УМО вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники

Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
Регистрационный № ТД- 39-086 /тип.
ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ В СОЦИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности 1 - 39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Cогласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
«7» декабря 2005 г.
3
Составитель:
Э.М. Карпушкин, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
Кафедра радиоэлектроники Учреждения образования «Минский
государственный высший радиотехнический колледж» (протокол № 4 от
23.12.2004 г.);
П.Н. Шумский, главный научный сотрудник НПП РУП «СКБ Камертон»,
кандидат технических наук, доцент
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10.2005 г. );
Научно-методическим советом по группе специальностей 1-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от
1.11.2005 г. )
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
4
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа «Защита информации в социотехнических системах»
разработана для студентов специальности 1-39 01 04 Радиоэлектронная
защита информации высших учебных заведений.
Цель дисциплины – изучение современного состояния проблемы
безопасности в социотехнических системах (СТС), являющихся сложной
совокупностью взаимодействий человека, информационной системы,
окружающей среды в условиях влияния на них социальных, экономических,
политических, природных, технических и других факторов.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
основные угрозы безопасности информационных систем;
современные методы и научно-технические решения по обеспечению
защиты информации в СТС;
уметь:
производить оценку безопасности СТС по заданному критерию;
прогнозировать возможные утечки сообщений в СТС;
моделировать простейшие системы защиты;
овладеть навыками:
вероятностного анализа ошибок в сообщении;
вероятностного анализа суммарных ошибок на различных уровнях
информационного взамодействия.
Программа рассчитана на объем 110 часов, в том числе 80 аудиторных.
Итоговый контроль знаний студентов обеспечивается проведением экзамена.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Предмет и задачи дисциплины, ее взаимосвязь с другими
дисциплинами специальности. Радиоэлектронная информационная система
как социотехническая система (СТС). Показатели качества СТС.
Раздел 1. ПРОБЛЕМА БЕЗОПАСНОСТИ СТС
СТС как изменяющаяся система, у которой в процессе
функционирования изменяются цели, ресурсы, решаемые задачи. Системный
подход в решении задач защиты информации в СТС.
Раздел 2. УГРОЗЫ СОЦИОТЕХНИЧЕСКИМ СИСТЕМАМ
Информация, сообщение, сигнал.
5
Возможные угрозы и их классификация. Подходы к построению
модели угроз. Условия реализации угроз и определение информационной
безопасности СТС.
Раздел 3. КАНАЛЫ УТЕЧКИ ИНФОРМАЦИИ
Обобщенный электромагнитный канал. Обобщенный акустический
канал. Обобщенный визуально-оптический канал. Характеристика
аппаратуры перехвата и способы защиты.
Раздел 4. КАНАЛЫ ИНФОРМАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
Канал «человек-человек». Канал «человек - техническая система». Канал
«техническая система - человек». Канал «техническая система - техническая
система». Программные и технические средства воздействия.
Раздел 5. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ УТЕЧКИ
СООБЩЕНИЙ В СТС
Необходимые данные для решения задачи прогнозирования.
Класификация методов прогнозирования. Достоверность прогнозирования.
Раздел 6. ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ СТС
Критерии оценки безопасности СТС. Оценка безопасности сообщений,
распространяющихся по информационным каналам. Оценка времени на
структурную перестройку системы.
Раздел 7. МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЕНИЯ ЗАЩИТОЙ СТС
Простейшие модели защиты. Управление защитой. Изменяющаяся
система защиты.
Раздел 8. СПОСОБЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ СТС
Обзор способов и средств защиты. Организационно-технические
способы защиты. Автономные средства защиты. Встроенные средства
защиты.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Практические примеры защиты информации в СТС. Перспективы
развития систем и методов защиты информации в СТС.
6
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1.
2.
3.
4.
5.
Модели каналов утечки информации.
Угрозы в информационных системах.
Модели каналов информационного воздействия.
Критерии оценки безопасности СТС.
Средства защиты СТС.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.
2.
3.
4.
Исследование обобщенного электромагнитного канала.
Исследование канала «Техническая система – техническая система».
Исследование автономных средств защиты.
Исследование адаптивной системы защиты информации.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Волобуев С.В. Безопасность социотехнических систем: - Обнинск:
«Викинг», 2000.
2. Алексеев А.Г., Холодов Ю.А. Электромагнитная безопасность: Вестник СПБО РАЕН, № 1, 1997.
3.
Анищенко В.В. Оценка информационной безопасности: - РС
MAGAZINE, № 2 (104), 2000.
4.
Бусленко Н.П.. Моделирование сложных систем: - М.: Наука, 1987.
7
8
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
Регистрационный № ТД- 39-087/тип.
ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Cогласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
«7» декабря 2005 г.
9
Составители:
В.Н. Левкович, заведующий кафедрой радиотехнических систем
Учреждения образования «Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук, доцент;
Р.Г. Ходасевич, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
Кафедра радиоэлектроники Учреждения образования «Минский
государственный высший радиотехнический колледж» (протокол № 4 от
23.12.2004 г.);
Н.И. Шатило, профессор кафедры телекоммуникационных систем
Учреждения образования «Высший государственный колледж связи»,
кандидат технических наук
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10.2005 г. );
Научно-методическим советом по группе специальностей 1-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от
1.11.2005 г. )
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
10
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа «Основы цифровой и вычислительной техники»
разработана для студентов специальности 1-39 01 04 Радиоэлектронная
защита информации высших учебных заведений.
Цель изучения дисциплины - дать студентам знания по
фундаментальным основам цифровой и вычислительной техники, а также по
вопросам проектирования радиоэлектронных
устройств, реализующих
цифровые методы преобразования, формирования и обработки сигналов.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
основные типы импульсных и цифровых устройств, их назначение,
принципы работы, параметры и характеристики, схемотехнические методы
их построения, булеву алгебру, методы лингвистического описания
логических схем;
арифметические и логические основы цифровой техники, формы
представления информации в электронных цифровых вычислительных
устройствах;
элементную базу цифровых устройств;
уметь характеризовать:
физические процессы, происходящие в импульсных и цифровых
устройствах;
уметь анализировать:
импульсные
устройства,
используя
расчетные
соотношения,
связывающие характеристики устройств с параметрами радиоэлектронных
компонентов;
функциональные цифровые устройства, используя аппарат булевой
алгебры и теорию дискретной математики;
приобрести навыки:
- синтеза и анализа комбинационных и последовательностных устройств.
Программа рассчитана на объем 160 часов, в том числе 102
аудиторных, и предусматривает чтение лекций, проведение практических и
лабораторных занятий.
Исследования цифровых схем в процессе выполнения лабораторных
работ рекомендуется проводить методом компьютерного моделирования с
помощью пакета программ ELECTRONICS WORKBENCH.
Итоговый контроль знаний студентов обеспечивается проведением
экзамена.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Предмет и задачи дисциплины. Классификация радиотехнических
сигналов. Виды и параметры импульсных и цифровых сигналов.
11
Актуальность цифровых методов формирования сигналов и обработки
информации. Способы передачи цифровой информации.
Раздел 1. ЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ
Основные понятия алгебры логики. Законы, аксиомы и правила
алгебры логики. Простейшие логические операции: отрицание (инверсия),
логическое умножение (конъюнкция), логическое сложение (дизъюнкция).
Логические функции. Элементарные логические функции двух аргументов.
Способы задания логических функций и формы их представления.
Преобразования булевых выражений. Минимизация логических функций.
Аналитические и табличные методы минимизации. Неполностью
определенные логические функций и их минимизация. Логические схемы.
Логический базис. Построение логических схем по логическим уравнениям.
Синтез и анализ цифровых устройств.
Раздел 2. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ
Активные и пассивные элементы цифровой техники.
Электронные ключи: основные понятия и определения.
Диодно-резистивные ключи. Реализация логических операций на
диодно-резистивных ключах.
Ключи на биполярных транзисторах. Принцип действия, условия
работоспособности, рабочие характеристики транзисторного ключа. Методы
повышения быстродействия транзисторных ключей: ключ с форсирующей
емкостью, ключ с отрицательной нелинейной обратной связью,
переключатели тока на дифференциальных каскадах.
Ключевые схемы на полевых транзисторах.
Логические элементы. Основные параметры и характеристики
логических элементов. Общая характеристика серий цифровых интегральных
микросхем. Условные обозначения цифровых микросхем. Параметры,
характеристики и особенности схемотехнического построения базовых
логических элементов: диодно-транзисторной логики (ДТЛ); транзисторнотранзисторной логики
(ТТЛ); транзисторно-транзисторной логики
с
диодами Шотки (ТТЛШ); эмиттерно-связанной логики (ЭСЛ); инжекционной
интегральной логики (ИИЛ); элементов на p-МОП, n-МОП и k-МОП
транзисторах.
Многовходовые и многоступенчатые интегральные логические схемы.
Варианты логических схем с дополнительными функциональными
возможностями.
Паразитные связи цифровых элементов по цепям питания. Передача
сигналов в цифровых узлах и устройствах. Помехи в сигнальных линиях.
Основные параметры и характеристики стандартных серий цифровых
микросхем.
12
Раздел 3. АРИФМЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЦИФРОВОЙ ТЕХНИКИ
Системы счисления, используемые в цифровых вычислительных
устройствах: двоичная, восьмеричная, шестнадцатеричная, двоичнодесятичная. Преобразование чисел из одной системы счисления в другую.
Кодирование чисел. Формы представления чисел с фиксированной и
плавающей запятой. Специальные машинные коды: прямой, обратный,
дополнительный.
Поразрядные операции над числами. Операции сдвига. Сложение и
вычитание целых двоичных чисел. Сложение и вычитание действительных
чисел. Сложение и вычитание чисел в двоично-кодированной десятичной
системе счисления. Умножение и деление двоичных чисел с фиксированной
запятой и плавающей запятой.
Раздел 4. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА
КОМБИНАЦИОННОГО ТИПА
Общие сведения о цифровых устройствах комбинационного типа.
Сумматоры и вычитатели. Одноразрядные двоичные сумматоры.
Многоразрядные сумматоры с последовательным и параллельным
переносом.
Цифровые компараторы. Структурный синтез компаратора. Каскодное
соединение компараторов.
Преобразователи кодов. Синтез преобразователя двоично-десятичного
кода в семисегментный для управления индикатором.
Шифраторы и дешифраторы, реализация на логических элементах,
расширение разрядности.
Мультиплексоры и демультиплексоры. Наращивание размерности
мультиплексора. Реализация логических функций на мультиплексорах.
Реализация комбинационных устройств на программируемых
логических матрицах.
Раздел 5. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ЦИФРОВЫЕ УСТРОЙСТВА
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТНОГО ТИПА
Общие сведения о цифровых устройствах
последовательностного
типа.
Триггеры:
принципы
реализации,
классификация,
условные
обозначения.
Асинхронный
RS-триггер.
Синхронный
RS-триггер.
Синхронный двухступенчатый RS-триггер (МS-триггер). D-триггер. Ттриггер. JK-триггер. Реализация D- и T - триггеров на JK-триггере.
Комбинированные триггеры.
Регистры: параллельные (регистры памяти), последовательные
(регистры сдвига), реверсивные, универсальные и специализированные.
13
Счетчики: общие сведения. Асинхронный суммирующий двоичный
счетчик. Синхронный суммирующий двоичный счетчик. Наращивание
разрядности счетчика. Вычитающий и реверсивный счетчики. Двоичнодесятичные счетчики. Счетчики с произвольным модулем счета.
Раздел 6. ФОРМИРОВАТЕЛИ ИМПУЛЬСНЫХ И ЦИФРОВЫХ
СИГНАЛОВ
Преобразование импульсных сигналов RC-цепями. Анализ переходных
процессов в линейных цепях первого порядка. Элементы задержки.
Формирователи импульсов по длительности на основе элементов задержки.
Формирователь укороченных импульсов на основе дифференцирующей
цепи.
Ограничители амплитуды импульсов. Основные характеристики и
эквивалентные схемы. Диодные ограничители. Усилители-ограничители на
логических элементах и компараторах.
Триггер-формирователь импульсов (триггер Шмитта). Основные
характеристики, реализация на транзисторах, логических элементах и
интегральном таймере.
Раздел 7. ГЕНЕРАТОРЫ ИМПУЛЬСОВ
Общие сведения о генераторах импульсов.
Мультивибраторы. Основные характеристики и режимы работы
мультивибраторов. Автоколебательные и ждущие мультивибраторы на
логических элементах: принцип действия, разновидности схемной
реализации, условия работоспособности и основные характеристики.
Автоколебательные и ждущие мультивибраторы на интегральном таймере:
принцип действия, варианты схем, основные характеристики.
Генераторы
пилообразного
напряжения
(ГПН):
основные
характеристики и области применения. ГПН на основе интегрирующей RCцепи. Методы улучшения линейности генераторов пилообразного
напряжения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные проблемы практической реализации цифровых устройств.
Основные направления и перспективы развития цифровой техники.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Минимизация логических функций аналитическим и
табличным
методами.
2. Анализ и синтез комбинационных устройств на логических элементах.
3. Реализация логических функций на мультиплексорах.
14
4. Преобразование чисел из одной системы в другую. Кодирование чисел и
их представление в вычислительных устройствах.
5. Сложение и вычитание двоичных чисел.
6. Умножение и деление двоичных чисел.
7. Синтез и анализ триггеров, счетчиков.
8. Расчет мультивибратора на логических элементах.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Моделирование работы импульсных и цифровых устройств в среде
ELEСTRONICS WORKBENCH.
2. Исследование электронных ключей на транзисторах.
3. Исследование интегральных ключевых схем.
4. Исследование
формирователей
импульсов
на
интегральных
микросхемах.
5. Исследование комбинационных устройств.
6. Исследование триггеров, регистров и двоичных счетчиков.
7. Исследование мультивибраторов.
8. Исследование генераторов линейно изменяющегося напряжения.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1.
Браммер Ю.А. Цифровые устройства: Учеб. пособие для вузов. –
М.:Высш. шк., 2004. –229с.
2.
Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учеб.
пособие для втузов.- СПб.: Политехника, 1996.- 885 с.
3.
Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов.-СПб:
БХВ-Петербург, 2000, 2004. – 528с.
4.
Фролкин В.Т., Попов Л.Н. Импульсные и цифровые устройства: Учеб.
пособие для вузов. - М.:Радио и связь, 1992. – 336 с.
5.
Ерофеев Ю.Н. Импульсные устройства: Учеб. пособие для вузов. - М.:
Высш. шк., 1989. – 527 с.
6.
Лихтциндер П.Я., Кузнецов В.Н. Микропроцессоры и вычислительные
устройства в радиотехнике. - Киев: Вища шк., 1988. – 272 с.
7.
Сергеев Н.Р., Вашкевич Н.Р. Основы вычислительной техники: Учеб.
пособие для вузов. - М.: Высш. шк., 1988. – 311 с.
8.
Гусев В.Г. Электроника и микропроцессорная техника: Учебник для
вузов.-М.:Высш.шк., 2004.-790 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. 9. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. М.: Мир, 2001. – 379
с.
2. Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники: Учебник для вузов. -М.:
Высш. шк., 2000,2002.-510 с.
15
3. Калабеков Б.А. Цифровые устройства и микропроцессорные системы:
Учебник для сузов,-М.:Горячая линия-Телеком, 2002.-336 с.
4. Кучумов А.И. Электроника и схемотехника: Уебн. пособие для вузов. –
М.: «Гелиос АРВ», 2002. – 301 с.
5. Грушвицкий Р.И., Мурсаев А.Х., Угрюмов Е.П. Проектирование систем
на микросхемах программируемой логики.-СПб: БХВ, 2002.- 608 с.
6. Точи Р. , Уидмер Н. Цифровые системы. Теория и практика, 8-е изд.:
Пер. с англ. –М.: Изд. дом «Вильямс», 2004. -1024 с.
7. Бирюков С.А. Применение цифровых микросхем серий ТТЛ и КМОП.М.: ДМК, 1999.-240 с.
8. Богданович М.И., Грель И.Н. Цифровые интегральные микросхемы:
Справочник. -Мн.: Полымя, 1996.- 523 с.
9. Прохоров А.И., Бурак А.И. Методическое пособие к практическим
занятиям по курсу «Вычислительные и микропроцессорные устройства». –
Мн.: БГУИР, 2000. –25 с.
10. Левкович В.Н., Ходасевич Р.Г. Исследование электронных ключей на
биполярных транзисторах: Методическое пособие к лабораторной работе. –
Мн.: БГУИР, 1999.
11. Будько А.А. Исследование генераторов линейно изменяющегося
напряжения: Методическое пособие к лабораторной работе. – Мн.: БГУИР,
1999.
12. Левкович В.Н. Исследование мультивибраторов: Методическое пособие
к лабораторной работе. - Мн.: БГУИР, 2000.
13. Левкович В.Н. Исследование формирователей импульсов на
интегральных микросхемах: Методическое пособие к лабораторной работе. –
Мн.: БГУИР, 2000.
14. Бурак А.И. Моделирование импульсных и цифровых устройств в среде
Electronics Workbench: Методическое пособие к лабораторным работам. Мн.: БГУИР, 2001.
15. Ивлев И.И. Исследование триггеров, счетчиков, регистров:
Методические указания к лабораторной работе. - Мн.: БГУИР, 2003.
16
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области
информатики и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
Регистрационный № ТД-39-085/тип.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ НА
ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМАХ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
«7» декабря 2005 г.
17
Составители:
В.Н.Левкович, заведующий
кафедрой
радиотехнических
систем
Учреждения образования «Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук, доцент;
О.В. Шабров, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники»
Рецензенты:
Кафедра радиоэлектроники Учреждения образования «Минский
государственный высший радиотехнический колледж» (протокол № 4 от
23.12.2004 г.);
П.Н. Шумский, главный научный сотрудник НПП РУП «СКБ Камертон»,
кандидат технических наук, доцент
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10.2005 г. );
Научно-методическим советом по группе специальностей 1-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от
1.11.2005 г. )
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
18
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа «Проектирование цифровых систем на программируемых
логических интегральных схемах» разработана для студентов специальности
1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации высших учебных
заведений.
Цель
изучения
дисциплины – дать
студентам
знания
по
программируемым логическим интегральным схемам и проектированию
цифровых систем на их основе.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
–
классификацию программируемых логических интегральных схем
(ПЛИС) и их функциональные возможности;
–
язык описания цифровых устройств VHDL;
–
архитектуру,
особенности
практического
использования
и
конфигурирования ПЛИС;
–
этапы проектирования ПЛИС с использованием пакета САПР;
уметь:
–
анализировать и синтезировать цифровые устройства и системы;
–
определять возможности реализации заданного цифрового устройства на
конкретных ПЛИС, имеющих структурные, топологические и временные
ограничения;
–
моделировать работу синтезированных цифровых устройств с помощью
симулятора временных диаграмм;
приобрести навыки:
–
описания и проектирования цифровых устройств на ПЛИС;
–
анализа правильности полученного результата и допустимости
некоторых отличий во временной диаграмме исходного проекта и проекта на
ПЛИС.
Разработку цифровых устройств и систем на ПЛИС рекомендуется
проводить с использованием пакета WebPack ISE.
Программа рассчитана на объем 134 часов, в том числе 80 аудиторных
часов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ В ПРОГРАММИРУЕМУЮ ЛОГИКУ
Предмет и основные задачи дисциплины. Место дисциплины в ряду
других дисциплин. Краткие исторические сведения. Классификация
микросхем программируемой логики. Стандартные, сложные ПЛИС и
программируемые пользователем вентильные матрицы. Базовые матричные
кристаллы. Основные свойства микросхем программируемой логики.
19
Раздел 2. СТАНДАРТНЫЕ ПЛИС
Программируемые матрицы логики (PAL), программируемые
логические матрицы (PLA) и программируемые постоянные запоминающие
устройства (PROM). Структура PAL. Стандартные, универсальные,
асинхронные PAL. PAL с программируемой полярностью выходов.
Раздел 3. СЛОЖНЫЕ ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ
УСТРОЙСТВА
Сложные программируемые логические устройства (CPLD). Структура
CPLD. Программируемая матрица соединений. Функциональные блоки
CPLD Блоки ввода/вывода CPLD.
Раздел 4. ПЛИС С КОМБИНИРОВАННОЙ АРХИТЕКТУРОЙ
Структура микросхем семейства FLEX. Логические элементы.
Встроенные блоки памяти. Каналы межсоединений. Элементы ввода/вывода.
Программные и аппаратные средства проектирования на основе FLEXустройств.
Раздел 5. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ПОЛЬЗОВАТЕЛЕМ
ВЕНТИЛЬНЫЕ МАТРИЦЫ
Программируемые пользователем вентильные матрицы (FPGA).
Основные сведения. Функциональные блоки FPGA Блоки ввода/вывода
FPGA. Системы межсоединений. Настройка FPGA.
Раздел 6. СБИС ТИПА «СИСТЕМА НА КРИСТАЛЛЕ»
Основные сведения о СБИС типа «система на кристалле». СБИС типа
«система на кристалле» с однородной структурой (с полностью
синтезированными блоками). СБИС типа «система на кристалле» с блочными
структурами (с аппаратными ядрами).
Раздел 7. МИКРОСХЕМЫ С ПРОГРАММИРУЕМЫМИ
АНАЛОГОВЫМИ И АНАЛОГО-ЦИФРОВЫМИ СТРУКТУРАМИ
Общие сведения о микросхемах с программируемыми аналоговыми и
аналого-цифровыми структурами. Примеры устройств с массивом
программируемых пользователем аналоговых элементов.
20
Раздел 8. ПЛИС ФИРМЫ XILINX
CPLD фирмы Xilinx. Архитектурные и схемотехнические особенности
семейств CPLD (XC9500, XC9500XL, XC9500XV, CoolRunner XPLA3).
Функциональный блок, макроячейка, переключающая матрица, блок вводавывода. Особенности практического применения и конфигурирования.
FPGA фирмы Xilinx. Архитектурные и схемотехнические особенности
семейств FPGA (Spartan-II, Spartan-III, Virtex). Конфигурируемый логический
блок, блок ввода-вывода, блочная память, программируемая трассировочная
матрица,
распределение
сигналов
синхронизации.
