Учебное время, отводимое на различные виды занятий
II. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ УЧЕБНОГО ВРЕМЕНИ ПО СЕМЕСТРАМ, ТЕМАМ И ВИДАМ ЗАНЯТИЙ
III. СОДЕРЖАНИЕ
Введение Предмет и задачи дисциплины. Обзор основных понятий теории цепей и сигналов.
Тема № 1. Основы теории четырехполюсников и многополюсников Многополюсники и цепи с многополюсными элементами. Основные уравнения теории четырехполюсников и их первичные параметры. Входное и выходное сопротивление четырехполюсника. Характеристические параметры четырехполюсника: входное и выходное сопротивление, постоянная передачи. Эквивалентные схемы линейных четырехполюсников. Матрицы параметров сложных четырехполюсников (последовательное, параллельное и каскадное соединения).
Тема № 2. Пассивные LC-фильтры Теория фильтрующих четырехполюсников: классификация, расчет передаточных и входных функций нагруженных и ненагруженных пассивных фильтров типа К и m, определение частот среза, согласование каскадов фильтра между собой и с нагрузкой.
Тема № 3. Линейная теория усилителей (активных четырехполюсников) Усилители в линейном режиме. Построение эквивалентных схем для цепей с активными элементами на основе теории четырехполюсников. Электронная лампа и транзистор как активные четырехполюсники. Расчет передаточных функций активных цепей (резонансный и полосовой усилители, апериодический усилитель). Передаточная функция цепи при каскадном соединении усилителей. Согласование каскадов.
Тема № 4. Теория цепей с распределенными параметрами Телеграфные уравнения для длинной линии и их интегрирование для линии без потерь и с потерями. Учет граничных условий. Коэффициент отражения. Постоянная распространения и волновое сопротивление длинной линии с малыми потерями. Режимы работы длинных линий: холостой ход и короткое замыкание, согласование, смешанный режим. Резонансные свойства длинных линий, их применение.
Тема № 5. Спектральный и операторный методы анализа линейных цепей Применение рядов и интегралов Фурье для анализа поведения цепи в частотной области на основе спектрального метода. Расчет отклика цепи при негармоническом воздействии. Мощность и действующее значение периодического тока сложной формы. Расчет линейных систем операторным методом на основе преобразования Лапласа. Закон Ома для участка цепи и для полной цепи в операторной форме. Операторные сопротивления. Правила Кирхгофа в операторной форме. Свойства передаточной функции цепи. Нули и полюса передаточной функции. Теорема разложения.
Тема № 6. Методы анализа переходных процессов в линейных цепях Задача анализа переходных процессов. Классический метод анализа переходных процессов. Условия коммутации. Операторный метод анализа переходных процессов. Операторные характеристики (входные и передаточные) линейных цепей. Дифференцирующие и интегрирующие цепи. Задерживающие цепи. Временные характеристики линейных цепей (единичная ступенчатая функция и дельта-функция, их свойства, расчет переходной и импульсной характеристики цепи, связь между этими характеристиками посредством преобразования Лапласа). Применение принципа наложения для анализа переходных процессов с использованием переходной и импульсной характеристик цепи. Импульсный трансформатор.
Тема № 7. Линейные системы с обратной связью Принцип обратной связи. Классификация обратных связей. Передаточная функция цепи с обратной связью. Влияние обратной связи на коэффициент усиления схемы, стабильность характеристик системы, уровень нелинейных искажений в ней, входное и выходное сопротивление цепи. Применение обратных связей в усилителях и генераторах. Устойчивость линейных систем. Анализ положения нулей и полюсов передаточной функции системы на плоскости комплексной частоты. Поиск корней характеристического уравнения системы. Общий критерий устойчивости системы. Критерий устойчивости Рауса-Гурвица. Критерий устойчивости Найквиста.
Тема № 8. Передача радиосигналов через избирательные системы Частотно-избирательные цепи при широкополосных входных воздействиях (понятие широкополосного сигнала, импульсная характеристика и низкочастотный эквивалент частотно-избирательной цепи, принцип действия анализатора спектра). Частотно-избирательные цепи при узкополосных входных воздействиях. Воздействие АМ-сигнала, импульса включения гармонической э.д.с., фазоманипулированного сигнала, колебания со скачком частоты, сигнала с угловой модуляцией на резонансную систему. Время группового запаздывания и задержка огибающей сигнала на выходе системы.
Тема №9. Дискретная обработка непрерывных сигналов. Цифровые фильтры. Дискретная фильтрация непрерывного сигнала. Структурная схема цифровой обработки сигналов и их характеристики. Дискретное преобразование Фурье. Быстрое преобразование Фурье. Z-преобразование и его свойства. Линейные дискретные цепи и их применение для преобразования дискретных последовательностей. Цифровые фильтры, их классификация, применения и структурные схемы. Рекурсивные и нерекурсивные фильтры. Применение метода z-преобразования к цифровым фильтрам.
Заключение В соответствии с названием дисциплины главное внимание уделено изложению теории линейных цепей (как со сосредоточенными, так и с распределенными параметрами) и прохождению сигналов через них. Подробно изучается поведение линейных цепей при произвольных воздействиях, в том числе – переходные процессы в линейных системах. Исследуется устойчивость линейных систем. Изучаются теория и применение цепей с обратной связью, прохождение радиосигналов через линейные цепи. Теория цепей оказывается применимой к большому числу устройств, в которых представляют интерес процессы в отдельных точках - выводах. С помощью электромагнитной теории анализируются границы применимости методов теории цепей. Обращается внимание на применение методов теории цепей для решения задач теории электромагнитного поля, возникающих при передаче энергии колебаний сверхвысоких частот по линиям и волноводам. Рассмотренные методы применяются для анализа основных особенностей и характеристик типовых радиотехнических устройств и аппаратуры связи для фильтрации, усиления, преобразования сигналов и т.п. Дальнейшее развитие теории цепей связано, в частности, с развитием полупроводниковой техники, цифровых методов обработки сигналов, использованием методов теории цепей для проектирования и расчета радиосистем, систем телекоммуникации. Важную роль при изучении дисциплины и подготовке к зачету играет самостоятельная работа студентов, подкрепляемая консультациями преподавателя. Знание теории цепей совершенно необходимо для успешного усвоения студентами всех последующих специальных дисциплин, выполнения курсовых и дипломных работ. Теория цепей образует фундамент профессиональной деятельности специалиста в области радиофизики и электроники при расчете и проектировании технических устройств и систем.
IV. ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Вопросы к зачету по курсу «Теория линейных систем»
1. Основные уравнения теории четырехполюсников и их первичные параметры. 2. Входное и выходное сопротивление четырехполюсника. 3. Характеристические параметры четырехполюсника. 4. Матрицы параметров сложных четырехполюсников. 5. Классификация, расчет передаточных и входных функций нагруженных и ненагруженных пассивных фильтров типа К. 6. Классификация, расчет передаточных и входных функций нагруженных и ненагруженных пассивных фильтров типа m. 7. Согласование фильтров между собой и с нагрузкой. 8. Электронная лампа как активный четырехполюсник. 9. Транзистор как активный четырехполюсник. 10. Расчет передаточной функции резонансного усилителя. 11. Расчет передаточной функции полосового усилителя. 12. Расчет передаточной функции апериодического усилителя. 13. Каскадное соединение усилителей, согласование. 14. Телеграфные уравнения для длинной линии и их интегрирование для линии без потерь и с потерями. 15. Коэффициент отражения, постоянная распространения и волновое сопротивление длинной линии с малыми потерями. 16. Режимы работы длинных линий: холостой ход и короткое замыкание, согласование, смешанный режим. 17. Резонансные свойства длинных линий, их применение. 18. Расчет линейных цепей спектральным методом. 19. Расчет линейных цепей операторным методом. 20. Операторные сопротивления, закон Ома и правила Кирхгофа в операторной форме. 21. Свойства операторной передаточной функции цепи. 22. Теорема разложения. 23. Условия коммутации. 24. Классический метод анализа переходных процессов. 25. Операторный метод анализа переходных процессов. 26. Дифференцирующие и интегрирующие цепи, задерживающие цепи. 27. Расчет переходной и импульсной характеристики цепи, связь между этими характеристиками. 28. Принцип наложения и его применение для анализа переходных процессов с использованием переходной и импульсной характеристик цепи. 29. Импульсный трансформатор, преобразование сигналов в нем и применение. 30. Классификация обратных связей. 31. Передаточная функция цепи с обратной связью. 32. Влияние обратной связи на характеристики цепи и передачу сигналов. 33. Устойчивость линейных систем, общий критерий устойчивости системы. 34. Критерий устойчивости Рауса-Гурвица. 35. Критерий устойчивости Найквиста. 36. Частотно-избирательные цепи при широкополосных входных воздействиях. 37. Частотно-избирательные цепи при узкополосных входных воздействиях. 38. Воздействие АМ-сигнала на резонансную систему. 39. Воздействие импульса включения гармонической э.д.с. на резонансную систему. 40. Воздействие фазоманипулированного сигнала на резонансную систему. 41. Воздействие колебания со скачком частоты на резонансную систему. 42. Воздействие сигнала с угловой модуляцией на резонансную систему. 43. Время группового запаздывания и задержка огибающей сигнала на выходе системы. 44. Структурная схема цифровой обработки сигналов и их характеристики. 45. Дискретное преобразование Фурье и быстрое преобразование Фурье. 46. Z-преобразование и его свойства. 47. Линейные дискретные цепи и их применение для преобразования дискретных последовательностей. 48. Цифровые фильтры, их классификация, применения и структурные схемы. 49. Рекурсивные и нерекурсивные фильтры. 50. Применение метода z-преобразования к цифровым фильтрам.
ЛИТЕРАТУРА Основная литература 1. Матханов П.Н. Основы анализа электрических цепей: линейные цепи. М.: Высшая школа, 1972. 2. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Советское радио, 1977. 3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. М.: Высшая школа, 2000. 4. Зернов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей. М.: Энергия, 1972. 5. Галустов Г.Г., Гоноровский И.С., Демин М.П., Прозоровский В.Е., Рыжов В.П., Федосов В.П. Радиотехнические цепи и сигналы. Примеры и задачи. М.: Радио и связь, 1989. 6. Жуков В.П., Карташев В.Г., Николаев А.М. Сборник задач по курсу «Радиотехнические цепи и сигналы», М.: Советское радио, 1972. 7. Шебес М.Р. Теория линейных электрических цепей в упражнениях и задачах, М.:Высшая школа, 1973. 8. Попов В.П. Основы теории цепей. М.: Высшая школа, 1998.
Дополнительная литература 1. Молчанов А.П., Занадворов П.Н. Курс электротехники и радиотехники. М.: Наука, 1976. 2. Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. М.: Радио и связь, 1985. 3. Горбачев Г.Н. Чаплыгин Е.Е. Промышленная электроника. М.: Энергоатомиздат, 1988. 4. Васильев В.И., Гусев Ю.М., Миронов В.Н. Электронные промышленные устройства. М.: Высшая школа, 1988. 5. Тугов Н.М., Глебов Б.А., Чарыков Н.А. Полупроводниковые приборы. М.: Энергоатомиздат, 1990. 6. Степаненко И.П. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М.: Энергия, 1973. 7. Левин Ю.С. Введение в теорию и технику радиотехнических систем. М.: Радио и связь, 1986. 8. Лосев А.К. Теория линейных электрических цепей. М.: Высшая школа, 1988. 9. Брюханов Ю.А. Управление динамическим режимом колебательных систем. Ярославль: изд-во Ярославского ГУ, 1994. 10. Гольденберг Л.М., Поляк М.Н. Цифровая обработка сигналов. М: Радио и связь, 1990. 11. Радиотехнические цепи и сигналы /под ред. Самойлов К.А. М: Радио и связь, 1982.
Составитель учебной программы: В.Е.Захаров
|
