления. Определение ошибок слежения с помощью коэффициентов ошибок.
Методы оценки быстродействия (длительности переходного процесса) системы управления;
прямые и косвенные. Интегральные оценки быстродействия.
Синтез параметров системы управления частотными методами по заданным показателям качества. Корректирующие звенья различных типов. Определение передаточной функции корректирующей цепи и ее параметров. Имитационное моделирование цепей коррекции с помощью аналоговых и цифровых компьютеров.
Анализ динамики системы управления при случайных воздействиях, описывающих изменения полезного параметра радиотехнического сигнала и помехи.
Прохождение случайного процесса через звенья радиоавтоматической системы Оценка дисперсии ошибки в установившемся режиме.
Оценка среднего квадрата результирующей ошибки при одновременно действующих детерминированных и случайных воздействий. Минимизация эффективного значения ошибки методом оптимизации параметров.
Анализ нелинейных радиоавтоматических систем.
Основные виды нелинейностей элементов (НЭ) радиоавтоматических систем. Особенности процессов в нелинейных системах. Методы анализа процессов в нелинейных системах. Метод кусочно-линейной апроксимации статических характеристик НЭ. Гармоническая и статистическая линеаризация.
Условия устойчивости автоколебательного режима в нелинейных системах.
Влияние на работу радиоавтоматической системы нелинейности дискриминатора. Захват сигнала и срыв слежения. Методы оценки характеристик срыва.
Математические методы описания дискретных радиоавтоматических систем.
Системы прерывистого регулирования. Дискретные системы; системы с конечным временем съема данных; системы с экстраполяторами. Условия эквивалентности свойств дискретных и непрерывных систем управления. Выбор периода дискретизации.
Методы математического описания дискретных систем с помощью разностных уравнений, в том числе в векторно-матричной форме; с помощью Z-преобразования; с помощью билинейного W-преобразования. Понятие типового дискретного звена и его описание с помощью разностного уравнения, передаточной функции и импульсной переходной (весовой) функции. Соединение дискретных звеньев и передаточные функции этих соединений. Понятие передаточной функции разомкнутой дискретной системы. Передаточные функции замкнутой системы по ошибке, по выходу, по ошибке относительно мешающего воздействия.
Оценки качества управления дискретными радиоавтоматическими системами.
Устойчивость дискретных систем управления и ее физический смысл. Алгебраический и частотный методы анализа ассимптотической устойчивости дискретных систем. Использование Wпреобразования для анализа устойчивости дискретных систем на логарифмической плоскости.
Показатели качества управления дискретными системами управления. Оценка ошибок слежения в установившемся режиме при детерминированных воздействиях. Астатизм дискретных систем. Методы оценки быстродействия дискретных систем.
Анализ поведения дискретной системы при наличии случайных воздействий. Оценка дисперсии ошибки слежения в стационарном режиме.
Цифровые радиоавтоматические системы Преимущества и недостатки цифровых систем управления по сравнению с аналоговыми.
Математическое описание цифровых систем управления.
Методы анализа цифровых систем управления. Сведение математической модели цифровой системы к линейной дискретной системе; переход к эквивалентной непрерывной системе.
Цифровые фильтры для коррекции динамических свойств систем управления. Синтез структуры и выбор параметров передаточной функции цифрового корректирующего фильтра с использованием аналогового прототипа или методом W-преобразования на логарифмической плоскости псевдочастоты. Два пути реализации цифрового фильтра: в аппаратной (схемотехнической) форме и в программной форме. Технические средства реализации алгоритмов управления. Погрешности цифровых радиоавтоматических систем, вызванные квантованием по уровню и округлением.
Цифровые дискриминаторы параметров радиотехнического сигнала и их статистические эквиваленты. Цифровые объекты управления(цифровые синтезаторы частоты, ФАР и т.п.) Примеры цифровых радиоавтоматических систем с АЦП и ЦАП, используемые в радиоавтоматических системах, и их характеристики.
Рекомендуемая литература 1.Радиоавтоматика. Соколов А.И., Юрченко Ю.С. М.: И.ц. «Академия»,2011 -272с.
2.Радиоавтоматика. Под ред.В.А.Бесекерского.-М. :Высш.шк., 1985,-271 с.
3.Первачев С.В. Радиоавтоматика-М.: Радио и связь, 1982.-296с.
4.Коновалов Г.Ф. Радиоавтоматика.-М.: Высш.шк.,1990г.,-334с.
5. Соколов А.И., Юрченко Ю. С. Радиоавтоматика. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. – М.: Академия. -2011 г. – 272 с.
6. Арсеньев Г.Н., Зайцев Г.Ф. Радиоавтоматика. Ч. 1. Теория линейных непрерывных систем автоматического управления РЭС. – М.: Сайнс-Пресс. – 2008 г. – 478 с.
7.БесекерскийВ.А.,Попов ЕЛ..Теория систем автоматического регулирования.-М.:Наука,1972г., 8. Максимов М.В., Меркулов В.И. Радиоэлектронные следящие системы (синтез методами теории оптимального управления). -М.: Радио и связ'ь, 1990,-255с.
9. Болонкин В.Е., Чинаев П.И., Анализ и синтез систем автоматического управления на ЭВМ. -М.:
Радио и связь, 1991, -255с.
10. А.И. Солонина, С.М. Арбузов Цифровая обработка сигналов моделирование в Matlab. Учебное пособие. Санкт-Петербург 2008 г.806.
4.6. Радиотехнические цепи и сигналы 1.Введение.
Предмет радиотехники. Радиоканал и его основные характеристики. Понятие о важнейших преобразованиях сигналов в радиотехнических цепях, устройствах и системах.
Некоторые наиболее распространенные области применения радиотехники - многоканальная связь, космическая связь, радиоастрономия, радиолокация и радионавигация, телевидение, медицина.
2.Основы общей теории детерминированных сигналов.
Математические модели радиотехнических сигналов. Сигнал, информация и сообщение.
Классификация радиотехнических сигналов.
Принцип динамического представления сигналов. Функция включения и дельта-функция.
Геометрические методы в теории сигналов. Понятие линейного пространства сигналов. Норма, энергия и метрика. Ортогональные базисы в пространстве сигналов. Обобщенный ряд Фурье и его свойства, 3.Спектральный и корреляционный анализ детерминированных радиотехнических сигналов Периодические сигналы. Ряд Фурье в базисе тригонометрических функций. Комплексная форма ряда Фурье. Спектральное представление непериодических сигналов. Спектральная плотность и ее свойства. Спектры неинтегрируемых сигналов. Связь между преобразованием Фурье и преобразованием Лапласа.