Особенности
практического применения.
Раздел 9. ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ПЛИС
ФИРМЫ XILINX С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАКЕТА WEBPACK ISE
Интегрированный пакет проектирования ПЛИС WebPack ISE.
Назначение, возможности, требования к системе. Этапы проектирования
цифровых систем на базе ПЛИС Xilinx. Структура проекта в САПР
WebPACK ISE. Работа с навигатором проекта пакета WebPACK ISE.
Создание нового проекта в САПР WebPACK ISE.
Подготовка нового модуля исходного описания проекта в среде пакета
WebPACK ISE. Варианты исходного описания проекта. Создание
принципиальной схемы c помощью схемотехнического редактора.
Ввод временных и топологических ограничений проекта. Синтез
проекта с использованием средств пакета WebPACK ISE. Анализ отчетов.
Отладка проекта. Симулятор. Функциональное моделирование.
Размещение и трассировка проектов, реализуемых на базе семейств
ПЛИС CPLD фирмы Xilinx, в пакете WebPACK ISE. Проверка проекта с
помощью временного моделирования.
Раздел 10. ЯЗЫКИ ОПИСАНИЯ ДИСКРЕТНЫХ УСТРОЙСТВ
Общие положения. Принципы интерпретации поведения дискретных
устройств. Основы языка VHDL. Основные элементы и конструкции языка.
Понятие сигнала и процесса. Идентификаторы и литералы. Типы данных.
Объявление констант, сигналов и переменных. Операторы языка VHDL.
Процедуры и функции. Последовательные и параллельные операторы.
Условные операторы. Операторы организации циклов. Оператор ожидания.
Параллельный оператор условного назначения сигнала. Параллельный
оператор выборочного назначения сигнала. Параллельный оператор
генерации. Организация проекта.
21
Раздел 11. VHDL-ОПИСАНИЕ ПРОЕКТА В WEBPACK ISE И VHDLСИНТЕЗ ПРОЕКТА
Работа с окном текстового редактора HDL. Создание и редактирование
VHDL-описания. VHDL-синтез проекта при использовании средств пакета
WebPACK ISE. Установка параметров синтеза.
Раздел 12. ПРОГРАММИРОВАНИЕ И КОНФИГУРИРОВАНИЕ ПЛИС
XILINX
Модуль программирования iMPACT пакета WebPACK ISE. Создание
конфигурационной последовательности для проекта, разрабатываемого на
базе ПЛИС Xilinx. Организация программирования ПЛИС семейств CPLD и
FPGA компании Xilinx.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.
Создание проекта на ПЛИС с помощью пакета WebPack ISE.
2.
Синтез устройств комбинационной логики на ПЛИС.
3.
Синтез счетчика на ПЛИС (методика проектирования
использованием методов описания регулярных структур).
4.
Синтез цифровых автоматов на ПЛИС.
5.
Организация памяти на кристалле ПЛИС.
6.
Синтез сумматора на ПЛИС.
7.
Синтез умножителя на ПЛИС.
8.
Синтез цифрового фильтра на ПЛИС.
с
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Соловьев В.В. Проектирование цифровых систем на основе
программируемых логических интегральных схем.–М.: Горячая линия–
Телеком, 2001.–636 с.
2. Соловьев В.В., Васильев А.Г. Программируемые логические
интегральные схемы и их применение.–Мн.: Беларуская навука, 1998.–270 с.
3. Грушвицкий Р.И., Мурсаев А.Х., Угрюмов Е.П. Проектирование систем
на микросхемах программируемой логики.– СПб.: БХВ – Санкт-Петербург,
2002.–608 с.: ил.
4. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника.–СПб.: БХВ – Санкт-Петербург,
2000.–528 с.
5. Зотов В.Ю. Проектирование цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы
XILINX в САПР WebPACK ISE–М: "Горячая линия-Телеком, Радио и связь",
2003.
22
6. Бибило П.Н. Основы языка VHDL.–Мн.: Ин-т техн. кибернетики НАН
Беларуси, 1999.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1.
Баранов С.И., Синев В.Н. Автоматы и программируемые матрицы.–
Мн.: Выш.шк., 1980.–136 с.
2.
Скляров В.А. Синтез автоматов на матричных БИС/ Под ред.
С.И.Баранова. - Мн.: Наука и техника, 1984.–287 с.
3.
Кнышев Д.А., Кузелин М. О. ПЛИС фирмы "Xilinx": описание
структуры основных семейств.–М.:"Додека-XXI", 2001.
4.
П.Н.Бибило. Синтез логических схем с использованием языка VHDL.–
М.:Солон, 2002.
23
24
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
Регистрационный № ТД-39-082/тип.
МЕТОДЫ И СРЕДСТВА РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЩИТЫ
ИНФОРМАЦИИ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности I-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
«7» декабря 2005 г.
25
Составитель:
С.Б. Саломатин, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
Р.Г. Хехнев, заведующий кафедрой радиоэлектроники Учреждения
образования «Минский государственный высший радиотехнический
колледж», кандидат технических наук, профессор;
В.В. Гордей, начальник цикла - профессор кафедры разведки, РЭБ и
иностранных армий Учреждения образования «Военная академия
Республики Беларусь», кандидат технических наук, доцент
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10.2005 г. );
Научно-методическим советом по группе специальностей 1-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от
1.11.2005 г. )
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
26
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа «Методы и средства радиоэлектронной защиты
информации» разработана для студентов специальности 1-39 01 04
Радиоэлектронная защита информации высших учебных заведений.
Дисциплина имеет целью дать студентам знания основ методов
радиоэлектронной защиты, обеспечивающей безопасность информационного
взаимодействия, защиту информации от случайных и злоумышленных
воздействий, средств несанкционированного сбора информации, искажения и
уничтожения информации, воздействия на информационные системы
радиоэлектронными методами. Радиоэлектронные методы используются для
защиты информации, информационных процессов, информационных систем
и компьютерных сетей. В рамках этой дисциплины ведется фундаментальная
подготовка по вопросам разработки и эксплуатации радиоэлектронных
систем, работающих в условиях действия естественных и умышленных
помех, а также защиты объектов и информации от средств разведки.
Студент, изучивший курс, должен:
знать:
- принципы и особенности радиоэлектронной защиты информации на основе
теории радиоэлектронных систем;
- базовые концепции информационного конфликта и методы его разрешения;
- методы радиоэлектронной борьбы и радионаблюдения;
- методы, алгоритмы и средства обеспечения скрытности работы и
адаптивной защиты от угроз радиоэлектронного характера;
уметь:
- классифицировать угрозы и обоснованно сформулировать задачу защиты
информации;
- выбрать методы, алгоритмы и средства противодействия относительно
заданной угрозы;
- оценить эффективность методов и средств защиты.
Программа рассчитана на общий объем 110 учебных часов, из них
аудиторных – 80 и включает чтение лекций, проведение практических и
лабораторных занятий.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Роль и место радиоэлектронной защиты в современной
радиоэлектронике. Задачи радиоэлектронной защиты информации (РЭЗИ).
27
ЧАСТЬ 1.
Раздел 1.1. ПЕРЕНОСЧИКИ ИНФОРМАЦИИ И ПОМЕХИ В
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМАХ
Общая модель радиоэлектронной системы. Поля, сигналы, помехи.
Представление сигналов и помех. Нормальный вектор и нормальный
случайный шум. Белый шум. Разновидности помех.
Раздел 1.2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОБНАРУЖЕНИЯ И РАЗЛИЧЕНИЯ
СИГНАЛОВ
Содержание и классификация задач обнаружения и различения
сигналов. Различение детерминированных сигналов. Различение сигналов со
случайными параметрами. Функция и отношение правдоподобия при
различении сигналов на фоне аддитивного нормального шума. Структуры
обнаружителей и количественная оценка качества их работы. Структуры и
показатели различителей детерминированных сигналов. Обнаружение
сигнала на фоне небелого шума. Обнаружение сигналов в условиях
априорной неопределенности.
Раздел 1.3. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
СИГНАЛОВ
Содержание и классификация задач измерения параметров сигналов.
Байесовские оценки случайных параметров сигналов. Критерии неслучайных
параметров сигналов. Граница Крамера-Рао. Оценки по максимуму
правдоподобия. Оценки по максимуму правдоподобию при наличии у
сигнала неинформационных параметров. Оценки параметров сигнала на фоне
аддитивного белого шума. Вычисление дисперсии оценок. Функция
неопределенности. Аномальные ошибки и пороговые эффекты при оценке
параметров сигналов. Элементы теории фильтрации параметров сигналов.
Раздел 1.4. АЛГОРИТМЫ И СТРУКТУРЫ ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ
РАДИОСИГНАЛОВ
Алгоритмы и структуры оптимальной оценки параметров и их
потенциальные характеристики. Совместная оценка частоты и временной
задержки. Оценка всех неизвестных параметров сигналов. Оценка
местоположения объектов в пространстве.
Раздел 1.5. РАЗРЕШЕНИЕ СИГНАЛОВ
Понятие о разрешении и разрешающая способности. Функция
неопределенности в теории разрешения. Разрешение по времени
28
запаздывания. Простые и сложные сигналы. Виды сложных сигналов.
Разрешение по времени запаздывания и частоте. Пространственно-временное
разрешение Частотно-временная функция неопределенности сигнала.
Раздел 1.6. РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ
Сущность задачи распознавания образов. Ансамбли распознаваемых
образов. Структуры устройств распознавания образов и количественная
оценка качества их работы.
Раздел 1.7. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ
ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ
Принципы пространственной обработки сигналов. Пространственная
структура сигналов и помех. Оптимальные пространственно-временные
фильтры. Поляризационная структура сигнала. Принципы пространственной
и поляризационной обработки сигналов на фоне помех.
Раздел 1.8. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
Информационные характеристики при передаче сообщений. Точность
воспроизведения сообщений. Показатели точности воспроизведения
дискретных сообщений. Показатели точности воспроизведения сообщений,
изменяющихся во времени. Источники ошибок. Пути уменьшения ошибок.
Принципы компенсации, инвариантности, комплексирования. Пропускная
способность радиосистем. Каналы передачи информации. Анализ канала
передачи информации.
ЧАСТЬ 2.
Раздел 2.1 ОБЪЕКТЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЩИТЫ
Виды объектов РЭЗИ. Защита источников и носителей информации.
Оценка уязвимости объектов РЭЗИ Защита информационных объектов в
пространственной, временной, частотной и смешанных областях.
Раздел 2.2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО
ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Понятие информационного конфликта, радиоэлектронной защиты и
разрушения информации. Нарушение конфиденциальности информации.
Проникновение в информационные сети и хранилища. Радиоэлектронная
модификация,
нарушение
целостности
информации.
Ограничение
доступности информации. Электромагнитное поражение радиоэлектронных
систем и энергосистем.
29
Раздел 2.3. РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ ОБЪЕКТЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Радиолокационные,
навигационные
и
связные
объекты
взаимодействия. Каналы обмена информацией. Точность воспроизведения
сообщений. Структура, классификация и основные характеристики
радиоэлектронных каналов утечки информации Контуры управления.
Раздел 2.4. ОСНОВЫ РАДИОЭЛЕКТРОННОГО НАБЛЮДЕНИЯ И
ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ
Критерии эффективности средств и способов радиопротиводействия.
Сигналы
и
помехи.
Методы
радиопротиводействия.
Средства
радиоэлектронной
борьбы.
Целенаправленное
воздействие
электромагнитными излучениями на радиоэлектронные объекты в каналах
связи и контурах управления для разрушения полезной информации и
защиты своих радиоэлектронных систем.
Радиоэлектронное наблюдение (разведка) источников излучения.
Оперативное
и
предварительное
радиоэлектронное
наблюдение.
Обнаружение, измерение радиотехнических параметров источников
излучений и объектов. Сортировка и селекция, пеленгование и определение
местоположения, распознавание источников излучения и объектов
радионаблюдения. Управление наблюдениями. Средства извлечение
информации о технических объектах.
Раздел 2.5. МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ ОТ ПОМЕХ
Естественные и организованные помехи. Помехозащищенность, общая
характеристика показателей помехозащищенности и путей ее улучшения.
Помехоустойчивость
временной,
пространственно-временной
и
спектральной обработки. Помехоустойчивость при неполных априорных
данных. Способы и средства защиты радиоэлектронных систем от
различного вида помех. Помехоустойчивые алгоритмы вторичной обработки
информации.
Применение адаптивной обработки. Адаптивная комбинированная
обработка сигналов – методы и алгоритмы.
Раздел 2.6. СКРЫТНОСТЬ
Повышение радиоэлектронной скрытности как метод защиты
информации. Методы радиоэлектронного прикрытия информации.
Скрытность факта присутствия и параметров излучения. Алгоритмическая и
потенциальная скрытность радиосигналов. Методы криптографической
скрытности как защита от дешифрования и навязывания ложной
информации, а также воздействия на парольно-ключевые системы.
30
Скрытность сигналов различной структуры. Сигналы, обеспечивающие
повышенную помехозащищенность и частотно-временную скрытность.
Сверхширокополосные каналы связи, анализ основных показателей. Модели
и характеристики сверхширокополосных сигналов. Помехоустойчивые
приемники. Скрытность при помехах. Средства радиолокационной и связной
скрытности мобильных и неподвижных объектов. Теория скрытности и
задачи синхронизации
Раздел 2.7. МЕТОДЫ ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЗАЩИТЫ
ИНФОРМАЦИИ
Заградительные средства. Средства защиты информационных систем
от поражения источников излучения. Радиолокационные средства
пространственной защиты информации.
Средства блокирования каналов утечки информации с использованием
пассивных и активных радиоэлектронных средств. Экранирование и
компенсация информативных полей, подавление информативных и опасных
сигналов Уменьшение паразитных и побочных излучений радиоэлектронных
средств, служащих источником информации для радиоразведки, создание
интеллектуальных
поглотителей
и
отражателей.
Обеспечение
электромагнитной совместимости.
Раздел 2. 8. СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ
РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЩИТЫ
Управление средствами и ресурсами радиоэлектронной защиты
информации. Основные принципы построения защищенных систем.
Системная модель радиоэлектронной защиты. Примеры защиты информации
в спутниковых навигационных системе и аэрокосмических системах
передачи информации.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Основные характеристики радиосигналов.
Сложные сигналы.
Прохождение сигналов через корреляционно-фильтровые устройства.
Обнаружение сигналов.
Различение сигналов.
Оценка параметров радиосигналов.
Фильтрация сообщений.
Разрешение-измерение.
Информационные характеристики сообщений.
Оценка уязвимости объектов радиоэлектронной защиты.
Основные виды преднамеренных помех.
Оценка электромагнитного поражения информационных систем.
31
13.
14.
15.
16.
17.
Методы поиска и локализации источников излучения.
Воздействие помех на радиолокационные каналы.
Воздействие помех на каналы систем передачи информации.
Оценка энергетической скрытности при применении сложных сигналов.
Адаптивные алгоритмы подавления помех.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Исследование алгоритмов поиска источника излучения .
2. Оценка скрытности сложных сигналов.
3. Исследование криптографической системы аутентификации «свойчужой».
4. Адаптивное подавление узкополосных помех.
5. Подавление широкополосной помехи в спутниковой навигационной
системе.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиопротиводействия и
радиотехнической разведки М.: Сов. Радио. 1968.
2.
Апорович А.Ф. Проектирование радиотехнических систем. Учеб.
пособие. – Мн.: Выш. шк. 1988.
3.
Каневский З.М., Литвиненко В.П. Теория скрытности. – Воронеж: Издво ВГУ, 1991.
4.
Радиотехнические системы/Под ред. Ю.М.Казаринова.- М.: «Высш.
шк.», 1990.
5.
Охрименко А.Е. Основы извлечения, обработки и передачи
информации. ч. 1,2,3. – Мн.: БГУИР, 1994, 1995.
6.
Чердынцев В.А. Радиотехнические системы: Учебное пособие.- Мн. :
Выш. шк., 1988.
7.
Информационные технологии в радиотехнических системах/Под ред.
И.Б.Федорова.- М.: МГТУ им Н.Э.Баумана, 2003.
8.
Черняк В.С. Многопозиционная радиолокация. – М.: Радио и связь.
1993.
9.
Защита радиолокационных систем от помех. Состояние и тенденции
развития/Под ред А.И. Канащенкова и В.И. Меркулова. – М.: Радиотехника,
2003.
10. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. – М.: Воениздат, 1981
11. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами/Под ред
Г.И.Тузова. – М.: Радио и связь, 1985.
12. Вакин С.А., Шустов Л.Н. Основы радиоэлектронной борьбы . М.:
ВВИА им. проф Н.Е. Можайского, 1998.
13. Урядников Ю.Ф., Аржемов С.С. Сверширокополосная связь. Теория и
применение. – М.: СОЛОН-Пресс, 2005.
32
14. Рябко Б.Я., Фионов А.Н. Основы современной криптографии для
специалистов в информационных технологиях. – М.: Научный мир. 2004.
15. Защита от радиопомех/Под ред. М.В. Максимова.- М.: Сов. Радио,1976.
16. Скляр Б. Цифровая связь Теоретические основы и практическое
применение. – Издательский дом «Вильямс», 2003.
17. Григорьев В.А. Комбинированная обработка сигналов в системах
радиосвязи. – М.: Эко-Трендз, 2002.
18. Караваев В.В., Сазонов В.В. Статистическая теория пассивной локации.
– М.: Радио и связь, 1987.
19. Информационные технологии в радиотехнических системах/Под ред.
И.Б.Федорова.- М.: МГТУ им Н.Э.Баумана, 2003.
20. Коростелев А.А. Пространственно-временная теория радиосистем. М.:
Радио и связь, 1987.
21. Гуткин Л.С. Проектирование радиосистем и радиоустройств. Учеб.
пособие.- М.: Радио и связь, 1986.
22. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое
применение. М.: Издательский дом «Вильямс», 2003.
33
34
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
Регистрационный № ТД-39-084/тип.
РАДИОЭЛЕКТРОННЫЕ СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности 1 - 39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Cогласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
«7» декабря 2005 г.
35
Составитель:
Э.М. Карпушкин, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук.
Рецензенты:
Кафедра радиоэлектроники Учреждения образования «Минский
государственный высший радиотехнический колледж» (протокол № 4 от
23.12.2004 г.);
П.Н. Шумский, главный научный сотрудник НПП РУП «СКБ Камертон»,
кандидат технических наук, доцент
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10.2005 г. );
Научно-методическим советом по группе специальностей 1-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от
1.11.2005 г. )
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
36
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа «Радиоэлектронные системы защиты информации»
разработана для студентов специальности 1-39 01 04 Радиоэлектронная
защита информации высших учебных заведений.
Цель изучения дисциплины – дать студентам знания по
радиоэлектронным системам (РЭС) с повышенной информационной защитой
и привить им навыки проектирования таких систем.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
основные положения теории сложных сигналов и теории информации;
статистические методы оптимальной и квазиоптимальной обработки
сложных радиосигналов в РЭС защиты информации;
основные направления защиты информации в РЭС;
уметь:
синтезировать структуры оптимальной обработки сложных сигналов
применительно к задачам, выполняемым РЭС, а также количественно
оценивать качество работы этих структур.
приобрести навыки:
проектирования систем защиты информации;
моделирования угроз РЭС.
Программа рассчитана на объем 110 часов, в том числе 80 аудиторных.
Предусмотрено курсовое проектирование.
Итоговый контроль знаний студентов обеспечивается проведением
экзамена.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Предмет дисциплины и ее задачи. Взаимосвязь с другими
дисциплинами специальности. Современные РЭС и их информационная
защита. Показатели качества РЭС. Классификация РЭС.
Раздел 1. СЛОЖНЫЕ СИГНАЛЫ В РЭС ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
Разновидности сложных сигналов и их характеристики. АЧМ-сигналы.
Псевдослучайные (ПС) сигналы. Системы ансамблей ортогональных ПСсигналов.
Помехи в РЭС. Разновидности помех и их описание.
37
Раздел 2. РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ И РАДИОНАВИГАЦИОННЫЕ
СИСТЕМЫ
Принципы построения радиолокационных систем со сложными
сигналами. Задачи и условия
функционирования. Получение
радиолокационной информации. Классификация радиолокационных систем.
Основное уравнение дальности радиолокации.
Отраженный сигнал и эффективная площадь рассеяния объектов.
Вторичное излучение и характеристика объектов отражения. Статистическая
характеристика отраженного сигнала. Эффективная площадь рассеяния
радиолокационных целей.
Обобщенная структурная схема радиолокационных
систем.
Когерентная импульсная РЛС с внутренней когерентностью. Когерентная
импульсная РЛС с внешней когерентностью. Борьба с пассивной помехой в
когерентных РЛС. Некогерентная импульсная РЛС обзора и слежения за
угловыми координатами и параметрами движения.
Повышение качественных показателей радиолокационных систем.
Измерение дальности и методы повышения точности и разрешающей
способности по дальности. Сложные сигналы в дальнометрических системах.
Измерение радиальной скорости и методы повышения точности
разрешающей способности по радиальной скорости. Измерение угловых
координат и методы повышения точности разрешающей способности по
угловым координатам. Синтез раскрыва антенны в радиолокационных
системах бокового обзора.
Радиолокационные системы с шумовым зондирующим сигналом.
Радиолокационные системы с шумоподобным зондирующим сигналом.
Потенциальные возможности радиолокационных систем с шумоподобными
(псевдослучайными) сигналами. Борьба с помехами в радиолокационных
системах с шумоподобными сигналами. Особенности обработки
шумоподобных радиолокационных сигналов.
Принципы построения радионавигационных систем. Задачи и
условия
функционирования.
Физические
основы
радионавигации.
Классификация радионавигационных систем. Обобщенная структурная схема
радионавигационной системы. Защита информации в радионавигационных
системах.
Спутниковые радионавигационные системы (СРНС). Основные
принципы построения и функционирования. Обобщенная структурная схема.
Структура сигналов и сообщений в СРНС «Навстар» и «Глонасс». Методы
измерения навигационных параметров. Навигационная аппаратура
потребителей СРНС. Точность навигационно-временных определений в
СРНС. Дифференциальная коррекция и относительные измерения в СРНС.
