Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Волгоградский государственный университет»

Физико-технический институт

ПРОГРАММА

ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА В МАГИСТРАТУРУ

ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 210400.68 Радиотехника Волгоград 2012 2 1. Теория цепей 1.1. Законы Кирхгофа для мгновенных значений токов и напряжений. Дифференциальные уравнения электрических цепей, способы их составления.

1.2. Комплексные амплитуды и комплексные действующие значения напряжения и тока. Комплексное входное сопротивление и входная проводимость.

Закон Ома и Кирхгофа в комплексной форме.

1.3. Энергетические соотношения в электрических цепях при гармоническом воздействии. Мгновенная, средняя, реактивная, полная и комплексная мощности. Баланс мощностей.

1.4. КЧХ, АЧХ, ФХЧ электрических цепей, способы их вычисления. КЧХ, АЧХ и ФЧХ RC и RL цепей.

1.5. Резонансные явления в электрических цепях. Резонанс токов и резонанс напряжений.

1.6. Одиночный колебательный контур, его характеристики: резонансная частота, характеристическое сопротивление, добротность, резонансное сопротивление, полоса пропускания. АЧХ и ФЧХ колебательного контура при последовательном и параллельном включении источника возбуждения.

1.7. Теоремы Нортона и Тевинина. Метод контурных токов и метод узловых напряжений.

Основные теории цепей: принцип наложения, теорема компенсации, теорема взаимности, теорема об эквивалентном источнике.

1.8. Анализ переходных процессов в электрических цепях. Решение дифференциальных уравнений. Свободные и вынужденные составляющие токов и напряжений. Операторный метод анализа переходных процессов. Операторные характеристики цепей.

1.9. Импульсная и переходная характеристики электрической цепи. Анализ переходных процессов с помощью интеграла Дюамеля.

2. Теория сигналов 2.1. Спектры периодических сигналов, спектральные плотности непериодических сигналов. Основные теоремы о спектрах. Способы вычисления спектров периодических и непериодических сигналов.

2.2. Энергетический спектр сигналов. Автокорреляционная и взаимная корреляционная функции. Связь между спектральными и корреляционными характеристиками сигналов.

2.3. АМ, ЧМ, ФМ сигналы, их основные характеристики.

2.4. Сигналы с ограниченным спектром. Теорема Котельникова, выбор интервала дискретизации сигнала.

2.5. Комплексная огибающая, физическая огибающая и мгновенная частота узкополосного сигнала, их свойства. Понятие об аналитическом сигнале.

2.6. Основные характеристики случайных процессов: плотности вероятности, моментные функции, функции корреляции и энергетические спектры, их свойства, физический смысл и взаимосвязь друг с другом. Белый шум и его характеристики.

2.7. Узкополосные случайные процессы, их свойства. Статистические характеристики физической огибающей и начальной фазы.

2.8. Анализ прохождения АМ, ЧМ и ФМ колебаний через частотноизбирательные цепи Требования к частотным характеристикам цепей, не искажающим модулированные колебания.

2.9. Преобразование спектра в линейных параметрических системах. Применение для преобразования частоты синхронного детектирования. Принцип параметрического усиления.

2.10. Характеристики дискретных сигналов. Дискретное преобразование Фурье. Понятие о быстром преобразовании Фурье. Z–преобразование, его свойства.

2.11. Основные характеристики линейных цифровых фильтров: импульсная характеристика, системная (передаточная) функция. Рекурсивные и трансверсальные фильтры. Понятие об эффектах квантования в цифровых фильтрах.

2.12. Понятие об оптимальной фильтрации сигналов. Характеристики согласованного фильтра.

3. Распространение радиоволн 3.1. Уравнение Максвелла в дифференциальной и интегральной форме; материальные уравнения сред. Явления на границах раздела сред; граничные условия.

3.2. Уравнения электродинамики в комплексной форме; комплексные проницаемости. Уравнения баланса энергии. Принцип взаимности.

3.3. Характеристики плоских волн в однородной среде. Волны в диэлектриках и полупроводниках; влияние потерь. Поляризация волн. Дисперсия и ослабление волн.

3.4. Отражение и преломление волн на границе раздела двух сред. Полное отражение, полное прохождение, угол Брюстера. Законы Снеллиуса и формулы Френеля.

3.5. Отражение от металлической поверхности. Поверхностный эффект в реальных металлах и его практическое значение. Импедансные граничные условия, приближение идеального металла, граничные условия Леонтовича.

3.6. Направляющие системы СВЧ – типы, разновидности конструкций. Классификация электромагнитных волн в направляющих системах.

3.7. Характеристика полых металлических волноводов: прямоугольного и круглого. Типы волн, структура поля, фазовая и групповая скорости, длина волны в волноводе, затухание.

3.8. Характеристики полых объемных резонаторов: типы колебаний, структура поля, резонансные частоты, добротность.

3.9. Характеристики элементарных электрического и магнитного излучателей: диаграмма направленности, сопротивление излучения.

3.10. Законы распространения электромагнитных волн над поверхностью Земли, в атмосфере и в ионосфере.

3.11. Геометрооптическое представление механизма распространения волн в оптических волноводах.

3.12. Формулировка задачи об излучении электромагнитного поля сторонними источниками. Теорема запаздывающих потенциалов.

4. Электроника 4.1. Принципы построения и работы усилительного каскада. Вольтамперные характеристики усилительного каскада.

4.2. Анализ свойств усилительного каскада на основе использования малосигнальных параметров усилительного прибора.

4.3. Критерии выбора исходного режима работы усилительного каскада.

Принципы обеспечения заданного режима работы транзистора на постоянном токе.

4.4. Анализ влияния обратной связи на параметры и характеристики усилительных трактов.

4.5. Особенности построения усилителей постоянного тока и основных его функциональных элементов.

4.6. Особенности построения усилителей сигналов повышенной интенсивности (усилителей мощности), Двухтактные усилители мощности.

4.7. Операционный усилитель и принципы его применения в устройствах обработки аналоговых сигналов (масштабных усилителях, сумматорах и т. п.).

4.8. Дешифраторы и приемопередатчики. Отличительные особенности. Примеры реализации.

4.9. Мультиплексоры. Мультиплексоры – демультиплексоры. Отличительные особенности. Примеры реализации.

4.10. Асинхронные потенциальные и синхронные триггеры и регистры. Отличительные особенности. Примеры реализации.

4.11. Синхронные и асинхронные счетчики. Отличительные особенности.

Примеры реализации.

4.12. ЦАП и АЦП. Точность и время преобразования.

5.1. Методы обеспечения единства измерений. Метрологическая служба, виды метрологической деятельности 5.2. Погрешности и их математическое описание. Нормирование погрешностей средств измерений. Расчет погрешностей прямых, косвенных и однократных измерений.

5.3. Статистическая обработка результатов измерений с многократными наблюдениями.

5.4. Осциллографические методы исследований формы сигналов. Стробоскопическое преобразование. Спектральный метод исследования сигналов.

5.5. Цифровые методы измерения временных параметров сигналов. Методы уменьшения погрешности дискретности: измерения с многократными наблюдениями, нониусный метод, интерполяция на основе линейно-изменяющегося напряжения.

5.6. Методы преобразования переменного напряжения в постоянное. Цифровые вольтметры, методы уменьшения погрешности дискретности.

5.7. Измерения СВЧ. Тепловые методы измерения мощности. Методы измерения элементов матрицы рассеяния цепей СВЧ.

6.1. Описание линейных систем во временной области. Метод пространства состояний. Синтез оптимальной структуры системы радиоавтоматики как системы с обратной связью.

6.2. Операторно-структурный метод описания систем. Передаточная функция и ее свойства, способы графического представления частотных свойств звеньев и систем. Определение показателей качества систем по частотным характеристикам.

6.3. Решение векторного дифференциального уравнения системы, переходная матрица и способы ее вычисления. Эквивалентная дискретная система и ее разностное уравнение.

6.4. Устойчивость систем. Критерии устойчивости. Стабилизация систем корректирующими звеньями.

6.5. Точность систем радиоавтоматики при регулярных воздействиях и оценка их качества в переходном режиме. Точность систем при наличии случайной помехи на входе.

6.6. Структурные и параметрические методы повышения точности системы.

Параметрическая оптимизация систем при случайной помехе на входе.

6.7. Анализ точности и оптимизации систем радиоавтоматики методом пространства состояний.

6.8. Особенности нелинейных систем радиоавтоматики и их анализа. Влияние наличия нелинейных элементов на качественные показатели систем. Аппаратные способы линеаризации нелинейных систем.

6.9. Дискретные системы. Решетчатые функции и их спектр, разностные уравнения, Z – преобразование. Передаточная функция дискретных систем.

6.10. Устойчивость, точность и быстродействие дискретных систем. Связь описаний дискретных систем во временной и частотной областях. Особенности цифровых систем.

7.1. Эволюция и поколения РЭС; классификация РЭС; объекты-носители и условия эксплуатации РЭС.

7.2. Цикл жизни РЭС и основные этапы проектирования конструкций и технологий конкурентоспособной РЭС.

7.3. Основные положения государственной системы стандартизации; Единая система конструкторской документации (ЕСКД); классификатор ЕСКД; документооборот в системах сквозного проектирования конструкций и технологий РЭС.

7.4. Уровни функционального и конструктивного разукрупнения РЭС; элементная база конструкций и принципы построения конструкционных систем РЭС.

7.5. Элементная база электрорадиокомпонентов РЭС: состав, основные параметры, эволюция активного элемента, порядок применения в конструкциях РЭС.

7.6. Понятия блочного, функционально-узлового и функциональномодульного методов проектирования; проектирование конструкций узлов Iго уровня (печатные платы) аналоговых и цифровых устройств; методы и способы межмодульной и межблочной коммутации.

7.7. Основные понятия и определения надежности. Параметрическая надежность и методы ее анализа. Функция влияния и коэффициент влияния и методы его определения. Учет температурных погрешностей и старения элементов при расчете параметрической надежности.

7.8. Расчет надежности по внезапным и постепенным отказам. Характеристики надежности и связь между ними. Влияние коэффициента электрической нагрузки и параметров внешних воздействий на интенсивность отказов элементов. Эквивалентные схемы РЭС для расчета надежности. Методы повышения надежности. Резервирование и его виды.

7.9. Проблемы теплообмена в РЭС, механизмы теплопередачи; методы и средства обеспечения тепловых режимов РЭС, их расчет и моделирование.

7.10 Проблемы влагозащиты РЭС, механизмы влагопроникновения; методы и способы влагозащиты; контроль герметичности и влажности.

7.11. Виды и параметры механических воздействий на РЭС со стороны объекта-носителя.

7.12. Методы и способы защиты РЭС от механических воздействий, механические фильтры и системы амортизации.

7.13. Паразитные электрические связи в конструкциях РЭС: источники помех, каналы их передачи и рецепторы; кондуктивная, емкостная и индуктивная паразитные связи и способы борьбы с ними.

7.14. Механизмы экранирования электрических, магнитных и электромагнитных полей в диапазоне частот, конструкции экранов и расчет их параметров; методы помехозащиты и шумоподавления в линиях связи.

7.15. Виды, параметры, единицы измерения и источники ионизирующих излучений (ИИ), механизмы взаимодействия ИИ с веществом и последствия этих взаимодействий для материалов конструкций и электрорадиокомпонентов РЭС, понятие их радиационной стойкости.

7.16. Методы и средства защиты РЭС от воздействия ИИ, расчет параметров защиты.

Экзаменационный билет содержит три теоретических вопроса из различных разделов. Экзамен проходит в письменной форме. Для подготовки ответа студенту выделяется 3 часа. После окончания подготовки написанные работы проверяются членами экзаменационной комиссии и объявляется результаты.

Для получения положительной оценки (21-70 балов) необходимо по всем вопросам билета изложить основные положения, законы, соотношения и уравнения с расшифровкой всех величин; для оценки 71-90 баллов дополнительно указать области их применения, привести функциональные схемы и алгоритмы работы основных устройств и методов. Для получения оценки – 100 баллов необходимо по всем вопросам билета привести логически последовательные и полные доказательства и выводы с необходимыми численными оценками и анализом работы методов, и устройств.

1. Попов В.П. Основы теории цепей: Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2000 г.

2. Баскаков С. М. Радиотехнические цепи и сигналы: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа, 2000 г.

3. Павлов В.Н., Ногин И.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1997.

4. Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства. Учебник для политехнических специальностей вузов. – СПб.: Политехника, 1996.

5. Дворяшин В.Б. Основы метрологии и радиоизмерения. М.: Радио и связь, 1993.

6. Винокуров В. И., Каплин С. И., Петелин И. Г. Электрорадиоизмерения. – М.: Высш. школа, 1986 г.

7. Коновалов Г. Ф. Радиоавтоматика: Учебник для вузов.– М.: Высш. школа, 8. Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Высш.

шк., 1992.

9. Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Наука, 1989 г.

10. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование ФАР: Уч. пособие для вузов / Под ред. Д.И. Воскресенского. М.: Радио и связь, 2001.

11. Кофанов Ю.Н. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности радиоэлектронных средств. М.: Радио и связь, 1991.

12. Конструирование радиоэлектронных средств: Учебник для вузов/ В.Б.

Пестряков, Г.Я. Аболтинь-Аболинь, Б.Г. Гаврилов и др. Под ред. В.Б. Пестрякова. М.: Радио и связь, 1992.

13. Технология и автоматизация производства радиоэлектронной аппаратуры: Учебник для вузов/И.П. Бушминский, О.Ш. Даутов, А.П. Достанко и др. Под ред. А.П. Достанко, Ш.М. Чабдарова. М.: Радио и связь, 1989. 14. Справочник конструктора РЭА. Общие принципы конструирования / под ред. Р.Г. Варламова. М.: Сов. радио, 1980 480 с.

15. Справочник конструктора РЭА. Компоненты, механизмы, надежность. / под ред. Р.Г. Варламова. М.: Сов. радио, 1985 384 с.