Энергетический спектр сигнала. Автокорреляционная и взаимно-корреляционная функции. Связь между спектральными и корреляционными характеристиками сигналов. Функции корреляции дискретных сигналов. Коды Баркера.
4. Теория сигналов с ограниченным спектром Математические модели сигналов с ограниченным спектром. Идеальный низкочастотный и идеальный полосовой сигналы.
Теорема Котельникова. Процедуры дискретизации и восстановления. Ошибки, возникающие при этих процедурах.
Понятие узкополосного сигнала. Комплексная огибающая, физическая огибающая и мгновенная частота. Аналитический сигнал. Сопряженное колебание. Преобразование Гильберта и его свойства.
5. Модулированные радиосигналы Виды модуляции радиотехнических сигналов. Сигналы с амплитудной модуляцией (AM) и их свойства. Спектральные характеристики АМ-сигналов. Сигналы с балансной и однополосной модуляцией.
Сигналы с угловой модуляией (УМ). Фазовая модуляция (ФМ) и частотная модуляция (ЧМ).
Девиация частоты и индекс угловой модуляции. Спектр однотонального УМ-сигнала при малых и больших значениях индекса модуляции. Практическая ширина спектра. Понятие о спектре сигнала с многотональной угловой модуляцией.
Сигналы с дискретной модуляцией. Временные и спектральные характеристики. Импульсные сигналы с линейной частотной модуляцией (ЛЧМ). Понятие базы сложного сигнала. Спектральная плотность и автокорреляционная функция ЛЧМ-сигнала с большой базой. Методы моделирования и анализа на ЭВМ радиотехнических сигналов.
6. Основы теории случайных сигналов Принципы математического описания случайных сигналов. Основные понятия теории случайных процессов. Классификация случайных процессов. Стационарные и эргодические процессы.
Моментные функции. Функция корреляции и ее физический смысл. Измерение статистических характеристик стационарных случайных процессов. Конечномерные распределения случайных процессов.
Корреляционная теория стационарных случайных процессов. Авто- и взаимнокорреляционные функции. Спектральное представление реализаций. Спектральная плотность мощности. Теорема Винера -Хинчина. Понятие белого шума.
Узкополосные нормальные случайные процессы. Плотности вероятности физической огибающей и начальной фазы. Распределение Рэлея. Статистические характеристики суммы гармонического сигнала и узкополосного нормального шума. Распределение Раис Моделирование и анализ случайных процессов на ЭВМ.
7. Обработка детерминированных сигналов линейными стационарными системами Линейная система и ее математическая модель. Классификация систем. Электрическая цепь как частный вид системы.
Основы теории линейных стационарных систем. Системный оператор. Собственные функции.
Интеграл Дюамеля.
Частотный коэффициент передачи и его связь с импульсной характеристикой. Передаточная функция линейной стационарной системы. Нули и полосы передаточной функции. Устойчивость линейной системы.
Временные, частотные и операторные методы анализа прохождения сигналов через линейные стационарные цепи. Понятие о методе пространства состояний.
Основные свойства узкополосных частотно- избирательных систем. Искажения сообщений в узкополосных цепях при обработке AM, ФМ и ЧМ сигналов. Роль фазочастотной характеристики цепи. Групповое время запаздывания.
8. Обработка случайных сигналов линейными стационарными системами.
Спектральная плотность мощности случайного колебания на выходе линейной стационарной системы. Шумовая полоса пропускания цепи.
Корреляционные характеристики случайного сигнала на выходе линейной стационарной системы.
Нормализация случайного сигнала на выходе линейной узкополосной цепи.
9. Обработка сигналов нелинейными безынерционными системами Понятие нелинейной безынерционной системы. Способы математического описания характеристик нелинейных элементов.
Спектральный состав тока при гармоническом воздействии на нелинейный резистивный элемент.
Нелинейные искажения. Резонансное усиление. Умножение частоты.
Спектр тока при возбуждении нелинейного безынерционного двухполюсника сигналом со сложным спектральным составом. Формирование сигналов с амплитудной модуляцией. Некоторые схемы ФМ и ЧМ модуляторов. Детектирование ДМ, ФМ и ЧМ сигналов.
Нелинейные безынерционные преобразования статических характеристик стационарных случайных сигналов, спектральная плотность мощности выходного сигнала. Решение задачи методом имитационного моделирования на ЭВМ.
10. Обработка сигналов в параметрических линейных системах.
Классификация параметрических систем. Способы реализации безынерционных параметрических устройств. Операция стробирования. Преобразование частоты. Синхронное детектирование.
Обработка сигналов реактивными параметрическими цепями, принципы параметрического усиления и возбуждения колебаний. Теорема Мэнли - Роу. Спектральные и корреляционные свойства сигналов на выходе случайных амплитудных и угловых модуляторов.
11 Линейные цепи с обратной связью. Автоколебательные системы Понятие обратной связи.
Передаточная функция цепи с обратной связью. Положительная и отрицательная обратная связь.
Устойчивость цепей с обратной связью. Критерии устойчивости Найквиста и Рауса - Гурвица.
Автогенераторы гармонических колебаний. Условия самовозбуждения. Баланс фаз и мощностей в автогенераторе. Мягкий и жесткий режимы самовозбуждения. Основные виды схем автогенераторов.
12. Дискретные сигналы и цифровые фильтры.
Математические модели дискретных сигналов. Модулированные импульсные последовательности и их спектры. Дискретное преобразование Фурье (ДПФ). Алгоритм быстрого преобразования Фурье (БПФ).
Прямое и обратное зет-преобразования дискретных сигналов. Линейные стационарные цифровые фильтры (ЦФ). Понятие системной функции фильтра. Трансверсальные и рекурсивные ЦФ.
Устойчивость алгоритмов цифровой фильтрации. Некоторые методы синтеза ЦФ.
13.Теория оптимальной фильтрации сигналов Основные понятия теории оптимальной фильтрации. Согласованные фильтры для выделения сигнала известной формы, их временные и частотные характеристики. Предельно достижимое отношение сигнал/шум. Примеры реализации согласованных фильтров.
Рекомендуемая литература 1. Баскаков СИ. Радиотехнические цепи и сигналы, 2-е изд.- М.: Высшая школа, 2003.
2. Гоноровский И. С. Радиотехнические цепи и сигналы, 4-е изд. - М: Радио и связь, 1994.
3. Баскаков С. И. Радиотехнические цепи и сигналы. Руководство к решению задач. - М.: Высшая школа, 1987.