Угломерная навигационная аппаратура в системе. Информационная защита в
СРНС. Информационные технологии на основе СРНС.
38
Раздел 3. РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ
ИНФОРМАЦИИ (РТСПИ)
Структурная схема и основные характеристики РТС передачи
цифровой информации. Модели каналов связи. Классификация РТС ПИ.
Широкополосные РТС ПИ.
Передача и прием дискретных сообщений. Модуляция и демодуляция.
Модемы. Оптимальный и квазиоптимальный, когерентный и некогерентный
прием информационных сигналов. Передача и прием дискретных сообщений
в каналах с «замираниями». Передача и прием дискретных сообщений в
каналах с многолучевостью. Передача и прием дискретных сообщений в
каналах с небелым шумом.
Повышение помехоустойчивости и информационной защиты при
передаче и приеме дискретных сообщений. Помехоустойчивое кодирование
и декодирование сообщений. Принципы построения кодеков. Оценка
эффективности.
Применение
ПСсигналов
для
повышения
помехоустойчивости и информационной зашиты систем передачи цифровой
информации. Скрытные системы связи на основе систем ансамблей ПСсигналов. РТС ПИ с ПС-сигналами в каналах с переменными параметрами.
Многоканальные РТС ПИ. Обобщенная структурная схема многоканальной РТС ПИ. Основы теории линейного уплотнения и разделения
канальных сигналов. Система с частотным
уплотнением канальных
сигналов. Система с временным уплотнением канальных сигналов. Система
с кодовым уплотнением канальных сигналов. Защита информации в
многоканальных РТС ПИ.
Многоадресные РТС ПИ. Обобщенная структурная схема
многоадресной РТС ПИ. Требования к сигналам в многоадресных системах.
Асинхронные адресные системы связи. Основные направления защиты
информации в многоадресных системах.
Синхронизация в системах передачи цифровой информации.
Принципы построения и основные характеристики систем синхронизации.
Частотная синхронизация, фазовая синхронизация, цикловая и кадровая
синхронизации. Синхронизация в РТС ПИ с ПС-сигналами.
Раздел 5. СИСТЕМЫ РАДИОПРОТИВОДЕЙСТВИЯ
Методы радиопротиводействия. Сигналы радиотехнической разведки.
Основные виды активных помех. Методы защиты от активных помех.
Нелинейная радиолокация.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Перспективные системы передачи информации. Системы наземной
подвижной связи. Локальные системы связи. Персональные системы связи.
Системы подвижной спутниковой связи.
39
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Сигналы в РЭС.
ПС-сигналы в РЭС.
Прохождение сигналов через корреляционно-фильтровые узлы.
Обнаружение сложных радиосигналов.
Различение сложных радиосигналов.
Оценка параметров радиосигналов.
Разрешение параметров радиосигналов.
Информационные характеристики сообщений.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Исследование фильтрового обнаружителя сложных сигналов.
2. Исследование импульсного метода измерения дальности.
3. Исследование системы передачи информации с псевдослучайными
сигналами.
4. Исследование асинхронной адресной системы связи.
5. Исследование эффективности сверточных кодов.
6. Синтез апертуры диаграммы направленности антенны.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ
1. РЛС обнаружения с когерентной обработкой сложного сигнала.
2. Радиосистема передачи цифровой информации с псевдослучайными
сигналами.
3. Асинхронная адресная система связи с повышенной инфорамционной
защитой.
4. Аппаратура пользователя глобальной спутниковой радионавигационной
системы.
5. Широкополосные системы связи.
6. РЛС бокового обзора.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Информационные технологии в радиотехнических системах: Учебное
пособие/под ред. И.Б. Федорова- М.: Изд.МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003-672с.
2.
Радиотехнические системы. /под ред. Ю.М. Казаринова . –М.: «Высш.
шк.», 1990.
3. Радиотехнические системы передачи информации. /Под ред. В.В.
Калмыкова. – М.: Радио и связь, 1990.
40
4. Помехозащищенность системы радиосвязи с расширением спектра
сигналов модуляцией несущей псевдослучайной последовательностью. /Под
ред. В.И. Борисова.- М.: Радио и связь, 2003.
5. Грушко А.А., Тимонина Е.Е. Теоретические основы защиты информации.М.: Из-во Агентства «Яхтсмен», 1996.
6. Урядников Ю.Ф., Аджемов С.С. Сверхширокополосная связь. Теория и
применение: М: Солон-Пресс, 2005, 368с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Вартанесян В.А. Радиоэлектронная разведка.- М.: Воениздат, 1991.
2. Варакин Л.Е.. Системы связи с шумоподобными сигналами. М.: Радио и
связь, 1985.
3. Бархота В.А., Горшков В.В., Журавлев В.И.. Системы связи с
расширением спектра сигналов. - Итоги науки и техники. Связь.М.:
ВИНИТИ, 1990, т. 5, с. 186 – 227.
4. Палий А.И. Радиоэлектронная борьба. М.: Воениздат, 1989.
5. Помехозащищенность радиосистем со сложными сигналами. /Под.ред.
Г.И. Тузова.-М: Радио и связь, 1985, 264 с.
6. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое
применение.: Пер.с англ.М.: Изд.дом «Вильянс», 2003, 1104 с.
41
42
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
Регистрационный № ТД-39-081/тип.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Учебная программа для высших учебных заведений
для специальностей 1-39 01 02 Радиоэлектронные системы,
1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
«7» декабря 2005 г.
43
Составитель:
В.Г. Устименко, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
Н.И. Шатило, профессор кафедры телекоммуникационных систем
Учреждения образования «Высший государственный колледж связи»,
кандидат технических наук;
Р.Г. Хехнев, заведующий кафедрой радиоэлектроники Учреждения
образования «Минский государственный высший радиотехнический
колледж», кандидат технических наук, профессор
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10.2005 г. );
Научно-методическим советом по группе специальностей 1-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от
1.11.2005 г. )
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
44
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа «Электромагнитная совместимость радиоэлектронных
средств» разработана для студентов специальностей 1-39 01 02
Радиоэлектронные системы, 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита
информации высших учебных заведений.
Целью дисциплины является обучение инженеров радиотехнических
специальностей методам 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 изучения дисциплины «Электромагнитная совместимость
радиоэлектронных средств» (ЭМС РЭС) студент должен:
знать:
- основные закономерности мешающего взаимодействия совместно
работающих РЭС, методы и принципы обеспечения электромагнитной
совместимости РЭС путем совершенствования радиотехнических элементов,
цепей, устройств и систем;
уметь:
-рассчитывать основные характеристики мешающего взаимодействия пар
элементарных радиосистем, рассчитывать статистические характеристики
непреднамеренных радиопомех (НРП) в любом сечении радиоприемника с
применением ЭВМ, рассчитывать тактико-технические характеристики РЭС
при действии НРП, работать с аппаратурой, используемой в интересах
обеспечения ЭМС.
Изучение дисциплины базируется на содержании ряда специальных
дисциплин. Из них наибольшее значение имеют
следующие:
"Электротехника", "Радиотехнические цепи и сигналы", "Аналоговые
электронные устройства", "Антенны и устройства СВЧ", "Метрология и
измерения",
"Радиоавтоматика",
"Радиопередающие
устройства",
"Радиоприемные устройства" и др.
Программа рассчитана на объем 80 аудиторных часов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОБЛЕМЫ ЭМС
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ (ЭМС РЭС)
Суть, причины возникновения и обострения проблемы ЭМС РЭС.
Основные термины и их определения. Основные пути решения проблемы.
Показатели качества функционирования РЭС в реальных условиях
эксплуатации. Системный подход в решении проблемы ЭМС РЭС.
45
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. Пути распространение НП внутри
радиоаппаратуры и способы их подавления.
Раздел 3. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ ЭМС
РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
Радиопередающее устройство (РПдУ) как источник непреднамеренных
радиопомех. Основное и побочные
радиоизлучения в РПдУ.
Нестабильность частоты радиопередатчиков.
Радиоприемное устройство (РПрУ) как основной рецептор НРП.
Чувствительность и восприимчивость радиоприемника. Частотная
избирательность. Нелинейные явления в РПрУ.
Характеристики и параметры ЭМС антенно-фидерных устройств.
Диаграмма направленности и коэффициент направленного действия.
Особенности параметров и характеристик ЭМС фазированных антенных
решеток.
Раздел 4. ПРОСТРАНСТВЕННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
МЕШАЮЩЕГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАДИОСИСТЕМ
Каналы мешающего взаимодействия радиосистем. Элементарная
радиосистема как источник и рецептор НРП. Прохождение НРП через РПрУ.
Коэффициент
подавления
и
защитное
отношение.
Воздействие
преднамеренных и непреднамеренных помех на систему радиосвязи и
радиолокационную систему (РЛС). Зоны несовместимости и расчет их
параметров.
Раздел 5. ОСНОВЫ СТАТИСТИЧЕСКОЙ
ТЕОРИИ ЭМС РЭС
Системы случайных точек и их математическое описание.
Статистические модели электромагнитной обстановки. 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 тактико-технические
46
характеристики
радиосистем.
статистической теории ЭМС.
Особенности
передающей
ветви
Раздел 6. МЕРЫ ПО УЛУЧШЕНИЮ ЭМС РЭС
Управление и адаптация в РЭС. 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 7. СОТОВЫЕ СЕТИ СВЯЗИ - ПРИМЕР КОМПЛЕКСНОЙ
ИНТЕНСИФИКАЦИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО РЕСУРСА
Принципы построения сотовых сетей связи (ССС). Детерминистская и
статистическая модели ССС. Особенности распространения радиоволн в
условиях города. Пространственно-энергетические соотношения в ССС.
Максимальная мощность сотовых радиопомех. Методы коррекции
эмпирических формул расчета затухания.
Раздел 8. ОПТИМИЗАЦИЯ РЭС ПО КРИТЕРИЯМ ЭМС
Актуальность вопроса. Стоимостный критерий. Оптимизация
радиосистем по критерию «вероятность ЭМС/стоимость». Оптимальные и
критические размеры ячеек в ССС. Оптимизация РПрУ как многомерного
фильтра.
Раздел 9. ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭМС РЭС
Методы измерений параметров ЭМС РЭС. Измерение частотной
избирательности и восприимчивости РПрУ. Двухсигнальный метод
измерения
избирательности
РПрУ
с
панорамной
индикацией.
Однокритериальная оценка частотной избирательности РПрУ.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные направления исследований и разработок в области ЭМС
РЭС.
47
ПРИМЕРНЫЙ 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.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ 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.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Апорович А.Ф. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных
средств.-Мн.:Бестпринт, 2003.-307 с.
2. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств / А.Ф.
Апорович, М.В. Березка, А.М. Бригидин, А.С. Ганкевич, В.Н. Левкович, Е.В.
Кереселидзе, В.Г. Устименко, Н.П. Шохов: Учеб. пособие в 9 Ч. - Мн.:
МРТИ-БГУИР, 1991 -1999.
3. Апорович А.Ф. Статистическая теория ЭМС РЭС. - Мн.: Наука и
техника, 1984. - 215 с.
4. Информационные технологии в радиотехнических системах:Учебное
пособие/Под ред. И.Б. Федорова – М.: Изд.МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2003, 672 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1.
Электромагнитная совместимость радиоэлектронной аппаратуры
стационарно-мобильных АСУ/Авт.: Азаматов Н.И., Волошин В.И. -Мн.:
ОДО Лоранж-2, 2002. –226 с.
2.
Виноградов Е.М., Винокуров В.И., Харченко И.П. ЭМС РЭС. -Л.:
Судостроение, 1986. -264 с.
3.
Бадалов А.Л., Михайлов А.С. Нормы на параметры электромагнитной
совместимости РЭС: Справочник.- М.: Радио и связь, 1990.- 272 с.
48
4.
Егоров Е.И. и др. Использование радиочастотного спектра и
радиопомехи. -М.:Радио и связь, 1986. - 304 с.
5.
ГОСТ 23611-79. Совместимость РЭС электромагнитная. Термины и
определения.
6.
Князев А.Д. и др. Конструирование радиоэлектронной и электронновычислительной аппаратуры с учетом ЭМС. - М.: Радио и связь, 1989. -224 с.
7.
Уайт Д. ЭМС РЭС и непреднамеренные помехи. - М.: Сов. радио,
1977, вып. 1. -352 с.; 1978, вып. 2 - 272 с.; 1979, вып. 3 - 464 с.
49
50
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
Регистрационный № ТД-39-088/тип.
МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Cогласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
«7» декабря 2005 г.
51
Составители:
В.Н. Левкович, заведующий кафедрой радиотехнических систем
Учреждения образования «Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук, доцент;
О.В. Шабров,- доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники»
Рецензенты:
Кафедра радиоэлектроники Учреждения образования «Минский
государственный высший радиотехнический колледж» (протокол № 4 от
23.12.2004 г.);
П.Н. Шумский, главный научный сотрудник НПП РУП «СКБ Камертон»,
кандидат технических наук, доцент.
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10.2005 г. );
Научно-методическим советом по группе специальностей 1-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от
1.11.2005 г. )
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
52
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа «Микропроцессорные устройства и системы» разработана
для студентов специальности 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита
информации высших учебных заведений.
Цель изучения дисциплины – дать студентам знания по основам
организации и функционирования микропроцессоров, а также по вопросам
проектирования микропроцессорных устройств и систем, реализующих
цифровые методы управления, формирования и обработки сигналов.
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать:
– логические и арифметические основы вычислительной техники;
– формы представления информации в электронных цифровых
вычислительных устройствах;
– принципы организации микропроцессора и микропроцессорной
системы;
– запоминающие и периферийные устройства микропроцессорных систем;
– принципы организации и синтеза цифровых автоматов с памятью;
уметь анализировать:
физические процессы, происходящие в микропроцессорных устройствах
и системах;
приобрести навыки:
– разрабатывать алгоритмы и программы на Ассемблере, реализующие
типовые процедуры формирования сигналов, арифметические и логические
преобразования;
– ввода и вывода информации в микропроцессорных системах.
Исследования принципов функционирования микропроцессорных
устройств, а также отладку программ для них в процессе выполнения
лабораторных работ рекомендуется проводить на компьютерах в
интегрированной среде разработки и отладки программ для однокристальных
микроконтроллеров MPLAB IDE. Для
Программа рассчитана на объем 136 часов, в том числе 85 аудиторных.
Итоговый контроль знаний обеспечивается проведением экзамена.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ВВЕДЕНИЕ В МИКРОПРОЦЕССОРНУЮ ТЕХНИКУ
Предмет и основные задачи дисциплины. Краткие исторические
сведения по развитию и применению микропроцессорных устройств и
систем.
53
Раздел 2. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ
МИКРОПРОЦЕССОРНОГО УСТРОЙСТВА (МИКРОКОМПЬЮТЕРА)
Типовая
структура
микрокомпьютера
(микропроцессорного
устройства), назначение его отдельных функциональных блоков, общие
сведения о его функционировании. Основные термины, используемые в
вычислительной и микропроцессорной технике.
Классификация микропроцессоров по назначению.
Понятие об архитектуре микропроцессора.
Типовая структура универсального микропроцессора. Назначение
функциональных
блоков
микропроцессора:
арифметико-логического
устройства, операционных регистров, управляющих регистров, регистра
флагов, дешифратора команд, устройства управления.
Назначение и состав шин данных, адреса и управления. Назначение
сигнальных линий шины управления. Взаимодействие функциональных
блоков микропроцессора. Организация чтения/записи, ввода/вывода байтов
информации в микропроцессоре. Циклы работы микропроцессора. Алгоритм
работы микропроцессора.
Организация микропроцессорной системы на базе универсального
микропроцессора. Ввод и вывод данных, порты ввода/вывода.
Структуры команд. Форматы команд. Классификация операций:
арифметические, логические, пересылочные, управления, ввода/вывода.
Основные способы адресации: прямая, непосредственная, неявная,
косвенная, регистровая, стековая, автоинкрементная, автодекрементная.
Система команд микропроцессора.
Раздел 3. ОСНОВЫ ПРОГРАММИРОВАНИЯ ДЛЯ
МИКРОПРОЦЕССОРОВ
Понятие алгоритма. Этапы программирования. Составление схем
алгоритмов. Программирование в мнемокодах. Особенности составления
программ на Ассемблере. Программирование типовых процедур:
организация счетчика циклов, определение модуля числа, формирование
временной задержки, сложение чисел, умножение чисел, ввод и вывод
данных.
Псевдокоманды
Ассемблера.
Использование
средств
макроопределения. Подпрограммы. Режим прерывания программ.
Компиляция. Загрузка программ. Занесение программ в ПЗУ.
Раздел 4. ЦИФРОВЫЕ АВТОМАТЫ С ПАМЯТЬЮ
Общие сведения о конечных цифровых автоматах. Основные понятия
теории конечных автоматов. Автоматы синхронные и асинхронные.
Автоматное время. Способы задания функционирования автомата: таблицы
переходов и выходов, граф автомата. Абстрактная модель цифрового
автомата. Автоматы Мили и Мура. Минимизация абстрактных автоматов.
54
Структурная модель цифрового автомата. Структурный синтез цифрового
автомата. Автоматы на основе микропрограммного управления. Сравнение
по быстродействию автоматов с жесткой и программируемой логикой.
Раздел 5. ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ
Типы запоминающих устройств (ЗУ) и их назначение. Классификация
и основные характеристики полупроводниковых ЗУ. Статические ЗУ.
Динамические ЗУ. ЗУ на приборах с зарядовой связью. ЗУ на
цилиндрических магнитных доменах. Функциональные схемы оперативных
ЗУ. Функциональные схемы постоянных ЗУ и перепрограммируемых
постоянных ЗУ. ЗУ типа Flash. Организация многокристальной памяти.
Программирование постоянных ЗУ. Программируемые логические матрицы
(ПЛМ). Реализация логических функций на ПЛМ. Программируемые
матрицы логики (ПМЛ). ПМЛ с программируемым выходным буфером.
ПМЛ с разделяемыми конъюнкторами. Типовые САПР цифровых устройств
на ПЛИС.
Раздел 6. ПЕРИФЕРИЙНЫЕ УСТРОЙСТВА
МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМ
Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) сигналов: назначение,
основные характеристики, принципы построения. ЦАП с взвешенными
резисторами. ЦАП с цепочкой резисторов типа R-2R. ЦАП на основе
широтно-импульсной модуляции.
Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) сигналов: назначение,
основные характеристики, принципы построения. АЦП параллельного
действия. АЦП с ЦАП в цепи обратной связи следящего типа,
последовательного типа и последовательного приближения. АЦП на основе
двойного интегрирования.
Отображение
информации
в
микропроцессорных
системах.
Сегментные и матричные индикаторы. Принцип статической индикации.
Принцип динамической индикации.
Ввод информации с клавиатуры. Варианты схем подключения
клавиатуры. Алгоритмы опроса клавиатуры.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Основные тенденции развития микропроцессорных устройств.
Повышение удельного веса цифровых устройств в общем объеме
оборудования радиоэлектронных средств.
55
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Представление информации в микропроцессорных устройствах.
Системы счисления. Алгоритмы сложения и вычитания двоичных чисел.
2. Алгоритмы умножения и деления двоичных чисел. Двоичнокодированные десятичные числа, сложение и вычитание в двоичнодесятичной системе счисления.
3. Последовательностные цифровые автоматы. Минимизация абстрактного
автомата.
4. Структурный синтез цифрового автомата.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Исследование методов цифроаналогового и аналого-цифрового
преобразования сигналов.
2. Архитектура микропроцессорного вычислителя, программирование на
Ассемблере. Инструментальные средства отладки программ для
микропроцессорного вычислителя.
3. Алгоритмы и программы формирования импульсных сигналов на
микропроцессорных устройствах.
4. Программирование и исследование процедур отображения цифровой
информации в микропроцессорных устройствах.
5. Программирование и исследование процедур ввода информации с
клавиатуры в микропроцессорных устройствах.
6. Программирование и исследование процедур арифметических и
логических преобразований информации в микропроцессорном устройстве.
КУРСОВАЯ РАБОТА
Цель работы: развитие навыков практического проектирования
специализированных вычислителей, устройств управления, устройств
формирования и обработки сигналов на базе микропроцессоров и
микроконтроллеров. Задачей курсового проекта является разработка
функционально законченного устройства.
Примерная тематика работ.
Генератор стандартного сигнала с цифровым управлением и
индикацией параметров.
Генератор сигнала специальной формы с цифровым управлением и
индикацией параметров.
Цифровой измеритель параметров сигнала.
Цифровой измеритель параметров физического процесса.
Микропроцессорное
устройство
функционального
контроля
интегральных микросхем.
Таймер с цифровым управлением и индикацией.
Контроллер аппарата или прибора.
56
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1.
Микропроцессорные системы: Учеб. пособие для вузов/ Е.К.
Александров, Р.И. Грушвицкий, М.С. Куприянов и др. Под общей ред. Д.В.
Пузанкова.–СПб.: Политехника, 2002.–935 с.
2.
Корнеев В.В., Киселев А.В. Современные микропроцессоры.–3-е изд.,
перераб. И доп.–СПб.: БХВ-Петербург, 2003.–448 с.
3.
Лихтциндер П.Я., Кузнецов В.Н. Микропроцессоры и вычислительные
устройства в радиотехнике.–Киев: Вища шк., 1988.–272 с.
4.
Сергеев Н.Р., Вашкевич Н.Р. Основы вычислительной техники: Учеб.
пособие для вузов.–М.: Высш. шк., 1988.–311 с.
5.
Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: Учеб.
пособие для вузов.–М.: Энергоатомиздат, 1991.–592 с.
6.
Бродин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС
программируемой логики.–М.: Изд.-ЭКОМ, 2002.–400 с.
7.
Предко М. Справочник по PIC-микроконтроллерам: Пер. с англ.–М.:
ДМК Пресс, 2004.–512 с.
8.
Пятибратов А.П.и др. Вычислительные системы, сети и
телекоммуникации: учебник для вузов.–М.: Финансы и статистика, 2004. –
512 с.
9.
Левкович
В.Н.
