Квантование сигнала. Эффекты и шумы квантования. Стохастическая модель аналого-цифрового преобразования. Условия математической адекватности цифрового и дискретного сигналов. Алгебраическая структура цифровых сигналов и систем. Системы счисления, применяемые в ЦОС.
Тема 1.2. Математические модели дискретной и цифровой систем обработки сигналов
Методы и модели ЦОС. Разностные уравнения и метод пространства состояний. Оператор сдвига. Z - преобразование и преобразование Фурье дискретных сигналов. Спектры дискретных сигналов. Понятие цифрового фильтра. Технические показатели эффективности ЦОС. Точность и вычислительная сложность обработки сигналов.
Раздел 2. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ В ЦИФРОВЫХ СИСТЕМАХ
Тема 2.1. Дискретное преобразование Фурье
Обработка сигналов с помощью дискретных ортогональных преобразований (ДПФ). Система дискретных экспоненциальных функций (ДЭФ) и обработка сигналов в поле комплексных чисел. Дискретное преобразование Фурье и его свойства. Прямое и обратное преобразования. Двухмерное ДПФ. Вычислительная сложность и точность ДПФ.
Тема 2.2.Быстрое преобразование Фурье
Определение быстрого преобразования Фурье (БПФ). Классификация алгоритмов БПФ. Алгоритмы БПФ с прореживанием во времени и частоте. БПФ по смешанному основанию. Алгоритм БПФ в системе остаточных классов.
Дуальность усеченного ДПФ и свертки. Сверточные и полиномиальные алгоритмы вычисления ДПФ. Вычисление БПФ с помощью ЛЧМ-Z-преобразования. Оценка вычислительной сложности и точности БПФ.
Тема 2.3. Дискретные преобразования
в поле вещественных чисел
Функции и дискретное преобразование Уолша-Адамара, их свойства и применение при цифровой обработке сигналов в поле вещественных чисел. Быстрое преобразование Уолша (БПУ). Оценка вычислительной сложности и точности.
Тема 2.4. Дискретные преобразования в поле целых чисел
Теоретико-числовые преобразования (ТЧП). Повышение точности вычислений с помощью теоретико-числовых преобразований сигналов в поле целых чисел. Прямые и обратные ТЧП, условия их существования. ТЧП Мерсенна и быстрое ТЧП Ферма. Оценка вычислительной сложности.
Тема 2.5. Обобщенные ортогональные
преобразования цифровых сигналов
Понятие обобщенного базиса. Характеры. Оператор циклического, диадного и обобщенного группового сдвига. Обобщенное преобразование Фурье. Классификация основных Фурье-подобных преобразований. Понятие о преобразовании Понтрягина-Виленкина. Преобразование спектров цифровых сигналов.
Тема 2.6. Дискретная свертка и корреляция
Дискретная свертка. Задача вычисления свертки и корреляции в цифровой обработки сигналов. Разновидности сверток: циклическая, линейная, диадная и свертка относительно обобщенного группового сдвига
Матричное и полиномиальное описание процесса вычисления свертки. Теплицевы и ганкелевы матрицы сдвигов, их свойства. Связь структур линейной и циклической свертки.
Методы вычисления сверток. Алгоритмы матричного, полиномиального вычисления. Вычисление циклической свертки с помощью быстрых ортогональных преобразований. Вычисление части линейной свертки и секционирование: методы перекрытия с накоплением и перекрытия с суммированием.
Автокорреляция и взаимная корреляция. Периодические и апериодические решетчатые (дискретные) корреляционные функции. Алгоритмы вычислений дискретных корреляционных функций и функции неопределенности цифровых сигналов.
Раздел 3. БАЗОВЫЕ МОДЕЛИ СИСТЕМ ЦОС
Тема 3.1. Описание цифровых фильтров с помощью аппарата разностных уравнений и дискретной свертки
Рекурсивные и нерекурсивные цифровые фильтры, их основные характеристики и параметры. Передаточные функции и частотные характеристики фильтров. Нерекурсивные цифровые фильтры с линейной ФЧХ. Минимально-фазовые нерекурсивные фильтры. Неминимально-фазовые фильтры. Формы реализации цифровых фильтров.
Тема 3.2. Типовые и специализированные цифровые фильтры
Типовые цифровые фильтры. Полосовые, квадратурные фильтры. Методы синтеза. Критерии, формулировка и методы решения задач аппроксимации. Методы оценки и обеспечения точности цифровых фильтров. Масштабирование сигналов в цифровых фильтрах.
Цифровые фильтры со специальными характеристиками. Дифференцирующие, интегрирующие и гребенчатые цифровые фильтры. Децимирующий и интерполирующий цифровые фильтры, понятие многоскоростной фильтрации.
Тема 3.3. Непараметрические методы спектрального
и корреляционного анализа
Задачи и методы спектрального анализа детерминированных дискретных сигналов. Параметры анализаторов спектра. Базовая структура анализатора спектра на основе ДПФ и БПФ. Частотная характеристика анализатора спектра на основе ДПФ. Особенности гармонического анализа сигналов. Роль параметров и весовых функций, используемых при спектральном анализе.
Спектральный анализ нестационарных сигналов. Недостатки ДПФ при обработки нестационарных сигналов. Понятие о частотно-временных преобразованиях. Применение текущего (короткого), весового ДПФ. Преобразование Габора. Фрактальные процессы. Дискретные Вейвлет- преобразования. Быстрое преобразование Хаара.
Спектрально-корреляционный анализ дискретных случайных сигналов. Статистические оценки автокорреляции и взаимной корреляции дискретных случайных сигналов. Коррелограммные и периодограммные оценки спектральной плотности мощности и взаимной спектральной плотности мощности дискретных случайных сигналов. Вычисление автокорреляционной и взаимокорреляционной функций дискретных сигналов с помощью ДПФ (БПФ).
Тема. 3.4. Параметрические методы спектрального анализа, основанные на моделях исследуемых процессов
Модели авторегрессии. Цифровые авторегрессионные фильтры и их характеристики. Методы и алгоритмы проекционной обработки сигналов: максимальной энтропии, метод Писаренко и сингулярного разложения.
Тема 3.5. Фильтры оптимальной обработки цифровых сигналов
Понятие статистически оптимального оценивания и воспроизведения сигналов. Линейные операторы и системы оптимального оценивания. Преобразование Карунена - Лоэва (ПКЛ). Дискретные операторы оценивания в базисе Чебышева и Фурье. Применение дискретного косинусного преобразования в системах оценки параметров.
Цифровые оптимальные оцениватели. Цифровой фильтр Винера. Оптимальный рекурсивный фильтр Калмана.
Раздел 4. ПРИМЕНЕНИЕ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
В РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМАХ
Тема 4.1. Применение цифровой обработки сигналов в задачах радиолокации и навигации
Цифровая обработка сигналов в антенных фазированных решетках с помощью алгоритмов спектрального анализа и цифровой фильтрации. Цифровой согласованный фильтр на основе алгоритмов быстрых преобразований сигнала. Цифровой обнаружитель узкополосных сигналов. Обнаружители сигналов в условиях априорной неопределенности. Цифровая обработка сигналов в системах селекции движущихся целей. Цифровые фильтры сглаживания и рекуррентного оценивания траекторий. Пример цифровой пространственно-доплеровской обработки в когерентно-импульсной радиолокационной станции.
Тема 4.2. Цифровая спектрально-корреляционная обработка сложных сигналов
Назначение сложных сигналов в радиотехнических системах. Задачи обработки сложных радиосигналов в различных условиях приема. Структура цифрового многоканального приемника сложных сигналов. Применение быстрых ортогональных преобразований для решения задач обнаружения, оценки параметров, согласованной фильтрации и многоканальной корреляционной обработки сложных сигналов. Согласование базиса ортогонального преобразования с кодовой структурой сигнала. Примеры цифровой обработки сложных сигналов в системах спутниковой навигационной ГЛОНАСС, Navstar, сотовой сети стандарта CDMA.
Тема 4.3. Адаптивная цифровая фильтрация сигналов
Определение и назначение адаптивной обработки сигналов. Адаптивные алгоритмы для фильтров с конечной импульсной характеристикой: Винера, градиентный, по методу наименьших квадратов. Адаптивный фильтр как линейное предсказывающее устройство. Адаптивная фильтрация в частотной области. Цифровые адаптивные фильтры, использующие быстрые ортогональные преобразования. Перестраиваемые цифровые фильтры. Пример адаптивного цифрового фильтра совместной пространственно-доплеровской обработки с управлением от цифровых карт.
Заключение
Тенденции, перспективы и направления применения цифровой обработки сигналов в радиоэлектронных системах.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Математическое представление дискретных и цифровых сигналов и систем.
2. Дискретное преобразование Фурье и его свойства
3. Алгоритмы быстрого преобразования Фурье.
4. Алгоритмы спектрально-корреляционной обработки сложных сигналов с помощью быстрых преобразований Фурье и Уолша-Адамара.
5. Алгоритмы вычисления сверток и корреляционных функций с помощью дискретных ортогональных преобразований.
6. Расчет цифрового фильтра на основе дискретного преобразования Фурье и частотной выборки.
7. Алгоритмы спектрального анализа с помощью текущего ДПФ, частотно-временного преобразования Габора.
8. Синтез оптимальных сглаживающих цифровых фильтров.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЗАНЯТИЙ
1. Исследование свойств дискретного преобразования Фурье.
2. Алгоритм Кули-Тьюки быстрого преобразования Фурье.
3. Обработка сигналов с использованием быстрых преобразований Уолша-Адамара.
4. Теоретико - числовые преобразования сигналов.
5. Быстрые алгоритмы вычисления длинных сверток сигналов.
6. Синтез и исследование цифровых фильтров обработки радиолокационной информации.
7. Быстрая корреляционная обработка сложных сигналов.
8. Исследование частотно-временных преобразований.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Теория и применения цифровой обработки сигналов. – М.: Мир, 1978.
2. Глинченко обработка сигналов: Учеб. пособие. В 2 ч.-Красноярск.: КГТУ, 2001.
3. Лосев устройства обработки информации. Алгоритмы цифровой обработки: Учеб. пособие для вузов.- Мн. Выш. шк., 1990.
4. , , Поляк обработка сигналов. Учеб. пособие. - М.: Высш. шк., 1990.
5. Саломатин обработка сигналов в радиоэлектронных системах. – Мн.: БГУИР, 2003.
6. Методы цифровой обработки сигналов/ Под ред. , .-М.: Радиотехника, 2003.
7. Адаптивная обработка сигналов: Пер. с англ.- М.: Радио и связь, 1989.
8. Кузьмин проектирования систем цифровой обработки радио-локационной информации. - М.:Радио и связь, 1986.
9. Марпл-мл. спектральный анализ и его приложение : Пер. с англ..- М.: Мир, 1990.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Сверхбольшие интегральные схемы и современная обработка сигналов: Пер. с англ./Под ред. С. Гуна, Х. Уайтхауса, Т. Кайлата. – М.: Радио и связь, 1989.
2. Сосулин основы радиолокации и радионавигации: Учеб. пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1992.
3. Цифровая обработка многомерных сигналов.- М.: Мир, 1988 г.
4. Бендат Дж., Прикладной анализ случайных данных: Пер. с англ.- М.: Мир, 1989.
5. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов: Пер. с англ.- М.: Мир, 1989.
6. , Трахтман теории дискретных сигналов на конечных интервалах. – М.: Сов. радио, 1975.
7. , , Шихов фильтрация и обработка сигналов: Учеб. пособие.- Мн.: Унiверсiтэцкае, 1995.
8. , , Раков алгебраические системы и цифровая обработка сигналов.- Киев.:Наук. думка, 1986.
9. Перов спектральная теория оценивания.- М.: Наука, 1982.
10. Рао преобразования при обработке цифровых сигналов: Пер. с англ.- М.: Связь, 1980.
11. Применение цифровой обработки сигналов/ Под ред. Оппенгейма.- М.: Мир, 1980.
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики
и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-068/тип.
РАДИОАВТОМАТИКА
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям IРадиотехника,
IРадиоэлектронные системы
Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
Составитель:
, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
Кафедра систем автоматического управления Военной академии Республики Беларусь (протокол от 01.01.2001 г.);
, заведующий кафедрой радиоэлектроники Учреждения образования «Минский государственный высший радиотехнический колледж», кандидат технических наук;
Кафедра «Телекоммуникационные системы» Учреждения образования «Высший государственный колледж связи» (протокол № от 01.01.2001 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей IСхемы радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.108-98.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа дисциплины «Радиоавтоматика» (РА) разработана по специальностям IРадиотехника и IРадиоэлектронные системы высших учебных заведений. Она предусматривает чтение лекций, проведение лабораторных и практических занятий.
Целью дисциплины является инженерная подготовка специалистов в вопросах проектирования и применения систем радиоавтоматики.
В результате освоения дисциплины РА студент должен:
знать:
- построения систем радиоавтоматики, функциональные и структурные схемы типовых систем, методы математического описания и анализа линейных, нелинейных и цифровых систем, методы синтеза и проектирования систем.
уметь:
- анализировать системы радиоавтоматики по основным показателям качества: быстродействию, точности, устойчивости; проектировать аналоговые и цифровые системы радиоавтоматики.
Программа рассчитана на объем 120 учебных часов, в том числе 80 аудиторных часов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ
СИСТЕМ РАДИОАВТОМАТИКИ
Понятие систем радиоавтоматики. Связь теории радиоавтоматических систем с общей теорией автоматического управления. Развитие автоматических и автоматизированных систем как одно из важнейших направлений успешного развития народного хозяйства. Краткие сведения об истории развития систем радиоавтоматики и роли отечественных ученых в этом развитии.
Основные принципы управления (регулирования), используемые в системах радиоавтоматики. Замкнутые и разомкнутые системы радиоавтоматики. Воздействия, оказывающие влияние на контур управления: задающие и мешающие. Сравнение разомкнутого и замкнутого контуров.
Классификация систем радиоавтоматики по виду параметра радиосигнала: фаза, частота, временной сдвиг, направление прихода и т. п., рассматриваемого в качестве задающего воздействия; по характеру управления, описывающего поведение системы; по поведению системы в условиях априорной неопределенности статистических характеристик задающего воздействия и помех и другим признакам.
Раздел 1. ТИПОВЫЕ СИСТЕМЫ РАДИОАВТОМАТИКИ
Функциональные и структурные схемы радиотехнических следящих систем: систем частотной и фазовой автоподстройки, систем углового сопровождения, систем слежения за временным положением импульсов. Принципы функционирования, основные области применения.
Основные элементы структурной схемы и их математическое описание. Дискриминаторы и их статистические характеристики. Дискриминационная характеристика и энергетический спектр флуктуационного напряжения на выходе дискриминатора. Флуктуационная характеристики. Упрощение статистического эквивалента.
Объекты управления систем радиоавтоматики: управляемые генераторы, устройства управляемой задержки, устройства управления положением диаграммы направленности. Фильтры и их роль в формировании управляющего напряжения.
Обобщенная функциональная и структурная схемы следящей системы. Уравнение, описывающее поведение обобщенной следящей системы.
Функциональная и структурная схемы системы автоматической регулировки усиления (АРУ). Особенности АРУ.
Раздел 2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ НЕПРЕРЫВНЫХ СИСТЕМ. ПЕРЕДАТОЧНЫЕ ФУНКЦИИ. ТИПОВЫЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ЗВЕНЬЯ
Общая характеристика методов. Временные и частотные методы исследования систем радиоавтоматики.
Дифференциальные уравнения. Методика составления дифференциальных уравнений. Операторная форма записи. Операторный коэффициент передачи.
Передаточная функция.
Переходная функция и переходная характеристика.
Весовая функция.
Частотная передаточная функция. Амплитудно-фазовая частотная характеристика.
Связь рассмотренных характеристик.
Использование логарифмических частотных характеристик. Асимптотическая ЛАХ. Методика построения.
Соединение звеньев систем радиоавтоматики. Преобразование структурных схем линейных систем. Правила структурных преобразований.
Передаточная функция замкнутой системы. Передаточная функция разомкнутой системы. Передаточные функции от воздействия к ошибке и от возмущения к ошибке. Методика определения передаточных функций.
Типовые передаточные функции систем радиоавтоматики.
Типовые динамические звенья систем радиоавтоматики. Классификация, временные и частотные характеристики. Модели типовых звеньев.
Раздел 3. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ РАДИОАВТОМАТИКИ
И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Дискриминаторы: фазовые, частотные, угловые. Функциональные схемы, принципы функционирования, статистические характеристики. Объекты управления систем радиоавтоматики: управляемые генераторы, устройства управляемой задержки, электрические двигатели. Функциональные схемы, регулировочные характеристики, принципы функционирования.
Раздел 4. АНАЛИЗ УСТОЙЧИВОСТИ ЛИНЕЙНЫХ
НЕПРЕРЫВНЫХ СИСТЕМ РАДИОАВТОМАТИКИ
Понятие устойчивости систем радиоавтоматики. Алгебраические критерии устойчивости. Частотные критерии устойчивости: критерий Михайлова, критерий Найквиста. Физический смысл частотного критерия устойчивости. Особенности годографов систем, содержащих интеграторы. Запас устойчивости по амплитуде и фазе. Абсолютно устойчивые и условно устойчивые системы. Учет временного запаздывания в системе. Использование при анализе устойчивости логарифмических амплитудно - и фазочастотных характеристик систем и ее отдельных звеньев.
Раздел 5. АНАЛИЗ КАЧЕСТВА РАБОТЫ СИСТЕМЫ
Показатели качества переходного процесса. Частотные показатели качества.
Анализ точности при детерминированных воздействиях. Динамическая ошибка слежения. Коэффициенты ошибок. Методы вычисления коэффициента ошибок. Понятие астатизма следящей системы. Динамические ошибки в следящих системах с астатизмом различного порядка.. Анализ точности при случайных воздействиях.
Определение статистических характеристик случайных процессов в линейных системах радиоавтоматики в установившемся режиме. Определение дисперсии с помощью стандартных интегралов. Понятие эквивалентной шумовой полосы пропускания системы. Примеры расчета дисперсии ошибки слежения, вызванной действием шума на выходе дискриминатора и неточным воспроизведением задающего воздействия, являющегося случайным процессом.
Понятие памяти следящих систем при замираниях сигнала и действии шумов.
Оптимизация параметров линейных систем с учетом требований, предъявляемых к их точности, быстродействию, помехоустойчивости.
Особенности анализа процессов в линейных нестационарных системах.
Раздел 6. АНАЛИЗ СИСТЕМ РАДИОАВТОМАТИКИ
В ПРОСТРАНСТВЕ СОСТОЯНИЙ
Векторные дифференциальные уравнения систем радиоавтоматики. Методика составления, структурные схемы, соответствующие векторным дифференциальным уравнениям. Определение матрицы перехода. Применение метода для интегральной оценки.
Раздел 7. АНАЛИЗ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ РАДИОАВТОМАТИКИ
Основные виды нелинейностей, присущие типовым элементам радиоавтоматики. Нелинейные режимы радиотехнических следящих систем. Захват и срыв сопровождения. Полоса удержания и полоса захвата. Краткая характеристика методов анализа нелинейных систем радиоавтоматики: метода кусочно-линейной аппроксимации, метода гармонической линеаризации, метода фазовой плоскости и др.
Сущность и применение метода фазовой плоскости для изучения процессов в нелинейной системе.
Метод гармонической линеаризации нелинейных звеньев. Уравнение нелинейной системы. Частотный метод определения параметров автоколебаний.
Статистическая линеаризация нелинейных характеристик. Применение метода статистической линеаризации для анализа стационарных режимов и срыва слежения. Оценка условия срыва слежения.
Раздел 8 . ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ РАДИОАВТОМАТИКИ
Постановка задачи. Определение желаемой передаточной функции разомкнутой системы. Определение передаточных функций корректирующих устройств. Последовательные корректирующие устройства. Выбор параметров звена с опережением по фазе.
Параллельные корректирующие устройства. Жесткая обратная связь. Гибкая обратная связь. Сравнение последовательных и параллельных корректирующих устройств.
Раздел 9. СИНТЕЗ ФИЛЬТРОВ СИСТЕМЫ РАДИОАВТОМАТИКИ МЕТОДАМИ ТЕОРИИ ОПТИМАЛЬНОЙ ЛИНЕЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ
Критерии оптимизации. Сведение задачи синтеза фильтра в контуре следящей системы к общей задаче оптимальной линейной фильтрации. Уравнение Винера-Хопфа. Решение уравнения Винера-Хопфа без учета условий физической реализуемости синтезируемой системы. Определение передаточной функции оптимального линейного фильтра. Методика расчета. Определение потенциальной точности слежения при использовании в системе оптимального фильтра.
Фильтры Калмана. Постановка задачи. Уравнения состояния. Синтез фильтров Калмана.
Раздел 10. ДИСКРЕТНЫЕ СИСТЕМЫ РАДИОАВТОМАТИКИ
Системы прерывистого регулирования. Системы с конечным временем съема данных и дискретные системы. Сведение систем с конечным временем замыкания ключа к дискретным. Понятие импульсного элемента.
Математическое описание дискретных систем. Z – преобразование. Основные теоремы. Определение характеристик дискретных систем: передаточных функций, разностных уравнений, частотных передаточных функций.
Анализ устойчивости. Вычисление математического ожидания и дисперсии ошибки слежения.
Раздел 11. Цифровые системы радиоавтоматики
Общие сведения. Обобщенная функциональная схема. Элементы цифровых систем: временные, фазовые, частотные дискриминаторы; цифровые фильтры, цифровые генераторы опорных сигналов.
Функциональные схемы цифровых систем фазовой автоподстройки, слежения за задержкой и др. Математическое описание, структурные схемы цифровых систем.
Методы анализа цифровых систем. Метод сведения к линейным дискретным системам. Квазинепрерывный метод анализа.
Микропроцессоры в системах радиоавтоматики.
Раздел 12. ОПТИМАЛЬНЫЕ И АДАПТИВНЫЕ
СИСТЕМЫ РАДИОАВТОМАТИКИ
Общие сведения. Принципы построения оптимальных систем.
Принципы построения адаптивных систем. Виды адаптивных систем. Экстремальные системы.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Исследование линейной модели следящей системы.
2. Исследование системы фазовой автоподстройки частоты.
3. Исследование динамики нелинейных следящих систем.
4. Элементы цифровых следящих систем.
5. Исследование цифровых дискриминаторов (временных, частотных, фазовых).
6. Исследование устойчивости следящих систем.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Функциональные и структурные схемы, составление дифференциальных уравнений, определение передаточных функций.
2. Оценка устойчивости с помощью алгебраических и частотных критериев.
3. Расчет динамических и флуктуационных ошибок.
4. Анализ нелинейных систем радиоавтоматики.
5. Проектирование систем радиоавтоматики.
6. Коррекция передаточных функций.
7. Расчет и анализ цифровых систем радиоавтоматики.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Коновалов . – М.: Высш. шк., 1990.
2. Радиоавтоматика: Учеб. Пособие для вузов/Под ред. .- М.: - Высш. шк., 1985.
3. Первачев .- М.: Радио и связь, 1982.
4. Цифровые системы фазовой синхронизации/Под ред. . – М.: Сов. радио, 1980.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. , , Чиликин динамика радиотехнических следящих систем. - М.: Сов. радио, 1973.
2. Гуткин радиосистем и радиоустройств. – М.: Радио и связь, 1986.
3. Расчет автоматических систем /Под ред. проф. – М.: Высш. шк., 1973.
4. Кривицкий слежение за частотой. – М.: Энергия, 1974.
5. Журавлев и синхронизация в широкополосных системах. – М.: Радио и связь, 1986.
6. , Попов автоматического регулирования.-М.: Наука, 1972.
7. Яшугин линейных непрерывных систем в вопросах и ответах. – Мн.: Выш. шк., 1986.
8. . Локационные системы роботов. – Мн.: Выш. шк., 1988.
9. Гитис И и др. Техническая кибернетика. – М.: Сов. радио, 1969.
10. . Справочное пособие по методам исследования радиоэлектронных следящих систем. – Мн.: Выш. шк., 1984.
11. , Степанов следящих систем. – Мн.: Выш. шк., 1990.
12. Теория и проектирование цифровых систем управления. - М.: Машиностроение, 1986.
13. Цифровые радиоприемные системы/ Под ред. .-М: Радио и связь, 1990.
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики
и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-066/тип.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям IРадиотехника,
IРадиоэлектронные системы
Согласована с Учебно-методическим управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
Составители:
, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук;
, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
Кафедра приемно-передающих устройств Военной академии Республики Беларусь (протокол от 01.01.2001 г.);
, заведующий кафедрой «Радиоэлектроника» Учреждения образования «Минский государственный высший радиотехнический колледж», кандидат технических наук;
Кафедра «Телекоммуникационные системы» Учреждения образования «Высший государственный колледж связи» (протокол г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол от 01.01.2001 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей IСхемы радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол от 01.01.2001 г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.108-98.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная программа «Электромагнитная совместимость» разработана для студентов высших учебных заведений по специальностям IРадиотехника и IРадиоэлектронные системы в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.108-98.
Целью дисциплины является подготовка инженеров радиотехнических специальностей для овладения методикой анализа и синтеза радиоэлектронных средств (РЭС), способных к работе в сложной электромагнитной обстановке (ЭМО), характерной для современного использования РЭС. Актуальность таких знаний чрезвычайно высока в связи с быстрым увеличением числа РЭС и повышением их функциональных возможностей.
В результате освоения дисциплины «Электромагнитная совместимость» (ЭМС) студент должен:
знать:
- основные закономерности мешающего взаимодействия совместно работающих РЭС, методы и принципы обеспечения ЭМС РЭС путем совершенствования радиотехнических элементов, цепей, устройств, систем и комплексов;
уметь:
- рассчитывать основные характеристики мешающего взаимодействия пар элементарных РТС; статистические характеристики непреднамеренных радиопомех (НРП) в любом сечении радиоприемника с применением ЭВМ; тактико-технические характеристики РЭС при действии НРП.
Программа рассчитана на объем 110 учебных часов, в том числе аудиторных 70 часов аудиторных.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ
Причины обострения проблемы ЭМС РЭС. Системный подход в радиотехнике. Иерархия в радиотехнике. Функциональная схема элементарной РТС. Научно-технические и организационные меры обеспечения ЭМС, их эффективность.
Раздел 2. ЭМС РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЦЕПЕЙ
Физические основы внутрисистемных непреднамеренных помех (НП). Дальнее и ближнее поля; скин-эффект и другие физические явления в радиоаппаратуре, связанные с возникновением, распространением и воздействием НП внутри радиоаппаратуры. НП пассивных и активных радиоэлементов. НП электротехнических элементов. Реакция транзисторов и микросхем на действие НП. Способы ослабления НП и их распространение внутри радиоаппаратуры.
Раздел 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Радиопередающие устройства как источник непреднамеренных радиопомех (НРП). Основные и побочные радиоизлучения в РПдУ. Стабильность частоты радиопередатчиков.
Радиоприемное устройство (РПрУ) как основной рецептор НРП. Чувствительность и восприимчивость радиоприемника. Частотная избирательность. Нелинейные явления в РПрУ.
Краткий перечень характеристик и параметров ЭМС антенных устройств. Диаграмма направленности и коэффициент направленного действия. Краткие сведения о фазированных антенных решетках.
Раздел 3. ПРОСТРАНСТВЕННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
МЕШАЮЩЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Каналы мешающего взаимодействия РТС. Элементарная РТС как источник и рецептор НРП. Прохождение НРП через РПрУ. Коэффициент подавления и защитное отношение. Воздействие преднамеренных и непреднамеренных помех на систему непосредственной радиосвязи (СНР) и радиолокационную систему (РЛС). Зоны несовместимости и расчет их параметров.
Раздел 4. ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ
СРЕДСТВ (ЭМС РЭС)
Первичные модели приемной и передающей ветвей статистической теории. Статистические характеристики энергетических и неэнергетических параметров НРП. Статистическая оценка избирательности одиночных фильтров. Эквивалентная полоса пропускания. Многомерный фильтр. Вероятность ЭМС РЭС. Статистическая оценка влияния НРП на ТТХ РТС. Особенности передающей ветви статистической теории ЭМС.
Раздел 5. МЕРЫ ПО УЛУЧШЕНИЮ ЭМС РЭС
Дополнения о радиоканалах. Управление и адаптация в РЭС. Системы случайных точек и их математическое описание. Возможности использования временного, частотного и пространственного ресурсов. Статистическая оценка эффективности автоматической подстройки частоты, автоматической регулировки усиления радиоприемника и мощности радиопередатчика.
Краткий перечень мер интенсификации использования электромагнитного ресурса.
Раздел 6. ОПТИМИЗАЦИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
ПО КРИТЕРИЯМ ЭМС
Актуальность вопроса. Задачи оптимизации в радиотехнике. Стоимостный критерий. Оптимизация РТС по критериям - вероятность ЭМС - стоимость. Оптимизация РПрУ как многомерного фильтра.
Раздел 7. ЭМС РЭС И ИЗМЕРЕНИЯ
Характеристика проблемы измерений в новых научных направлениях. Классификация методов частотной восприимчивости и избирательности РПрУ. Двухсигнальный метод контроля избирательности РПрУ с панорамной индикацией. Однокритериальная оценка частотной избирательности радиоприемника.
Заключение
Основные направления исследований и разработок в области ЭМС РЭС.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Исследование эффективности экранирования проводников в магнитном поле.
2. Исследование эффективности тонколистовых металлических экранов.
3. Исследование электромагнитной обстановки в лаборатории.
4. Исследование вероятностных закономерностей возникновения помех в высокочастотном тракте РПрУ.
ПРИМЕРНЫЕ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Методика построения вероятностных распределений, используемых в радиотехнике.
2. Экранирование элементов радиоаппаратуры.
3. Характеристики и параметры ЭМС радиотехнических устройств.
4. Пространственно-энергетический анализ мешающего взаимодействия двух радиосистем.
5. Расчеты по статистической теории ЭМС.
6. Задачи по оптимизации радиосистем с использованием критериев ЭМС.
7. Расчеты по оценке эффективности радиосистем за счет применения адаптации.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. , и др. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств: Учеб. пособие. В 9 ч.- Мн.:МРТИ-БГУИР, 1
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. , , Харченко совместимость радиоэлектронных средств. - Л.: Судостроение, 1986.
2. и др. Использование радиочастотного спектра и радиопомехи. - М.:Радио и связь, 1986.
3. ГОСТ . Совместимость РЭС электромагнитная. Термины и определения.
4. и др. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом ЭМС. - М.:Радио и связь, 1989.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 |
