| Кафедра прикладної радіоелектроніки |

| Рівень вищої освіти | Перший (бакалаврський) |
| Галузь знань | - |
| Спеціальність | |
| Освітня програма | 172Б РТС - Радіотехнічні інформаційні технології (ЄДЕБО id: 6842)172Б РОС - Радіозв’язок і оброблення сигналів (ЄДЕБО id: 6364)172Б РСІ - Радіосистемна інженерія (ЄДЕБО id: 7350)G5Б ТРЕБ - Технології радіоелектронної боротьби (ЄДЕБО id: 83615) |
| Статус дисципліни | Нормативна |
| Форма здобуття вищої освіти | Очна |
| Рік підготовки, семестр | 4 курс, осінній семестр |
| Обсяг дисципліни | 5,5 кред. (Лекц. 54 год, Практ. 18 год, Лаб. 18 год, СРС. год ) |
| Семестровий контроль/контрольні заходи | Екзамен |
| Розклад занять | https://schedule.kpi.ua |
| Мова викладання | Українська |
| Інформація про керівника курсу / викладачів | Лекц.: Першин М. О., Практ.: Першин М. О., Лаб.: Головня В. М., |
| Розміщення курсу |
Мета вивчення дисципліни: набуття навиків і вмінь використання радіоприймальних пристроїв у різноманітних радіотехнічних, побутових, обчислювальних та керувальних пристроях і системах.
Завдання вивчення дисципліни: студент повинен вміти скласти та обгрунтувати технічне завдання на радіоприймальний пристрій, розробити його структурну та принципову електричні схеми, виконати необхідні електричні розрахунки; обґрунтувати та зробити вибір елементної бази, реалізувати радіоприймальний пристрій і проконтролювати його працездатність.
Розділ 1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
Тема 1.1. Предмет та задачі курсу. Основні означення.
Предмет та задачі курсу. Стислий історичний нарис розвитку РПрП. Еволюція елементної бази, становлення напівпровідникової електроніки, мікромініатюризація та інтеграція. Порівняння цифрових та аналогових методів оброблення сигналів за ефективністю та завадостійкістю, впровадження цифрової техніки. Класифікація РПрП.
Тема 1.2. Місце РПрП в радіотехнічних системах.
Місце РПрП в радіотехнічних системах. РПрП як складова частина радіотехнічних систем передавання, вилучення та придушення інформації. Структури каналу зв’язку та системи вилучення інформації.
Тема 1.3. Моделі сигналів, завад радіоприйманню.
Моделі сигналів, завад радіоприйманню. Аналогові, імпульсно-аналогові, імпульсно-дискретні, цифрові та шумові сигнали. Характеристики телеграфних, телефонних, радіомовних, телевізійних, радіолокаційних, радіорелейних сигналів. Внутрішні шумові завади: теплові шуми, шуми активних елементів, шуми антени, коефіцієнт шуму приймача, шумова температура. Завади, зосереджені за часом та спектром, пасивні завади.
Розділ 2 СТРУКТУРНІ СХЕМИ РПрП
Тема 2.1. Узагальнені структурні схеми. Приймачі прямого підсилення.
Узагальнені структурні схеми. Підсилювальний, інформаційний та гетеродинний тракти, тракти керування та індикації. Первинне та вторинне оброблення. Приймачі прямого підсилення: регенеративні, надрегенеративні, гетеродинні та автодинні РПрП.
Тема 2.2. Супергетеродинні РПрП.
Супергетеродинні приймачі, вимоги до основних функційних вузлів. Порівняльний аналіз приймачів прямого підсилення та супергетеродинних приймачів, галузі застосування. Вибір проміжних частот. Супергетеродинні приймачі із дворазовим та багаторазовим перетворенням частоти. Інфрадинні приймачі.
Тема 2.3. Приймачі прямого перетворення.
РПрП прямого перетворення, синхродини. Приймачі прямого перетворення із квадратурним обробленням.
Тема 2.4. Цифрові РПрП. Інші види структурних схем.
Цифрові РПрП з частковим та повним цифровим обробленням. Цифрові приймачі аналогових та цифрових сигналів.
Розділ 3. ПАРАМЕТРИ РПрП.
Тема 3.1. Параметри РПрП.
Основні параметри та характеристики РПрП: показники за призначенням, показники ефективності та завадостійкості, ЕМС, конструкторсько-технологічні та експлуатаційні показники. Коефіцієнт шуму, чутливість та її види, селективність та її види, амплітудна характеристика, динамічний діапазон, смуга пропускання, нерівномірність на краях спектра, діапазон робочих частот, розбивка на піддіапазони, інші параметри.
Розділ 4. ВХІДНІ ПРИСТРОЇ (ВП) РПрП
Тема 4.1. Призначення ВП. Класифікація. Узагальнена структурна схема. Параметри ВП.
Призначення, вимоги, характеристики, класифікація ВП. Узагальнена структура ВП. Еквіваленти антен.
Тема 4.2. Схемотехніка ВП. Порівняльна характеристика.
Аналіз різних схем ВП, що працюють з настроєною та ненастроєною антеною метрових – міліметрових хвиль. ВП з феритовою антеною. Конструкції ВП різних діапазонів хвиль.
Тема 4.3. Аналіз узагальненої схеми ВП.
Узгодження вибірної системи ВП з антеною та навантаженням, виходячи із різних критеріїв: одержання максимальної потужності у навантаженні, забезпечення заданої селективності за дзеркальним каналом та нерівномірності АЧХ в межах визначеної смуги частот, мінімізація шумів преселектора, забезпечення припустимого розстроювання контура ВП.
Розділ 5. ПЕРЕТВОРЮВАЧІ ЧАСТОТИ (ПрЧ) СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО ПРИЙМАЧА
Тема 5.1. Призначення, вимоги, характеристики, класифікація ПрЧ. Побічні канали приймання.
Призначення, вимоги, характеристики, класифікація ПрЧ. Шуми ПрЧ. Побічні канали приймання: прямий канал проходження завади з проміжною частотою, дзеркальні канали, комбінаційні канали; способи їх придушення. ПрЧ з компенсацією дзеркального каналу.
Тема 5.2. Схемотехніка ПрЧ.
Порівняльний схемний аналіз ПрЧ різних типів на транзисторах, діодах, ІМС; ПрЧ із суміщеним та відокремленим гетеродином; балансні та кільцеві ПрЧ, ключовий балансний перетворювач частоти. Змішувачі НВЧ. Ємнісний перетворювач частоти. Оптимальні режими роботи ПрЧ, припустимий пороговий рівень вхідного сигналу.
Тема 5.3. Гетеродинний тракт.
Гетеродинний тракт. Основні вимоги до гетеродинів. Настроювання приймачів за допомогою конденсаторів змінної ємності, фероваріометрів, діаваріометрів, перемикання контурів та їх елементів. Електронне настроювання варикапами та синтезаторами частоти (СНЧ). Спряження настроювання контурів преселектора та гетеродина.
Розділ 6. СЕЛЕКТИВНІ ПІДСИЛЮВАЧІ (СП) СУПЕРГЕТЕРОДИННОГО ПРИЙМАЧА
Тема 6.1. Призначення СП сигнальної та проміжної частоти, вимоги до цих підсилювачів та їх характеристики, класифікація.
Призначення СП сигнальної та проміжної частоти, вимоги до цих підсилювачів та їх характеристики, класифікація. Шуми преселектора.
Тема 6.2. Структури СП сигнальної частоти.
Структури СП сигнальної частоти. Порівняльний аналіз схем СП сигнальної частоти для різних частотних діапазонів.
Тема 6.3. Аналіз узагальненої еквівалентної схеми СП.
Аналіз узагальненої еквівалентної схеми СП. Умови одержання максимального підсилення, заданої селективності, нерівномірності на краях спектра, рівня шумів.
Тема 6.4. Стійкість СП.
Стійкість СП проти самозбудження. Теоретичні та експериментальні методи оцінки стійкості, способи її підвищення.
Тема 6.5. Нелінійні ефекти у СП та способи їх мінімізації .
Нелінійні ефекти у СП та способи їх мінімізації (блокування; інтермодуляційні, інтерференційні, перехресні та нелінійні спотворення; вторинна модуляція). Спотворення в потужних лінійних р.-трактах.
Тема 6.6. Шуми преселектора.
Умови забезпечення заданого рівня шумів.
Тема 6.7. Структури СП проміжної частоти.
Структури СП проміжної частоти з розподіленою та зосередженою вибірністю. Багатокаскадні СП. Резистивні та широкосмугові підсилювачі. Стабільність характеристик підсилювачів проміжної частоти. Порівняльний аналіз селективних систем підсилювачів проміжної частоти: з одиночними LC-контурами, настроєними на одну частоту; двоконтурними смуговими фільтрами; активними RC-фільтрами; одиночними попарно-розстроєними LC-контурами, трійками взаємнорозстроєних контурів; багатоланковими LC-фільтрами зосередженої вибірності (ФЗВ), погодженими за хвильовим опором; поліноміальними LC-ФЗВ Баттерворта та Чебишева; акустоелектронними ФЗВ (п'єзоелектричними, п'єзокерамічними, електромеханічними, фільтрами на ПАХ); нерекурсивними та рекурсивними цифровими фільтрами. Порівняння цифрових та аналогових фільтрів. Логарифмічні підсилювачі. СП імпульсних сигналів. СП в інтегральному виконанні.
Розділ 7. ДЕМОДУЛЯТОРИ (ДЕТЕКТОРИ) РПрП
Тема 7.1. Призначення, вимоги, характеристики, класифікація.
Призначення, вимоги, характеристики, класифікація.
Тема 7.2. Амплітудні детектори.
Амплітудні детектори (АД). Порівняльний аналіз схем АД на діодах, транзисторах, операційних підсилювачах, ІМС. Діодне детектування в режимі слабких та сильних сигналів. Мінімізація нелінійних спотворень, обумовлених нелінійністю детекторної характеристики, інерційністю навантажувального кола, впливом розділювального кола. АД аналогових сигналів послідовного та паралельного типів, двотактний АД, суміщений АД основного каналу та каналу АРП. АД імпульсних сигналів: детектор радіоімпульсів, піковий детектор радіоімпульсів, піковий детектор відеоімпульсів. АД шумових сигналів: детектор миттєвих значень, детектор середніх значень. Квадратичний детектор. Кореляційний детектор.
Тема 7.3. Частотні детектори.
Частотні детектори (ЧД). Узагальнена структурна схема ЧД з перетворенням виду модуляції та власне детектуванням Амплітудні обмежувачі на діодах, транзисторах, динамічні придушувачі АМ. Порівняльний аналіз схем ЧД: частотно-амплітудні детектори з асиметричною детекторною характеристикою (ЧД з активним RC-фільтром, ЧД з диференціюванням, ЧД з одиночним розстроєним контуром); частотні дискримінатори (із взаємно розстроєними контурами, зі зв'язаними настроєними контурами); дробові детектори; частотнофазові детектори; частотно-імпульсні детектори; детектори на базі ФАПЧ.
Тема 7.4. Фазові детектори.
Тема 6.4. Фазові детектори (ФД). Узагальнена структурна схема ФД. Порівняльний аналіз схем ФД: векторомірні (однотактні, балансні, кільцеві), ФД з аналоговим перемножувачем, ФД ключові (детектори комутаційного типу), імпульсні ФД, цифрові ФД.
Розділ 8. РЕГУЛЮВАННЯ В РПрП
Тема 8.1. Призначення та види регулювань.
Призначення та види регулювань, експлуатаційне та технологічне регулювання. Дистанційне керування та контроль в радіомовних та професійних приймачах. Структури пристроїв дистанційного керування, пульти дистанційного керування. Мікропроцесорне (МП) керування та контроль роботи приймача. Синтезатори частоти з МП керуванням.
Тема 8.2. Регулювання підсилення. Автоматичне регулювання підсилення (АРП).
Регулювання підсилення за рахунок зміни крутості ВАХ приладу, зміни еквівалентного опору контурів, коефіцієнтів трансформації, негативного зворотного зв’язку, атенюаторне регулювання, регулювання в трактах частоти модуляції. Автоматичне регулювання підсилення (АРП). Характеристики АРП. Структури цифрових та аналогових систем АРП. Пряме, зворотне, підсилене АРП. АРП безшумне. АРП приймачів імпульсних сигналів (швидкодіюче та програмне АРП, АРП з часовою селекцією). АРП приймачів ЧМ сигналів. АРП за завадою. Перехідні процеси в системі АРП. Вплив регулювання на якісні показники приймача. Функційні вузли системи АРП.
Тема 8.3. Автоматичне підстроювання частоти (АПЧ).
Автоматичне підстроювання частоти (АПЧ). Характеристики АПЧ. Структури цифрових та аналогових систем АПЧ. Частотне та фазове АПЧ. АПЧ приймачів імпульсних сигналів. АПЧ приймачів ЧМ сигналів. Пошукова система АПЧ.
Тема 8.4. Настроювання діапазонних РПрП.
Настроювання діапазонних РПрП. Методи настроювання, які забезпечують високу точність та стабільність. Сенсорне керування. Автоматичне настроювання приймачів. Автопошук радіостанцій.
Тема 8.5. Ручне та автоматичне регулювання смуги пропускання.
Ручне та автоматичне регулювання смуги пропускання РПрП в тракті проміжної частоти та в післядетекторній частині приймача.
Розділ 9. РПрП АНАЛОГОВИХ СИГНАЛІВ
Порівняльний аналіз завадостійкості та ефективності приймання сигналів з АМ, ОМ, ЧМ. Методи підвищення завадостійкості.
Тема 9.1. РПрП аналогових сигналів з АМ.
РПрП аналогових сигналів з АМ. Особливості побудови структурних схем РПрП аналогових сигналів з АМ та параметрів функційних вузлів. Спотворення АМ сигналу в ЛТП. Детектування АМ сигналу при наявності АМ завади. Обмеження імпульсних завад в приймачі АМ сигналу. Синхронне приймання сигналів з АМ.
.
Тема 9.2. РПрП аналогових сигналів з ОМ.
РПрП аналогових сигналів з ОМ. Переваги та недоліки приймання ОМ сигналів.Особливості побудови структурних схем РПрП аналогових сигналів з ОМ та параметрів функційних вузлів. Структури з пілот-сигналом та автономними гетеродинами. Детектори ОМ сигналів з АД, перемножувачем та перетворювачем частоти, відновлення носійного коливання. Вибір смуги пропускання ЛТП. Особливості АРП в ОМ приймачах.
Тема 9.3. РПрП аналогових сигналів з ЧМ.
Особливості побудови структурних схем РПрП аналогових сигналів з ЧМ та параметрів функційних вузлів. РПрП аналогових сигналів з ЧМ. Переваги та недоліки приймання ЧМ сигналів. Вибір смуги пропускання ЛТП. Спотворення ЧМ сигналу в ЛТП, амплітудно-фазова конверсія. Система частотних попередніх спотворень та їх корекція в РПрП. Порогові властивості приймачів ЧМ сигналів та методи зниження порогу. Слідкувальне приймання ЧМ сигналів, використання зворотного зв’язку за частотою.
Розділ 10. РПрП ІМПУЛЬСНИХ СИГНАЛІВ
Тема 10.1. Загальні питання оброблення імпульсних сигналів.
Загальні питання оброблення імпульсних сигналів (ІС). Особливості приймачів ІС. Порівняльний аналіз аналогових та імпульсних систем зв’язку. Узагальнена структура РПрП ІС. Вибір смуги пропускання ЛТП.
Тема 10.2. РПрП імпульсно-дискретних сигналів.
РПрП імпульсно-дискретних сигналів (ІДС). Формування двійкових маніпульованих сигналів: амплітудноманіпульованих (АМн), частотноманіпульованих (ЧМн), фазоманіпульованих (ФМн), відноснофазоманіпульованих (ВФМн). Вибір смуги пропускання ЛТП ІДС. Демодулятори ІДС.
Тема 10.3. РПрП імпульсно-аналогових сигналів.
РПрП імпульсно-аналогових сигналів (ІАС). Формування ІАС з амплітудноімпульсною модуляцією (АІМ), широтноімпульсною модуляцією (ШІМ), часовоімпульсною модуляцією (ЧІМ), кодовоімпульсною модуляцією (КІМ).
Розділ 11. РПрП ЦИФРОВИХ СИГНАЛІВ
Тема 11.1. Порівняльний аналіз аналогових та цифрових систем радіозв’язку.
Подання інформації у цифровій формі, прийнятій у системах радіозв’язку та радіомовлення. Порівняльний аналіз аналогових та цифрових систем радіозв’язку. Вплив адитивних шумів, міжсимвольних спотворень та неідеальності синхронізації. Оцінка завадостійкості та пропускної спроможності двійкових сигналів при різних видах їх маніпуляції. Імовірність помилок при когерентному та некогерентному прийманні флуктуючих сигналів. Оптимальне когерентне та некогерентне приймання таких сигналів при різних випадках їх застосування.
Тема 11.2. Цифрові приймальні пристрої.
Цифрові радіоприймальні пристрої (ЦРПрП). Загальні відомості. Класифікація. Синтез структури ЦРПрП з частковим та повним цифровим обробленням; апаратурна та програмна реалізація приймача. Цифрові приймачі аналогових та цифрових сигналів. Основні функційні вузли ЦРПрП, елементна база. Цифрові синтезатори частоти, цифрові системи АРП та АПЧ, цифрові системи входження в зв’язок, мікропроцесорне керування ЦРПрП. РПрП багатоканальних систем передавання інформації.
РОЗДІЛ 12. ОГЛЯД РПрП РІЗНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ. ПРОБЛЕМИ ТА ПЕРСПЕКТИВИ РОЗВИТКУ РПрП
Тема 12.1. РПрП радіозв’язку: магістрального, радіорелейного наземного, радіорелейного супутникового, мобільного (професійного, стільникового, пейджингового); РПрП радіолокаційні, РПрП панорамні, радіомовні приймачі, телевізійні приймачі, РПрП іншого призначення.
Ускладнення задач, що вирішуються за допомогою РПрП. Розширення використання цифрових методів оброблення сигналів, впровадження мікропроцесорної техніки. Освоєння нових діапазонів р.-хвиль. Удосконалення елементної бази, комплексна мікромініатюризація, підвищення надійності. Підвищення експлуатаційних зручностей та якості відтворення з метою наближення до якості первинних давачів.
Основна література
1. Радиоприемные устройства / Под ред. Н. И. Фомина.- М.: Радио и связь, 1996.
2. Справочник по учебному проектированию приемно-усилительных устройств / М. К. Белкин, В. Т. Белинский, Ю. Л. Мазор, Р. М. Терещук.- К.:Вища школа, 1988.- 488 с.
3. Буга Н. Н. и др. Радиоприемные устройства /Под ред. Н. И. Чистякова.-М.: Радио и связь, 1986.- 320 с.
4. Головин А. В. Радиоприемные устройства.- М.: Горячая линия – Телеком, 2002.- 384с.
5. Воллернер Н. Ф. Радиоприемные устройства.-К.: Вища школа, 1993.- 391 с.
Додаткова література
1. Радіотехніка: Енциклопедичний навчальний довідник / За ред. Ю. Л. Мазора, Є. А. Мачуського, В. І. Правди.- К.: Вища школа, 1999.- 838с (розділ 26).
2. Радиотехника: Энциклопедия / Под ред. Ю. Л. Мазора, Е. А. Мачусского, В. И. Правды.-М.: Издательский дом «Додека XXI», 2002.- 944 с. (гл. 17).
3. Радиоприемные устройства / Под ред. А. П. Жуковского.- М.:Высшая школа, 1989. – 342 с.
4. Побережский Е.С. Цифровые радиоприемные устройства.М.: Радио и связь, 1987
5. Проектирование радиоприемных устройств/Под ред. А. П. Сиверса.- М.: Сов. Радио, 1976.- 488 с.
6. Радиоприемные устройства/Под ред. Л. Г. Барулина.-М.:Радио и связь, 1984.-272с.
7. Палшков В. В. Радиоприемные устройства.-М.: Радио и связь,1984.-392с.
8.Радиоприемные устройства/Под ред.А.Г. Зюко.-М.:Связь,1975.-400 с.
9. Богданович Б. М., Окулич Н. И. Радиоприемные устройства.-Мн.: Вышэйшая школа, 1991.-428 с.
10. Радиоприемные устройства/ Под ред. Н. И. Чистякова.-М.: Радио и связь, 1986.
11. Шапиро Д. Н. Расчет каскадов транзисторных радиоприемников.-Л.: Энергия, 1968.- 350 с.
12. Проектирование р.-локационных приемных устройств/Под ред. . М.А. Соколова.-М.: Высшая школа,1984.-335 с.
13. Ред Э. Т. Схемотехника радиоприемников: Пер. с нем.-М.: Мир,1989.-152 с.
Тематика практичних (семінарських занять)
Основною метою практичних занять є набуття практичних навичок з аналізу, синтезу, розрахунків, необхідних при проектуванні пристроїв приймання та оброблення сигналів. Тема практичного заняття доводиться до студентів заздалегідь, на попередньому занятті або на лекції. На початку занять проводиться усне або письмове опитування для оцінки якості засвоєння матеріалу попереднього заняття або по заданій темі. В кінці заняття кожен студент отримує індивідуальне завдання по темі практичного заняття для закріплення матеріалу.
Орієнтовний перелік тем, що виносяться на практичні заняття:
Тематика лабораторних робіт
Метою лабораторних занять є експериментальна перевірка теоретичних знань, набуття навиків розрахунку, дослідження, вимірювання та оцінки конкретних параметрів радіоприймальних пристроїв та їх функційних вузлів.
Приблизна тематика занять:
Лабораторні заняття проводяться у вигляді лабораторного або компˊютерного практикуму. Завдання на лабораторні роботи студенти отримують заздалегідь. Перед початком заняття проводиться опитування для того, щоб оцінити готовність студента до проведення роботи. Після виконання роботи відбувається захист та обговорення отриманих результатів. Оформляється звіт по лабораторній роботі.
У якості індивідуального завдання програмою передбачено курсову або розрахункову роботу . Студентам пропонується розрахувати функційні фузли різних типів із індивідуально заданими характеристиками та параметрами або структурну схему приймача.
Система вимог, які викладач ставить перед студентом:
| Кількість балів | Оцінка |
|---|---|
| 100-95 | Відмінно |
| 94-85 | Дуже добре |
| 84-75 | Добре |
| 74-65 | Задовільно |
| 64-60 | Достатньо |
| Менше 60 | Незадовільно |
| Не виконані умови допуску | Не допущено |
Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):
Складено
Першин М. О.; Головня В. М.; Мовчанюк А. В.;
Ухвалено кафедрою ПРЕ (протокол № протокол № 06/2021 від 2021-06-29 від )
Погоджено методичною комісією факультету/ННІ (протокол № ______ від ______)