Архитектура
и
основы
программирования
однокристальных микроконтроллеров PIC16F84.–Мн.:БГУИР, 2002.–68 с.
10. Бурак А.И., Левкович В.Н. Интегрированная среда MPLab IDE
разработки программ для микроконтроллеров PICmicro фирмы Microchip:
Метод. пособие к лабораторным работам по курсу “Цифровые и
микропроцессорные
устройства»
для
студентов
спец.
39 01 01
«Радиотехника» и 39 01 02 «Радиоэлектронные системы» всех форм
обучения. –Мн.: БГУИР, 2003.–31 с.
11. Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на
однокристальных микроконтроллерах/ В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф.
Мологонцева.–М.: Энергоатомиздат, 1990.–224 с.
12. Прохоров А.И., Бурак А.И. Методическое пособие к практическим
занятиям по курсу «Вычислительные и микропроцессорные устройства».–
Мн.: БГУИР, 2000.–25 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Казаринов Ю.М. и др. Применение микропроцессоров и микроЭВМ в
радиотехнических системах. Учеб. пособие для радиотехн. спец. вузов.–М.:
Высш. шк., 1988.–207 с.
2. Гуртовцев А.Л., Гудыменко С.В. Программы для микропроцессоров:
Справ. пособие. Мн.: Выш. шк., 1989.–352 с.
3. Токхайм Р. Микропроцессоры: Курс и упражнения/ Пер. с англ./ Под
ред. В.Н. Грасевича.–М.: Энергоатомиздат, 1987.–336 с.
57
4. Яценков
В.С.
Микроконтроллеры
Microchip.
Практическое
руководство.–Москва: Горячая линия-Телеком,2002.–296 с. ил.
58
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
Регистрационный № ТД-39-083/тип.
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СРЕДСТВА РАДИОСИСТЕМ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
«7» декабря 2005 г.
59
Составители:
В.Н. Левкович, заведующий кафедрой радиотехнических систем
Учреждения образования «Белорусский государственный университет
информатики и радиоэлектроники», кандидат технических наук, доцент;
О.В. Шабров, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники»
Рецензенты:
Кафедра радиоэлектроники Учреждения образования «Минский
государственный высший радиотехнический колледж» (протокол № 4 от
23.12.2004 г.);
Н.И. Шатило, профессор кафедры телекоммуникационных систем
Учреждения образования «Высший государственный колледж связи»,
кандидат технических наук
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10.2005 г. );
Научно-методическим советом по группе специальностей 1-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протокол № 2 от
1.11.2005 г. )
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
60
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа «Вычислительные средства радиосистем» разработана для
студентов специальности 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
высших учебных заведений.
Цель изучения дисциплины - дать студентам систематизированные
знания по архитектурам современных универсальных и сигнальных
микропроцессоров, микроконтроллеров и компьютеров, по принципам
организации компьютерных систем и сетей, а также по интерфейсам для
межустройственного обмена данными.
В результате изучения дисциплины «Вычислительные средства
радиосистем» студенты должны:
знать:
–
особенности архитектур и основные технические характеристики
современных
универсальных
и
сигнальных
микропроцессоров,
однокристальных микроконтроллеров и компьютеров;
–
интерфейсы современных компьютеров и принципы организации
компьютерных систем и сетей;
уметь:
–
анализировать взаимодействие функциональных блоков в компьютере;
–
выбирать структуры вычислительных систем для решения
радиотехнических задач,
–
разрабатывать алгоритмы и программы для реализации процедур
управления, обработки информации, анализа и генерирования сигналов;
иметь представление:
–
о направлениях и перспективах развития микропроцессоров,
микроконтроллеров, компьютеров и компьютерных систем и сетей.
Программа рассчитана на общий объем 110 учебных часов, в том числе
аудиторных – 80 (48 –лекции, 16 – лабораторные работы, 16 – практические
занятия).
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Цели и задачи дисциплины, ее роль в подготовке специалиста по
радиоэлектронной защите информации. Поколения вычислительных машин.
Классификация, области применения и основные характеристики
вычислительных машин и систем.
Раздел 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ОРГАНИЗАЦИИ
МИКРОПРОЦЕССОРОВ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Понятие об архитектуре вычислительной машины. Структура
вычислительной машины. Адресные структуры основных памятей. Проблема
61
выбора структуры и формата команд. Кодирование команд. Способы
адресации. Передача управления в программах. Индексация. Теги и
дескрипторы. Самоопределяемые данные. Программистские модели машин
общего назначения, малых- и микроЭВМ. Особенности RISC-архитектуры.
Состояние процессора (программы). Вектор (слово) состояния. Организация
системы прерывания программ. Рабочий цикл процессора. Совмещение
операций. Конвейер команд. Конвейер операций.
Раздел 2. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ
ПОДСИСТЕМ ВВОДА-ВЫВОДА
Проблемы и методы организации подсистем ввода-вывода. Прямой
доступ к памяти. Принципы построения и структуры подсистем вводавывода. Интерфейс "Мультшина" (И-41). Особенности интерфейса
"Мультшина-II".
Последовательные интерфейсы RS-232С и RS-485. Параллельный
приборный интерфейс IEEE-488. Двухпроводный интерфейс I2C.
Однопроводный интерфейс MicroLAN. Интерфейс LIN. CAN-интерфейс.
Интерфейс USB. Интерфейс FireWire.
Раздел 3. ОСОБЕННОСТИ АРХИТЕКТУР МИКРОПРОЦЕССОРОВ
И КОМПЬЮТЕРОВ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Классификация микропроцессоров по назначению.
Особенности архитектуры, основные параметры и направления
развития универсальных однокристальных микропроцессоров семейства
i80х86.
Семейство однокристальных микроконтроллеров i8051: области
применения, особенности архитектуры, базовое ядро, система команд,
особенности портов, основные характеристики.
Семейство однокристальных микроконтроллеров PIC-micro: области
применения, особенности архитектуры, системы команд, портов вводавывода, основные характеристики, направления развития.
Сигнальные микропроцессоры: области применения, особенности
архитектуры,
системы
команд,
портов
ввода-вывода,
основные
характеристики, направления развития.
Персональные компьютеры. Программно-аппаратная модель IBMсовместимого персонального компьютера. Встроенные и внешние средства
диагностики вычислительной системы.
Организация памяти IBM-совместимого компьютера. Виды памяти,
аппаратная структура, методы доступа и взаимодействие процессора с
памятью. Прямой доступ к ОЗУ.
Шинная архитектура персонального компьютера. Виды шин,
материнская плата. Организация ввода-вывода по шине, обслуживание
периферийных устройств.
62
Промышленные компьютеры, основные характеристики, особенности
организации, области применения.
Раздел 4. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ МНОГОПРОЦЕССОРНЫХ
И МНОГОМАШИННЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ
Понятие о многомашинных и многопроцессорных вычислительных
системах и комплексах. Особенности организации отказоустойчивых
многопроцессорных
вычислительных
комплексов.
Типы
структур
многопроцессорных вычислительных систем, ориентированных на
достижение сверхвысокой производительности. Конвеерно-векторные
суперЭВМ. Концепция вычислительной системы с управлением потоком
данных.
Раздел 5. ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Общие
сведения
о
компьютерных
сетях.
Классификация
компьютерных сетей. Методы передачи данных по каналам связи.
Коммутация каналов, сообщений и пакетов. Эталонная логическая модель
сети и иерархия протоколов. Элементы протоколов. Протоколы управления
физическим и информационным каналами и сетью передачи данных.
Протокол Х.25. Локальные компьютерные сети. Особенности организации
передачи информации в локальных сетях. Методы доступа к моноканалу.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Направления и перспективы развития вычислительных средств
современных радиоэлектронных систем.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Ввод аналоговой информации в компьютерных системах.
2. Вывод аналоговой информации в компьютерных системах.
3. Исследование метода передачи данных по последовательному
интерфейсу SPI.
4. Исследование метода передачи данных по интерфейсу RS-232С.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Устройство IBM-совместимого компьютера.
2. Системные шины персонального компьютера.
3. Особенности архитектуры сигнальных микропроцессоров.
4. Управление последовательным интерфейсом RS-232. Организация связи
компьютера с периферийными устройствами по последовательному порту.
5. Интерфейс AC 97.
63
6.
7.
8.
Интерфейс USB.
CAN-интерфейс.
Организация локальной сети со свободным доступом.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Гук М. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия. – СПб.: Питер,
2000. – 816 с.
2. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы: Учебник для
вузов. 2-е изд./В.Г.Олифер, Н.А.Олифер.-СПб.:Питер,2003.-864 с.: ил.
3. Каган Б.М. Электронные вычислительные машины и системы: Учеб.
пособие для вузов. 3-е изд. -М.: Энергоатомиздат, 1991. - 592 с.
4. Эрглис К.Э. Интерфейсы открытых систем: Учеб. курс. – М.:Горячая
линия – Телеком, 2000. – 256 с.
5. Нанс Б. Компьютерные сети/Пер. с англ. -М.:Бином. 1995. - 400 с.
6. Ларионов А.М., Майоров С.А., Новиков Г.И. Вычислительные
комплексы, системы и сети: Учебник для вузов. -Л.: Энергоатомиздат, 1987. 285ºс.
7. Шпаковский Г.И. Архитектура параллельных ЭВМ: Учеб. пособие для
вузов. -Мн.: Университетское, 1989. -192 с.
8. Микропроцессорные системы и микроЭВМ в измерительной технике:
Учеб. пособие для вузов./Под ред. Филлипкова. -М.:Энергоатомиздат, 1995. 368 с.
9. Бурак А.И., Левкович В.Н. Интегрированная среда MPLab IDE
разработки программ для микроконтроллеров PICmicro фирмы Microchip:
Метод. пособие к лабораторным работам по курсу “Цифровые и
микропроцессорные
устройства» для студентов спец. 39 01 01
«Радиотехника» и 39 01 02 «Радиоэлектронные системы» всех форм
обучения. –Мн.: БГУИР, 2003. –31 с.
10. Левкович В.Н. Вычислительные и коммуникационные средства
радиосистем: Лаб. практикум для студ. спец. 39 01 02 «Радиоэлектронные
системы». В 2 ч. Ч. 1./В.Н. Левкович, А.И. Бурак. -Мн: БГУИР, 2004. - 59 с.
11. Левкович В.Н., Грицук А.С., Коваленко И.В. Конструирование
программ на Ассемблере для микроконтроллеров семейства PICmicro: Учебн.
пособие по курсу “Цифровые и микропроцессорные устройства» для студ.
спец. 39 01 01 «Радиотехника» и 39 01 02 «Радиоэлектронные системы» всех
форм обуч. /В.Н. Левкович, А.С. Грицук, И.В. Коваленко. -Мн: БГУИР, 2004.
- 80 с.
12. Предко М. Справочник по PIC-микроконтроллерам: Пер. с англ. -М.:
ДМК Пресс, 2004. –512 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Лагутенко О.И. Модемы: Справочник пользователя. - СПб.: Лань, 1997.
–275 с.
64
2. Михальчук и др. Микропроцессоры 80х86, Penttium: Архитектура,
функционирование, программирование, оптимизация кода. -Мн.:Битрикс,
1994. -400 с.
3. Фрир Дж. Построение вычислительных систем на базе перспективных
микропроцессоров. /Пер. с англ./ -М.: Мир, 1990. -576 с.
4. Нортон П. Язык ассемблера для IBM PC. -М.:Компьютер. 1993. -350 с.
5. Сташин В.В. и др. Проектирование цифровых устройств на
однокристальных микроконтроллерах/ В.В. Сташин, А.В. Урусов, О.Ф.
Мологонцева. - М.: Энергоатомиздат, 1990. -224с.
6. Яценков В.С. Микроконтроллеры Microchip. Практическое руководство
– Москва:Горячая линия-Телеком,2002.-296 с. ил.
7. Internet. http://www.autex.ru/lib.html
8. Internet. http://www.autex.ru/lib/sharc_manual.zip
9. Internet. http://www.autex.ru/lib/dsp_smith.zip
10. Internet. http://www.autex.ru/dspa.html
65
66
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики
и радиоэлектроники
«3» июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-067/тип.
Переутверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики
и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
ЦИФРОВАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям I-39 01 01 Радиотехника, I-39 01 02 Радиоэлектронные
системы, 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
«28» мая 2003 г.
« 7 » декабря 2005 г.
67
Составитель:
С.Б. Саломатин, доцент кафедры радиотехнических устройств Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
Кафедра радиолокации и радионавигации Военной академии Республики
Беларусь (протокол № 11 от 25.2003 г.);
С.М. Костромицкий, Научно-производственное республиканское унитарное
предприятие «СКБ Камертон», профессор, доктор технических наук
Кафедра «Телекоммуникационные системы» Учреждения образования
«Высший государственный колледж связи» (протокол № 19.02.2003 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники»
(протоколы № 8 от 10.03.2003 г., № 3 от 21.10.2005.г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей I-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протоколы № 1 от
26.05.2003 г., № 2 от 01.11.2005 г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.108-98.
68
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Программа «Цифровая обработка сигналов» разработана для
специальностей I-39 01 01 Радиотехника, I-39 01 02 Радиоэлектронные
системы, 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации высших учебных
заведений.
Целью преподавания дисциплины является углубленная теоретическая
и практическая подготовка студентов радиотехнических специальностей по
основным направлениям цифровой обработки сигналов (ЦОС): цифровой
фильтрации, спектрально-корреляционному анализу и оценки параметров,
многомерной и адаптивной обработки, алгоритмическому обеспечению.
Студент, изучивший дисциплину «Цифровая обработка сигналов»,
должен:
знать:
- принципы и особенности дискретизации сигналов в радиоэлектронных
системах;
- преобразования сигналов при цифровой обработке и связанные с ними
искажения и погрешности;
- алгоритмы цифровой фильтрации, спектрального анализа и оценки
параметров сигнала;
- методы синтеза систем цифровой обработки сигналов и оценки
эффективности их работы;
- основные применения ЦОС.
При решении задач проектирования систем ЦОС студент должен
уметь:
- обоснованно оценить необходимые параметры дискретизации и
квантования;
- выбирать наиболее эффективный алгоритм обработки;
- выполнять синтез цифрового фильтра;
- вычислять основные преобразование и базовые модели системы ЦОС;
- моделировать алгоритмы обработки на ЭВМ в средах общего и
специализированного
математического
программного
обеспечения
(MathCAD, MatLAB, Maple и др.);
- оценить сложность реализации алгоритмов обработки на современной
элементной базе.
Программа рассчитана на объем 120 учебных часов, в том числе
аудиторных 80 часов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Задачи цифровой обработки в радиоэлектронных системах. Сравнение
аналоговых и цифровых методов обработки сигналов. Преимущества и
69
недостатки цифровой обработки сигналов. Области применения и
возможности ЦОС. Общая структура системы цифровой обработки сигналов.
Раздел 1. ДИСКРЕТНЫЕ И ЦИФРОВЫЕ СИГНАЛЫ
И СИСТЕМЫ
Тема 1.1. ДИСКРЕТИЗАЦИЯ И КВАНТОВАНИЕ СИГНАЛОВ
Математические модели дискретных сигналов. Дискретизация
видео- и радиосигналов. Дискретное представление сигналов в виде
функционального ряда. Условия выбора частоты дискретизации.
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-Zпреобразования. 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.
70
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. Неминимальнофазовые фильтры. Формы реализации цифровых фильтров.
71
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 Вейвлетпреобразования. 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.
72
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 когерентноимпульсной 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
обработки сигналов в радиоэлектронных системах.
применения
цифровой
73
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, частотновременного 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 УолшаАдамара.
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. Рабинер Л., Гоулд Б. Теория и применения цифровой обработки
сигналов. – М.: Мир, 1978.
2. Глинченко А.С. Цифровая обработка сигналов: Учеб. пособие. В 2 ч.Красноярск.: КГТУ, 2001.
3. Лосев В.В. Микропроцессорные устройства обработки информации.
Алгоритмы цифровой обработки: Учеб. пособие для вузов.- Мн.: Выш. шк.,
1990.
4. Гольденберг Л.М., Матюшкин Б.Д., Поляк М.Н. Цифровая обработка
сигналов. Учеб. пособие. - М.: Высш. шк., 1990.
5. Саломатин С.Б. Цифровая обработка сигналов в радиоэлектронных
системах. – Мн.: БГУИР, 2003.
6. Методы цифровой обработки сигналов/ Под ред. Ю.В. Гуляева, В.Ф.
Кравченко.-М.: Радиотехника, 2003.
74
7. Уидроу Б., Стирнз С. Адаптивная обработка сигналов: Пер.с англ.- М.:
Радио и связь, 1989.
8. Кузьмин С.З. Основы проектирования систем цифровой обработки
радио-локационной информации. - М.:Радио и связь, 1986.
9. Марпл-мл. С.Л. Цифровой 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 Ю.Г. Теоретические основы радиолокации и радионавигации:
Учеб. пособие для вузов.- М.: Радио и связь, 1992.
3. Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов.М.: Мир, 1988 г.
4. Бендат Дж., Пирсол А. Прикладной анализ случайных данных: Пер. с
англ.- М.: Мир, 1989.
5. Блейхут Р. Быстрые алгоритмы цифровой обработки сигналов: Пер. с
англ.- М.: Мир, 1989.
6. Трахтман А.М., Трахтман В.А. Основы теории дискретных сигналов на
конечных интервалах. – М.: Сов. радио, 1975.
7. Петько В.И., Куконин В.Е., Шихов Н.Б. Цифровая фильтрация и
обработка сигналов: Учеб. пособие.- Мн.: Унiверсiтэцкае, 1995.
8. Вариченко Л.В., Лабунец В.Г., Раков М.А. Абстрактные алгебраические
системы и цифровая обработка сигналов.- Киев.:Наук. думка, 1986.
9. Перов В.П. Прикладная спектральная теория оценивания.- М.: Наука,
1982.
10. Ахмед Н., Рао К.Р. Ортогональные преобразования при обработке
цифровых сигналов: Пер. с англ.- М.: Связь, 1980.
Применение цифровой обработки сигналов/ Под ред. Оппенгейма.- М.: Мир,
1980.
75
76
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики
и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-019/тип.
Переутверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики
и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
КОНСТРУИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям I-39 01 02 Радиоэлектронные системы,
I-39 01 01 Радиотехника, 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
«7» декабря 2005 г.
77
Составители:
Н.С.Образцов, заведующий кафедрой радиоэлектронных средств Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», профессор, кандидат технических наук;
А.М. Ткачук, доцент кафедры радиоэлектронных средств Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники»
Рецензенты:
Кафедра радиоэлектроники Учреждения образования «Минский
государственный высший радиотехнический колледж» (протокол № 5 от
03.01.2003 г.);
Кафедра общетехнических дисциплин Учреждения образования «Минский
государственный высший радиотехнический колледж» (протокол № 6 от
30.01.2003 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиоэлектронных средств Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники»
(протоколы № 9 от 13.01.2003 г., № 3 от 21.1.2005 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей I-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протоколы № 1 от
26.05.2003 г., № 2 от 01.11.2005 г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.108-98.
78
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа дисциплины «Конструирование и технология
производства радиоэлектронных средств» разработана для специальностей
I-39 01 02 Радиоэлектронные системы, 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита
информации и I-39 01 01 Радиотехника высших учебных заведений
Она предусматривает наличие у студентов базовых теоретических
знаний по математике, механике, тепломассообмену.
Целью изучения дисциплины является ознакомление студентов с
основами конструирования и технологией изготовления радиоэлектронной
аппаратуры (РЭА).
В результате освоения дисциплины «Конструирование и технология
производства радиоэлектронных средств» студент должен:
знать:
- основные принципы, методы и средства конструирования РЭА различных
видов и классов;
- основы взаимозаменяемости;
- назначение и содержание стадий разработки РЭА;
- методы защиты РЭА от дестабилизирующих факторов;
- особенности и возможности типовых технологических процессов при
изготовлении РЭА;
уметь характеризовать:
- эксплуатационные характеристики РЭА;
- условия использования и технико-экономические показатели РЭА;
уметь анализировать:
- устойчивость к действию внешних факторов;
приобрести навыки:
- использования принципов, методов и средств конструирования РЭА;
Программа рассчитана на объем 64 учебных часа. Примерное
распределение учебных часов по видам занятий: лекций - 34 часа,
лабораторных занятий - 30 часов.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Раздел 1. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ КОНСТРУИРОВАНИЯ
И ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА РЭА
Тема 1.1. УСЛОВИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ РЭА
Этапы развития конструирования и технологии производства РЭА
различных поколений. РЭА как объект эксплуатации. Условия
использования РЭА. Характеристика факторов, действующих на РЭА в
различных эксплуатационных условиях. Эксплуатационные характеристики
РЭА: надежность, ремонтопригодность, устойчивость к действию внешних
79
факторов, габариты, масса, геометрические формы, экономичность.
Стабильность и устойчивость технологического процесса.
Тема 1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ РЭА
Классификация, особенности конструкций и структура РЭА.
Классификация
РЭА по
функциональным
эксплуатационным и
производственным признакам. Профессиональная РЭА: наземная, морская,
бортовая. Бытовая РЭА: стационарная, переносная. Особенности
конструкций РЭА различного назначения. Методы компоновки РЭА.
РЭА как сложная система. Понятие о структуре и сложности
конструкции РЭА. Влияние назначения и места использования на выбор
общей структуры РЭА. Учет электромагнитной совместимости при выборе
конструкторской структуры РЭА.
Раздел 2. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ И ДОПУСКИ
Тема 2.1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМЕ ДОПУСКОВ И ПОСАДОК
Взаимозаменяемости и допуски. Основные понятия и определения.
Краткие сведения о системе допусков и посадок. Допуски на линейные и
угловые размеры.
Тема 2.2. ВЗАИМОЗАМЕНЯЕМОСТЬ ПО ШЕРОХОВАТОСТИ
Параметры шероховатости.
тонкообработанных поверхностей.
Технологические
методы
получения
Раздел 3. УЗЛЫ И БЛОКИ С ПЕЧАТНЫМИ И ПЛЕНОЧНЫМИ
ЭЛЕМЕНТАМИ
Тема 3.1. КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПЛАТАМ И ПЕЧАТНОМУ МОНТАЖУ
Классификация печатных плат. Материалы для изготовления плат.
Формирование рисунка печатных проводников. Травление меди с
пробельных мест. Химическая и электрохимическая металлизация.
Технология односторонних и двусторонних печатных плат.
Изготовление печатных проводников электрохимическим способом.
Способы
изготовления
двухслойных
печатных
плат
из
фольгированных материалов. Особенность формирования соединений
элементов печатных плат, находящихся на двух сторонах изоляционного
основания. Особенности установки навесных электрорадиоэлементов на
печатные платы и соединения их выводов с металлическими элементами
печатных плат. Пайка выводов, узлов с металлическими элементами
печатных плат.
Тема 3.2. МНОГОСЛОЙНЫЕ ПЕЧАТНЫЕ ПЛАТЫ (МПП)
Способы изготовления МПП. Особенности конструкции многослойных
печатных плат на гибких изоляционных основаниях. Основы выбора и
80
расчета элементов рисунка печатных проводников; конструирование узлов и
блоков, защита блоков от влаги.
Раздел 4. УЗЛЫ И БЛОКИ С ПЛЕНОЧНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ
Тема 4.1. ПОЛУЧЕНИЕ ПЛЕНОК НЕВАКУУМНОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ
Узлы и блоки с пленочными элементами. Схема процесса получения
пленок невакуумной технологией. Исходные материалы для пленок:
проводников, резисторов и диэлектриков. Материалы подложек и подготовка
поверхности.
Особенности получения рабочих рисунков из паст. Процесс сушки и
вжигания. Технологические возможности невакуумной технологии
получения пленок. Основные технологические процессы изготовления
интегральных микросхем.
Тема 4.2. ТОНКОПЛЕНОЧНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
Физико-химические процессы тонкопленочных ИС. Особенности и
технологические процессы создания тонкопленочных элементов. Вакуумнотермический способ получения тонких пленок. Краткие сведения о
физических основах испарения в вакууме. Катодное распыление.
Требования, предъявляемые к материалам и качеству поверхности
подложки. Основные свойства тонких металлических пленок. Основные
свойства изоляционных пленок.
Тема 4.3. ПЛЕНОЧНЫЕ РЕЗИСТОРЫ
Конструирование пленочных элементов. Резисторы. Выбор технологии
и материалов. Определение общей поверхности, формы, толщины и ширины
пленки. Расчет основных геометрических размеров резистора. Определение
паразитных параметров.
Тема 4.4. ПЛЕНОЧНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ
Конденсаторы. Выбор технологии и материалов. Выбор типа
конструкции. Расчет основных размеров элементов конденсаторов. Оценка
паразитных параметров конденсаторов. Проводящие пленки. Выбор
материалов. Пути обеспечения низкой величины электрического
сопротивления, коррозионной стойкости, адгезии к подложке и другим
пленкам.
Раздел 5. ЗАЩИТА ОТ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ
Тема 5.1. ЗАЩИТА ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Защита от механических воздействий. Анализ механических сил,
действующих на РЭА: удары, вибрации, линейные нагрузки, комплексные
воздействия. Защита от механических нагрузок за счет увеличения
жесткости, демпфирования, использования виброизоляторов.
81
Тема 5.2. ЗАЩИТА РЭС ОТ ТЕПЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
Защита элементов конструкции РЭА от перегрева. Основные понятия о
коэффициентах
теплопроводности,
теплопередачи
и
теплоотдачи.
Теплоотдача излучением. Классификация систем охлаждения. Анализ
различных способов охлаждения. Схемы устройств охлаждения РЭА
различными способами. Методы ориентировочных расчетов теплообмена
РЭА при естественном воздушном охлаждении. Основы выбора охлаждения
РЭА.
Тема 5.3. ЗАЩИТА РЭС ОТ ВЛАГИ
Защита элементов конструкции РЭА от влаги. Механизм действия
влаги на поверхность металлических деталей. Защита металлов от коррозии.
Классификация защитных покрытий. Виды покрытий. Металлические
покрытия;
особенности
металлических
пленок,
полученных
электрогальваническим путем; катодные и анодные покрытия; свойства
различных металлических покрытий. Особенности покрытий из
легированных сталей, алюминия и его сплавов. Особенности покрытий
литых деталей из алюминиевых и магнитных сплавов. Выбор и обозначение
покрытий.
Защита поверхностей неметаллическими пленками, полученными из
основного металла детали химическими или химико-термическими
способами и область их использования. Основные понятия о лакокрасочных
покрытиях. Особенности лакокрасочных покрытий. Область использования
лакокрасочных покрытий. Основы выбора покрытий для деталей РЭА,
основы выбора типа защиты полимерными материалами. Герметизация в
кожухах и контейнерах. Герметизация соединительных швов: с помощью
упругих прокладок, пайкой и сваркой. Особенности герметизации в
контейнерах с аппаратурой, подвергающейся профилактическому ремонту
или осмотру. Основы выбора типа герметизации и требования,
предъявляемые к конструкции и технологии ее выполнения.
Раздел 6. КОНСТРУИРОВАНИЕ РЭС
Тема 6.1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СОЕДИНИТЕЛИ
Контакты электрических соединителей РЭС. Определение и
классификация. Основные требования, предъявляемые к контактам.
Конструкции и материалы контактных пар.
Тема 6.2. ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И ИХ УЧЕТ
ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ РЭС
Основы учета психофизиологических факторов при разработке РЭС.
Обеспечение эстетических качеств РЭС. Пути обеспечение необходимого
качества
функционирования,
надежности,
ремонтопригодности,
технологичности и экономичности конструкции РЭС.
82
Тема 6.3. ОСНОВНОЕ НАЗНАЧЕНИЕ И СОДЕРЖАНИЕ СТАДИЙ РАЗРАБОТКИ
РЭС
Формы организационного построения конструкторской подготовки
производства. Стадии разработки конструкторской документации:
техническое задание, техническое предложение, эскизный проект,
технический проект, разработка рабочей документации.
Тема 6.4. ПОЛНЫЙ КОМПЛЕКТ КОНСТРУКТОРСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ
Виды и типы схем. Система обозначения конструкторской
документации. Внесение изменений в конструкторскую документацию.
Типовые испытания РЭС Типы и методика их проведения.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.
2.
3.
4.
Разработка типового элемента замены.
Разработка схемы электрической принципиальной.
Разработка чертежа печатной платы.
Разработка сборочного чертежа печатной платы.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Достанко А.П., Пикуль М.И., Хмыль А.А. Технология производства
ЭВМ: Учебник. – Мн.: Выш. шк., 1994.
2. Кофанов Ю.Н. Теоретическое основы конструирования технологии и
надежности РЭС: Учебник – М.: Радио и связь, 1991.
3. Глудкин О.П. Методы и устройства испытаний РЭС и ЭВС: Учебник. –
М.: Высш. шк., 1991.
4. Технология радиоэлектронных устройств и автоматизация производства:
Учебник/ А.П. Достанко, В.Л. Ланин, А.А. Хмыль, Л.П. Ануфриев. – Мн.:
Высш. шк., 2002.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Ушаков Н.Н. Технология производства ЭВМ: Учебник. – М.: Высш. шк.,
1991.
2. Технология и автоматизация производства радиоэлектронной аппаратуры:
Учебник для вузов/ И.П.Бушминский, О.Ш.Даутов, А.П.Достанко . и др. - М.:
Радио и связь, 1989.
83
84
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь
по образованию в области информатики
и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-016/тип.
Переутверждена
УМО вузов Республики Беларусь
по образованию в области информатики
и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
ОПТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальности I-39 01 02 Радиоэлектронные системы,
1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
«7» декабря 2005г.
85
Составитель:
А.И. Конойко, доцент кафедры радиотехнических устройств Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат физико-математических наук
Рецензенты:
В.Ф. Ярмолицкий, ведущий научный сотрудник Института электроники
Национальной академии наук Беларуси, кандидат физико-математических
наук;
В.В. Каверович, доцент кафедры информатики Учреждения образования
«Минский государственный высший радиотехнический колледж», кандидат
технических наук
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой
радиотехнических
устройств
Учреждения
образования
«Белорусский
государственный
университет
информатики
и
радиоэлектроники» (протокол № 9 от 03.03.2003 г.);
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10.2005 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей I-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протоколы № 1 от
26.05.2003 г., № 2 от 01.11.2005 г.)
Действует до утверждения образовательного стандарта по специальности.
86
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа по дисциплине «Оптическая обработка сигналов»
разработана на кафедре радиотехнических устройств БГУИР для
специальностей I-39 01 02 Радиоэлектронные системы, 1-39 01 04
Радиоэлектронная защита информации.
Основная цель и задача дисциплины состоит в том, чтобы дать
необходимые знания и привить первоначальные навыки по решению задач
обработки аналоговых сигналов нетрадиционными для радиоэлектроники
оптическими методами, дать представление о существующих и
разрабатываемых системах оптической обработки сигналов, что поможет при
решении конкретных задач и выборе методов и средств обработки сигналов.
В результате изучения дисциплины студенты должны:
знать:
- возможности, устройство и области применения систем оптической
обработки сигналов;
- элементную базу устройств оптической обработки сигналов и уметь делать
правильный выбор элементов;
- виды устройств обработки сигналов и их основные конструктивные
решения;
владеть:
- математическим аппаратом оптической обработки сигналов;
- методикой расчета основных элементов и узлов устройств оптической
обработки сигналов;
иметь представление:
- о принципах конструирования и технологии изготовления оптических и
оптоэлектронных элементов.
Программа рассчитана на общий объем 70 учебных часов, из них
аудиторных – 50.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Световое поле как переносчик информации. Роль и место дисциплины
в системе технических наук. Области применения и перспективы оптической
обработки сигналов.
Раздел 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ОПТИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
Интегральное преобразование в оптических системах. Преобразование
Фурье в оптических системах. Некоторые свойства и особенности
оптического преобразования Фурье. Вычисление интегралов свертки и
корреляции в оптических системах.
87
Понятие пространственной и временной когерентности. Длина
когерентности. Связь длины когерентности с шириной спектра оптического
излучения. Особенности суперпозиции световых полей, различающихся по
частоте, фазе и поляризации.
Раздел 2. ЭЛЕМЕНТНАЯ БАЗА УСТРОЙСТВ ОПТИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Основные источники света, применяемые в оптической обработке
сигналов. Основные особенности оптических элементов и систем оптической
обработки сигналов. Разрешающая способность оптической системы.
Дифракционный предел. Аберрации оптических систем. Геометрические
преобразования световых полей в оптических системах.
Пространственно-временные
модуляторы
света
(ПВМС),
применяемые в оптической обработке сигналов. Основные характеристики
пространственно-временных модуляторов. Основные принципы построения
электрооптических,
магнитооптических,
жидкокристаллических,
акустооптических и электромеханических ПВМС. Преобразователи светсвет.
Основные характеристики фоточувствительных материалов (галоидосеребряных, фотохромных, фототермопластических).
Основные характеристики фотоприемников, применяемых в
оптической обработке сигналов (фотоэлементы, фотоумножители,
электронно-оптические преобразователи, телевизионные передающие
трубки, фотодиоды, фототранзисторы, линейки и матрицы фотодиодов,
приборы с зарядовой связью, тепловые приемники излучения).
Раздел 3. АКУСТООПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ
Особенности распространения упругих волн в изотропных и
кристаллических средах. Фотоупругий эффект. Дифракция света на упругих
волнах. Решение уравнения дифракции света на ультразвуке в изотропной
среде. Акустооптическое взаимодействие в анизотропной среде, метод
векторных диаграмм.
Пьезоэлектрический эффект. Методы возбуждения акустических волн.
Вопросы изготовления преобразователей объемных и поверхностных
упругих волн. Свойства акустооптических материалов.
Акустооптическая корреляционная обработка сигналов. Схемы
акустооптических корреляторов с пространственным интегрированием.
Гетеродинные корреляторы. Корреляторы и конвольверы с временным
интегрированием. Обработка двухмерных сигналов.
88
Раздел 4. СИСТЕМЫ ОПТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
СИГНАЛОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ
Оптические процессоры. Сопоставление когерентных и некогерентных
методов оптических вычислений.
Анализаторы спектра радиосигналов.
Пространственно-частотная согласованная фильтрация. Оптическая
корреляция. Методы синтезирования операционных фильтров.
Оптическое улучшение качества, восстановление и улучшение
изображений. Оптические системы с обратной связью.
Обработка сигналов РЛС с синтезированной апертурой.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.
2.
3.
4.
Исследование интерференции лазерного излучения.
Исследование оптического преобразования Фурье.
Исследование акустооптического анализатора спектра.
Исследование оптической фильтрации изображений.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Свет В.Д. Оптические методы обработки сигналов. - М.: Энергия, 1971.
2. Акаев А.А., Майоров С.А. Оптические методы обработки информации. М.: Высш. шк., 1988.
3.
Престон К. Когерентные оптические вычислительные машины. М.:Мир, 1974.
4. Оптическая обработка информации/ Под ред. Д.Кейсесента. – М.: Мир,
1980.
5. Парыгин В.Н., Балакший В.И. Оптическая обработка информации. -М.:
МГУ, 1987.
6. Мазанько И.П., Швец Ю.И. Принципы преобразования и
детектирования оптических сигналов/ Под ред. И.П.Мазанько - М: МФТИ,
2001.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Оптическая обработка радиосигналов в реальном времени/ Под ред.
С.В. Кулакова. - М.:Радио и связь, 1989.
2. Верещагин И.К., Косяченко Л.А., Кокин С.М. Введение в
оптоэлектронику. - М.: Высш. шк., 1991.
3. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука, 1970.
89
90
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и
радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-070/тип.
Переутверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и
радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
ТЕОРИЯ КОДИРОВАНИЯ И ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям І-39 01 02 Радиоэлектронные системы,
І-39 01 03 Радиоинформатика, 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита
информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
«7» декабря 2005 г.
91
Составитель
С.Б. Саломатин, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
Кафедра радиолокации и радионавигации Военной академии Республики
Беларусь (протокол № 11 от 25.02.2003 г.);
В.Ф. Голиков, директор НИИ технических средств защиты информации,
профессор, доктор технических наук
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники»
(протоколы № 8 от 10.03.2003 г., №3 от 21.10.2005 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей І-39 01 «Схемы
радиоэлектронных устройств и систем» УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протоколы № 1 от
26.05.2003 г., № 2 от 01.11.2005 г.)
Действует до утверждения образовательного стандарта по специальностям
92
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Учебная программа по дисциплине «Теория кодирования и защита
информации» разработана на кафедре радиотехнических систем БГУИР для
специальностей І-39 01 02 Радиоэлектронные системы, І-39 01 03
Радиоинформатика, 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации
высших учебных заведений.
Целями
преподавания
дисциплины
являются
углубленная
теоретическая и практическая подготовка студентов радиотехнических
специальностей по основным направлениям современной теории
кодирования и защиты информации в радиоэлектронных системах (РЭС)
различного назначения от случайных и преднамеренных воздействий,
приводящих к искажению, уничтожению или утечке информации, а также
навязыванию ложной информации или ложных режимов работы; привитие
навыков самостоятельного проектирования новой техники, развитие
творческого процесса при решении сложных системных задач анализа,
оценки и синтеза.
Программа дисциплины разбита на две части и изучается на 3-х и 5-х
курсах. Такая разбивка позволяет применять полученные знания и умения по
кодированию информации в системных курсах «Радиолокация»,
«Радионавигация», «Радиоуправление», а вопросы защиты информации
привязывать к конкретным задачам и структурам системных дисциплин.
Студент, изучивший курс, должен:
знать:
- принципы и особенности кодирования и защиты информации в
радиоэлектронных системах;
- модели и методы кодирования источников информации;
- методы помехоустойчивого кодирования информации;
- архитектуру основных систем кодирования для различных каналов и
оценки эффективности их работы;
- базовые концепции безопасности радиоэлектронных систем;
- методы защиты информации и механизмы их поддержки и анализа;
- основные применения теории кодирования и защиты информации.
При решении практических задач первой части студент должен:
уметь:
- обоснованно оценить необходимые параметры кодовых систем;
- выбирать наиболее эффективный алгоритм кодирования;
-выполнять синтез кодера и декодера;
- оценить сложность реализации алгоритмов кодирования и защиты
информации на современной элементной базе; возможные угрозы и каналы
утечки информации;
- выбирать методологически верно пути кодирования и защиты информации;
- моделировать алгоритмы кодирования и криптографические алгоритмы
защиты информации на ЭВМ в средах общего и специализированного
93
математического программного обеспечения (MathCAD, MatLAB, Maple и
др.);
- интегрировать алгоритмы кодирования и защиты информации в структуру
современных РЭС.
Программа рассчитана на объем 150 учебных часов, в том числе 100 –
аудиторных.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Роль и место теории кодирования (ТК) и защиты информации в
современной радиоэлектронике. Задачи кодирования и защиты информации в
системах радиоуправления, локации, навигации, передачи
и защиты
информации.
ЧАСТЬ 1
Раздел 1.1. МОДЕЛИ КОДОВ И СИСТЕМ КОДИРОВАНИЯ
Тема.1.1.1. СИСТЕМЫ И МОДЕЛИ КОДИРОВАНИЯ
Определение моделей кодов и систем многоуровневого кодирования.
Связь математических моделей со свойствами кодов. Комбинаторные,
вероятностные, алгебраические, геометрические модели и коды.
Раздел 1.2. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ
ПО ДИСКРЕТНОМУ КАНАЛУ БЕЗ ПОМЕХ
Тема 1.2.1. КОДИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ ИНФОРМАЦИИ
Задача кодирования источников. Источники сообщений и их
свойства. Понятие энтропии и избыточности информации. Конечные
комбинаторные, вероятностные, стационарные источники. Марковские
модели. Стационарные эргодические модели содержательных сообщений.
Условия взаимной однозначности алфавитного кодирования. Стоимость
кодирования. Деревья и префиксные коды. Неравенство Крафта.
Алгоритмы эффективного кодирования. Теорема Шеннона. Коды
Шеннона, Шеннона – Фано, Хаффмена. Блочное кодирование.
Универсальное и адаптивное кодирование. Оценка сложности кодирования.
Особенности кодирования источников двухмерных изображений, векторное
кодирование. Нумерационное кодирование и кодирование в процессе поиска
информации.
94
Раздел 1.3. ПОМЕХОУСТОЙЧИВОЕ КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ
Тема 1.3.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ТЕОРИИ
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОГО КОДИРОВАНИЯ
Модели системы передачи сообщений при наличии помех.
Информационные характеристики дискретных сообщений и каналов связи.
Виды каналов передачи информации. Двоичные симметричный и
несимметричный каналы, q-ичный канал, канал со стиранием. Каналы с
памятью и без памяти. Согласование характеристик сигнала и канала.
Основные понятия и теоремы кодирования. Классификация кодов.
Блоковые и неблоковые коды. Ошибки. Нормы, метрики и кодовые
расстояния. Граница случайного кодирования, свойства функции
надежности, граница сферической упаковки. Декодирование списком.
Кодовое расстояние Хэмминга и его связь с корректирующей способностью.
Границы для минимального расстояния кодов.
Тема 1.3.2. МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АППАРАТ ОПИСАНИЯ КОДОВЫХ
структур в конечных полях
Конструкции конечных полей. Группы. Кольца. Поля. Векторные
пространства. Структура конечного поля. Арифметика полей Галуа.
Сопряженные элементы поля и минимальные многочлены. Нормальный
базис и след. Понятие конечных геометрий и разностных множеств.
Тема 1.3.3. ЛИНЕЙНЫЕ КОДЫ
Методы представления линейных кодов. Линейные коды,
исправляющие ошибки: построение и основные свойства. Вектор ошибки.
Понятие двойственного кода. Порождающая и проверочная матрицы
систематического линейного кода. Смежные классы линейных кодов.
Разновидности линейных кодов. Линейные коды Хэмминга, Рида Маллера (РМ) и Рида - Соломона (РС). Совершенные и квазисовершенные
коды.
Весовая оценка линейных кодов. Распределение весов. Теорема МакВильямс для линейных кодов. Вычисление минимального веса линейного
кода по порождающей матрице этого кода. Нижняя граница Варшамова –
Гильберта.
Тема 1.3.4. МЕТОДЫ ДЕКОДИРОВАНИЯ ЛИНЕЙНЫХ КОДОВ
Методы декодирования линейных кодов. Декодеры максимального
правдоподобия. Вычисление синдрома. Табличное и синдромное
декодирование. Вычисление вероятности ошибки.
Тема 1.3.5. ЦИКЛИЧЕСКИЕ КОДЫ
Методы представления циклических кодов. Полиномиальное и
матричное описание циклических кодов. Порождающий и проверочный
многочлены циклического кода. Двойственные коды. Циклические коды
Хэмминга и Рида - Маллера. Укороченные коды.
95
Способы кодирования циклического кода. Простые неалгебраические
методы декодирования циклических кодов. Декодеры Меггита.
Перестановочное и пороговое декодирования.
Тема 1.3.6. МЕТОДЫ ИСПРАВЛЕНИЯ ОШИБОК НА ОСНОВЕ АЛГЕБРЫ
КОНЕЧНЫХ ПОЛЕЙ
Построение циклического кода по корням порождающего
многочлена. Построение проверочной матрицы по корням порождающего
многочлена. Построение циклического кода, минимальное расстояние
которого не меньше заданного числа. Построение совершенного
циклического кода, исправляющего одиночные ошибки.
Коды Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ), РС: алгоритмы построения и свойства. Понятие минимального многочлена, методы его
построения.
Формирование
кодов
с
заданной
корректирующей
способностью. Схемы кодеров.
Методы декодирования БЧХ и РС кодов. Понятие локатора ошибки.
Составление и методы решения ключевого уравнения. Итеративный
алгоритм Бэрлекампа. Алгоритмы исправления ошибок, стираний,
нахождения числа информационных символов. Схемы декодеров.
Тема 1.3.7. ВАЖНЕЙШИЕ БЛОКОВЫЕ КОДЫ
Коды Гоппы. Каскадные коды. Код Юстесена. Коды Голея.
Покрывающие коды. Квадратично-вычетные коды. Нелинейные помехоустойчивые коды.
Перестановочные коды.
Коды, контролирующие ошибки: CRC-коды.
Корреляционные коды: временное, частотно-временное и пространственное представление. Теория линейных рекуррентных последовательностей. Низкоскоростные геометрические, проекционные, GMW-,
Касами-коды.
Тема 1.3.8. СВЕРТОЧНЫЕ КОДЫ
Формирование сверточных кодов. Древовидные и решетчатые коды.
Матричное и полиномиальное описание сверточных кодов. Простые
сверточные коды.
Методы исправления ошибок сверточными кодами. Синдромное,
пороговое декодирование, алгоритм декодирования Витерби. Алгоритм
поиска по решетке. Понятие турбокодов. Схемы декодирования сверточных
кодов.
96
Раздел 1.4. СИСТЕМЫ КОДИРОВАНИЯ ДЛЯ КАНАЛОВ
С РАЗЛИЧНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
Тема 1.4.1. КОДИРОВАНИЕ ДЛЯ СТАЦИОНАРНЫХ
И КВАЗИСТАЦИОНАРНЫХ КАНАЛОВ
Расчетные оценки кодов в стационарных каналах. Системы
кодирования в дискретных каналах, каналах с белым гауссовским шумом.
Тема 1.4.2. КОДИРОВАНИЕ В КАНАЛАХ С ЕСТЕСТВЕННОЙ
И ИСКУССТВЕННОЙ НЕСТАЦИОНАРНОСТЯМИ
Коды в нестационарных каналах; расчетные характеристики и оценки.
Системы кодирования при воздействии импульсных помех. Системы
кодирования с перемежением. Системы кодирования с обратной связью.
Кодовые методы борьбы с преднамеренными помехами. Системы
кодирования с расширением спектра. Оценки эффективности кодирования.
Раздел 1.5. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ТЕОРИИ КОДИРОВАНИЯ
В РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМАХ
Тема 1.5.1. МНОГОУРОВНЕВОЕ КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ
В КОСМИЧЕСКИХ И СПУТНИКОВЫХ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ
СИСТЕМАХ
Задачи и методы многоуровневого кодирования. Примеры
многоуровневого кодирования в спутниковых системах передачи
информации. Согласование с методами модуляции. Стандарты кодирования.
Задачи и методы моделирования алгоритмов многоуровневого кодирования.
Пример многоуровневого кодирования с использованием сверточных, РС-,
перестановочных кодов в спутниковых системах цифрового телевидения
стандарта DVB-S.
Тема 1.5.2. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В КОМПЬЮТЕРНЫХ
РАДИОСЕТЯХ
Особенности каналов компьютерных радиосетей. Учет задач
маршрутизации и защиты информации. Методы кодирования с
подтверждением и протоколы обмена информацией на базе кодов,
контролирующих ошибки. Кодирование мультимедийной информации в
компьютерных радиосетях. Кодирование информации кодами РС и CRC в
устройствах хранения информации. Стандарты кодирования информации в
компьютерных радиосистемах.
Тема 1.5.3. КОДИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ В РАДИОЛОКАЦИОННЫХ
СИСТЕМАХ И МНОГОПОЗИЦИОННЫХ КОМПЛЕКСАХ
Кодирование для широкополосных локационных систем низкоскоростными кодами Рида - Маллера, Касами, GMW-кодами,
геометрическими и проекционными кодами. Векторное кодирование
информации для параллельных каналов в многопозиционных комплексах.
97
Конструкции кодов с заданными гранично-ранговыми расстояниями.
Тенденции, перспективы и направления развития теории кодирования.
ЧАСТЬ 2
Раздел 2.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
И БЕЗОПАСНОСТИ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ
Тема 2.1.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ БАЗОВЫХ КОНЦЕПЦИЙ
Информационная модель радиоэлектронной системы как объекта
защиты. Архитектура защиты информации на уровне модели взаимодействия
открытых систем. Угрозы безопасности радиоэлектронных систем и их
классификация.
Исследование
причин
нарушения
безопасности
радиоэлектронных систем. Виды и каналы утечки информации.
Тема 2.1.2. МЕТОДОЛОГИЯ ПОСТРОЕНИЯ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
Методологические основы построения системных защит от угроз
нарушения конфиденциальности и целостности информации. Концепции
построения системных защит от угроз отказа доступа и раскрытия
параметров информационной системы. Политика и формальные модели
безопасности. Роль криптографических методов защиты информации.
Раздел 2.2. КРИПТОЛОГИЯ И КРИПТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
Тема 2.2.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КРИПТОЛОГИИ
Криптология, цели и задачи. Классические модели криптологии.
Секретность, имитостойкость и помехоустойчивость. Модели криптографической системы Шеннона. Модель анализа аутентичности.
Криптографические атаки (нападения). Безусловная и теоретическая
криптостойкость.
Тема 2.2.2. СИММЕТРИЧНЫЕ КРИПТОСИСТЕМЫ
Классические алгоритмы шифрования. Перестановки, подстановки,
гаммирование. Моноалфавитные и многоалфавитные системы шифрования.
Методы дешифрования моноалфавитных и многоалфавитных шифров.
Поточные криптосистемы. Линейные конгруэнтные генераторы.
Проектирование и анализ потоковых шифров. Атаки на поточные
криптосистемы. Линейная сложность. Корреляционная стойкость. Потоковые
шифры на основе регистров сдвига: с линейной обратной связью; с обратной
связью по переносу; с нелинейной обратной связью. Шифры А5. Алгоритм
RC4. Синхронные и самосинхронизирующиеся поточные системы
Блочные криптосистемы. Система Фейстеля, условие обратимости.
Алгоритм DES: описание и применение, преобразование ключей. Режимы
включения криптомодулей. Стандарт шифрования ГОСТ 28147-89. Шифр
AES.
98
Методы криптоанализа блочных криптосистем. Дифференциальный
криптоанализ. Криптоанализ на основе связанных ключей. Линейный
криптоанализ. Оценка стойкости криптосистем.
Основы теории проектирования блочных шифров. Синтез
групповых структур. Подходы к проектированию S-блоков и устойчивых к
криптоанализу алгоритмов шифрования.
Тема 2.2.3. АСИММЕТРИЧНЫЕ КРИПТОСИСТЕМЫ С ОТКРЫТЫМ КЛЮЧОМ
Односторонние функции. Криптосистема RSA: описание, свойства и
основные атаки (на основе подобранного шифротекста, при использовании
общего модуля, раскрытие показателя). Криптосистема Эль-Гамаля.
Криптографическая система с открытым ключом на основе решения задачи
NP-полноты. Алгоритмы шифрования с использованием эллиптических
кривых. Криптоанализ асимметричных систем защиты информации. Оценка
стойкости криптосистем.
Тема 2.2.4. ИМИТОЗАЩИТА, АУТЕНТИФИКАЦИЯ И ХЭШИРОВАНИЕ
Примеры имитации и способы имитозащиты. Аутентификация как
метод защиты целостности данных, подтверждения подлинности
пользователя и подтверждения авторства.
Механизмы аутентификации: CRC-, МАС-коды, временные метки.
Криптографическая хэш-функция. Требования к хэш-функциям.
Алгоритмы MD 4, 5 и SHA. Односторонняя, или безопасная, хэш-функция.
Тема 2.2.5. ЭЛЕКТРОННАЯ ЦИФРОВАЯ ПОДПИСЬ
Электронная подпись на основе алгоритмов с открытым ключом:
описание и применение. Алгоритм цифровой подписи DSA. Схема цифровой
подписи с использованием дискретных логарифмов. Цифровая сигнатура с
процедурой арбитража. Электронная подпись на основе алгоритмов с
секретным ключом, сравнительный анализ. Затемненная электронная
подпись. Криптоанализ алгоритмов цифровой подписи с открытым ключом.
Тема 2.2.6. УПРАВЛЕНИЕ КЛЮЧАМИ И ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДОСТОВЕРНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
Методы распределения ключей. Криптографические алгоритмы
распределения ключей. Алгоритмы генерации ключей. Распределение
ключей по объектам с соблюдением защиты от несанкционированного
доступа. Нотаризация ключей. Обеспечение достоверного взаимодействия с
помощью системы криптографических сертификатов. Распределение ключей
для конференц-связи и секретная широковещательная передача. Стандарт
ITU-T X.509.
Тема 2.2.7. КРИПТОГРАФИЧЕСКИЕ ПРОТОКОЛЫ
Криптографические протоколы как средства идентификации,
аутентификации и цифровой подписи. Криптографические протоколы
аутентификации на основе доказательства с нулевым разглашением. Схемы
99
Фиата - Шамира, Фейге – Фиата - Шамира, Гилоу - Киускуотера. Протоколы
конфиденциального вычисления, подбрасывания монеты и голосования.
Схемы Шнора.
Тема 2.2.8. СТЕГАНОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ
Стеганографические методы скрытой передачи или хранения
информации. Понятие скрытой пропускной способности. Классификация
стеганографических алгоритмов защиты информации. Применение
помехоустойчивых шифров. Спектральные методы встраивания скрытной
информации. Технология цифровых водяных знаков.
Раздел 2.3. ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ
В РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМАХ
Тема 2.3.1. СИСТЕМЫ ЗАЩИТЫ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ
НАВИГАЦИИ И МОБИЛЬНОЙ СВЯЗИ
Архитектура системы защиты информации в навигационных системах
Navstar, Galileo.
Концепция защиты информации в семействе стандартов IMT-2000.
Архитектуры многоуровневых защит в стандартах DECT, GSM и CDMA.
Тема 2.3.2. ЗАЩИТА ИНФОРМАЦИИ В ПАКЕТНЫХ ТЕЛЕМЕТРИЧЕСКИХ
КАНАЛАХ И КОМПЬЮТЕРНЫХ РАДИОСЕТЯХ
Защита информации в спутниковых телеметрических каналах.
Стандарт телеметрической пакетной сети ESA PSS – 04 – 107.
Криптосистемы, используемые в защищенных сетях. Протоколы
распределения ключей. Правила вхождения в связь. Восстановление сетей
связи после компрометации абонентов. Синхронизация криптомодулей.
Стандарт беспроводной сети IEEE 802.11i.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Тенденции, перспективы и направления развития теории кодирования и
защиты информации.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
100
Исследование эффективных кодов.
Исследование линейных групповых кодов.
Исследование циклических кодов.
Исследование кодов БЧХ.
Сверточные коды.
Моделирование системы многоуровневого кодирования.
Исследование криптографических методов кодирования информации.
Криптоанализ алгоритмов защиты информации.
9. Исследование алгоритма защиты информации RSA.
10. Криптографические протоколы.
11. Стеганографическая система защиты информации.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Эффективное кодирование информации. Коды Шеннона-Фано,
Хаффмена.
2. Алгоритмы кодирования и декодирования линейными кодами.
3. Весовые характеристики линейных кодов; расчет вероятности ошибки.
4. Алгоритмы полиномиального кодирования и декодирования.
5. Группы, кольца и конечные поля, техника вычисления.
6. Коды БЧХ и РС; составление и решение ключевого уравнения при
синдромном декодировании.
7. Алгоритмы сверточного кодирования, декодер Витерби.
8. Синтез корреляционных кодов с заданными характеристиками.
9. Алгоритмы перестановочного кодирования, оценка эффективности для
нестационарного канала.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Касами Т., Токура Н., Ивадари Ё., Инагаки Я. Теория кодирования: Пер.
с яп.- М.: Мир, 1978.
2. Блейхут Р. Теория и практика кодов, контролирующих ошибки: Пер. с
англ. - М.: Мир, 1986.
3. Дмитриев В.И. Прикладная теория информации.- М.: Высш. шк., 1989.
4. Лосев В.В. Помехоустойчивое кодирование в радиотехнических
системах передачи информации. Ч.1,2.- Мн.: МРТИ, 1984.
5. Зегжда Д.П., Ивашко А.М. Основы безопасности информационных
систем.- М.: Горячая линия – Телеком, 2000.
6. Шнайер Б. Прикладная криптография. – М.: ТРИУМФ, 2002.
7. Бабаш А.В., Шанкин Г.П. Криптография/ Под ред. В.П.Шерстюка,
Э.А. Применко. – М.: СОЛОН-Р, 2002.
8. Харин Ю.С. и др. Математические основы криптологии: Учеб. пособие/
Ю.С.Харин, В.И.Берник, Г.В.Матвеев.- Мн.: БГУ,1999.
9. Саломатин С.Б. Защита информации в радиоэлектронных системах:
Учеб. пособие. -Мн.: БГУИР, 2002.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Марков А.А. Введение в теорию кодирования: Учеб. пособие.- М.:
Наука, 1982.
2. Кларк Дж., Кейн Дж. Кодирование с исправлением ошибок в системах
цифровой связи: Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 1987.
101
3. МакВильямс Ф. Дж., Слоэн Н. Дж. Теория кодов, исправляющих
ошибки. – М.: Связь, 1979.
4. Мутер В.М. Основы помехоустойчивой телепередачи информации. - Л.:
Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990.
5. Винокуров В.И., Гантмахер В.Е. Дискретно-кодированные последовательности. – Ростов на Дону: Изд. Ростовского ун-та, 1990.
6. Конопелько В.К., Липницкий В.А. Теория норм синдромов и
перестановочное декодирование помехоустойчивых кодов.- Мн.: БГУИР,
2000.
7. Теоретические основы компьютерной безопасности / П.Н. Девянин,
О.О. Михальский, Д.И. Правиков, А.Ю. Щербаков: Учеб. пособие. – М.:
Радио и связь, 2000.
8. Иванов М.А. Криптографические методы защиты информации в
компьютерных системах и сетях. – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2001.
9. Грушо А.А., Тимонина Е.Е. Теоретические основы защиты
информации.— М.: Изд. агентства «Яхтсмен», 1996.
10. Menezes A., P. Van Oorschot, Vanstone S. Handbook of Applied
Cryptography, CRC Press, 1966.
11. Герасименко В.А. Защита информации в автоматизированных системах
обработки данных: В 2 кн.— М.:Энергоатомиздат,1994.
12. Гайкович В., Першин А. Безопасность электронных банковских систем.
– М.: «Единая Европа», 1994.
13. Введение в криптографию/ Под общей ред. В.В. Ященко. 2-е изд. - М.:
МЦНМЩ «ЧеРо», 1999.
102
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-002/тип.
Переутверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
«9» декабря 2005г.
АНТЕННЫ И УСТРОЙСТВА СВЧ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям I-39 01 01 Радиотехника,
I-39 01 02 Радиоэлектронные системы, 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита
информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
«7» декабря 2005 г.
103
Составитель:
О.А. Юрцев, профессор кафедры антенн и устройств СВЧ Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», профессор, доктор технических наук
Рецензенты:
А.В. Рунов, профессор кафедры радиотехники Военной академии Республики
Беларусь, профессор, кандидат технических наук;
Кафедра
радиофизики
Учреждения
образования
«Белорусский
государственный университет» (протокол № 19 от 18.03.2003 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой антенн и устройств СВЧ Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 8 от 24.03.2003 г.);
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол
№ 3 от 21.10.2005 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей I-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протоколы № 1 от
26.05.2003 г., № 2 от 01.11.2005 г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.108-98.
104
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа «Антенны и устройства СВЧ» разработана в
соответствии с Образовательным стандартом РД РБ 02100.5.108-98 для
специальностей I-39 01 01 Радиотехника, I-39 01 02 Радиоэлектронные
системы, 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита информации высших учебных
заведений.
Цель преподавания дисциплины «Антенны и устройства СВЧ» («А и
УСВЧ»):
- показать роль и место антенно-фидерной системы в современной линии
радиосвязи,
радиолокационной,
радионавигационной
и
других
радиотехнических системах;
- рассмотреть принципы построения, технические характеристики и области
применения основных классов и типов антенн и устройств СВЧ;
- изложить основы теории и главные закономерности, лежащие в основе
проектирования антенн и устройств СВЧ;
- рассмотреть методику расчета основных типов антенн и устройств СВЧ;
- познакомить студентов с методикой и техникой измерений в диапазоне
СВЧ и, в частности, антенных измерений.
В результате изучения дисциплины «А и У СВЧ» студент должен:
знать:
- классификацию, основные свойства и области применения линий передачи,
антенн и устройств СВЧ;
- теоретические и физические закономерности, лежащие в основе построения
антенн, линий передачи и устройств СВЧ;
- методику расчета основных типов антенн, линий передачи и устройств
СВЧ;
- конструкцию типовых антенн, линий передачи и устройств СВЧ;
- методику измерения основных параметров антенн и устройств СВЧ;
уметь:
- выбрать оптимальный тип линии передачи, устройства СВЧ и антенны для
работы в заданном диапазоне частот для обеспечения заданных
характеристик;
- производить расчет выбранного типа линии передачи, устройства СВЧ,
антенны для обеспечения требуемых характеристик и параметров;
приобрести навыки:
- измерение параметров, характеризующих режим работы линии передачи,
согласования нагрузки с линией передачи;
- измерения основных параметров устройства СВЧ и антенны;
- самостоятельной работы с научно-технической литературой по технике
СВЧ, антеннам.
Изучение дисциплины «А и УСВЧ» основывается на знаниях
студентов, полученных при изучении следующих дисциплин:
«Физика» - разделы: электромагнетизм, оптика, ферромагнетизм,
электростатика, разряды в газах;
105
«Математика» - разделы: дифференциальное и интегральное
исчисление, дифференциальные и интегральные уравнения, теория матриц,
специальные функции, линейная алгебра, аналитическая геометрия,
численные методы;
«Радиотехнические цепи и сигналы» - разделы: спектры сигналов,
колебательные системы, частотные фильтры;
«Электронные приборы» - разделы: газоразрядные приборы,
полупроводниковые приборы;
«Электродинамика и распространение радиоволн» - разделы:
уравнения Максвелла и методы их решения, граничные условия в
электромагнитном поле, излучение электромагнитных волн, энергетические
соотношения в электромагнитном поле, электромагнитные волны в
изотропных и анизотропных средах, колебательные системы СВЧ,
прямоугольные, круглые и коаксиальные волноводы, полосковые и
микрополосковые
линии
передачи,
диэлектрические
волноводы,
замедляющие системы, распространение радиоволн;
«Радиоматериалы и радиодетали» - разделы: диэлектрики,
проводники и полупроводники.
Дисциплина
«АиУСВЧ»
обеспечивает
изучение
дисциплин
«Радиоприемные устройства» и «Радиопередающие устройства», а также
дипломное
проектирование
по
специальностям
«Радиотехника»,
«Радиоэлектронная защита информации» и «Радиоэлектронные системы».
Программа рассчитана на общий объем 160 учебных часов, в том числе
102 аудиторных часа, а также выполнение курсовой работы.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Роль и место дисциплины «А и УСВЧ» в системе подготовки
специалиста. Содержание дисциплины и порядок ее прохождения.
Назначение антенно-фидерного тракта в радиосистеме. Цели и задачи
изучения дисциплины. Краткая историческая справка. Рекомендации по
изучению дисциплины. Литература.
Раздел 1. АНТЕННЫ
Тема 1.1. ВНУТРЕННЯЯ И ВНЕШНЯЯ ЗАДАЧИ ТЕОРИИ АНТЕНН
Содержание внутренней и внешней задач теории антенн. Методы
решения внутренней и внешней задач. Свойства поля антенны в ближней,
промежуточной и дальней зонах.
106
Тема 1.2. ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПАРАМЕТРЫ АНТЕННЫ В РЕЖИМЕ
ПЕРЕДАЧИ И ПРИЕМА
1.2.1. Характеристики антенны в режиме передачи. Диаграмма
направленности (ДН). Способы изображения. Параметры ДН. Фазовая
диаграмма (ФД). Способы изображения. Фазовый центр, интегральный
фазовый центр. Поляризационная диаграмма (ПД).
1.2.2. Параметры антенны в режиме передачи. Коэффициент
направленного действия (КНД). Выражение КНД через ДН. Численные
оценки КНД. Коэффициент рассеяния, связь коэффициента рассеяния и КНД.
Коэффициент полезного действия, коэффициент усиления (КУ).
Сопротивление излучения, входное сопротивление. Полоса пропускания
антенны.
1.2.3. Принцип взаимности в теории антенн. Ток и ЭДС на входе
антенны в режиме приема. Мощность, отдаваемая приемной антенной в
согласованную нагрузку.
1.2.4. Характеристики и параметры антенны в режиме приема.
Диаграмма направленности, фазовая диаграмма, коэффициент направленного
действия, эффективная площадь и эффективная длина антенны.
Коэффициент использования поверхности (КИП), коэффициент усиления.
Поляризационная эффективность. Шумовая температура.
Тема 1.3. ЭЛЕМЕНТЫ ОБЩЕЙ ТЕОРИИ АНТЕНН
1.3.1. Принцип суперпозиции и его применение для анализа поля
проволочных, щелевых и апертурных антенн. Амлитудно-фазовое
распределение возбуждения (АФР). Элементарные излучатели: диполь
Герца, магнитный диполь, элементарный источник Гюйгенса, поле в дальней
зоне, основные свойства.
1.3.2. Линейная антенна с непрерывным распределением возбуждения:
типы линейных антенн, используемые в технике; поле в дальней зоне;
диаграмма направленности, правило перемножения ДН, множитель системы.
1.3.3. Влияние волновой длины и амплитудного распределения
возбуждения на множитель системы.
1.3.4. Влияние фазового распределения возбуждения на множитель
системы: виды детерминированных фазовых распределений, влияние
линейного, квадратичного и кубического фазовых распределений на ДН и
КНД антенны.
1.3.5. Антенны с плоским излучающим раскрывом: типы антенн с
плоским излучающим раскрывом, диаграмма направленности, множитель
системы, КИП и КНД плоского раскрыва. Множитель системы, КИП и КНД
раскрыва прямоугольной формы с разделяющимся АФР.
1.3.6. Диаграмма направленности, множитель системы, КИП и КНД
круглого раскрыва с произвольным и осесимметричным АФР; влияние АФР
и формы раскрыва на множитель системы. Излучение из раскрыва с
произвольной формой, метод эквивалентной линейной антенны.
107
1.3.7. Антенные решетки. Типы антенных решеток, используемых в
технике, их возможности. Линейная эквидистантная антенная решетка:
диаграмма направленности и множитель системы; анализ множителя
системы, побочные главные максимумы, условие единственности главного
максимума, влияние АФР на множитель системы, КНД линейной антенной
решетки, сканирование в линейной решетке, диаграмма сканирования.
1.3.8. Плоские антенные решетки: множитель системы, условие
единственности главного максимума;
методы
управления
фазовым
распределением.
1.3.9. Элементы статистической теории антенн и теории синтеза
антенн. Отражательные характеристики антенн. Параметры антенн,
определяющие электромагнитную совместимость.
Тема 1.4. ВИБРАТОРНЫЕ АНТЕННЫ
1.4.1. Типы вибраторных антенн, основные свойства и применение.
Симметричный вибратор. Общие свойства, конструкции, области
применения, распределение тока в плечах вибратора, поле в дальней зоне,
ДН, ФД, ПД, КНД, сопротивление излучения, входное сопротивление.
Способы расширения полосы пропускания. Питание симметричных
вибраторов, симметрирующие устройства.
1.4.2. Несимметричный вибратор, конструкции, основные параметры,
области применения. Линейный симметричный вибратор с плоским и
линейным рефлектором, с линейным директором. Директорная антенна.
1.4.3. Полосковые и микрополосковые антенны. Конструкции, общие
свойства, применение. Микрополосковые антенны с прямоугольным
излучателем. Принцип работы, ДН, ПД, КНД, КУ, согласование.
Микрополосковые антенны с круговой поляризацией. Синфазные линейные
и плоские вибраторные решетки.
Тема 1.5. ЩЕЛЕВЫЕ АНТЕННЫ
1.5.1.Типы щелевых антенн, общие свойства, назначение.
Характеристики и параметры одиночной линейной щели в бесконечном
экране. Влияние размеров экрана на характеристики одиночной щели.
Резонансная длина одиночной щели в экране. Способы возбуждения
одиночной щели.
1.5.2. Многощелевые антенны: резонансная многощелевая антенна на
прямоугольном волноводе с волной Н10, способы расположения щелей, ДН,
поляризация, КНД, согласование, диапазонные свойства. Нерезонансная
многощелевая антенна на прямоугольном волноводе с волной Н10, способы
расположения щелей, ДН, поляризация, КНД, согласование, диапазонные
свойства, сканирование. Многощелевые антенны на коаксиальном волноводе
с волной типа Т.
108
Тема 1.6. АПЕРТУРНЫЕ АНТЕННЫ
1.6.1. Волноводные антенны. Типы волноводных антенн, общие
свойства и области применения. Излучатель в виде открытого конца
прямоугольного волновода с волной Н10: АФР на раскрыве, ДН, ФД, ПД,
КНД, КИП, согласование. Использование волн высшего типа в волноводном
излучателе с прямоугольным раскрывом. Излучатель в виде открытого конца
круглого волновода с волной Н11: ДН, ПД, КНД, КИП, согласование.
Использование волн высшего типа в волноводном излучателе с круглым
раскрывом.
1.6.2. Рупорные антенны. Типы рупорных антенн, общие свойства,
области применения. Е-секториальный рупор: АФР на раскрыве, ДН, ФД,
ПД, КНД, КИП, оптимизация по максимуму КНД, согласование. Нсекториальный рупор: АФР на раскрыве, ДН, ФД, ПД, КНД, КИП,
оптимизация по максимуму КНД, согласование.
1.6.3. Пирамидальный рупор: АФР на раскрыве, ДН, ФД, ПД, КНД,
КИП, оптимизация по максимуму КНД, согласование. Конический рупор:
АФР на раскрыве, ДН, ФД, ПД, КНД, КИП, оптимизация по максимуму
КНД, согласование. Волноводные и рупорные антенны с круговой
поляризацией.
1.6.4. Зеркальные антенны. Типы зеркальных антенн, общие свойства,
области применения. Зеркальная антенна с параболоидом полного профиля:
конструкция, принцип работы, требования к облучателю, АФР на раскрыве
зеркала, ДН, ПД, КНД, КИП, оптимизация по уровню боковых лепестков и
по максимуму КНД. Коэффициент усиления и влияние на него различных
видов потерь. Сканирование в зеркальных антеннах.
1.6.5. Параболоцилиндрические зеркальные антенны: АФР на
раскрыве, ДН, КНД. Зеркальные антенны с усеченными параболоидами, АФР
на раскрыве, ДН, КНД. Двухзеркальные антенны: типы, общие свойства,
применение.
Рупорно-параболические
антенны,
общие
свойства,
применение. Зеркальные антенны с косекансными диаграммами
направленности.
1.6.6. Линзовые антенны. Типы линзовых антенн, общие свойства,
применение. Линзовая антенна с осесимметричной линзой, конструкция,
принцип работы, требования к облучателю. Профиль освещенной
поверхности линзы. Ускоряющие и замедляющие линзы, их реализация. АФР
на раскрыве, ДН, поляризация, КНД, КИП, КУ.
1.6.7. Зонирование линзовых антенн. Линзовые антенны с
геодезическими линзами, конструкция, свойства, применение. Сканирование
в линзовых антеннах. Рупорно-линзовые антенны, состав, назначение.
Тема 1.7. АНТЕННЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ
1.7.1. Типы антенн бегущей волны (АБВ), общие свойства, области
применения. АБВ с линейным направителем: конструкция, типы, принцип
работы, ДН, КНД, поляризация, согласование, выбор оптимального
109
замедления, диапазонные свойства, конструкции. АБВ с плоским линейным и
плоским дисковым направителем, конструкции, общие свойства, назначение.
1.7.2. Частотно-независимые антенны: принцип построения, общие
свойства, назначение. Логопериодические антенны, принцип построения и
работы, диапазонные свойства.
Тема 1.8. АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ
1.8.1. Назначение антенных решеток, классификация, состав. Антенные
решетки с фидерной и пространственной
системой распределения
мощности. Способы управления фазовым распределением в линейных и
плоских решетках. Типы излучающих систем в плоских антенных решетках.
1.8.2.
Антенные
решетки
с
частотным
сканированием.
Многолучевые антенные решетки.
Тема 1.9. АНТЕННЫ С ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛА
Моноимпульсные антенны с амплитудной и фазовой пеленгацией.
Антенны с синтезированным раскрывом. Принцип построения, общие
свойства, назначение.
Тема 1.10. ПРОВОЛОЧНЫЕ АНТЕННЫ ДИАПАЗОНОВ
УКВ, КВ, СР, ДВ
Вибраторные и рамочные антенны, конструкции, общие свойства,
области применения. Антенны бегущей волны, конструкции, общие
свойства, области применения.
Раздел 2. ЛИНЕЙНЫЕ УСТРОЙСТВА СВЧ
Тема 2.1. ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ ДИАПАЗОНА СВЧ
2.1.1. Прямоугольные, круглые, коаксиальные волноводы. Основные
конструкции и технические характеристики: рабочий диапазон волн,
затухание, предельная и рабочая мощности, характеристическое и волновое
сопротивление, применение основной волны и волн высшего типа,
применение распространяющихся и местных полей.
2.1.2. Полосковые и микрополосковые линии передачи, их основные
характеристики и области применения. Компланарные и щелевые линии
передачи, их основные характеристики, области применения. Оптические и
волоконно-оптические линии передачи, основные характеристики, области
применения.
Тема 2.2. РЕЖИМЫ РАБОТЫ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ
2.2.1. Падающие и отраженные волны в линии передачи, их
математическое описание. Параметры, характеризующие режим работы
линии передачи: коэффициент стоячей волны (КСВ), коэффициент бегущей
волны (КБВ), коэффициент отражения (Г), поперечное характеристическое
110
сопротивление (Zс), сопротивление линии в данном сечении, сопротивление
нагрузки (Zн). Связь между параметрами, характеризующими режим.
2.2.2.
Режим
смешанных
волн,
распределение
амплитуд
электрического, магнитного полей и сопротивления вдоль оси линии
передачи. Пересчет сопротивления из одного поперечного сечения линии
передачи в другое. Свойства полуволновых и четвертьволновых отрезков
линии передачи. Резонансные сечения и эквивалентные сечения нагрузки.
Методика измерения КСВ, КБВ, Г, Z, Zн.
2.2.3. Режим бегущих волн, распределение амплитуд электрического,
магнитного полей и сопротивления вдоль оси линии передачи. Условие
согласования нагрузки с линией передачи. Применение режима бегущей
волны.
2.2.4. Режим стоячих волн, распределение амплитуд электрического,
магнитного полей и сопротивления вдоль оси линии передачи. Резонансные
отрезки линии передачи. Применение режима стоячей волны.
Тема 2.3. ЭЛЕМЕНТЫ МАТРИЧНОЙ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ СВЧ
2.3.1.Понятие
многополюсника
СВЧ.
Матрица
рассеяния
многополюсника СВЧ. Классификация многополюсников СВЧ. Свойство
матрицы рассеяния реактивного многополюсника СВЧ.
2.3.2. Матрица рассеяния каскадно-соединенных четырехполюсников.
Методы определения элементов матрицы рассеяния.
Тема 2.4. СОГЛАСОВАНИЕ В ЛИНИЯХ ПЕРЕДАЧИ
2.4.1.Структурная схема типового фидерного тракта. Задачи
согласования в линиях передачи. Методы согласования, их достоинства и
недостатки. Метод согласования путем компенсации отраженной от нагрузки
волны. Узкополосное и широкополосное согласование. Согласование с
помощью одной реактивной неоднородности. Согласование с помощью двух
и
трех
реактивных
неоднородностей.
Конструкции
реактивных
неоднородностей в линиях передачи различных типов.
2.4.2. Согласование с помощью четвертьволнового трансформатора.
Многоступенчатые
трансформаторы
сопротивлений.
Плавные
трансформаторы сопротивлений.
Тема 2.5. КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ СВЧ
2.5.1. Назначение и типы колебательных систем СВЧ. Полые
резонаторы волноводной формы: типы полей, собственные частоты,
добротность, возможности и способы перестройки по частоте.
2.5.2. Резонаторы сложной формы, назначение, общие свойства.
Квазистационарный метод расчета резонаторов сложной формы. Метод
частичных областей. Тороидальный резонатор. Коаксиальный резонатор с
емкостью. Метод возмущений. Перестройка резонаторов с помощью
плунжеров.
111
2.5.3. Проходные волноводные резонаторы, принцип построения,
собственная частота, внешняя добротность, реализация на линиях различного
типа. Диэлектрические и ферритовые
резонаторы, общие свойства,
применение. Колебательные системы на отрезках длинных линий. Открытые
резонаторы.
Тема 2.6. ФИЛЬТРЫ СВЧ
2.6.1. Назначение и типы частотных фильтров СВЧ. Частотные
характеристики, особенности частотных фильтров СВЧ по сравнению с
низкочастотными прототипами. Порядок синтеза частотного фильтра СВЧ:
синтез низкочастотного прототипа.
2.6.2. Реализация фильтра на СВЧ. Использование трансформирующих
свойств отрезков волноводов и проходных волноводных резонаторов при
построении фильтров СВЧ.
2.6.3. Поляризационные фильтры и фильтры типов волн. Принципы и
методы построения, назначение.
Тема 2.7. НАПРАВЛЕННЫЕ ВОСЬМИПОЛЮСНИКИ СВЧ
2.7.1.
Общие
свойства
и
классификация
направленных
восьмиполюсников. Матрица рассеяния реактивного восьмиполюсника с
двумя
плоскостями
симметрии.
Классификация
направленных
восьмиполюсников СВЧ.
2.7.2. Квадратурные направленные восьмиполюсники, конструкции на
линиях передачи различного типа, свойства, принцип работы.
2.7.3. Синфазно-противофазные мосты СВЧ, конструкции на линиях
передачи различного типа, свойства, принцип работы. Применение
направленных ответвителей и мостов СВЧ.
Тема 2.8. УСТРОЙСТВА СВЧ С ПРИМЕНЕНИЕМ
НАМАГНИЧЕННЫХ ФЕРРИТОВ
2.8.1. Свойства волноводов с поперечно намагниченными ферритами,
физика взаимодействия спиновых магнитных моментов электронов с
магнитным полем проходящей волны. Основные взаимные и невзаимные
свойства.
2.8.2. Свойства волноводов с продольно намагниченными ферритами.
Распространение волны Н11 круговой поляризации в круглом волноводе с
продольно намагниченным ферритом, невзаимное вращение фазы и
невзаимное поглощение. Распространение волны Н11 линейной поляризации
в круглом волноводе с продольно намагниченным ферритом, эффект
Фарадея, взаимное вращение фазы, невзаимное поглощение и его влияние на
поляризационные параметры волны Н11.
2.8.3. Свойства волноводов с поперечно намагниченными ферритами.
Распространение волны H10 в прямоугольном волноводе с поперечно
намагниченным ферритом. Невзаимное поглощение, вращение фазы и
смещение поля.
112
2.8.4. Вентили СВЧ, общие свойства, параметры и назначение.
Конструкции, принцип работы, параметры вентилей: резонансных на
прямоугольном, круглом, коаксиальном и полосковом волноводах; вентилей
со смещением поля на прямоугольном волноводе; поляризационных
вентилей на круглом волноводе.
2.8.5. Циркуляторы СВЧ, общие свойства, назначение. Конструкции,
принцип
работы,
параметры
циркуляторов:
Y-циркулятора
на
прямоугольных, коаксиальных, полосковых волноводах;
фазового
циркулятора на прямоугольном волноводе; поляризационного циркулятора
на круглом волноводе. Применение циркуляторов.
2.8.6. Фазовращатели с использованием намагниченных ферритов,
общие свойства, назначение, типы. Аналоговые взаимные и невзаимные
фазовращатели, конструкции, свойства, применение. Дискретные взаимные и
невзаимные
фазовращатели,
принцип
построения
многозвенных
фазовращателей, выбор дискрета изменения фазы. Конструкции бинарных
звеньев. Применение намагниченных ферритов для построения управляемых
аттенюаторов, переключателей, выключателей, поляризаторов, для
перестройки колебательных систем СВЧ по частоте.
Тема 2.9. УСТРОЙСТВА СВЧ С ПРИМЕНЕНИЕМ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ
Типы устройств СВЧ и полупроводниковых приборов, используемых в
них, основные свойства. Отражательные фазовращатели на p-i-n-диодах.
Проходные фазовращатели на p-i-n-диодах с использованием переключаемых
отрезков волноводов, реактивных шлейфов, мостов СВЧ, циркуляторов.
Применение p-i-n-диодов для построения управляемых аттенюаторов.
Тема 2.10. ЭЛЕМЕНТЫ ФИДЕРНЫХ ТРАКТОВ
Неподвижные, гибкие и вращающиеся сочленения. Переходы от
волновода одного типа к волноводу другого типа. Изгибы и скрутки
волноводов. Антенные переключатели.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Перспективы развития антенн и устройств СВЧ.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Характеристики и параметры антенн.
2. Влияние волновой длины и амплитудного распределения возбуждения
на ДН линейной антенны.
3. Влияние фазового распределения возбуждения на ДН линейной
антенны.
4. Антенны бегущей волны.
5. Влияние формы раскрыва на ДН апертурной антенны. Метод
эквивалентной линейной антенны.
6. Антенные решетки.
113
7. Способы управления фазовым распределением
антенных решетках.
8. Вибраторные антенны.
9. Рупорные антенны.
10. Зеркальные антенны.
11. Полосковые и микрополосковые антенны.
12. Линии передачи диапазона СВЧ.
13. Согласование в линиях передачи.
14. Частотные фильтры.
в
фазированных
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Исследование вибраторных и рамочных антенн.
Исследование волноводно-щелевых антенн.
Исследование антенн бегущих волн.
Исследование рупорных антенн.
Исследование зеркальных антенн.
Исследование направленных ответвителей.
Исследование мостов СВЧ.
Исследование ферритовых вентилей.
Исследование ферритовых циркуляторов.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ РАБОТ
Студенты выполняют курсовую работу с целью углубления знаний по
общим закономерностям в теории антенн и устройств СВЧ, получения
практических навыков конструктивного и электрического расчета антенн и
устройств СВЧ, разработки программ для ЭВМ и их использования при
оптимизации антенн и устройств СВЧ, оформления текстовых и графических материалов.
Курсовая работа включает в себя проектирование антенны с питающей
линией передачи или линии передачи с необходимыми устройствами СВЧ.
Примерные темы курсовых работ по первому разделу «Антенны»:
1. Проектирование оптимальной рупорной антенны для заданной средней
частоты и заданных параметров диаграммы направленности или
коэффициента направленного действия.
2. Проектирование оптимальной зеркальной антенны для заданной средней
частоты и заданных параметров диаграммы направленности или
коэффициента направленного действия.
3. Проектирование синфазной или фазированной антенной решетки для
заданной средней частоты и заданных параметров диаграммы
направленности или коэффициента направленного действия.
4. Проектирование линзовой антенны для заданной средней частоты и
заданных параметров диаграммы направленности или коэффициента
направленного действия.
114
5. Проектирование оптимальной антенны бегущей волны для заданной
средней частоты и заданных параметров диаграммы направленности или
коэффициента направленного действия.
6. Проектирование сложной вибраторной антенны (директорной или
антенной решетки) для заданной средней частоты и заданных параметров
диаграммы направленности или заданного коэффициента направленного
действия и т.д.
В каждой теме должны быть варианты по типу антенны. Примеры:
- рупорные антенны: Е-секториальный рупор, Н-секториальный рупор,
пирамидальный рупор, конический рупор;
- зеркальные антенны: зеркало в виде параболоида полного профиля, зеркало
в виде симметричной или несимметричной вырезки из параболоида полного
профиля, параболический цилиндр, двухзеркальная антенна;
- антенные решетки: из элементарных излучателей в виде волноводных,
рупорных, щелевых, вибраторных излучателей, антенн бегущей волны,
полосковых и микрополосковых излучателей;
- линзовые антенны: с замедляющей линзой, с ускоряющей линзой, рупорнолинзовая антенна;
- антенны бегущей волны: спиральная антенна, диэлектрическая стержневая
антенна, ребристо-стержневая антенна.
В одной группе темы курсовых работ не должны повторяться по
содержанию.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. - М.: Высш. шк., 1988.
2. Cазонов Д.М., Гридин А.Н., Мишустин Б.А. Устройства СВЧ. - М.: Высш.
шк., 1981.
3. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. Ч.1,2. М.: Связь, 1977.
4. Лавров А.С., Резников Г.Б. Антенно-фидерные устройства. - М.: Сов.
радио, 1974.
5. Пименов Ю.В., Вольман В.И., Муравцов А.Д. Техническая
электродинамика. - М.: Радио и связь, 2000.
6. Юрцев О.А. Элементы общей теории антенн.: Методическое пособие по
курсу «Антенны и устройства СВЧ» для студ. спец. «Радиотехника». В 3 ч. Ч
1. - Мн.: БГУИР, 1997.
7. Юрцев О.А. Методическое пособие по курсу «Антенны и устройства СВЧ»
для студентов специальности «Радиотехника». В 3 ч. Ч.1: Резонансные и
апертурные антенны. –Мн.: БГУИР, 2000.
8. Юрцев О.А. Методическое пособие по курсу «Антенны и устройства
СВЧ» для студентов специальности «Радиотехника». В 3 ч. Ч.2: Антенны
бегущей волны, антенные решетки. Антенны коротких, средних и длинных
волн. –Мн.: БГУИР, 2002.
115
9. Юрцев О.А. и др. Численное моделирование проволочных антенн. Метод.
пособие для курсового и дипломного проектирования по дисциплине
«Антенны и устройства СВЧ» для студ. спец. «Радиотехника». - Мн.: БГУИР,
2002.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Антенны и устройства СВЧ/ Под ред. Д.И.Воскресенского. - М.: Радио и
связь, 1981.
2. Марков Г.Т. Антенны. - М-Л.: Госэнергоиздат, 1960.
3. Гупта Г., Гардж Р., Чадха Р. Машинное проектирование СВЧ устройств. М.: Радио и связь, 1987.
4. Панченко Б.А., Нефедов Е.И. Микрополосковые антенны. - М.: Радио и
связь, 1986.
5. Нефедов Е.И., Козловский В.В., Згурский А.В. Микрополосковые
излучающие и резонансные устройства. - Киев: Техника,1990.
6. Проблемы
антенной
техники/Под.ред.Л.Д.
Бахраха
и
Д.И.
Воскресенского. - М.: Радио и связь. 1989.
7. Юрцев О.А., Рунов А.В., Казарин А.Н. Спиральные антенны. - М.: Сов.
радио, 1974.
8. Рамсей В. Частотно-независимые антенны. - М.: Мир, 1968.
9. Шифрин Я.С. Вопросы статистической теории антенн. - М.: Сов. радио,
1970.
10. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных
устройств.- М.: Энергия, 1960.
10. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование линзовых, сканирующих,
широкодиапазонных антенн и фидерных трактов. - М.: Энергия, 1972.
116
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики
и радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-068/тип.
Переутверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики
и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
РАДИОАВТОМАТИКА
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям I-39 01 01 Радиотехника,
I-39 01 02 Радиоэлектронные системы, 1- 39 01 04 Радиоэлектронная защита
информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
«7» декабря 2005 г.
117
Составитель:
С.А. Ганкевич, 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 № 6 от 25.02.2003 г.);
Г.А. Калашников, заведующий кафедрой радиоэлектроники Учреждения
образования «Минский государственный высший радиотехнический
колледж», кандидат технических наук;
Кафедра «Телекоммуникационные системы» Учреждения образования
«Высший государственный колледж связи» (протокол № от 19.02.2003 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный университет информатики и радиоэлектроники»
(протоколы № 8 от 10.03.2003 г., 3 от 21.10.2005 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей I-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протоколы № 1 от
26.05.2003 г., №2 от 01.11.2005 г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.108-98.
118
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа дисциплины «Радиоавтоматика» (РА) разработана
по специальностям I-39 01 01 Радиотехника, 1-39 01 04 Радиоэлектронная
защита информации и I-39 01 02 Радиоэлектронные 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.
119
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.
120
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.
121
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
122
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.
2.
3.
4.
Исследование линейной модели следящей системы.
Исследование системы фазовой автоподстройки частоты.
Исследование динамики нелинейных следящих систем.
Элементы цифровых следящих систем.
123
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 Г.Ф. Радиоавтоматика. – М.: Высш. шк., 1990.
2. Радиоавтоматика: Учеб. Пособие для вузов/Под ред. В.А. Бесекерского.М.: - Высш. шк., 1985.
3. Первачев С.В. Радиоавтоматика.- М.: Радио и связь, 1982.
3. Цифровые системы фазовой синхронизации/Под ред. М.И. Жодзишского.
– М.: Сов.радио, 1980.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Первачев С.В., Валуев А.А., Чиликин В.М. Статистическая динамика
радиотехнических следящих систем. - М.: Сов. радио, 1973.
2. Гуткин А.С. Проектирование радиосистем и радиоустройств. – М.:
Радио и связь, 1986.
3. Расчет автоматических систем /Под ред. проф. А.В.Фатеева – М.: Высш.
шк., 1973.
4. Кривицкий Б.Х. Автоматическое слежение за частотой. – М.: Энергия,
1974.
5. Журавлев В.И. Поиск и синхронизация в широкополосных системах. –
М.: Радио и связь, 1986.
6. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория автоматического регулирования .М.: Наука, 1972.
7. Яшугин Е.А. Теория линейных непрерывных систем в вопросах и
ответах. – Мн.: Выш. шк., 1986.
8. Артемьев В.М. Локационные системы роботов. – Мн.: Выш. шк., 1988.
9.
Гитис И и др. Техническая кибернетика. – М.: Сов. радио, 1969.
10. Артемьев В.М.. Справочное пособие по методам исследования
радиоэлектронных следящих систем. – Мн.: Выш. шк., 1984.
11. Ганэ В.А., Степанов В.Л. Расчет следящих систем. – Мн.: Выш. шк.,
1990.
124
12. Куо Б. Теория и проектирование цифровых систем управления. -М.:
Машиностроение, 1986.
13. Цифровые радиоприемные системы/ Под ред. М.И. Жодзишского.-М.:
Радио и связь, 1990.
125
126
Утверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и
радиоэлектроники
« 03 » июня 2003 г.
Регистрационный № ТД-39-064/тип.
Переутверждена
УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и
радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
АНАЛОГОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностям I-39 01 01 Радиотехника;
I-39 01 02 Радиоэлектронные системы; 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита
информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
« 28 » мая 2003 г.
«7» декабря 2005 г.
127
Составитель:
Э.Г. Попов, доцент кафедры радиотехнических устройств Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
А.А. Арчаков, главный метролог Белорусского государственного института
метрологии, старший научный сотрудник, кандидат технических наук;
Г.А. Калашников, заведующий кафедрой радиоэлектроники Учреждения
образования «Минский государственный высший радиотехнический
колледж», кандидат технических наук;
Кафедра телекоммуникационных систем Учреждения образования
«Высший государственный колледж связи» (протокол № 6 от 19.02.2003 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой
радиотехнических
устройств
Учреждения
образования
«Белорусский
государственный
университет
информатики
и
радиоэлектроники» (протокол № 9 от 03.03.2003 г.);
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный
университет информатики
и радиоэлектроники»
(протоколы № 8 от 10.03.2003 г., № 3 от 21.10.2005 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей I-39 01 Схемы
радиоэлектронных устройств и систем УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протоколы № 1 от
26.05.2003 г., № 2 от 01.11.2005 г.)
Разработана на основании Образовательного стандарта РД РБ 02100.5.108-98.
128
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая
программа
«Аналоговые
электронные
устройства»
разработана в соответствии с Образовательным стандартом РД РБ
02100.5.108-98 для студентов специальностей I- 39 01 01 Радиотехника, I-39
01 02 Радиоэлектронные системы, 1-39 01 04 Радиоэлектронная защита
информации высших учебных заведений.
Дисциплина «Аналоговые электронные устройства» находится на
стыке дисциплин, обеспечивающих базовую теоретическую и инженерную
подготовку радиоинженера. Фундаментальной основой для изучения
дисциплины являются знания, полученные в курсах «Высшая математика»,
«Физика»,
«Основы
теории
цепей»,
«Электронные
приборы»,
«Радиоматериалы», «Радиокомпоненты и основы микроэлектроники»,
«Радиотехнические цепи и сигналы» и др.
Целью преподавания дисциплины «Аналоговые электронные
устройства» является формирование у студентов знаний и навыков,
позволяющих осуществлять анализ и схемотехническое проектирование
электронных усилителей и устройств аналоговой обработки электрических
сигналов, построенных на их основе.
В свою очередь, дисциплина «Аналоговые электронные устройства»
служит базовой для изучения ряда специальных дисциплин – «Основы
генерирования и формирования радиосигналов», «Основы приема и
обработки радиосигналов», «Основы телевидения», «Радиотехнические
системы» и др.
Типовая программа «Аналоговые электронные устройства» рассчитана
на 121 учебный час. Примерное распределение часов по виду занятий:
лекций – 51 час, лабораторных занятий – 34 часа, практических занятий – 34
часа, курсовое проектирование -3 часа.
В результате изучения дисциплины «Аналоговые электронные
устройства» студент должен:
знать:
- общие принципы усиления электрических сигналов;
- принципы построения и функционирования базовых усилительных
каскадов на различных электронных приборах;
- режимы работы усилительных элементов и методы их задания и
стабилизации;
- принципы использования усилителей для создания устройств,
предназначенных для различной обработки электрических сигналов;
- принципы использования обратной связи для получения устройств с
заданными характеристиками;
уметь:
- анализировать работу различных аналоговых схем;
- проектировать различные усилительные каскады на различных
усилительных элементах по заданным параметрам;
129
- использовать усилители для целенаправленной обработки аналоговых
сигналов;
- анализировать работоспособность аналогового устройства по его
принципиальной схеме;
приобрести навыки:
- построения усилительных каскадов и их использования для обработки
электрических сигналов;
- расчета всех цепей, обеспечивающих режим и работоспособность
усилительных каскадов различного назначения;
- использования обратной связи для целенаправленного изменения
параметров усилительных устройств;
- экспериментального исследования аналоговых устройств различного
назначения.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Цель и задачи дисциплины, связь с другими дисциплинами,
методические указания по изучению. Определение АЭУ, области применения
и классификация. Краткий исторический обзор и тенденции развития
аналоговой электронной техники. Определение усилительного устройства.
Усилитель – основной элемент АЭУ. Классификация усилителей. Виды
каскадов АЭУ, способы межкаскадной связи.
Раздел 1. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ УСИЛИТЕЛЕЙ
Коэффициенты передачи, входные и выходные данные усилителей.
Частотная, фазовая и переходная характеристики, связь между ними.
Линейные и нелинейные искажения сигнала, нормирование искажений.
Шумы и помехи. Амплитудная характеристика и динамический диапазон.
Стабильность усилителей. Нормирование параметров усилителей различного
назначения, связь с технико-экономическими показателями.
Раздел 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
Усилитель – как четырехполюсник. Определение и классификация
обратных связей, способы организации. Количественная оценка обратной
связи. Влияние обратной связи на параметры усилителей (коэффициенты
передачи, входные и выходные импедансы, частотную, фазовую и
переходную характеристики, динамический диапазон и др.). Устойчивость
усилителей, охваченных ОС. Оценка устойчивости с помощью различных
критериев.
130
Раздел 3. БАЗОВЫЕ УСИЛИТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ
Свойства усилительных элементов при различных способах включения
по сигналу. Использование эквивалентных схем для анализа параметров
каскадов в частотной и временной областях. Усилительные каскады на
биполярных транзисторах, включенных по схемам с общим эмиттером, с
общей базой и общим коллектором. Сравнительный анализ параметров.
Каскады на полевых транзисторах, включенных по схемам с общим истоком,
с общим стоком и общим затвором.
Раздел 4. РЕЖИМЫ РАБОТЫ АКТИВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
В УСИЛИТЕЛНЫХ КАСКАДАХ
Статические и динамические характеристики усилительных элементов.
Режимы А, В, С и D, основные энергетические показатели режимов.
Нестабилизированные цепи питания биполярных транзисторов, причины
дрейфа режима по постоянному току. Стабилизация режима с помощью
ООС. Параметрическая стабилизация. Цепи питания биполярных и полевых
транзисторов. Генераторы стабильного тока (ГСТ) на транзисторах, их
применение.
Раздел 5. КАСКАДЫ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО УСИЛЕНИЯ
Резисторные каскады предварительного усиления, их принципиальные
и эквивалентные схемы. Оценка основных параметров каскада (входные и
выходные сопротивления, коэффициенты усиления, нелинейные искажения).
Анализ частотных, фазовых и переходных характеристик. Влияние
разделительных и блокировочных конденсаторов на формирование
частотных и переходных характеристик. Динамический диапазон каскадов
предварительного
усиления.
Каскады
с
повышенным
входным
сопротивлением на биполярных и полевых транзисторах. Применение
составных транзисторов.
Раздел 6. ВЫХОДНЫЕ КАСКАДЫ
Особенности работы каскадов в режиме большого сигнала.
Требования, предъявляемые к выходным каскадам. Виды выходных
каскадов. Однотактные выходные каскады. Построение нагрузочных
характеристик. Гармонический анализ выходного сигнала по динамическим
характеристикам. Двухтактные выходные каскады. Особенности работы и
свойства двухтактных каскадов. Энергетические показатели и диаграммы
мощности двухтактного каскада в режиме В. Методы стабилизации режима
по постоянному току в двухтактных каскадах при работе с отсечкой тока.
Выходные каскады с повышенным КПД. Работа в режиме D с широтноимпульсной модуляцией.
131
Раздел 7. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ УСИЛИТЕЛЬНЫХ КАСКАДОВ
Широкополосные усилители (ШУ) с коррекцией частотных и
переходных
характеристик.
Методы
коррекции
характеристик.
Дифференциальные усилители (ДУ) на биполярных и полевых транзисторах.
Принцип действия, параметры в режиме малого сигнала. Улучшение
параметров ДУ применением ГСТ и токового зеркала. Усилители
постоянного тока (УПТ). Дрейф нуля. Принципы построения, обеспечение
минимального дрейфа характеристик. Усилители постоянного тока прямого
действия. Усилители постоянного тока с преобразованием. Особенности
усилительных каскадов с трансформаторной и дроссельной связью.
Усилительные каскады с динамической нагрузкой. Каскодный усилитель.
Магнитные усилители. Емкостные усилители. Усилители с распределенной
нагрузкой.
Раздел 8. ОПЕРАЦИОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В
АЭУ
Основные показатели операционных усилителей (ОУ), предъявляемые
к ним требования. Типовые структуры и каскады современных ОУ.
Макромодели ОУ. Принципы анализа схем на ОУ. Инвертирующее и
неинвертирующее включение ОУ. Линейные преобразователи сигналов и на
ОУ. Масштабное преобразование. Суммирование и вычитание сигналов.
Преобразователи ток-напряжение и напряжение-ток. Дифференциаторы и
интеграторы сигналов. Активные фильтры. Нелинейные преобразователи.
Логарифматоры и антилогарифматоры. Перемножители сигналов.
Раздел 9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОКАСКАДНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
Распределение частотных, фазовых и переходных искажений в
многокаскадном усилителе. Использование обратной связи в многокаскадном
усилителе. Устойчивость усилителей с обратной связью. Критерий
устойчивости Найквиста. Обеспечение устойчивости многокаскадных
усилителей с обратной связью. Паразитные обратные связи и борьба с ними.
Обратная связь через источник питания.
Раздел 10. РЕГУЛИРОВКИ В УСИЛИТЕЛЯХ
Устройства, обеспечивающие регулировку усиления. Регулировка
частотных характеристик и полосы пропускания. Пассивные и активные
регулировки тембра.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Тенденции и перспективы развития АЭУ.
132
ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
Целью практических занятий является закрепление теоретических
знаний, полученных из лекционного курса, и оказание помощи студентам
при работе над курсовым проектом.
1. Основные параметры и характеристики АЭУ.
2.
Обратные связи в АЭУ, оценка вида, определение глубины ООС,
влияние на параметры устройства. Применение обратной связи в АЭУ.
3. Расчет цепей питания биполярных и полевых транзисторов в каскадах
АЭУ.
4. Проектирование каскадов предварительного усиления.
5. Расчет выходных каскадов.
6. Расчет широкополосных и дифференциальных усилителей.
7. Анализ схем многокаскадных АЭУ.
8. Расчет аналоговых устройств на ОУ
9. Проектирование устройств аналоговой обработки сигналов с
использованием операционных усилителей.
ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМЫХ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
Методы измерения основных характеристик и параметров АЭУ.
Исследование резисторного каскада на биполярном транзисторе.
Исследование резисторного каскада на полевых транзисторах.
Исследование методов коррекции частотных характеристик.
Исследование эмиттерного и истокового повторителей.
Исследование дифференциального каскада.
Исследование бестрансформаторного усилителя мощности.
Исследование многокаскадного усилителя с цепями обратной связи.
Исследование усилителей и различных АЭУ на ОУ.
Примечание. Отдельные работы могут выполняться с помощью
компьютерного моделирования. Для этого желательно использовать
современные программы схемотехнического моделирования (например
MicroCap 6 и выше).
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА И СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
В качестве тематики для курсового проектирования могут быть
выбраны различные вариации универсальных усилителей сигналов звуковой
частоты. Разработка такого усилителя затрагивает большинство тем,
изучаемых в курсе. Подобная тематика позволяет студенту приложить свои
усилия в направлении формирования частотных характеристик, их
коррекции,
получения
заданной
чувствительности,
стабильности
характеристик, в приобретении сознательных навыков использования
133
обратных связей для получения заданных параметров, анализа и обеспечения
температурного режима работы устройства, дает возможность сравнить
разработанное устройство с известными аналогичными. При разработке
такого усилителя могут использоваться каскады в дискретном и
интегральном исполнении. Обязательным является применение методов
машинного
расчета
для
определения
общих
характеристик
разрабатываемого устройства.
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Войшвилло Г.В. Усилительные устройства: Учебник для вузов. 2-е изд.
перераб. и доп. -М.: Радио и связь, 1983.
2. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных
устройств: Учебник для вузов. -М.: Радио и связь, 1997.
3. Усилительные устройства: Учебное пособие для вузов./ Под ред.
О.В.Головина. -М.: Радио и связь, 1994.
4. Остапенко Г.С. Усилительные устройства: Учеб. пособие для вузов. - М.:
Радио и связь, 1989.
5. Гусев В.Т., Гусев Ю.М. Электроника.- М.: Высш. шк., 1991.
6. Алексеев А.Г. и др. Усилительные устройства. Сборник задач и
упражнений: Учеб. пособие для вузов / Под ред. Г.В.Войшвилло.- М.:Радио и
связь, 1986.
7. Кубицкий А.А. Задачи и упражнения по электронным усилителям. - М.:
Радио и связь, 1986.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Крушев В.Т., Попов Э.Г., Шатило Н.И. Методическое пособие по
проведению курсового проектирования по курсу «Аналоговые электронные
устройства». - Мн.: БГУИР, 1997.
2. Попов Э.Г. Аналоговые электронные устройства: Метод. пособие. В 5 ч.
- Мн.: БГУИР, 2002.
3. Крушев В.Т., Попов Э.Г., Шатило Н.И. Лабораторный практикум по
курсу «Аналоговые электронные устройства». - Мн.: БГУИР, 1997.
4. Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. - М.: Мир, 1992.
5. Шкритек П. Справочное руководство по звуковой схемотехнике. - М.: Мир,
1991.
6. Бейтон А., Волш В. Аналоговая электроника на операционных
усилителях.- М.: Бином, 1994.
7. Гальперин М.В.
Практическая схемотехника в промышленной
автоматике. - М.: Энергоатомиздат, 1987.
8. Расчет электронных схем/ Под ред. Г.И.Изъюровой. М.: Высш. шк.,
1987.
9. Варакин Л.Е. Бестрансформаторные усилители мощности: Справочник. М.: Радио и связь, 1984.
134
10. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники. В 2 т. Т.1.: Пер. с англ.
Изд. 3-е, стереотип.-М.: Мир, 1986.
11. Кауфман М.,Сидман А.Г. Практическое руководство по расчетам в
электронике: Справочник. В 2 т. Т.1: Пер. с англ.- М.:Энергоатомиздат, 1991.
12. Расчет электронных схем/ Г.И.Изъюрова и др. -М.: Высш. шк., 1987.
13. Сапаров В.Е.,Максимов Н.А. Системы стандартов в электросвязи и
радиоэлектронике. -М.: Радио и связь, 1985.
14. Усатенко С.Т. и др. Выполнение электрических схем по ЕСКД.
Справочник. -М.: Изд. стандартов, 1989.
15. Разработка и оформление конструкторской документации РЭА:
Справочное пособие/ Э.Т.Романычева и др. -М.: Радио и связь, 1984.
135
136
Утверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
« 30 » марта 2004 г.
Регистрационный № ТД-39-075/тип.
Переутверждена
УМО вузов Республики
Беларусь по образованию в области
информатики и радиоэлектроники
«9» декабря 2005 г.
МЕТОДЫ И УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛОВ
Учебная программа для высших учебных заведений
по специальностей І-39 01 03 Радиоинформатика, 1-39 01 04
Радиоэлектронная защита информации
Согласована с Учебно-методическим
управлением БГУИР
« 26 » марта 2004 г.
«7» декабря 2005 г.
137
Составители:
А.М. Бригидин, профессор кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук;
В.В. Ползунов, доцент кафедры радиотехнических систем Учреждения
образования «Белорусский государственный университет информатики и
радиоэлектроники», кандидат технических наук
Рецензенты:
Н.И. Шатило, профессор кафедры телекоммуникационных систем
Учреждения образования «Минский государственный высший колледж
связи», кандидат технических наук;
Кафедра радиоэлектроники Учреждения образования «Минский
государственный высший колледж связи» (протокол № 7 от 25.03.2004 г.)
Рекомендована к утверждению в качестве типовой:
Кафедрой радиотехнических систем Учреждения образования «Белорусский
государственный
университет информатики
и радиоэлектроники»
(протоколы № 8 от 22.03.2004 г., №3 от 21.10.2005 г.);
Научно-методическим советом по группе специальностей І-39 01 «Схемы
радиоэлектронных устройств и систем» УМО вузов Республики Беларусь по
образованию в области информатики и радиоэлектроники (протоколы № 1 от
26.05.2003 г., № 2 от 01.11.2005 г.)
Действует до утверждения Образовательного стандарта по специальности
138
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Типовая программа по дисциплине «Методы и устройства
формирования сигналов» разработана на кафедре радиотехнических систем
для студентов специальностей І-39 01 03 Радиоинформатика, 1-39 01 04
Радиоэлектронная защита информации.
В результате изучения дисциплины «Методы и
устройства
формирования сигналов» студент должен:
знать:
- принципы работы и теорию радиоэлектронных устройств формирования
несущих, опорных, управляющих колебаний и сигналов высокочастотного,
сверхвысокочастотного (СВЧ) и оптического диапазонов волн;
- структурные, функциональные и принципиальные схемы устройств
формирования сигналов;
уметь:
- осуществлять схемотехническое проектирование, эксплуатацию, ремонт
и наладку радиоэлектронных устройств формирования радиосигналов;
- выполнять расчеты, связанные с выбором параметров элементов,
обеспечивающих
реализацию
требований,
предъявляемых
к
разрабатываемым устройствам;
- определять показатели и характеристики спроектированных устройств;
- использовать в работе вычислительную технику.
Программа рассчитана на объем 165 часов, из них аудиторных – 120.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
ВВЕДЕНИЕ
Предмет, содержание и последовательность изложения разделов курса,
его связь с другими дисциплинами учебного плана.
Радиосигнал и его характеристики.
Назначение и области применения радиоэлектронных устройств
формирования радиосигналов. Основные этапы развития. Основные
требования, предъявляемые к устройствам формирования радиосигналов:
энергетические
показатели,
характеристики
электромагнитной
совместимости, качественные показатели, классификация, международное
сотрудничество в области радиосвязи.
Раздел 1. УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ
СИГНАЛОВ
Структурная схема генератора с внешним возбуждением (ГВВ).
Баланс мощностей ГВВ. Типы и области применения различных активных
элементов (АЭ); статические характеристики активных элементов и их
аппроксимация. Режим работы активных элементов. Регулировочные и
139
нагрузочные характеристики ГВВ. Цепи согласования с нагрузкой.
Особенности работы ГВВ на комплексную нагрузку. Использование
ключевого и биполярного режимов работы в транзисторных ГВВ. Основы
инженерного расчёта и автоматизации проектирования ГВВ.
Зависимость токов и энергетических показателей транзисторного
генератора от частоты. Влияние питающих напряжений на режим ГВВ.
Основы инженерного расчёта режимов ГВВ с учётом инерционных явлений.
Особенности применения ЭВМ при проектировании транзисторных ГВВ.
Общие принципы построения схем ГВВ. Входные и выходные цепи
ГВВ, согласование генератора с нагрузкой. Фильтрация высших гармоник.
Области применения умножителей частоты. Умножители частоты с
безынерционными усилительными элементами. Особенности умножителей
частоты на инерционном нелинейном четырехполюснике.
Особенности и основные свойства радиочастотных трактов,
построенных по принципу сложения мощностей генераторов. Параллельное
включение усилительных элементов и двухтактные схемы. Схемы сложения
мощности произвольного числа генераторов. Мостовые схемы сложения
мощностей.
Блочно-модульный
принцип
построения
мощных
широкополосных транзисторных усилителей. Сложение мощностей
генераторов в пространстве.
Основные ограничения на широкополосные свойства ламповых и
транзисторных усилителей. Схемы широкополосных усилителей (ШПУ):
корректированные усилители, усилители с распределенным усилением,
усилители с раздельным усилением в смежных полосах диапазона. ШПУ на
трансформаторах с ферритами. