Аналіз гармонійних коливань в найпростіших радіотехнічних ланцюгах. Програма дисципліни «Радіотехнічні ланцюги і сигнали. Лінійні ланцюга зі змінними параметрами

Радіотехнічні ланцюги і елементи, які використовуються для здійснення перерахованих в § 1.2 перетворень сигналів і коливань, можна розбити на наступні основні класи:

лінійні ланцюги з постійними параметрами;

лінійні ланцюги зі змінними параметрами;

нелінійні ланцюги.

Слід відразу ж зазначити, що в реальних радиоустройствах чітке виділення лінійних і нелінійних ланцюгів і елементів не завжди можливо. Віднесення одних і тих же елементів до лінійним або нелінійним часто залежить від рівня впливають на них сигналів.

Проте наведена вище класифікація ланцюгів необхідна для розуміння теорії і техніки обробки сигналів.

Сформулюємо основні властивості цих ланцюгів.

2. ЛІНІЙНІ КОЛА З ПОСТІЙНИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Можна виходити з таких визначень.

1. Ланцюг є лінійної, якщо що входять до неї елементи не залежать від зовнішньої сили (напруги, струму), що діє на ланцюг.

2. Лінійна ланцюг підпорядковується принципу суперпозиції (накладення).

У математичній формі цей принцип виражається наступним рівністю:

де L - оператор, який характеризує вплив ланцюга на вхідний сигнал.

Суть принципу суперпозиції може бути сформульована таким чином: при дії на лінійну ланцюг декількох зовнішніх сил поведінку ланцюга (струм, напруга) можна визначити шляхом накладення (суперпозиції) рішень, знайдених для кожної з силі окремо. Можна використовувати ще і таке формулювання: в лінійної ланцюга сума ефектів від окремих дій збігається з ефектом від суми впливів. При цьому передбачається, що ланцюг вільна від початкових запасів енергії.

Принцип накладення лежить в основі спектрального та операційного методів аналізу перехідних процесів в лінійних ланцюгах, а також методу інтеграла накладення (інтеграл Дюамеля). Застосовуючи принцип накладення, будь-які складні сигнали при передачі їх через лінійні ланцюги можна розкласти на прості, більш зручні для аналізу (наприклад, гармонійні).

3. При будь-якому як завгодно складному дії в лінійної ланцюга з постійними параметрами не виникає сумнівів нових частот. Це випливає з того факту, що при гармонійному впливі на лінійну ланцюг з постійними параметрами коливання на виході також залишається гармонійним з тією ж частотою, що і на вході; змінюються лише амплітуда і фаза коливання. Розклавши сигнали на гармонійні коливання і підставивши результати розкладання в (1.1), переконаємося, що на виході ланцюга можуть існувати тільки коливання з частотами, що входять до складу вхідного сигналу.

Це означає, що жодна з перетворень сигналів, що супроводжуються появою нових частот (т. Е. Частот, відсутніх в спектрі вхідного сигналу), не може в принципі бути здійснено за допомогою лінійного ланцюга з постійними параметрами. Такі ланцюги знаходять найширше застосування для вирішення завдань, не пов'язаних з трансформацією спектру, таких як лінійне посилення сигналів, фільтрація (по частотному ознакою) і т. Д.

3. ЛІНІЙНІ КОЛА З ЗМІННИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Маються на увазі ланцюга, один або кілька параметрів яких змінюються в часі (але не залежать від вхідного сигналу). Подібні ланцюга часто називаються лінійними параметрическими.

Сформульовані в попередньому пункті властивості 1 і 2 справедливі і для лінійних параметричних кіл. Однак на відміну від попереднього випадку навіть найпростіше гармонійне вплив створює в лінійної ланцюга зі змінними параметрами складне коливання, що має спектр частот. Це можна пояснити на наступному простому прикладі. Нехай до резистору, опір якого змінюється в часі за законом

прикладена гармонійна ЕРС

Струм через опір

Як бачимо, в складі струму є компоненти з частотами, яких немає в. Навіть з цієї найпростішої моделі ясно, що, змінюючи в часі опір, можна здійснити перетворення спектра вхідного сигналу.

Аналогічний результат, хоча і з більш складними математичними викладками, можна отримати для ланцюга зі змінними параметрами, що містить реактивні елементи - котушки індуктивності і конденсатори. Це питання розглядається в гл. 10. Тут лише зазначимо, що лінійна ланцюг зі змінними параметрами перетворює частотний спектр впливу і, отже, може бути використана для деяких перетворень сигналів, що супроводжуються трансформацією спектру. З подальшого буде також видно, що періодична зміна в часі індуктивності або ємності колебательной ланцюга дозволяє при деяких умовах здійснити «накачування» енергії від допоміжного пристрою, що змінює цей параметр ( «параметричні підсилювачі» і «параметричні генератори», гл. 10).

4. НЕЛІНІЙНІ ЦЕПИ

Радіотехнічна ланцюг є нелінійної, якщо до її складу входять один або кілька елементів, параметри яких залежать від рівня вхідного сигналу. Найпростіший нелінійний елемент - діод з вольт-амперної характеристикою, представленої на рис. 1.4.

Перелічимо основні властивості нелінійних ланцюгів.

1. До нелінійним ланцюгах (і елементам) принцип суперпозиції непридатний. Це властивість нелінійних ланцюгів тісно пов'язане з кривизною вольтамперних (або інших аналогічних) характеристик нелінійних елементів, що порушує пропорційність між струмом і напругою. Наприклад, для діода, якщо напрузі відповідає струм а напрузі - ток то сумарному напрузі буде відповідати струм відмінний від суми (рис. 1.4).

З цього простого прикладу видно, що при аналізі впливу складного сигналу на нелінійну ланцюг його не можна розкладати на більш прості; необхідно шукати відгук ланцюга на результуючий сигнал. Незастосування для нелінійних ланцюгів принципу суперпозиції робить непридатними спектральний і інші методи аналізу, засновані на розкладанні складного сигналу на складові.

2. Важливим властивістю нелінійної ланцюга є перетворення спектра сигналу. При впливі на нелінійну ланцюг найпростішого гармонійного сигналу в ланцюзі крім коливань основної частоти виникають гармоніки з частотами, кратними основній частоті (а в деяких випадках і постійна складова струму або напруги). Надалі буде показано, що при складній формі сигналу в нелінійній ланцюга крім гармонік виникають ще й коливання з комбінаційними частотами, які є результатом взаємодії окремих коливань, що входять до складу сигналу.

З точки зору перетворення спектра сигналу слід підкреслити принципову відмінність між лінійними параметрическими і нелінійними ланцюгами. У нелінійної ланцюга структура спектра на виході залежить не тільки від форми вхідного сигналу, але і від його амплітуди. У лінійної параметричної ланцюга структура спектра від амплітуди сигналу не залежить.

Особливий інтерес для радіотехніки представляють вільні коливання в нелінійних колах. Подібні коливання називаються автоколивання, оскільки вони виникають і можуть стійко існувати за відсутності зовнішнього періодичного впливу. Витрата енергії компенсується джерелом енергії постійного струму.

Основні радіотехнічні процеси: генерація, модуляція, детектування і перетворення частоти - супроводжуються трансформацією частотного спектра. Тому ці процеси можна здійснити за допомогою яких нелінійних, або лінійних параметричних кіл. У деяких випадках використовуються одночасно як нелінійні, так і лінійні параметричні ланцюга. Слід, крім того, підкреслити, що нелінійні елементи працюють в поєднанні з лінійними ланцюгами, що здійснюють виділення корисних компонентів перетвореного спектра. У зв'язку з цим, як уже зазначалося на початку цього параграфа, розподіл ланцюгів на лінійні, нелінійні і лінійні параметричні вельми умовно. Зазвичай для опису поведінки різних вузлів одного і того ж радіотехнічного пристрою доводиться застосовувати різноманітні математичні методи - лінійні і нелінійні.

Мал. 1.4. Вольт-амперна характеристика нелінійного елемента (діода)

Викладені вище основні властивості ланцюгів трьох класів - лінійних з постійними параметрами, лінійних параметричних і нелінійних - зберігаються при будь-яких формах реалізації ланцюгів: з зосередженими параметрами, з розподіленими параметрами (лінії, випромінювальні пристрої) і т. Д. Ці властивості поширюються також і на пристрої цифрової обробки сигналів.

Слід, однак, підкреслити, що покладений в основу поділу ланцюгів на лінійні і нелінійні принцип суперпозиції сформульований вище для операції підсумовування сигналів на вході ланцюга [см. (1.1). Однак цією операцією не вичерпуються вимоги до сучасних систем обробки сигналів. Важливим для практики є, наприклад, випадок, коли сигнал на вході ланцюга є твором двох сигналів. Виявляється, що і для подібних сигналів можна здійснити обробку, яка підпорядковується принципу суперпозиції, однак ця обробка буде поєднанням спеціально підібраних нелінійних і лінійних операцій. Подібна обробка називається гомоморфной.

Синтез подібних пристроїв розглядається в кінці курсу (див. Гл. 16), після вивчення лінійних і нелінійних ланцюгів, а також цифрової обробки сигналів, розвиток якої і стало поштовхом до широкого застосування гомоморфной обробки.

"ЗАТВЕРДЖУЮ"

Проректор по навчальній роботі

_____________ В.Г.Прокошев

«____» ______________ 2011р.

РОБОЧА ПРОГРАМА ДИСЦИПЛІНИ
«Радіотехнічні ланцюги і сигнали»

(назва дисципліни)

Напрям підготовки 210400 «Радіотехніка»
профілі підготовки «Радіотехніка», «Радіофізика»
Кваліфікація (ступінь) випускника Бакалавр
Форма навчання очна

семестр	трудомісткість (Зач.ед. / год.)	Лекцій (годину.)	Практ. занять (година.)	Лаборат. робіт (година.)	Курс. раб. (година.)	СРС	Форма контролю (Прим. / Залік)
4	4/144	34	17	17	---	76	залік
5	3/108	17	17	17	30	27	Іспит, залік (кр)
Разом	7/252	51	34	34	30	103	Іспит, залік (кр)

Володимир, 2011

Цілі освоєння дисципліни

Дисципліна «Радіотехнічні ланцюги і сигнали» є фундаментальним курсом, присвяченим спектральному і кореляційному аналізу детерменірованних і випадкових сигналів і їх перетворення в різних лінійних і нелінійних пристроях. Отримані знання можуть бути використані в процесі вивчення спеціальних радіотехнічних дисциплін, а також при аналізі радіотехнічних сигналів в процесі розробки і експлуатації радіосистем.

Метою освоєння дисципліни «Радіотехнічні ланцюги і сигнали» є: прищеплення студентам, по-перше, г лубок розуміння властивостей різних радіосигналів і радіоцепей, сутності та особливостей процесів, що відбуваються при проходженні сигналів через радіотехнічні ланцюга; по-друге, вміння аналітично описувати, аналізувати і експериментально дослідити процеси в радіоцепях на основі випромінюваних в курсі методів і методик, тим самим закладається фундамент теоретичних і практичних знань і умінь, які використовуються при вивченні студентами спеціальних дисциплін за фахом «Радіотехніка». Підготовка в області радіотехніки для різних сфер професійної діяльності фахівця:

проектно-конструкторської;
виробничо-технологічної;
науково-дослідної;
організаційно-управлінської;
технагляду;
сервісно-експлуатаційної.

У завдання дисципліни входить навчання студента знань по

класифікації, фундаментальним властивостям і основними характеристиками радіосигналів і радіоцепей в тимчасовій і частотних областях, законам перетворення сигналів в різних радіоцепях;
методам аналізу передачі детерменірованних і випадкових коливань через лінійні (з постійними параметрами), параметричні, нелінійні і дискретні ланцюга, межі застосування і властивості методів;
способам закладення і добування інформації з радіосигналів, принципам побудови пристроїв для цих цілей, джерелами і способами зменшення помилок і спотворень переданого повідомлення;
основам синтезу ланцюгів;
методам оптимальної фільтрації сигналів;

Місце дисципліни в структурі ООП ВПО

Дисципліна «Радіотехнічні ланцюги і сигнали» відноситься до загальнопрофільними дисциплін:

Код УЦ ООП навчального циклу основної освітньої програми (розділу) - Б3;
Професійний цикл;
Базова (загальноосвітня) частину.

Взаємозв'язок з іншими дисциплінами

Курс «Радіотехнічні ланцюги і сигнали» ґрунтується на знанні «Математики», «Фізики», «Електроніки», «Цифрових пристроїв і мікропроцесорів», «Схемотехніка аналогових електронних пристроїв», «Основ теорії ланцюгів», «Електродинаміки і поширення радіохвиль» і є базою для вивчення «Передавачів і механізмів формування сигналів», «пристроїв прийому і обробки сигналу», «Радіотехнічних систем», «Радиоавтоматика» і ін.

Компетенції того, хто навчається. Формуються в результаті освоєння дисципліни

В результаті освоєння дисципліни навчається повинен мати наступні загальнокультурних компетенціями (ОК)

Здатністю володіти культурою мислення, здатність до узагальнення, аналізу, сприйняття інформації, постановці мети і вибору шляхів її досягнення (ОК-1)
Здатністю логічно вірно, аргументовано і ясно будувати усну і письмову мову (ОК-2)
Здатністю до кооперації з колегами, роботі в колективі (ОК-3)
Здатністю використовувати основні закони природничо-наукових дисциплін у професійній діяльності, застосовувати методи математичного аналізу і моделювання, теоретичного і експериментального дослідження (ОК-10),

а також наступними професійними компетенціями (ПК)

Здатністю представляти адекватну сучасному рівню знань наукову картину світу на основі знання основних положень, законів і методів природничих наук і математики (ПК-1)
Здатністю виявляти природничо сутність проблем, що виникають в ході професійної діяльності, залучати для їх вирішення відповідний фізико-математичний апарат (ПК-2)
Готовністю враховувати сучасні тенденції розвитку електроніки, вимірювальної та обчислювальної техніки, інформаційних технологій у своїй професійній діяльності (ПК-3)
Здатність володіти методами вирішення завдань аналізу і розрахунку характеристик електричних ланцюгів (ПК-4)
Здатністю володіти основними прийомами обробки та подання експериментальних даних (ПК-5)
Здатність збирати, обробляти, аналізувати і систематизувати науково-технічну інформацію з тематики дослідження, використовувати досягнення вітчизняної та зарубіжної науки, техніки і технології (ПК-6)
Здатністю здійснювати збір та аналіз вихідних даних для розрахунку і проектування деталей, вузлів і пристроїв радіотехнічних систем (ПК-9)
Готовністю виконувати розрахунок і проектування деталей, вузлів і пристроїв радіотехнічних систем відповідно до технічного завдання з використанням засобів автоматизації проектування (ПК-10)
Готовністю організовувати метрологічне забезпечення виробництва (ПК-16)
Здатністю здійснювати збір та аналіз науково-технічної інформації, узагальнювати вітчизняний і зарубіжний досвід в області радіотехніки, проводити аналіз патентної літератури (ПК-18)
Здатністю реалізовувати програми експериментальних досліджень, включно з вибором технічних засобів і обробку результатів (ПК-20)
Здатністю виконувати завдання в області сертифікації технічних засобів, систем, процесів, устаткування і матеріалів (ПК-25)
Здатністю проводити перевірку, наладку і регулювання обладнання та налаштування програмних засобів, які використовуються для розробки, виробництва і налаштування радіотехнічних пристроїв і систем (ПК-27)
Здатністю брати участь в організації технічного обслуговування і налаштування радіотехнічних пристроїв і систем (ПК-29)
Готовністю здійснювати перевірку технічного стану і залишкового ресурсу обладнання, організовувати профілактичні огляди і поточної ремонт (ПК-30)
Здатністю розробляти інструкції з експлуатації технічного обладнання та програмного забезпечення (ПК-32)

В результаті освоєння дисципліни навчається повинен:
знати:

основні типи активних приладів, їх моделі та способи їх кількісного опису при використанні в радіотехнічних ланцюгах і пристроях;
методи аналізу ланцюгів постійного і змінного струму в тимчасовій і частотній областях;
основні методи вимірювання характеристик радіотехнічних ланцюгів і сигналів, оцінки їх надійності та точності;
основні види детермінованих і випадкових сигналів в радіотехніці і методи їх перетворення;
стандартні пакети прикладних програм, орієнтованих на рішення наукових і проектних завдань радіоелектроніки;
принципи побудови пристроїв обробки сигналів в радіосистеми і комплексах різного призначення;

вміти:

використовувати стандартні пакети прикладних програм для вирішення практичних завдань;
застосовувати комп'ютерні системи та пакети прикладних програм для проектування та дослідження радіотехнічних пристроїв;
застосовувати статистичні теорії обнаруженія- розрізнення сигналів, оцінювання їх параметрів і фільтрації інформаційних процесів;
використовувати теорію оптимального прийому сигналів при проектуванні радіосистем передачі інформації;

володіти:

методами і засобами розробки та оформлення технічної документації;
моделями активних приладів, використовуваних в радіотехніці;
методами аналізу електричних ланцюгів в стаціонарному і перехідному режимах;
спектральними методами аналізу детермінованих і випадкових сигналів і їх перетворень в електричних ланцюгах;
типовими програмними засобами для автоматизації проектування і моделювання радіоелектронних кіл, пристроїв і систем;
статистичними методами аналізу і синтезу радіотехнічних систем і пристроїв.

СТРУКТУРА І ЗМІСТ ДИСЦИПЛІНИ

4.1. теоретичний курс

4.1.1. Вступ
Вимоги навчального плану і робочої програми з дисципліни. Бали рейтинговий системи атестації студентів. Рекомендації з вивчення курсу, взаємозв'язок з іншими дисциплінами.

Література. Структурна схема системи передачі інформації. Основні радіотехнічні процеси. Основні поняття, терміни і визначення.

Предмет і завдання дисципліни, її місце в системі знань інженера. Роль радіотехніки в наукових розробках і в промисловому виробництві.

Вимоги до курсової роботи.
4.1.2. Основні характеристики сигналів. Класифікація сигналів.
Типові радіотехнічні ланцюга. Критерії класифікації. Детерміновані і випадкові, безперервні, дискретні, квантовані і цифрові сигнали, що управляють і модульовані коливання. Особливості поширення радіохвиль різних діапазонів.
4.1.3. Спектральний аналіз періодичних сигналів.
Узагальнений ряд Фур'є. Гармонійний аналіз періодичних сигналів.
4.1.4. Спектральний аналіз неперіодичних сигналів.
Перетворення Фур'є і його властивості.
4.1.5. Розподіл потужності в спектрі періодичного сигналу і енергії в спектрі непериодического сигналу
Незалежність середньої потужності періодичного сигналу від фаз окремих гармонік. Рівність Парсеваля. Співвідношення між тривалістю сигналу і шириною спектру (лема Рімана). Приклади.
4.1.6. Одиничний імпульс і одиничний скачок
Поняття про дельта-функції (імпульсі) як граничному вираженні деяких імпульсів одиничної площі. Дельта-функція в тимчасовій і частотній областях, її спектр і властивості. Одиничний скачок, способи його введення, зв'язок з дельта-функцією, спектр. Висновки.
4.1.7. Кореляційний аналіз детермінованих коливань.
Поняття кореляційної функції детермінованого сигналу, її властивості, зв'язок з спектральної характеристикою. Взаємна кореляційна функція. Когерентність. Приклади.
4.1.8. Дискретизація сигналів. Теорема і ряд Котельникова.
Подання сигналів з обмеженою частотної смугою у вигляді ряду Котельникова. Число ступенів свободи сигналу. Теорема відліків в частотній області.
4.1.9. Лінійні радіоцепі з постійними параметрами.
Визначення та основні властивості лінійних ланцюгів. АЧХ і ФЧХ аперіодичного і резонансного підсилювачів. Методи визначення АЧХ і ФЧХ. Приклади. Ідеальні і реальні диференціюють і інтегрують ланцюга, їх АЧХ і ФЧХ, застосування операційних підсилювачів. Порівняння тимчасових характеристик ідеальних та реальних ланцюгів.
4.1.10. Лінійні ланцюга зі зворотним зв'язком.
Основні характеристики систем зі зворотним зв'язком. Критерії стійкості. Негативний зворотний зв'язок. Системи з затримкою в ланцюзі зі зворотним зв'язком. Імпульсна характеристика ідеального і реального гребенчатого фільтра.
4.1.11. Радіосигнали, АМ-коливання і їх спектри.
Умови повільності зміни амплітуди, фази, частоти. АМ-коливання, основні поняття і визначення. Амплітудна модуляція. Спектр і векторна діаграма АМ-коливання при модуляції гармонійним і складним сигналом. Приклади.
4.1.12. Кутова модуляція. Спектр коливання з УМ.
Фаза і миттєва частота коливання. Спектр коливання при УМ. Спектр сигналу. Зв'язок ФМ і ЧМ. Радіоімпульс з ЛЧМ сигналом з великою базою.
4.1.13. Спектр коливання при змішаній амплітудно-кутовий модуляції.
Загальне уявлення таких коливань. Спектр коливання при змішаній амплітудно-фазової модуляції гармонійним сигналом однієї частоти (2 випадки). Причини несиметрії спектра.
4.1.14. Що огинає, частота і фаза вузькосмугового коливання.
Багатозначність визначення обвідної і фази вузькосмугового коливання. Встановлення неоднозначності введенням додаткового, сполученого з Гильберту сигналу. Основні співвідношення. Властивості обвідної, визначення миттєвої частоти і фази коливання по заданому сигналу. Приклад бігармонічного коливання.
4.1.15. Аналітичний сигнал.
Узагальнення поняття комплексної амплітуди. Поняття комплексної обвідної. Аналітичний (комплексний) сигнал і його зв'язок з заданим фізичним сигналом, властивості і зв'язок спектрів вихідного сигналу, що обгинає, комплексної обвідної і аналітичного сигналу. Властивості аналітичного сигналу і перетворення Гільберта.
4.1.16. Дискретизація вузькосмугового коливання по Котельникова.
Зв'язок періоду (частоти) вибірок зі спектром обвідної і фази модульованого коливання. Різниця в інформаційній ємності сигналів з різними видами модуляції.
4.1.17. Проходження детермінованих коливань через лінійні ланцюги з постійними параметрами.
Методи аналізу проходжень коливань в лінійних ланцюгах. Спектральний метод. Приклад. Метод інтеграла накладення. Приклад.
4.1.18. Вплив радіосигналів на виборчі ланцюга.
Особливості передачі сигналів через виборчі ланцюга. Наближений спектральний метод, спрощений метод інтеграла накладення. Особливості їх застосування.
4.1.19. Спотворення модульованих коливань у виборчих ланцюгах.
Спотворення АМ-сигналів. Спотворення ФМ і ЧМ-сигналів. Метод миттєвої частоти на прикладі резонансного підсилювача.
4.1.20. Нелінійні ланцюги і методи нелінійної теорії. Нелінійні елементи, їх характеристики і властивості.
Нелінійні елементи. Апроксимація нелінійних характеристик. Перетворення спектра в ланцюзі з резистивним нелінійним елементом при дії одного і двох синусоїдальних напруг. Теорія комбінаційних частот. Нелінійна ланцюг з фільтрацією.
4.1.21. Отримання і детектування АМ-коливань.
Отримання АМ_колебаній. Детектування АМ-коливань. Умови неспотвореного детектування коливань.
4.1.22. Частотні і фазовий детектування, перетворення частоти сигналів, синхронне детектування.
Принципи побудови частотних і фазових детекторів, особливості перетворювачів частоти синхронне детектування сигналу.
4.1.23. Структура автоколебательной системи.
Визначення коливальної системи. Структура автогенератора. Механізм виникнення автоколивань. Умови балансу фаз і амплітуд. Сталий режим генератора. М'який і жорсткий режим генератора. М'який і жорсткий режими самозбудження. Стабільність частоти. Нелінійне рівняння автогенератора. Автогенератори з коливальним контуром, з внутрішньої зворотним зв'язком, РС-генератори. Кутова модуляція в автогенераторі.
4.1.24. Параметричні ланцюга.
Принципи реалізації параметричних кіл та їх основні властивості. Проходження коливань через параметричні ланцюга. Передавальна функція.
4.1.25. Імпульсна характеристика параметричної ланцюга.
Отримання імпульсної характеристики для ланцюга першого порядку. Приклад. Відмінності від ланцюга з постійними параметрами.
4.1.26. Принцип параметричного посилення.
Принцип параметричного посилення. Отримання схеми заміщення реактивності, що змінюється за гармонійним законом. Одноконтурний параметричний підсилювач.
4.1.27. Застосування параметричних кіл.
Параметричні модулятори, детектори, перетворювачі частоти.
4.1.28. Характеристики випадкових коливань.
Класифікація випадкових процесів. Закони розподілу випадкових процесів. Стаціонарні випадкові процеси. Ергодична властивість.
4.1.29. Опис випадкових сигналів в частотній і тимчасовій областях.
Спектральна щільність потужності і кореляційна функція випадкового процесу. Теорема Вінера-Хинчина. Модель випадкового процесу у вигляді «білого шуму». Приклади.
4.1.30. Вузькополосні випадкові процеси.
Розкладання сигналу на квадратурні незалежні складові. Отримання законів розподілу кореляційної функції обвідної, частоти і фази вузькосмугового нормального шуму.
4.1.31. Марковские процеси.
Основні визначення. Узагальнене рівняння Маркова. Області застосування марковських процесів.
4.1.32. Перетворення характеристик випадкового процесу.
Визначення спектральної щільності потужності і кореляційної функції вихідного сигналу. Вплив «білого» шуму на лінійні ланцюги.
4.1.33. Поширення суми гармонійних коливань з випадковими фазами.
Метод характеристичних функцій і його застосування для оцінок розподіл суми гармонійних коливань з випадковими фазами.
4.1.34. Нормалізація випадкових процесів в вузькосмугових колах.
Вплив послідовності однакових імпульсів з випадковою фазою на узкополосную систему, вплив ЧС-коливання з випадковим періодом модуляції на узкополосную систему. Умови, при яких буде відбуватися нормалізація. Денормализация.
4.1.35. Вплив суми гармонійного сигналу і шуму на амплітудний детектор.
Закон розподілу і кореляційна функція шуму, що пройшов детектор. Основні співвідношення при проходженні через детектор адитивної суміші сигналу шуму. Відношення сигнал / перешкода.
4.1.36. Вплив сигналу і шуму на частотний детектор і амплітудний резонансний обмежувач.
Статичні характеристики сигналу на виході ланцюга. Відношення сигнал / перешкода на виході при різних співвідношеннях на виході.
4.1.37. Перетворення закону розподілу і енергетичного спектру в Безінерційна нелінійному елементі.
Перетворення закону розподілу в лінійному елементі з однозначною і неоднозначною зворотного характеристикою. Методи відшукання енергетичних характеристик процесу на виході нелінійної ланцюга.
4.1.38. Оптимальна фільтрація на тлі перешкод.
Поняття про основні завдання статистичної радіотехніки на прикладах різних систем. Узгоджена фільтрація заданого сигналу. Нерівність Шварца.
4.1.39. Частотні і тимчасові характеристики узгодженого фільтра. Фізична здійсненність.
Частотна характеристика фільтра і її зв'язок з частотним спектром вхідного сигналу. Імпульсна характеристика фільтра і її зв'язок з вхідним сигналом. Критерій Пелі-Вінера.
4.1.40. Сигнал і перешкода на виході узгодженого фільтра.
Форма корисного сигналу на виході. Кореляційні функції детермінованих сигналів. Приклади.
4.1.41. Приклади побудови узгоджених фільтрів.
Синтез і відшукання сигналу на виході узгоджених фільтрів, коли на вході пачка однакових імпульсів, імпульс з ЛЧМ. Гребінчастий фільтр.
4.1.42. Формування сигналу сполученого з заданим фільтром.
Принцип формування сигналу узгодженого з даними фільтром.
4.1.43. Фільтрація заданого сигналу при «Не білому шумі».
Процедура відбілювання шуму. Побудова узгодженого фільтра.
4.1.44. Коди Баркера.
М- позиційні коди. Структурна схема узгодженого фільтра для коду Баркера.
4.2. Практичні заняття
Практичні заняття орієнтовані на рішення задач і прикладів, відповідних теоретичного курсу і службовців для застосування отриманих знань до вирішення прикладних завдань. Введено розрахункові завдання по деяких розділах із залученням обчислювальної техніки з метою полегшення і прискорення обчислювальної роботи, дослідження нелінійних задач, що не піддаються аналітичному рішенню, моделювання процесів і ланцюгів.
Тема 1. Спектральний аналіз періодичних сигналів.

Мета занять: Застосування рядів Фур'є для спектрального аналізу періодичних сигналів різної форми. В аудиторії студенти отримують навички по визначенню спектрів сигналів. Підсумком заняття є вміння студентів визначити амплітудний і фазовий спектр періодичних сигналів.
Тема 2. Спектральний аналіз неперіодичних сигналів.

Мета занять: Застосування інтегрального перетворення Фур'є для спектрального аналізу неперіодичних сигналів. При визначенні спектрів сигналів студенти отримують навички аналізу спектру керуючих сигналів, вчаться визначати ефективну ширину спектра сигналів.
Тема 3. Передача сигналів через лінійні ланцюги з постійними параметрами.

Мета занять: Аналіз проходження сигналів через лінійні ланцюги. Студенти вчаться застосовувати спектральний метод інтеграла положення при аналізі передачі сигналів через лінійні ланцюги, знайомляться з імпульсними характеристиками різних лінійних ланцюгів з постійними параметрами.
Тема 4. Аналіз амплітудно-модульованих сигналів.

Мета занять: Вивчення структури спектра АМ-коливань. Студенти на занятті визначають спектри АМ-коливань з різними огинають, спектральні і векторні діаграми АМ-сигналів.
Тема 5. Аналіз радіосигналів з кутовою модуляцією.

Мета занять: Вивчення структури спектра коливань при кутовий модуляції. Студенти вчаться розрізняти радіосигнали з фазової і частотної модуляцією, визначати ефективну ширину спектра таких радіосигналів.
Тема 6. Передача радіосигналів через виборчі ланцюга.

Мета занять: Отримання навичок застосування методів аналізу передачі радіосигналів через виборчі ланцюга. Аналіз базується на наближених характеристиках виборчих ланцюгів - амплітудно-частотної і імпульсної. Дається порівняння з точними методами.
Тема 7. Апроксимація вольтамперних характеристик нелінійних ланцюгів.

Мета занять: Вивчення можливих режимів роботи нелінійних елементів. На підставі цього студенти отримують навички з розробки схем модуляторів, детекторів, змішувачів.
Тема 8. Модуляція і демодуляція.

Мета занять: розрахунок схем модуляторів і демодуляторів. Студенти знайомляться з практичними схема не нелінійних елементах, за допомогою яких здійснюється перетворення сигналів і методиками їх розрахунку.
Тема 9. Випадкові процеси. Характеристики випадкових процесів.

Мета занять: Отримання навичок застосування теорії ймовірності до аналізу випадкових процесів. Студенти знайомляться з законами розподілу ймовірності радіосигналів, визначають їх числові характеристики.
Тема 10. Передача випадкових процесів через лінійні ланцюги.

Мета занять: Отримання навичок аналізу характеристик випадкового процесу при передачі його через лінійні ланцюги. Студенти вивчають і застосовують методи аналізу для різних цілей.
Тема 11. Передача випадкових процесів через нелінійні ланцюги.

Мета занять: Вивчення передачі випадкових процесів через типові радіотехнічні вузли. Студенти повинні розраховувати характеристики випадкових сигналів при передачі їх через ланцюга - нелінійний елемент плюс навантаження (типові вузли).
Тема 12. Узгоджені фільтри.

Мета занять: Освоєння методик відгуку узгодженого фільтра на заданий сигнал і синтез структури фільтра для деяких сигналів. Студенти розраховують кореляційні функції різних сигналів, синтезують узгоджені фільтри для заданих сигналів, визначають ставлення сигнал / перешкода на вході і виході фільтра.
4.3. Лабораторні роботи.
Лабораторний практикум з курсу «Радіотехнічні ланцюги і сигнали» розрахований на закріплення теоретичних знань, набуття навичок і вивчення методик експериментальних досліджень, різних сигналів, ланцюгів і їх характеристик, і передбачає виконання 8 лабораторних робіт по 4 академічні години (два відводиться для самостійної роботи по складанню плану експериментальних досліджень по темі, запропонованої викладачів). Роботи виконуються в два цикли, бригадами з 2-3 студентів (з урахуванням розбиття академічної групи на 2 підгрупи).

За виконану роботу кожним студентом оформляється звіт АТ встановленою формою. Своєчасна захист робіт - підстава для заліку до лабораторного практикуму.

Тема 1. Типові лінійні радіотехнічні ланцюга.

Тема 2. Спектральний аналіз.

Тема 3. Модуляція сигналів.

Тема 4. Транзисторні автогенератори.

Тема 5. Проходження амплітудно-модульованих коливань через виборчі ланцюга.

Тема 6. Закони розподілу випадкових процесів.

Тема 7.Корреляціонний аналіз сигналів.

Тема 8. Перетворення кореляційних функцій в лінійних радіотехнічних ланцюгах.

4.4. Курсова робота.
У типовій роботі студенти розраховують сигнал і його спектр на виході конкретної радіоцепі або знаходять оптимальний варіант фільтра по заданому сигналу і шуму.

У курсовому проекті необхідно:

сторінка 1

Глава 1 Елементи загальної теорії радіотехнічних сигналів

Термін «сигнал» часто зустрічається не тільки в науково-технічних питаннях, а й у повсякденному житті. Іноді, не замислюючись про суворість термінології, ми ототожнюємо такі поняття, як сигнал, повідомлення, інформація. Зазвичай це не призводить до непорозумінь, оскільки слово «сигнал» походить від латинського терміна «signum» - «знак», що має широкий смисловий діапазон.

Проте, приступаючи до систематичного вивчення теоретичної радіотехніки, слід по можливості уточнити змістовний сенс поняття «сигнал». Відповідно до прийнятої традицією сигналом називають процес зміни в часі фізичного стану будь-якого об'єкта, службовець для відображення, реєстрації та передачі повідомлень. У практиці людської діяльності повідомлення нерозривно пов'язані з ув'язненою в них інформацією.

Коло питань, які базуються на поняттях «повідомлення» і «інформація», досить широкий. Він є об'єктом пильної уваги інженерів, математиків, лінгвістів, філософів. У 40-х-роках К. Шеннон завершив початковий етап розробки глибокого наукового напрямку - теорії інформації.

Слід сказати, що згадані тут проблеми, як правило, далеко виходять за рамки курсу «Радіотехнічні ланцюги і сигнали». Тому в цій книзі не буде викладатися зв'язок, який існує між фізичним виглядом сигналу і сенсом укладеного в ньому повідомлення. Тим більше не буде обговорюватися питання про цінності інформації, що містяться в повідомленні і в кінцевому рахунку в сигналі.

1.1. Класифікація радіотехнічних сигналів

Приступаючи до вивчення будь-яких нових об'єктів або явищ, в науці завжди прагнуть провести їх попередню класифікацію. Нижче така спроба зроблена стосовно до сигналів.

Основна мета - вироблення критеріїв класифікації, а також, що дуже важливо для подальшого, встановлення певної термінології.

Опис сигналів за допомогою математичних моделей.

Сигнали як фізичні процеси можна вивчати за допомогою різних приладів і пристроїв - електронних осцилографів, вольтметрів, приймачів. Такий емпіричний метод має істотний недолік. Явища, які спостерігаються експериментатором, завжди виступають як приватні, поодинокі прояви, позбавлені тієї ступенем узагальненості, яка дозволила б судити про їх фундаментальні властивості, прогнозувати результати в умовах, що змінилися.

Для того щоб зробити сигнали об'єктами теоретичного вивчення і розрахунків, - слід вказати спосіб їх математичного опису або, кажучи мовою сучасної наукн, створити математичну модель досліджуваного сигналу.

Математичною моделлю сигналу може бути, наприклад, функціональна залежність, аргументом якої є час. Як правило, в подальшому такі математичні моделі сигналів будуть позначатися символами латинського алфавіту s (t), u (t), f (t) і т.д.

Створення моделі (в даному випадку фізичного сигналу) - перший суттєвий крок на шляху систематичного вивчення властивості явища. Перш за все математична модель дозволяє абстрагуватися від конкретної природи носія сигналу. У радіотехніці одна і та ж математична модель з рівним успіхом описує струм, напруга, напруженість електромагнітного поля і т. Д.

Істотна сторона абстрактного методу, що базується на понятті математичної моделі, полягає в тому, що ми отримуємо можливість описувати саме ті властивості сигналів, які об'єктивно виступають як визначально важливі. При цьому ігнорується велике число другорядних ознак. Наприклад, в переважній більшості випадків вкрай важко підібрати точні функціональні залежності, які відповідали б електричних коливань, які спостерігаються експериментально. Тому дослідник, керуючись усією сукупністю доступних йому відомостей, вибирає з готівкового арсеналу математичних моделей сигналів ті, які в конкретній ситуації найкращим і найпростішим чином описують фізичний процес. Отже, вибір моделі - процес в значній мірі творчий.

Функції, що описують сигнали, можуть приймати як речові, так і комплексні значення. Тому в подальшому часто будемо говорити про речових і комплексних сигналах. Використання того чи іншого принципу - справа математичного зручності.

Знаючи математичні моделі сигналів, можна порівнювати ці сигнали між собою, встановлювати їх тотожність і відмінність, проводити класифікацію.

Одномірні і багатовимірні сигнали.

Типовим для радіотехніки сигналом є напруга на затискачах будь-якої ланцюга або струм в гілці.

Такий сигнал, що описується однією функцією часу, прийнято називати одномірним. У цій книзі найчастіше будуть вивчатися одномірні сигнали. Однак іноді зручно вводити в розгляд багатовимірні, або векторні, сигнали виду

утворені деякими безліччю одновимірних сигналів. Ціле число N називають розмірністю такого сигналу (термінологія запозичена з лінійної алгебри).

Багатовимірним сигналом служить, наприклад, система напруг на затискачах багатополюсника.

Відзначимо, що багатовимірний сигнал - упорядкована сукупність одновимірних сигналів. Тому в загальному випадку сигнали з різним порядком проходження компонент не рівні один одному:

Багатовимірні моделі сигналів особливо корисні в тих випадках, коли функціонування складних систем аналізується за допомогою ЕОМ.

Детерміновані і випадкові сигнали.

Інший принцип класифікації радіотехнічних сигналів заснований на можливості або неможливості точного передбачення їх миттєвих значень в будь-які моменти часу.

Якщо математична модель сигналу дозволяє здійснити таке пророцтво, то сигнал називається детермінованим. Способи його завдання можуть бути різноманітними - математична формула, обчислювальний алгоритм, нарешті, словесний опис.

Строго кажучи, детермінованих сигналів, так само як і відповідних їм детермінованих процесів, не існує. Неминуче взаємодія системи з оточуючими її фізичними об'єктами, наявність хаотичних теплових флуктуацій і просто неповнота знань про початковий стан системи - все це змушує розглядати реальні сигнали як випадкові функції часу.

У радіотехніці випадкові сигнали часто проявляють себе як перешкоди, що перешкоджають вилученню йнформаціі з прийнятого коливання. Проблема боротьби з перешкодами, підвищення завадостійкості радиоприема - одна з центральних проблем радіотехніки.

Може здатися, що поняття «випадковий сигнал» суперечливо. Однак Це не так. Наприклад, сигнал на виході приймача радіотелескопу, спрямованого на джерело космічного випромінювання, являє собою хаотичні коливання, що несуть, проте, різноманітну інформацію про природний об'єкт.

Між детермінованими і випадковими сигналами немає непереборної кордону.

Дуже часто в умовах, коли рівень перешкод значно менше рівня корисного сигналу з відомою формою, більш проста детермінована модель виявляється цілком адекватною поставленому завданню.

Методи статистичної радіотехніки, розвинені в останні десятиліття для аналізу властивостей випадкових сигналів, мають багато специфічних рис і базуються на математичному апараті теорії ймовірностей і теорії випадкових процесів. Цьому колу питань буде цілком присвячений ряд глав цієї книги.

Імпульсні сигнали.

Дуже важливий для радіотехніки клас сигналів являють собою імпульси, т. Е. Коливання, що існують лише в межах кінцевого відрізка часу. При цьому розрізняють відеоімпульси (рис. 1.1, а) і радіоімпульси (рис. 1.1, б). Різниця між цими двома основними видами імпульсів полягає в наступному. Якщо - відеоімпульс, то відповідний йому радіоімпульс (частота і початкова довільні). При цьому функція називається обвідної радіоімпульсу, а функція - його заповненням.

Мал. 1.1. Імпульсні сигнали і їх характеристики: а - відеоімпульс, б - радіоімпульс; в - визначення числових параметрів імпульсу

У технічних розрахунках замість повної математичної моделі, яка враховує подробиці «тонкої структури» імпульсу, часто користуються числовими параметрами, що дають спрощене уявлення про його форму. Так, для видеоимпульса, близького але формі до трапеції (рис. 1.1, в), прийнято визначати його амплітуду (висоту) А. З часових параметрів вказують тривалість імпульсу тривалість фронту і тривалість зрізу

У радіотехніці мають справу з імпульсами напруги, амплітуди яких лежать в межах від часток мікровольта до декількох кіловольт, а тривалості досягають часткою наносекунди.

Аналогові, дискретні та цифрові сигнали.

Закінчуючи короткий огляд принципів класифікації радіотехнічних сигналів, зазначимо таке. Часто фізичний процес, який породжує сигнал, розвивається в часі таким чином, що значення сигналу можна вимірювати в. будь-які моменти часу. Сигнали цього класу прийнято Називати аналоговими (континуальними).

Термін «аналоговий сигнал» підкреслює, чтодакой сигнал «аналогічний», повністю подібний до породжує його фізичному процесу.

Одновимірна аналоговий сигнал наочно представляється своїм графіком (осцилограмою), який може бути як безперервним, так і з точками розриву.

Спочатку в радіотехніці використовувалися сигнали виключно аналогового типу. Такі сигнали дозволяли з успіхом вирішувати щодо нескладні технічні завдання (радіозв'язок, телебачення і т. Д.). Аналогові сигнали було просто генерувати, приймати і обробляти за допомогою доступних в ті годй засобів.

Зрослі вимоги до радіотехнічним системам, різноманітність застосувань змусили шукати нові принципи їх побудови. На зміну аналоговим в ряді випадків прийшли імпульсні системи, робота яких заснована на використанні дискретних сигналів. Найпростіша математична модель дискретного сигналу - це рахункова безліч точок - ціле число) на осі часу, в кожній з яких визначено отсчетное значення сигналу. Як правило, крок дискретизації для кожного сигналу постійний.

Одна з переваг дискретних сигналів в порівнянні з аналоговими - відсутність необхідності відтворювати сигнал безперервно в усі моменти часу. За рахунок цього з'являється можливість по одній і тій же радіолінії передавати повідомлення від різних джерел, організовуючи багатоканальну зв'язок з поділом каналів за часом.

Інтуїтивно ясно, що швидко змінюються в часі аналогові сигнали для їх дискретизації вимагають малого кроку. У гл. 5 цей фундаментально важливе питання буде детально досліджений.

Особливою різновидом дискретних сигналів є цифрові сигнали. Для них характерно те, що відлікові значення представлені в формі чисел. З міркувань технічних зручностей реалізації та обробки зазвичай використовують двійкові числа з обмеженим і, як правило, не дуже великим числом розрядів. Останнім часом намітилася тенденція до широкого впровадження систем з цифровими сигналами. Це пов'язано зі значними успіхами, досягнутими мікроелектронікою та інтегральної схемотехнікою.

Слід мати на увазі, що по суті будь-який дискретний або цифровий сигнал (мова йде про сигнал - фізичному процесі, а не про математичну модель) є сигналом аналоговим. Так, повільно змінюється в часі аналоговому сигналу можна зіставити його дискретний образ, який має вигляд послідовності прямоугольйих видеоимпульсов однаковою тривалості (рис. 1.2, а); висота етнх імпульсів пропорційна значенням в відлікових точках. Однак можна зробити й по іншому, зберігаючи висоту імпульсів постійної, але змінюючи їх тривалість відповідно до поточних відліковими значеннями (рис. 1.2, б).

Мал. 1.2. Дискретизація аналогового сигналу: а - при змінної амплітуді; б - при змінної тривалості відлікових імпульсів

Обидва представлених тут сцособа дискретизації аналогового сигналу стають еквівалентними, якщо покласти, що значення аналогового сигналу в точках дискретизації пропорційні площі окремих видеоимпульсов.

Фіксування відлікових значень у вигляді чисел здійснюється також шляхом відображення останніх у вигляді послідовності відеоімпульсів. Двійкова система числення ідеально пристосована для цієї процедури. Можна, наприклад, зіставити одиниці високий, а нулю - низький рівень потенціалу, f Дискретні сигнали і їх властивості будуть детально вивчатися в гл. 15.

Міністерством освіти

Республіка Білорусь

· Реєстраційний № ТД-I.008 / тип.

·

Теоретичні основи радіотехніки

за спеціальностями 1Радіоінформатіка,

УПОРЯДНИК:

Доцент кафедри радіотехнічних пристроїв Установи освіти «Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки», кандидат технічних наук, доцент

РЕЦЕНЗЕНТИ:

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

«Теоретичні основи радіотехніки» - це одна з дисциплін, що визначає своїм змістом професійну підготовку інженерів за спеціальностями 1Радіоінформатіка, Радіоелектронна захист інформації. Мета дисципліни полягає у вивченні теоретичних основ сучасної радіотехніки, пов'язаних з аналізом радіотехнічних сигналів і пристроїв, використання отриманих знань в якості основи при вивченні наступних радіотехнічних дисциплін.

Дисципліна «Теоретичні основи радіотехніки» передбачає вивчення теорії детермінованих і випадкових радіосигналів, принципів їх отримання і перетворення в радіотехнічних пристроях, методів аналізу лінійних, нелінійних і параметричних кіл, схемного побудови типових пристроїв каналу зв'язку та інших інформаційних систем, питань оптимальної і цифрової обробки сигналів. У дисципліні використовуються сучасні математичні методи вирішення завдань аналізу радіотехнічних сигналів і ланцюгів. Завдання дисципліни - сформувати такий обсяг теоретичних і фізичних знань, які забезпечать розуміння і подальше вивчення основних проблем синтезу та аналізу складних радіотехнічних систем, оцінки їх якості за різними критеріями.

Типова програма з дисципліни «Теоретичні основи радіотехніки» розрахована на обсяг 170 навчальних годин. Зразкове розподіл навчальних годин за видами занять: лекцій - 102 години, лабораторних і практичних занять - 68 годин.

В результаті вивчення дисципліни студенти повинні

знати:

Математичні моделі сигналів, методи опису і аналізу їх властивостей;

Методи аналізу лінійних, нелінійних і параметричних кіл;

Схемне побудова і принципи роботи типових пристроїв радіотехнічного каналу зв'язку;

Основні положення статистичного аналізу випадкових сигналів;

Методи аналізу процесів лінійного та нелінійного перетворень випадкових сигналів;

Елементи теорії оптимальної лінійної фільтрації;

Основи теорії цифрової обробки сигналів;

вміти:

Класифікувати радіотехнічні сигнали і пристрої в системі різних показників;

Вирішувати завдання аналізу сигналів і їх перетворень із застосуванням сучасного математичного апарату та ЕОМ;

Аналізувати процес функціонування радіотехнічних пристроїв в різних режимах;

Синтезувати схеми оптимальних і цифрових фільтрів;

Проводити експериментальний аналіз сигналів і процесів їх обробки з використанням натурного моделювання і моделювання на ЕОМ, оформляти результати експериментів і формулювати відповідні висновки;

набути навичок:

Рішення задач спектрального і кореляційного аналізу радіотехнічних сигналів;

Застосування ЕОМ для розрахунку спектральних і тимчасових характеристик сигналів і основних параметрів процесу їх перетворень;

Проведення експериментальних досліджень радіотехнічних сигналів і ланцюгів.

Перелік дисциплін, на яких базується дисципліна «Теоретичні основи радіотехніки»: вища математика, теорія ймовірностей, фізика, основи електротехніки, електронні прилади, основи теорії кіл.

ВСТУП

Тематика дисципліни «Теоретичні основи радіотехніки», необхідність і особливості її вивчення, місце в системі підготовки фахівців з радіоінформатіке. Основні завдання радіотехніки і області її застосування, тенденції розвитку. Призначення радіотехнічних інформаційних систем, їх структура, класифікація, принципи функціонування. Класифікація сигналів. Проблема завадостійкості. Розвиток радіоелектронної промисловості в Республіці Білорусь.

Розділ 1. РАДІОТЕХНІЧНІ СИГНАЛ

Тема 1.1. АНАЛІЗ детермінованих сигналів

Математичні моделі та основні характеристики детермінованих сигналів. Векторне подання сигналів. Ортогональні сигнали і узагальнений ряд Фур'є. Похибка апроксимації рядом Фур'є.

Поняття спектра сигналу, необхідність його використання. Гармонійний спектральний аналіз і синтез періодичних сигналів. Тригонометричне і комплексне уявлення спектра періодичного сигналу. Розподіл потужності в спектрі періодичного сигналу.

Спектральний аналіз неперіодичних сигналів. Основні властивості перетворення Фур'є. Розподіл енергії в спектрі непериодического сигналу. Співвідношення між тривалістю сигналу і шириною його спектра. Зв'язок між спектрами періодичного і непериодического сигналів. Спектри випробувальних сигналів: сигналів, описуваних дельта функцією і одиничною функцією, гармонійного сигналу.

Кореляційний аналіз детермінованих сигналів. Зв'язок між кореляційної і спектральної характеристиками сигналу. Дискретизація і відновлення сигналів по теоремі відліків (теоремі Котельникова). Ряд Котельникова. Принципи тимчасового ущільнення каналів зв'язку.

Тема 1.2. модульованих сигналів

Необхідність застосування модульованих коливань. Види модуляції. Сигнали з амплітудною модуляцією. Векторне подання і спектри сигналів з амплітудною модуляцією. Енергетичні співвідношення. Балансна і односмугова амплітудні модуляції.

Кутова модуляція. Сигнали з частотної (ЧМ) і фазової (ФМ) модуляціями. Векторне подання і спектри сигналів з ЧМ і ФМ. Енергетичні співвідношення. Порівняльний аналіз амплітудної, частотної та фазової модуляцій. Радіоімпульс з частотною модуляцією, його властивості та основні характеристики.

Сигнали з імпульсною, амплітудно-імпульсної і через сигнал (цифровий) модуляціями. Методи модуляції, використовувані для передачі дискретних даних по каналах зв'язку обчислювальних мереж.

Узагальнене уявлення модульованих коливань у вигляді вузькосмугових сигналів. Що огинає, частота і фаза вузькосмугового сигналу. Аналітичний сигнал і його властивості.

Розділ 2. ПЕРЕТВОРЕННЯ СИГНАЛІВ В ЛІНІЙНИХ РАДІОТЕХНІЧНИХ ЛАНЦЮГАХ

Тема 2.1. ЛІНІЙНІ РАДІОТЕХНІЧНІ КОЛА З ПОСТІЙНИМИ ПАРАМЕТРАМИ

Класифікація лінійних ланцюгів. Основні властивості і характеристики лінійних ланцюгів, методи їх розрахунку і способи експериментального визначення. Пристрої диференціювання і інтегрування сигналів, їх характеристики. Фільтри. Активні лінійні ланцюги. Підсилювальні пристрої, класифікація і принцип роботи.

Лінійні радіотехнічні ланцюги зі зворотним зв'язком. Вплив зворотного зв'язку на характеристики пристроїв. Стійкість лінійних ланцюгів зі зворотним зв'язком. Критерії стійкості Гурвіца, Найквіста, Михайлова.

Тема 2.2. ПРОХОДЖЕННЯ детермінованих сигналів ЧЕРЕЗ ЛІНІЙНІ ЦЕПИ

Постановка завдання і методи аналізу лінійних ланцюгів. Тимчасової і спектральний методи аналізу, їх порівняльна характеристика. Проходження сигналів через диференціюються і інтегруючу ланцюга.

Особливості аналізу проходження широкосмугових і вузькосмугових сигналів через вузькосмугові ланцюга. Спрощений спектральний метод. Спрощений тимчасової метод (метод обвідної). Аналіз проходження сигналів з амплітудною і частотної модуляціями через резонансний підсилювач.

Розділ 3. ПЕРЕТВОРЕННЯ СИГНАЛІВ В нелінійних І ПАРАМЕТРИЧНИХ РАДІОТЕХНІЧНИХ ЛАНЦЮГАХ

Тема 3.1. НЕЛІНІЙНІ РАДІОТЕХНІЧНІ ЦЕПИ І МЕТОДИ ЇХ АНАЛІЗУ

Нелінійні радіотехнічні ланцюги, їх властивості та основні характеристики. Методи апроксимації характеристик нелінійних елементів. Перетворення спектра сигналу в ланцюзі з нелінійним елементом при статечної і кусочно-лінійної апроксимації характеристик. Метод кута відсічення.

Метод фазової площини. Фазові траєкторії, особливі точки, ізокліни, граничні цикли. Аналіз нелінійних пристроїв методом фазової площини.

Тема 3.2. НЕЛІНІЙНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ СИГНАЛІВ

Нелінійне резонансне посилення сигналів, режими роботи і параметри підсилювачів. Множення частоти. Синтез ідеального умножителя частоти. Резонансні і параметричні умножители частоти.

Отримання амплітудно-модульованих коливань. Амплітудні модулятори на основі резонансних підсилювачів і аналогових перемножителя напружень. Балансний модулятор. Випрямлення коливань. Принципи побудови і функціонування випрямлячів. Детектування сигналів з амплітудною модуляцією. Лінійний і квадратичний детектори. Синхронне детектування.

Отримання сигналів з кутовою модуляцією. Частотні і фазові модулятори. Принцип роботи цифрового частотного модулятора. Детектування сигналів з кутовою модуляцією. Частотне і фазовий детектування.

Перетворення частоти. Балансні перетворювачі частоти.

Принципи побудови модуляторів і демодуляторів (модемів), використовуваних в каналах зв'язку обчислювальних мереж.

Тема 3.3. автоколивальних система

Структурна схема автогенератора. Необхідність позитивного зворотного зв'язку. Виникнення коливань і стаціонарний режим роботи автогенератора. Баланс амплітуд і баланс фаз. "М'який" і "жорсткий" режими самозбудження. Квазілінійний метод аналізу стаціонарного режиму. Визначення амплітуди і частоти коливань, що генеруються в стаціонарному режимі.

Схеми автогенераторів. LC і RC автогенератори. Трьохточкові автогенератори з індуктивної та ємнісної зв'язками. Автогенератори на приладах з негативним диференціальним опором. Стабілізація частоти в автогенераторах.

Релаксаційні автогенератори. Мультивібратори, одновібратори.

Тема 3.4. ПАРАМЕТРИЧНІ ПРИСТРОЇ

Особливості та різновиди параметричних кіл. Енергетичні співвідношення в ланцюзі з нелінійної ємністю. Рівняння Менлі-Роу.

Диференціальне рівняння ланцюга зі змінною ємністю. Рівняння Матьє. Посилення сигналів в параметричних колах. Одноконтурний і двоконтурний параметричні підсилювачі. Параметричне збудження коливань. Ємнісний і індуктивний параметрони.

Розділ 4. ПЕРЕТВОРЕННЯ ВИПАДКОВИХ СИГНАЛІВ

Тема 4.1. ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИПАДКОВИХ СИГНАЛІВ

Випадкові сигнали і перешкоди в системах зв'язку і управління. Ймовірносно-статистичний підхід до опису фізичних явищ в радіотехніці. Випадковий процес як модель випадкового сигналу. Одномірні і багатовимірні закони розподілу ймовірностей випадкових процесів. Числові характеристики. Кореляційна функція як міра статистичних зв'язків. Поняття статистичної залежності випадкових процесів.

Стаціонарні та нестаціонарні випадкові процеси. Ергодіческіе випадкові процеси. Статистичні характеристики стаціонарних і ергодичної випадкових процесів.

Спектральна щільність потужності випадкового сигналу. Теорема Вінера-Хинчина. Співвідношення між шириною спектра і інтервалом кореляції. Деякі моделі випадкових сигналів: нормальний (гауссовский) шум, білий шум, вузькосмуговий випадковий процес, їх імовірнісні характеристики.

Тема 4.2. ЛІНІЙНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ВИПАДКОВИХ СИГНАЛІВ

Постановка завдання аналізу лінійних ланцюгів при впливі випадкових сигналів. Спектральна щільність потужності і кореляційна функція випадкового сигналу на виході лінійної ланцюга. Числові характеристики. Визначення законів розподілу випадкових сигналів на виході лінійної ланцюга. Ефект нормалізації випадкових сигналів в вузькосмугових колах.

Характеристики власних шумів лінійних ланцюгів. Диференціювання та інтегрування випадкових процесів.

Тема 4.3. НЕЛІНІЙНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ВИПАДКОВИХ СИГНАЛІВ

Постановка завдання аналізу нелінійних ланцюгів при впливі випадкових сигналів. Методи визначення законів розподілу ймовірностей випадкових сигналів на виході нелінійної безинерціонной ланцюга. Спектральна щільність потужності і кореляційна функція вихідного сигналу. Визначення числових характеристик.

Перетворення сигналу і шуму в приймальному тракті. Характеристики обвідної і фази вузькосмугового випадкового процесу. Вплив вузькосмугового нормального шуму на лінійний і квадратичний амплітудні детектори. Спільний вплив гармонійного коливання і нормального шуму на амплітудний детектор. Перешкодостійкість амплітудних детекторів. Вплив сигналу і нормального шуму на частотний детектор.

Тема 4.4. ПРИНЦИПИ ОПТИМАЛЬНОЇ ЛІНІЙНОЇ ФІЛЬТРАЦІЇ

Постановка завдання оптимальної лінійної фільтрації сигналів на тлі перешкод. Коефіцієнт передачі узгодженого фільтра і ставлення сигналу ні галасу на його виході. Імпульсна характеристика узгодженого фільтра. Фізична здійсненність. Сигнал і перешкода на виході узгодженого фільтра. Синтез узгоджених фільтрів для деяких типових сигналів. Формування сигналу, сполученого з заданим фільтром. Узгоджена фільтрація заданого сигналу при "небілих" шумі.

Сутність кореляційного прийому. Структурна схема кореляційного приймача. Квазіоптимальний фільтри.

Розділ 5. ЦИФРОВИЙ ОБРОБКА СИГНАЛІВ

Тема 5.1. ПРИНЦИПИ дискретних ФІЛЬТРАЦІЇ

Проблеми цифрової обробки сигналів. Загальна структура цифрового фільтра. Спектр дискретизованого сигналу. Дискретне перетворення Фур'є. Швидке перетворення Фур'є. Загальні відомості про дискретно z - перетворення. Дискретна згортка сигналів.

Тема 5.2. Цифрові ФІЛЬТРИ

Принцип дії цифрового фільтра. Передавальна функція цифрового фільтра. Нерекурсивні і рекурсивні цифрові фільтри. Канонічні схеми рекурсивних фільтрів. Методи синтез цифрових фільтрів.

Примірний перелік ТИМ практичних занять

1. Спектральний аналіз періодичних сигналів.

2. Спектральний аналіз неперіодичних сигналів.

3. Кореляційний аналіз сигналів.

4. Дискретизація і відновлення сигналів по теоремі відліків (теоремі Котельникова).

5. Проходження сигналів через лінійні пристрої.

6. Нелінійні перетворення сигналів.

7. Розрахунок параметрів амплітудно-модульованих коливань.

8. Розрахунок параметрів сигналів з частотною і фазовою модуляціями.

9. Розрахунок амплітуди і частоти коливань, що формуються автогенераторами.

10. Розрахунок характеристик параметричних підсилювачів.

11. Розрахунок числових характеристик стаціонарних і ергодичної випадкових сигналів.

12. Лінійні перетворення випадкових сигналів.

13. Нелінійні перетворення випадкових сигналів.

14. Синтез узгоджених фільтрів для різних сигналів.

15. Синтез цифрових фільтрів.

Примірний перелік ТИМ лабораторних робіт

1. Дослідження спектрів періодичних і неперіодичних сигналів.

2. Дослідження спектрів сигналів з амплітудною, частотною і фазової модуляціями.

3. Кореляційний аналіз детермінованих сигналів.

4. Дослідження процесів дискретизації сигналів по теоремі відліків.

5. Дослідження проходження сигналів через лінійні пристрої.

6. Дослідження проходження сигналів через нелінійні пристрої.

7. Дослідження процесів амплітудної модуляції.

8. Дослідження процесів випрямлення і детектування АМ коливань.

9. Дослідження генераторів гармонійних коливань.

10. Дослідження законів розподілу випадкових сигналів.

11. Дослідження проходження випадкових сигналів через лінійні пристрої.

12. Дослідження проходження випадкових сигналів через нелінійні пристрої.

13. Кореляційний аналіз випадкових сигналів.

14. Синтез і дослідження цифрових фільтрів.

Примірний перелік ТИМ КУРСОВИХ РОБІТ

1. Розрахунок проходження сигналів складної форми через лінійні ланцюги спектральним методом.

2. Розрахунок проходження сигналів складної форми через лінійні ланцюги тимчасовим методом.

3. Розрахунок тимчасових і спектральних характеристик сигналів на виході нелінійних пристроїв.

4. Розрахунок статистичних характеристик випадкових сигналів на виході лінійного пристрою.

5. Розрахунок статистичних характеристик випадкових сигналів на виході нелінійного пристрою.

ЛІТЕРАТУРА

ОСНОВНА

1. Нефедов радіоелектроніки та зв'язку: Підручник для вузів. - М .: Вища школа, 2002..

2. Гоноровський ланцюги і сигнали: Підручник для вузів. - М .: Радио и связь, 1986.

3., Ушаков основи радіотехніки: Навчальний посібник для вузів. - М .: Вища школа, 2002..

4. Баскаков ланцюги і сигнали: Підручник для вузів. - М .: Вища школа, 2000..

5. Радіотехнічні ланцюги і сигнали. , Та ін. / За ред. - Радио и связь, 1990..

ДОДАТКОВА

1. Манаєв радіоелектроніки. - М .: Радио и связь, 1990..

2. Хемминг фільтри: Пер. з англ. М :. Сов. радіо. 1980.

3. Каяцкас радіоелектроніки. - М :. Вища школа, 1988.

4., Нефедов. - М.: МІРЕА, 1997..

5. Левін основи статистичної радіотехніки. - М .: Радио и связь, 1989.

6. Прокінс Дж. Цифрова зв'язок. - М .: Радио и связь, 1999..

7. Бітус ланцюги і сигнали. Частина 1 і 3. - Мн .: БДУІР, 1999..

8. Радіотехнічні ланцюги і сигнали. Приклади і задачі: Навчальний посібник для вузів. / Под ред. - М: Радіо і зв'язок, 1989.

9. Баскаков ланцюги і сигнали: Керівництво до вирішення завдань: Навчальний посібник для вузів. - М: Вища школа, 2002..

При проведенні лекцій в аудиторіях, обладнаних системою навчального ТВ, забезпечується їх комп'ютерне супровід. Лабораторні та практичні заняття проводяться в комп'ютерних класах з використанням персональних ЕОМ. Для цього є відповідне програмне забезпечення, створене співробітниками БГУИР, і пакети прикладних програм типу Mathcad, Matlab і ін.

ЗАТВЕРДЖЕНО

Міністерством освіти

Республіка Білорусь

16.01.2006

Реєстраційний № ТД-I.009 / тип.

ЕЛЕКТРОННІ, надвисокочастотні

І КВАНТОВІПРИЛАДИ

Навчальна програма для вищих навчальних закладів

за спеціальностями 1 -Радіотехніка, 1 -Радіоелектронние системи, 1 -Радіоінформатіка, 1 -Радіоелектронная захист інформації

укладачі:

, завідувач кафедри електроніки Установи освіти «Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки», кандидат технічних наук;

, старший викладач кафедри електроніки Установи освіти «Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки»;

, доцент кафедри електроніки Установи освіти «Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки», кандидат технічних наук;

Під загальною редакцією:

РЕЦЕНЗЕНТИ:

Кафедра електронікиВійськовій Академії Республіки Білорусь (протокол від 01.01.2001.);

, начальник відділу науково-дослідний приладобудівний інститут », кандидат технічних наук

Кафедрою електроніки Установи освіти «Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки» (протокол від 01.01.2001.);

Науково-методичною радою Установи освіти «Білоруський державний університет інформатики і радіоелектроніки» (протокол від 01.01.2001.)

Узгоджені:

Головою Навчально-методичним об'єднанням вузів Республіки Білорусь за освітою в області інформатики і радіоелектроніки;

Начальником Управлінням вищої і середньої спеціальної освіти Міністерства освіти Республіки Білорусь;

Першим проректором Державною установою освіти «Республіканський інститут вищої школи»

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

Типова програма «Електронні, надвисокочастотні і квантові прилади» розроблена для спеціальностей 1 -Радіотехніка, 1 -Радіоелектронние системи, 1 -Радіоінформатіка, 1 -Радіоелектронная захист інформації вищих навчальних закладів і забезпечує базову підготовку студентів, необхідну для успішного вивчення спеціальних дисциплін і подальшого вирішення виробничих і дослідницьких завдань відповідно до освітніх стандартів. Метою вивчення дисципліни є підготовка студентів до вирішення завдань, пов'язаних з раціональним вибором електронних приладів, їх режимів роботи і схем включення в різних пристроях.

Вивчення дисципліни «Електронні, надвисокочастотні і квантові прилади» має спиратися на зміст наступних дисциплін: «Вища математика» (диференціальне та інтегральне числення, диференціальні рівняння, функції комплексної змінної); «Фізика» (електрика, магнетизм, електромагнітні хвилі, квантова фізика, фізика твердого тіла), «Електротехніка» (теорія лінійних і нелінійних електричних ланцюгів).

Програма складена відповідно до вимог освітніх стандартів і розрахована на обсяг 86 навчальних годин. Зразкове розподіл навчальних годин за видами занять: лекцій - 52 години, лабораторних занять - 34 години.

В результаті вивчення курсу «Електронні, надвисокочастотні і квантові прилади» студент повинен:

знати:

- фізичні основи явищ, принципи дії, пристрій, параметри, характеристики електронних, надвисокочастотних і квантових приладів і елементів мікроелектроніки і їх різних моделей, що використовуються при аналізі і синтезі радіоелектронних пристроїв;

- сучасний стан і перспективи розвитку електронних, надвисокочастотних і квантових приладів;

вміти:

- використовувати отримані знання для правильного вибору електронного приладу і завдання його робочого режиму по постійному струму;

- знаходити параметри приладів по їх характеристикам;

- визначати вплив режимів і умов експлуатації на параметри приладів;

набути навичок роботи:

- з електронними приладами і апаратурою, що використовується для дослідження характеристик і вимірювання параметрів приладів;

Розділ 1. ЕЛЕКТРОННІ ПРИЛАДИ

ВСТУП

Визначення терміна «Електронні прилади». Класифікація електронних приладів за характером робочого середовища (вакуум, розріджений газ, тверде тіло), принципу дії і діапазону робочих частот. Основні властивості і особливості електронних приладів.

Короткий історичний нарис розвитку вітчизняної і зарубіжної електронної техніки. Роль електронних приладів в радіоелектроніці, телекомунікаційних системах, обчислювальних комплексах та інших областях науки і техніки. Значення курсу як одного з базових дисциплін за радіотехнічними спеціальностями.

Тема 1. ФІЗИЧНІ ОСНОВИ напівпровідникової електроніки

Властивості напівпровідників. Основні матеріали напівпровідникової електроніки (кремній, германій, арсенід галію, нітрид галію), їх основні електрофізичні параметри. Процеси утворення вільних носіїв заряду.

Концентрація вільних носіїв у власному і домішковому напівпровідниках, її залежність від температури. Час життя і дифузійна довжина носіїв. Рівень Фермі, його залежність від температури і концентрації домішок.

Кінетичні процеси в напівпровідниках. Тепловий рух і його середня швидкість. Дрейфовий рух, рухливість і її залежність від температури і концентрації домішок. Щільність дрейфового струму, питома провідність напівпровідників і її залежність від температури і концентрації домішок. Рух носіїв в сильних електричних полях, залежність дрейфовой швидкості від напруженості електричного поля. Дифузійне рух носіїв, коефіцієнт дифузії, щільність дифузійного струму. Співвідношення Ейнштейна. Поява електричного поля в напівпровіднику при нерівномірному розподілі домішок.

Фізичні процеси у поверхні напівпровідника. Поверхневі енергетичні стану, особливості руху носіїв поблизу поверхні, поверхнева рекомбінація. Напівпровідник в зовнішньому електричному полі, довжина екранування. Збіднений, збагачений і інверсійний шари.

Контактні явища в напівпровідниках. Фізичні процеси в електронно-діркового переходу. Освіта збідненого шару, умова рівноваги. Рівняння Пуассона. Енергетична діаграма, розподіл потенціалу, напруженості електричного поля і об'ємного заряду в переході. Висота потенційного бар'єра і ширина переходу.

Електронно-дірковий перехід при подачі зовнішнього напруги. Інжекція і екстракція носіїв заряду. Особливості несиметричного переходу.

Вольт-амперна характеристика (ВАХ) ідеалізованого електронно-діркового переходу. Розподіл нерівноважних носіїв. Тепловий струм, його залежність від ширини забороненої зони, концентрації домішок і температури. Математична модель і параметри ідеалізованого p-n-переходу: статичну і диференційний опір, бар'єрна і дифузійна ємності переходу, їх залежність від прикладеної напруги. Пробій p-n-переходу. Види пробою.

Контакт метал-напівпровідник. Випрямляючий і невипрямляющімі (омічний) контакти.

Гетеропереходи. Енергетичні діаграми. Особливості фізичних процесів. Особливості ВАХ.

Тема 2. Напівпровідникові ДІОДИ

Класифікація напівпровідникових діодів за технологією виготовлення, потужності, частоті і функціональному застосуванню: випрямні, стабілітрони, варикапи, імпульсні діоди, діоди з накопиченням заряду, діоди Шотки, тунельні і звернені діоди. Принцип роботи, характеристики, параметри, схеми включення. Система позначення напівпровідникових діодів. Вплив температури на ВАХ.

Тема 3. біполярні транзистори

Пристрій біполярного транзистора (БТ). Схеми включення. Основні режими: активний, відсічення, насичення, інверсний. Принцип дії транзистора: фізичні процеси в емітерний перехід, базі і колекторно переході; розподіл неосновних носіїв в базі при різних режимах. Ефект модуляції ширини бази. Токи в транзисторі; коефіцієнти передачі струму в схемах із загальною базою (ПРО) і загальним емітером (ОЕ).

Фізичні параметри транзистора: коефіцієнт передачі струму, диференціальні опору і ємності переходів, об'ємні опору областей.

Статичні характеристики транзистора. Модель ідеалізованого транзистора (модель Еберса-Молла). Характеристики реального транзистора в схемах з ПРО і ОЕ. Вплив температури на характеристики транзистора.

Транзистор як лінійний чотириполюсник. Поняття малого сигналу. Системи Z-, Y-, H - параметрів і схеми заміщення транзистора. Зв'язок H-параметрів з фізичними параметрами транзистора. Визначення H-параметрів по статичним характеристикам. Залежність H-параметрів від режиму роботи і температури. Т - і П-подібні еквівалентні схеми транзисторів.

Робота транзистора з навантаженням. Побудова навантажувальної прямої. Принцип посилення.

Особливості роботи транзистора на високих частотах. Фізичні процеси, що визначають частотні параметри транзистора. Гранична і гранична частоти, еквівалентна схема транзистора на високих частотах. Способи підвищення робочої частоти БТ.

Робота транзистора в імпульсному режимі. Фізичні процеси накопичення і розсмоктування носіїв заряду. Імпульсні параметри транзистора.

Різновиди і перспективи розвитку БТ.

Тема 4. ПОЛЬОВІ ТРАНЗИСТОРИ

Польовий транзистор (ПТ) з керуючим p-n-переходом. Пристрій, схеми включення. Принцип дії, фізичні процеси, вплив напружень електродів на ширину p-n-переходу і форму каналу. Статичні характеристики, області відсічення, насичення і пробою p-n-переходу.

ПТ з бар'єром Шотки. Пристрій, принцип дії. Характеристики та параметри.

ПТ з ізольованим затвором. МДП-транзистори з вбудованим і індукованим каналами. Пристрій, схеми включення. Режими збіднення та збагачення в транзисторі з вбудованим каналом і його статичні характеристики.

ПТ як лінійний чотириполюсник. Система у-параметрів польових транзисторів і їх зв'язок з фізичними параметрами. Вплив температури на характеристики і параметри ПВ.

Робота ПТ на високих частотах і в імпульсному режимі. Фактори, що визначають частотні властивості. Гранична частота. Еквівалентна схема на високих частотах. Області застосування ПВ. Порівняння польових і біполярних транзисторів. Перспективи розвитку і застосування ПВ.

Тема 5. перемикати ПРИЛАДИ

Пристрій, принцип дії, ВАХ, різновиди тиристорів, діодні тиристори, тріодних тиристори, сімістори, області застосування. Параметри і система позначення перемикаючих приладів.

· Тема 6. ЕЛЕМЕНТИ ІНТЕГРАЛЬНИХ МІКРОСХЕМ

Загальні відомості про мікроелектроніку. Класифікація компонентів електронної апаратури і елементів гібридних мікросхем. Пасивні дискретні компоненти електронних пристроїв (резистори, конденсатори, індуктивності). Призначення, фізичні основи роботи, параметри, системи позначення. Пасивні елементи інтегральних мікросхем: резистори, конденсатори. Біполярні транзистори в інтегральному виконанні, транзистори з бар'єром Шотки, многоеміттерного транзистори. Діоди напівпровідникових ІМС. Біполярні транзистори з інжекційних харчуванням. Напівпровідникові прилади із зарядним зв'язком (ПЗС). Застосування ПЗЗ. Параметри елементів ПЗС.

· Тема 7. КОМПОНЕНТИ ОПТОЕЛЕКТРОНІКИ

Визначення оптичного діапазону електромагнітних коливань. Класифікація оптоелектронних напівпровідникових приладів. Електролюмінесценція. Основні типи напівпровідникових випромінювачів: некогерентні і когерентні напівпровідникові випромінювачі. Світлодіоди, пристрій, принцип дії, характеристики, параметри. Основні матеріали, що застосовуються для виготовлення світлодіодів. Досягнення в розробці світлодіодів.

Напівпровідникові приймачі випромінювання: фоторезистори, фотодіоди, фототранзистори, фототиристори. Принцип роботи, характеристики, параметри.

Пристрій оптронов, основні типи оптронів: резисторні, діодні, транзисторні та тиристорні. Класифікація, принцип дії, вхідні і вихідні параметри оптронов.

Тема 10. ЕЛЕКТРОННО-КЕРОВАНІ ЛАМПИ

Електронна емісія. Види емісії. Катоди електровакуумних приладів, основні типи катодів. Проходження струму в вакуумі, ток перенесення, струм зміщення, повний струм. Поняття про наведеному струмі.

Вакуумний діод. Принцип дії. Поняття про об'ємному заряді. Режим насичення і режим обмеження струму об'ємним зарядом. Ідеалізована і реальна анодні характеристики діода. Статичні параметри. Основні типи діодів, області застосування.

Трьохелектродна лампа. Пристрій, роль сітки в тріоді. Поняття про чинне напрузі і проникності сітки. Токораспределение в тріоді. Статичні характеристики тріода. Статичні параметри і визначення їх за характеристиками. Міжелектродні місткості. Режим роботи тріода з навантаженням, навантажувальні характеристики, параметри режиму роботи з навантаженням.

Тетроди і пентоди. Роль сіток. Чинне напруга. Токораспределение. Статичні характеристики і параметри багатоелектродних ламп; міжелектродні місткості. Еквівалентні схеми електронних ламп на низьких і високих частотах.

Потужні генераторні та модуляторні лампи.

Особливості роботи електронних ламп зі статичним керуванням електронним потоком в діапазоні надвисоких частот (НВЧ). Поняття про повну струмі. Вплив інерційних властивостей електронного потоку на роботу електронних ламп. Вплив на параметри ламп діапазону СВЧ междуелектродних ємностей і індуктивностей висновків. Особливості конструкції електронних ламп діапазону СВЧ. Потужні електронні лампи НВЧ діапазону. Області застосування електронних ламп діапазону СВЧ.

Тема 11. Прилади відображення інформації

Класифікація приладів для відображення інформації.

Типи електронно-променевих приладів. Пристрій і принцип дії електронно-променевих приладів. Елементи електронної оптики. Системи фокусування і відхилення в електронно-променевих трубках. Типи екранів електронно-променевих трубок. Параметри екранів.

Типи електронно-променевих трубок: осциллографические, трубки індикаторних пристроїв, кінескопи, трубки дисплеїв, що запам'ятовують трубки.

Напівпровідникові індикатори.

Рідкокристалічні індикатори. Основні параметри, що характеризують рідкі кристали. Пристрій РКІ в прохідному і відбитому світлі. Можливість відображення кольору в РКІ. Рідкокристалічні монітори, пристрій і їх основні параметри.

Вакуумні розжарюються індикатори (вни), вакуумні люмінесцентні індикатори (ВЛІ): однорозрядні, багаторозрядні, сегментні ВЛІ, електролюмінісцентні індикатори (Елі): пристрій і принцип дії.

Газорозрядні індикатори (ГРІ). Основні положення теорії тліючого розряду з холодним катодом. Дискретні газорозрядні індикатори. Типи і основні параметри ГРІ. Пристрій і принцип дії газорозрядних індикаторних панелей.