4. Радиотехнические цепи и сигналы. Примеры и задачи. Под ред. ГоноровскогоИ.С.М.:Радиоисвязь, 5. Радиотехнические цепи и сигналы. Под ред. Самойло К. А. - М.: Радио и связь, 1982.
Зиновьев А. Л, Филиппов Л. Н. Введение в теорию цепей и сигналов, 2-е изд.- М.: Высшая школа, 1976.
6. Сиберт У. М. Цепи, сигналы, системы, в 2-х ч. - М.: Мир, 1988.
7. Гольденберг Л. Н. и др. Цифровая обработка сигналов, 2-е изд. - М.: Радио и связь, 4.7.Теория электрической связи Общие сведения о системах связи Структурная схема телекоммуникационной системы (ТКС) передачи информации. Назначение отдельных элементов. Внутренние и внешние характеристики ТКС. Информация, сообщения и сигналы. Источники и получатели сообщений. Каналы связи. Основные понятия о дискретизации и фильтрации, кодировании и декодировании, шифровании и расшифровании, модуляции и демодуляции. Операторы преобразования сигналов в ТКС. Особенности передачи информации в живых (биологических) системах.
Детерминированные и случайные сигналы Непрерывные (аналоговые), дискретно-аналоговые, аналого-дискретные и цифровые сигналы.
Узкополосные и аналитические сигналы. Преобразование Гильберта. Дискретизация и восстановление непрерывных сигналов. Теорема Котельникова. Обобщенный ряд Фурье.
Вероятностные и числовые характеристики случайных сигналов. Корреляционная теория случайных сигналов. Характеристики огибающей и начальной фазы узкополосного случайного сигнала. Пространства сигналов. Геометрическая трактовка процесса передачи сообщений в ТКС.
Каналы связи (КС) Классификация каналов связи (КС). Мешающие влияния и шумы в КС. Условия согласования сигналов и КС. Спектральная и энергетическая эффективность КС. Прямые и косвенные модели непрерывных и дискретных КС. Уравнения состояния и наблюдения. Модели гауссовского и релеевского КС. Особенности реальных КС.
Методы формирования и преобразования сигналов в каналах связи Формирование и детектирование сигналов амплитудной и угловой модуляции при гармоническом переносчике и при передаче непрерывных и дискретных сообщений (НС и ДС). Однополосная модуляция. Многопозиционная квадратурная модуляция. Методы модуляции при импульсном переносчике. Преобразование детерминированных и случайных сигналов в линейных и нелинейных КС.
Методы цифрового представления и передачи непрерывных сообщений Аналого-цифровое и цифро-аналоговое преобразования НС. Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Шум квантования, примитивное кодирование, ширина спектра ИКМ сигнала. Регенерация зашумленного ИКМ сигнала; расчет вероятностей ошибок и оптимального порога.
Дифференциальная ИКМ (ДИКМ), дельта-модуляция (ДМ).
Помехоустойчивость ИКМ и ДИКМ.
Основы теории передачи информации Информационные характеристики источников ДС и НС: энтропия, производительность, избыточность, взаимная информация. Информационные характеристики дискретных и непрерывных КС: скорость передачи и пропускная способность. Теоремы кодирования Шеннона для КС без помех и с помехами. Эпсилон-энтропия НС. Функция скорость-искажение. Особенности секретных систем связи. Криптотеорема Шеннона.
Основы теории кодирования дискретных сообщений Классификация кодов. Эффективное кодирование ДС. Коды Шеннона-Фано и Хаффмена; условие оптимальности кодов. Принципы корректирующего (помехоустойчивого) кодирования и декодирования с обнаружением и исправлением ошибок. Линейные систематические блочные коды, циклические коды, каскадные коды, сверточные коды. Оценка помехоустойчивости корректирующих кодов.
Основы оптимального приёма дискретных сообщений Содержание и классификация задач оптимального приёма ДС. Оптимальный приём ДС в КС с детерминированной и стохастической структурой. Различение ДС. Согласованная фильтрация финитных во времени сигналов. Алгоритмы работы и структурные схемы оптимальных приёмников ДС в гауссовском КС. Потенциальная помехоустойчивость приёма ДС. Особенности передачи и приёма ДС в каналах с межсимвольной интерференцией, сосредоточенными по спектру и импульсными помехами.
Основы оптимального приёма непрерывных сообщений Критерии оптимального приёма НС. Алгоритмы оптимального приёма при оценивании скалярных и векторных параметров НС. Оптимальная фильтрация и демодуляция НС.
Потенциальная помехоустойчивость систем передачи НС с различными видами модуляции.
Пороговый эффект в системах передачи с нелинейными видами модуляции. Оптимальный фильтр Колмогорова-Винера. Понятие о фильтрации Калмана-Бьюси.
Методы многоканальной передачи и распределения информации Многопользовательская и многоканальная связь. Основы теории уплотнения и разделения сигналов в многоканальных системах связи. Многоканальная связь с временным, частотным, фазовым и кодовым уплотнением сигналов. Принципы многостанционного доступа. Особенности формирования сигналов в асинхронно-адресных и сотовых ТКС. Общие принципы распределения информации в коммутируемых телекоммуникационных сетях.
Рекомендуемая литература 1. Прокис Дж. Цифровая связь: Пер. с англ. / Под ред. Д.Д. Кловского. – М.: Радио и связь, 2000. – 2. Бернард Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1104 с.
3. Сухоруков А.С. Теория электрической связи: Конспект лекций. Часть 1. – М.:МТУСИ, ЦЕНТР 4. Сухоруков А.С. Теория цифровой связи: Учебное пособие. Часть 2. – М.:МТУСИ, 2008. – 53 с.
5. Аджемов А.С. Мир информационной реальности. – М.: ИРИАС, 2006. – 296 с.
6. Каганов В.И., Битюков В.К. Основы радиоэлектроники и связи: Учеб. пособие для вузов. – М.:
Горячая линия-Телеком, 2007. – 542 с.
7. Стеценко О.А. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник. – М.: Высш. шк., 2007. – 432 с.
8. Санников В.Г. Сборник задач по курсу «Теория электрической связи»: Учеб. пособие. Часть 1. – М.: МТУСИ, 1992. – 62 с.
9. Санников В.Г. Сборник задач по курсу «Теория электрической связи»: Учеб. пособие. Часть 2. – М.: МТУСИ, 2001. – 65 с.
10. Санников В.Г. Дифференциальная импульсно-кодовая модуляция: Учеб. пособие. – М.:
МТУСИ, 2006. – 56 с.
4.8. Основы построения инфокоммуникационных систем и сетей 1. Принципы построения ИКСиС.
Обобщённая структурная схема ИКСиС. Основные термины. Диапазоны рабочих частот и особенности передачи сигналов в диапазонах УВЧ, СВЧ и КВЧ. Причины ослабления сигнала.
Ослабление при распространении в свободном пространстве. Понятие о множителе ослабления поля свободного пространства.
Ретрансляция сигналов. Спутниковая линия связи как линия с одной ретрансляцией. Сдвиг по частоте. Минимальная мощность сигнала на входе приёмного устройства. Диаграмма уровней.
Радиорелейная линия (РРЛ) как цепочка ретрансляторов. Виды станций (ОРС, ПРС, УРС).
Диаграмма уровней на пролёте РРЛ. Двухчастотные и четырёхчастотные планы. Зигзагообразное построение. Многоствольная работа. Планы частот для РРЛ и СЛС. Понятие широкополосного ствола СВЧ. Структурная схема оконечной станции при многоствольной работе. Полоса частот ствола. Виды стволов. Построение оконечного оборудования, Служебная связь. Проблема ЭМС.
Определение мощности сигнала на входе приёмника РРЛ в реальных условиях. Влияние земли и атмосферной рефракции. Влияние осадков. Замирание сигналов. Расчёт минимально допустимого множителя ослабления.
2. Аппаратура, применяемая в ИКСиС.
Принципы построения ретрансляторов. Структурные схемы ретрансляторов гетеродинного типа; с прямой модуляцией; с демодуляцией сигнала. Типовые антенны и их параметры.
Приёмопередающие устройства. Требования к параметрам, принципы работы и типовые структурные схемы элементов: преобразователей частоты; гетеродинных трактов; УПЧ; УМ.
Спектр сигнала на выходе оконечного оборудования и на выходе модулятора 3. Основные характеристики и особенности построения ИКСиС на основе цифровых РРЛ.
Основные характеристики цифрового ствола РРЛ. Структурная схема оконечной станции.
Назначение и принцип работы основных узлов оконечного устройства ЦФ ствола. Методы манипуляции и их энергетическая и спектральная эффективность. Спектры сигналов. Полоса частот ЦФ ствола. Передача многоуровневых сигналов. Методы получения сигналов с многоуровневой манипуляцией. Метод модуляции ортогональных несущих. Метод с использованием преобразователей кода. Устройство синхронного разделения (объединения) двоичного ЦФ сигнала.
Модемы ФМ, ОФМ, 4ФМ, 4ОФМ, 16КАМ. Полоса частот цифрового ствола при МФМ.
Эффективность использования полосы частот. Принципы и схемы формирования когерентного опорного напряжения. Помехоустойчивость ЦРРЛ. Влияние тепловых шумов. Сравнительная помехоустойчивость при разных методах манипуляции. Глаз-диаграмма. Учёт влияния МСИ.
Коррекция МСИ, вносимых аппаратурой. Влияние частотно-селективных замираний (ЧСЗ) на помехозащищенность приёма. Коррекция МСИ, вызванных ЧСЗ.
4. Основные характеристики и особенности построения ИКСиС на основе систем спутниковой связи.
Особенности передачи сигналов в системах спутниковой связи. Параметры орбит. Эффект Доплера, запаздывание сигналов, эхосигналы. Определение составляющих потерь при распространении сигнала на участках вверх и вниз. Диапазоны частот, выделенные для СС. Определение эффективной шумовой температуры приёмной установки. Типовые параметры ЗС и КС.
Эффективность использования полосы частот и мощности ретранслятора. Особенности передачи сигналов в режиме многостанционного доступа(МД) с частотным (МДЧР), временным (МДВР) и кодовым (МДКР) разделением сигналов. Системы МДЧР и МДЧР-ОКН. Система МДВР.
Построение кадра в МДВР. Системы кадровой синхронизации. Модемы, помехозащищённость.
Особенности ССС типа VSAT. Принципы построения. Типы топологии VSAT сетей.
5. Основные характеристики и особенности построения ИКСиС для спутникового ТВ вещания.
Особенности построения систем в различных диапазонах и НТВ. Типовые параметры передающей ЗС и ретрансляторов КС. Принципы построения приёмных ЗС. Антенны и МШУ. Принципы построения распределительных систем СТВ. Методы передачи СТВ. Параметры существующих систем «НТВ-плюс» и др.
6. Основные характеристики и особенности построения ИКСиС для наземного ТВ и ЗВ вещания.
Основные характеристики передаваемых сигналов. Структурные схемы построения сетей.
Применяемые устройства и их параметры: антенны, приёмники, передатчики. Диапазоны рабочих частот.
7. Основные характеристики и особенности построения ИКСиС для подвижной связи.
Принципы построения радиальных и сотовых систем. Диапазоны рабочих частот. Виды модуляции.
Территориально-частотное планирование и обеспечение ЭМС. Особенности антенн и аппаратуры.
Перспективы и тенденции развития систем подвижной связи.
8. Электромагнитная совместимость (ЭМС) РЭС, используемых в ИКСиС.
Основные определения и понятия ЭМС. Современная проблематика ЭМС в ИКСиС. Методология анализа и обеспечения ЭМС РЭС в ИКСиС и их ЭМС с другими РЭС.
Рекомендуемая литература 1. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. Учебник для вузов / Под ред.
В.Н. Гордиенко. - М.: Телеком, 2004.
2. Телекоммуникационные системы и сети. Современные технологии. Учебное пособие. Том1, 2. / Под ред. В.П. Шувалова, - М.: Телеком, 3. Тепляков И.М. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. Учебное пособие для вузов - ML: Радио и связь, 2004.
4. Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами. Учебное пособие для вузов - М.: Радио и связь, 2002.
5. Васин В.А., Калмыков В.В. и др. Радиосистемы передачи информации. Учебное пособие. М.: Телеком, 6. Системы радиосвязи. / Под ред. И.И. Калашникова. Радио и связь. 1988.
7. Маковеева М.М. Радиорелейные линии связи. – M.: Радио и связь, 1988.
4.9. Теория радиотехнических сигналов Общие сведения о сигналах Основные понятия и определения: первичные сигналы, видеосигналы, радиосигналы, помехи и искажения. Первичные сигналы: аналоговые, непрерывно-квантованные, дискретно-непрерывные, дискретно-квантованные и цифровые, их структура и математические модели. Математические модели и классификация радиотехнических сигналов: детерминированные и случайные, вещественные и комплексные, аналитические, узкополосные и широкополосные, непрерывные и импульсные, аналоговые, дискретные и цифровые, периодические и непериодические, простые и сложные, модулирующие, модулированные и манипулированные сигналы. Методы представления сигналов: временное, динамическое, частотное и векторное представления сигналов, обобщенные ряды Фурье. Энергия и мощность сигналов, единицы их измерения. Ортогональные сигналы, примеры полных ортонормированных систем сигналов.
Методы представления сигналов Описание сигналов временными функциями: действительные и комплексные сигналы. Векторное представление сигналов. Понятие узкополосного сигнала: математическая модель, комплексная огибающая, мгновенная частота и полная фаза, их свойства, связь между спектрами узкополосного сигнала и его комплексной огибающей. Понятие аналитического и сопряженного сигналов: математическая модель, энергия и взаимосвязь их спектров. Прямое и обратное преобразования Гильберта: свойства, применение для гармонических и узкополосных сигналов.
Спектральный анализ сигналов Спектральный анализ периодических сигналов: тригонометрический ряд Фурье, комплексный ряд Фурье, спектры типовых периодических сигналов. Спектральный анализ непериодических сигналов: прямое и обратное преобразования Фурье, физический смысл спектрального представления сигналов, спектр одиночного прямоугольного импульса, взаимосвязь спектров одиночного импульса и периодической последовательности импульсов. Основные свойства преобразований Фурье и их использование при определении спектров сигналов. Спектры типовых сигналов. Энергетический спектр сигнала: физический смысл, распределение мощности в спектре сигнала, скорость убывания спектра, ширина спектра, необходимая и занимаемая полосы частот, соотношение между длительностью сигнала и шириной его спектра.
Вероятностные методы анализа сигналов Место и роль случайных величин и процессов в теории радиотехнических сигналов. Случайные величины: функция распределения и плотность распределения вероятностей, средние значения и моменты случайных величин, наиболее часто используемые плотности распределения вероятностей, корреляция и статистическая независимость случайных величин, плотность распределения вероятностей суммы случайных величин, характеристическая функция случайной величины. Случайные процессы: непрерывные и дискретные, стационарные и нестационарные. Вероятностные модели простых случайных процессов. Корреляционные функции случайных процессов: автокорреляционные и взаимные корреляционные функции, их свойства, примеры определения и применения. Спектральная плотность мощности случайных процессов. Энергетический спектр стационарного случайного процесса. Нормальный и связанные с ним случайные процессы. Узкополосные случайные процессы. Марковские случайные процессы.
Корреляционный анализ сигналов Виды корреляционных функций сигналов. Автокорреляционные функции периодического и непериодического сигналов, их взаимосвязь с соответствующими энергетическими спектрами. Интервал корреляции и эффективная ширина спектра сигнала. Взаимная корреляционная функция двух сигналов, ее свойства и взаимосвязь с взаимным энергетическим спектром этих сигналов.
Цифровые радиосигналы Сигналы с частотной цифровой модуляцией FSK, MSK, GMSK. Сигналы с фазовой цифровой модуляцией BPSK, QPSK. Сигналы с квадратурно-амплитудной цифровой модуляцией QAM.
Методы анализа сигналов при радиомониторинге Кумулянтный анализ. Определение и физический смысл моментов и кумулянтов.
Использование кумулянтов для определения вида модуляции цифровых сигналов.
Определение модуляционной скорости узкополосных сигналов с цифровой модуляцией.
Интеллектуальные методы анализа радиосигналов: построение признакового пространства, искусственные нейронные сети, деревья решений.
Структура и виды широкополосных сигналов Сигналы с расширением спектра, кодовые псевдослучайные последовательности (ПСП) и шумоподобные сигналы. Расширение спектра сигнала – псевдослучайная перестройка рабочей частоты (ППРЧ). Шумоподобные сигналы: частотно-временное представление, спектры, корреляционные функции, основные типы, свойства и области применения. Понятие сверхширокополосных сигналов.
Шумоподобные фазоманипулированные сигналы Шумоподобные двоичные ФМн-сигналы. Критерии оптимизации и виды двоичных кодовых последовательностей: последовательности Баркера, М-последовательности, последовательности Голда. Спектры, корреляционные свойства, формирование и обработка кодовых последовательностей Баркера и М-последовательностей. Наиболее распространенные системы ФМн-сигналов, формируемые на основе ПСП.
Системы шумоподобных сигналов Системы фазоманипулированных сигналов: полный код системы сигналов. Кодовые последовательности Уолша. Системы дискретных частотных сигналов: корреляционные функции, алгоритмы построения оптимальных систем сигналов, объем больших систем сигналов. Сигналы с ППРЧ.
OFDM сигналы Структура OFDM сигнала. Принципы формирования и приёма OFDM сигналов. Защитный интервал. Число несущих. Кодирование сигнала в OFDM. Пилот ячейки. Ячейки управления.
Ячейки данных. Особенности многолучевого приёма.
Рекомендуемая литература Баскаков С.И., Радиотехнические цепи и сигналы.: М.: Высшая школа, 2005.
Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Радио и связь, 2009.
Харкевич А.А. Спектры а анализ. М.: Радио и связь, 2004.
Левин Б.Р., Теоретические основы статистической радиотехники, М.: Советское радио, Сиберт У.М., Цепи, сигналы, системы, ч. 1,2 под ред. И.С. Рыжака, М.: Мир. 1988.
Васин В.А., Власов И.Б. и др., Информационная технология в радиотехнических системах, М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003.
Варакин Л.Е., Теория систем сигналов, М.: Советское радио, 1978.
Макс Ж, Методы и техника обработки сигналов при физических измерениях, том 1.2, под ред. Н.Г. Волкова, М.: Мир, 1983.
Л.Е. Варакин, Системы связи с шумоподобными сигналами, М.: Радио и связь, 1985.
4.10. Статистическая теория радиотехнических систем ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СЛУЧАЙНЫХ ВЕЛИЧИН.
СЛУЧАЙНЫЕ ПРОЦЕССЫ. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУЧАЙНЫХ
Эксперименты со случайными процессами. Классификация случайных процессов на основе свойств их реализаций. Вероятностное описание случайного процесса в радиотехнических задачах с событиями разных типов. Теорема Колмогорова. Моментные функции случайных процессов.Вероятностное описание совокупи случайных процессов. Классификация случайных процессов на основе свойств семейства конечномерных распределений.
Ковариационная функция случайного процесса. Интервал корреляции. Спектральная плотность мощности стационарного случайного процесса. Теорема Хинчина-Винера. Ширина спектра случайного процесса. Соотношение неопределенности. Взаимная спектральная плотность двух процессов.
Узкополосные случайные процессы. Белый шум. Процессы с дискретным спектром.
ОСНОВНЫЕ ВЕРОЯТНОСТНЫЕ МОДЕЛИ СИГНАЛОВ И ПОМЕХ
В РАЦИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ И УСТРОЙСТВАХ.
Гауссовские процессы. Марковские процессы. Диффузионные процессы. Многосвязные марковские процессы с независимыми приращениями. Пуассоновский процесс. Винеровский процесс. Квазидетерминированные процессы. Теорема Котельникова для случайных процессов.Разложение Карунена-Лоэва для случайного процесса.
Огибающая, мгновенные фаза и частота детерминированного узкополосного сигнала.
Комплексная огибающая детерминированного сигнала. Спектры сигнала и его комплексной огибающей. Огибающая, мгновенные фаза и частота узкополосного случайного процесса.
Геометрическое представление узкополосного процесса. Синфазная и квадратурная низкочастотные компоненты узкополосного случайного процесса.
Ковариационные и взаимные ковариационные функции, спектральные плотности мощности низкочастотных компонентов. Низкочастотные компоненты гауссовского узкополосного процесса.
ОСНОВНЫЕ МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И
Классификация систем и устройств. Прямое и косвенное описание систем со случайным входом.Неинерционные (статические) и инерционные (динамические) системы. Линейные системы с дискретным временем. Прямое описание при помощи импульсной характеристики, передаточной функции, разностного уравнения, переменных состояния. Линейные системы с непрерывным временем. Прямое описание при помощи импульсной характеристики, передаточной функции, линейного дифференциального уравнения, системы линейных дифференциальных уравнений первого порядка относительно переменных состояния. Основные характеристики узкополосных линейных систем. Типовое радиотехническое звено.
ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СЛУЧАЙНЫХ ПРОЦЕССОВ
В ЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМАХ И НЕЛИНЕЙНЫХ НЕИНЕРЦИОННЫХ СИСТЕМАХ.
Среднее значение, ковариационная функция и спектральная плотность мощности процесса на выходе линейной системы с дискретным временем. Случай воздействия в виде последовательности с некоррелированными значениями. Рекурсивные и нерекурсивные фильтры.Среднее значение, ковариационная функция и спектральная плотность мощности процесса на выходе линейной динамической системы. Воздействие белого шума на линейную динамическую систему. Случай негауссовского процесса на входе. Эффект нормализации на выходе узкополосной системы.
Распределения процесса на выходе нелинейной системы. Квантование случайного процесса.
Распределения и ковариационная функция шумов квантования. Распределения вероятностей огибающей и фазы узкополосного процесса. Вероятностные характеристики огибающей и фазы суммы детерминированного сигнала узкополосного гауссовского шума.
Общие методы вычисления ковариационной функции и спектральной плотности мощности процесса на выходе нелинейной системы. Нелинейные преобразования гауссовского случайного процесса (методы прямой, производных, контурных интегралов).
ПРОБЛЕМА СТАТИСТИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.
Вероятностные характеристики качества функционирования информационных систем при случайных сигналах и помехах. Общая формулировка задачи синтеза оптимальной информационной системы. Априорные данные и проблема априорной неопределенности.Формализация практических задач техники связи в терминах математической статистики. Проверка статистических гипотез (обнаружение, различение, разрешение сигналов на фоне помех). Оценка параметров распределений и фильтрация случайныx процессов (измерение параметров сигналов и их фильтрация при наличии помех). Совместные проверка статистических гипотез и оценка параметров распределений, связанных с этими гипотезами.(Совместное различение - разрешение сигналов и оценка их параметров).
ТЕОРИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ.
Наблюдаемые координаты случайных процессов. Выборка, пространство наблюдений.Распределения на выборочном пространстве. Функции правдоподобия. Априорные распределения случайных параметров. Пространство решений и правило (алгоритм) выбора решений.
Одношаговые и многошаговые алгоритмы. Плата за принятие правильных и ошибочных решений.
Показатели качества алгоритмов при проверке гипотез (средний риск, первого и второго рода, средняя вероятность ошибки), при совместных проверке гипотез и оценивании параметров распределений (средний риск, среднеквадратическое значение ошибки), при совместных проверке гипотез и оценивании параметров распределений (средний риск), при фильтрации случайных процессов (средний риск, среднеквадратическое значение ошибки).
Вероятностный анализ алгоритма принятия решения. Критерии оптимальности алгоритмов принятия решений: минимум средней вероятности ошибки, критерий Hеймана-Пирсона, критерий Вальда, минимум среднеквадратического значения ошибки. Общая схема решения задачи статистического синтеза оптимальных алгоритмов принятия решений. Методология статистического синтеза алгоритмов при априорной неопределенности (максимальные, наиболее мощные, асимптотически эффективные, параметрические алгоритмы).
Проверка простой гипотезы против простой альтернативы. Априорные данные. Условные вероятности ошибок. Матрица потерь и средний риск. Байесовский алгоритм. Структура алгоритма принятия решения. Отношение правдоподобия как достаточная статистика.
Алгоритмы максимальной апостериорной вероятности, максимального правдоподобия, минимаксный, Неймана-Пирсона. Универсальность статистки отношения правдоподобия.
Многоальтернативные задачи проверки простых гипотез.
Байесовский алгоритм проверки сложных параметрических гипотез.
ОПТИМАЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ
СИГНАЛОВ НА ФОНЕ АДДИТИВНЫХ ГАУССОВСКИХ ПОМЕХ.
Синтез оптимального алгоритма обнаружения детерминированного сигнала по независимой выборке. Рабочая характеристика и реализация алгоритма на цифровом фильтре.Случай коррелированной выборки, рабочая характеристика и реализация алгоритма на цифровом фильтре. Два способа формирования наблюдаемых координат: дискретизация по времени; фильтрация.
Функционал отношения правдоподобия для гауссовских процессов. Синтез оптимального алгоритма обнаружения непрерывном времени. Рабочая характеристика алгоритма. Случай гауссовского белого шума. Согласованный фильтр. Структурная схема обнаружителя, реализующего оптимальный алгоритм. Радиотехнические примеры: когерентный прием радиосигналов на фоне широкополосного флуктуационного шума.
Рекомендуемая литература 1. Левин Б. Р. Теоретические основы статистической радиотехники - М.: Радио и связь, 1989. – 653с.
2.Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. - М.: Радио и связь, 1982. – 623с.
3. Крамер Г. Математические методы статистики /Пер. с англ. - М.: Мир, 1975. –648с.
4. Трифонов А.П., Шинаков Ю.С. Совместное различение сигналов и оценка их параметров на фоне помех. -М.: Радио и связь, 1986. - 264с.
5. Статистический анализ и синтез радиотехнических устройств и систем.- М.: Радио и связь, 1991.
- 608с.
6. Дьяконов В.П. Справочник по применению системы PC Matlab/ - М.: Наука, 1991. – 111с.
4.11. Телевидение ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Единицы измерения световых величин.
РАЗВЕРТКА ИЗОБРАЖЕНИЯ. ФОРМА И СПЕКТР ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА
Виды развёртки изображения. Линейные развёртки: построчная (прогрессивная), чересстрочная.Критерии выбора числа строк и частоты кадровой развёртки. Основные геометрические и временные соотношения. Достоинства и недостатки чересстрочной и построчной развёрток.
Особенности сигнала яркости. Сигнал синхронизации. Форма полного телевизионного сигнала.
Спектр видеосигнала. Передача постоянной составляющей.
ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
Размеры изображения. Формат кадра. Число строк разложения, частота смены кадров. Четкость и резкость изображения. Контраст, максимальная яркость, число воспроизводимых градаций яркости.Отношение сигнал/помеха.
ЦВЕТ И ЕГО ВОСПРИЯТИЕ. ОСНОВЫ КОЛОРИМЕТРИИ
Особенности зрительного восприятия цвета. Субъективные и объективные характеристики цвета.Кривая видности глаза. Зависимость разрешающей способности зрения от длины волны.
Колориметрическая система МКО. Цветовой график МКО.
СИСТЕМЫ ВЕЩАТЕЛЬНЫЕ ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Система NTSC. Критерий выбора частоты цветовой поднесущей. Цветоразностные сигналы I и Q.Формирование и передача сигнала цветности. Структурные схемы кодирующего и декодирующего устройств. Требования к каналу связи. Цветовая синхронизация.
Система PAL. Выбор частоты цветовой поднесущей. Цветоразностные сигналы U и V.
Формирование и передача сигнала цветности. Принцип компенсации фазовых искажений.
Структурные схемы кодирующего и декодирующего устройств.
Система СЕКАМ. Цветоразностные сигналы DR* и DB*. Формирование и передача сигналов цветности. Принципы цветовой синхронизации. Структурные схемы кодирующего и декодирующего устройств. Методы и устройства повышения помехоустойчивости и улучшения совместимости системы СЕКАМ.
Сравнительная оценка параметров и характеристик систем NTSC, PAL и СЕКАМ.
Система MAC. Принцип временного уплотнения сигнала яркости цветоразностными сигналами.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СВЕТ-СИГНАЛ, ПЕРЕДАЮЩИЕ ТРУБКИ
Принцип накопления зарядов. Передающие телевизионные трубки: иконоскоп, супериконоскоп, суперортикон, видикон. Технические характеристики передающих трубок.
ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ МАТРИЦЫ ПЗС
Твёрдотельные преобразователи свет/сигнал. Регистры сдвига на ПЗС. Фоточувствительные матрицы ПЗС (ФМПЗС): с кадровым переносом, строчным и строчно-кадровым переносом зарядов.Регулировка чувствительности ФМПЗС. Технические характеристики ФМПЗС. Перспектива развития телевизионных преобразователей свет/сигнал.
ИСКАЖЕНИЯ В ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИСТЕМАХ И ИХ КОРРЕКЦИЯ
Геометрические искажения и их коррекция. Нелинейные искажения, гамма-корректоры, апертурные искажения, апертурные корректоры. Измерение линейных и нелинейных характеристик передающих камер и воспроизводящих устройств, испытательные и измерительные таблицы, шаблоны. Апертурные и гамма-корректоры.Измерение параметров телевизионного сигнала.
ОСНОВЫ ЦИФРОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Общие принципы построения систем цифрового телевидения. Дискретизация и квантование ТВ сигнала. Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи сигналов. Цифровая фильтрация ТВ сигнала. Сжатие сигналов вещательного телевидения.Рекомендуемая литература 1. Телевидение/ Под. ред. В.Е. Джакония. - М.: Радио и связь, 2004 г. - 453 с.
2. Безруков В.Н., Игнатов Ф.М. – Телевидение – Конспект лекций по дистанционному образованию, МТУСИ, 2001 г.
3. Самойлов В.Ф., Хромой Б.П. – Телевидение - М. Изд-во «Связь», 1975 г.
4. С.В Волков «Сети кабельного телевидения», из-во «Горячая линия –Телеком» 2004 г.
5. Смирнов А.В., Пескин А.Е. Цифровое телевидение: от теории к практике. – М. Изд-во Горячая линия – Телеком, 2005 г.
6. Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений. М.: Радио и связь, 1989. - 608 с.
4.12. Основы теории систем связи с подвижными объектами 2.1. Введение.
Предмет и задачи дисциплины. Иерархия средств связи с подвижными объектами, их назначение и области применения. Исторические сведения о становлении и развитии данной области телекоммуникаций. Современное состояние и перспективы развития этих средств. Роль средств связи с подвижными объектами среди других средств телекоммуникаций.
2.2. Основы статистической теории связи 2.2.1. Алгоритмы извлечения информации в системах связи Статистическое описание процедур извлечения информации в системах связи: основные понятия теории статистических решений; априорные данные и результаты наблюдений; решения, алгоритмы выбора решений и их критерии качества; статистический синтез оптимальных алгоритмов; вероятностный анализ алгоритмов выбора (принятия) решений.
2.2.2. Обнаружение сигналов Сигналы со случайными параметрами и их вероятностные модели. Обнаружение как задача проверки сложной статистической гипотезы против простой альтернативы. Обнаружение сигналов со случайной начальной фазой, со случайной амплитудой и фазой на фоне аддитивного гауссовского шума. Рабочая характеристика и характеристика обнаружения приемника. Реализация оптимального приемника на корреляторе и на согласованном фильтре. Синтез и анализ цифровых устройств обнаружения. Структуры обнаружителей с бинарным квантованием входного процесса.
2.2.3. Различение сигналов Различение узкополосных сигналов со случайными фазами на фоне гауссовского шума. Различение сигналов со случайными амплитудами и фазами. Вероятность ошибки при различении; границы Чернова. Синтез и анализ цифровых устройств различения сигналов.
2.2.4. Оценка параметров сигналов Критерии качества оценок параметров сигналов, наблюдаемых на фоне помех. Байесовские оценки.
Неравенство Крамера-Рао. Оценки максимального правдоподобия, их свойства и связь с байесовскими оценками. Условный функционал отношения правдоподобия для гауссовского шума.
Оценки параметров сигналов при наличии неинформационных параметров. Оценки временного запаздывания и допплеровского смещения частоты принимаемых радиосигналов.
2.2.5. Фильтрация сигналов Формулировка задачи и методы решения задачи фильтрации сигналов, принимаемых на фоне помех. Оптимальная линейная фильтрация. Фильтр Калмана-Бьюси. Проблема нелинейной фильтрации параметров радиосигналов. Принцип максимума апостериорной вероятности. Синтез функциональной схемы измерителя флуктуирующей фазы узкополосного сигнала. Следящий измеритель тактовых моментов двоичной последовательности. Алгоритмы фильтрации параметров сигналов при цифровой обработке.
2.3. Основы теории сигналов 2.3.1. Аналоговые сигналы Классификация сигналов и радиосигналов в средствах связи с подвижными объектами:
узкополосные сигналы; преобразование Гильберта и аналитические сигналы; понятие комплексной огибающей; ортогональные сигналы; геометрические методы в теории сигналов; область сигнала на плоскости время-частота; обобщенный принцип неопределенности.
2.3.2. Цифровые сигналы Дискретизация аналоговых сигналов с неограниченным спектром; оптимизация предискажающих и сглаживающих фильтров; квантование отсчетов аналоговых сигналов; оптимальное квантование;
квантование с кодированием; рандомизация при равномерном квантовании; дискретизация и квантование узкополосных сигналов; цифровое представление речевого сигнала; понятие о сжатии сигнала.
2.3.3. Псевдослучайные сигналы Понятие псевдослучайной последовательности импульсных сигналов и их статистические характеристики первого и второго порядка. Сигналы с расширенным спектром. Системы Уолша.
Коды Велти. Последовательности максимальной длины. Статистические характеристики Мпоследовательностей. Способы генерирования псевдослучайных последовательностей.
Формирование псевдослучайных сигналов из псевдослучайных последовательностей. Ансамбли псевдослучайных сигналов.
2.3.4. Цифровые методы модуляции Многопозиционные фазоманипулированные (ФМ-) и частотно-манипулированные (ЧМ-) сигналы.
Квадратурная амплитудная модуляция. Спектрально-эффективные методы модуляции. Методы расширения спектра радиосигналов. Модуляция с прыгающей частотой. Дельта-модуляция.
2.4. Основы теории помехоустойчивого приема сигналов 2.4.1. Каналы передачи Классификация каналов передачи. Широкополосные каналы с аддитивным гауссовским шумом и допплеровским смещением. Полосовые каналы и межсимвольная интерференция. Каналы с рассеянием по времени и по частоте. Модели канала с многолучевым распространением, с точечными рассеивателями, модель с линией задержки. Релеевский канал. Райсовский канал.
Пространственные характеристики электромагнитного поля. Потери распространения в свободном пространстве и в условиях сельской и городской застройки. Пространственные корреляционные функции. Вероятностные модели радиосигналов, принимаемых подвижными объектами.
Помехи в системах связи с подвижными объектами и их основные характеристики.
2.4.2. Оптимальный прием сигналов в каналах с рассеянием Ортогональные сигналы в канале с аддитивным гауссовским белым шумом. Вероятность ошибки.
Алгоритмы оптимального поэлементного приема в канале с межсимвольной интерференцией.
Алгоритмы оптимального поэлементного приема при неопределенной фазе лучей. Оптимальный прием при замираниях лучей. Помехоустойчивость двоичной системы при неопределенной фазе.
Потенциальная помехоустойчивость многопозиционных систем в двухлучевом релеевском канале.
2.4.3. Разнесенный прием Методы разнесенного приема и их классификация. Методы комбинирования принимаемых сигналов. Антенные решетки для пространственного разнесения сигналов. Помехоустойчивость двоичной системы при оптимальном разнесенном приеме и точно известном сигнале. Когерентный прием при медленных флуктуациях параметров канала.
2.4.4. Адаптивный прием сигналов Принципы адаптивного приема сигналов. Методы адаптивной антенной обработки сигналов.
Оценивание импульсной характеристики канала передачи. Алгоритмы пространственной фильтрации. Адаптивные фильтры. Эффективность пространственной фильтрации в динамическом режиме.
2.4.5. Основы теории синхронизации Эффекты фазового, частотного и временного рассогласования. Фильтрация случайной фазы радиосигнала и автоподстройка частоты. Влияние эффекта Допплера. Поиск и захват сигнала по времени. Вероятности правильного и ложного захвата. Алгоритмы слежения за временем задержки и их помехоустойчивость.
2.5. Основы теории кодирования 2.5.1. Кодирование источников Проблема эффективного кодирования источников сообщений. Нижняя граница для средней длины кодового слова ансамбля простых сообщений. Неравенство Крафта. Основная теорема кодирования. Коды Хафмана.
2.5.2. Перемежение и кодирование для каналов Перемежение как способ разнесения. Периодическое и псевдослучайное перемежение. Коды, корректирующие ошибки. Циклические коды. Алгоритм декодирования Витерби. Ортогональные сверточные коды для некогерентного приема сигналов в релеевском канале.
2.6. Сети связи 2.6.1. Множественный доступ Многостанционные и многоканальные системы. Основы частотного, временного и кодового разделения сигналов. Архитектура и топология сети. Критерии эффективности сети. Системы с множественным доступом. Принципы многостанционного доступа с частотным, временным и кодовым разделением каналов. Эффективность системы (сети) со многими доступами. Частотновременное и частотно-территориальное разделение каналов. Модели нагрузки на сеть.
Интерференционные помехи.
2.6.2. Управление сетями с множественным доступом Основы управления сетью с большой зоной обслуживания. Основные понятия теории управления.
Принцип максимума. Динамическое программирование. Пропускная способность сети и ее оптимизация. Задача маршрутизации. Проблема анализа и синтеза сетей связи.
2.6.3. Основы проектирования сетей связи Элементы автоматизации проектирования сетей связи с подвижными объектами.
Рекомендуемая литература 1. Связь с подвижными объектами в диапазоне СВЧ./ Под ред. У.К.Джейкса: Пер. с англ. Под ред.
М.С.Ярлыкова, М.В.Чернякова. – М.: Радио и связь, 1979. –520 с. :ил 2. Сухопутная подвижная радиосвязь. Кн. 1. Основы теории / И.М.Пышкин и др. – М.: Радио и связь, 1990. –432 с. :ил 3. Варакин Л.Е. Системы связи с шумоподобными сигналами. – М.: Радио и связь, 1985. –384с.
4. Ю.А.Громаков. Стандарты и системы подвижной радиосвязи. – М.: Эко-Трендз, 2000. – 239 с 5. Ратынский И.М. Основы сотовой связи.
«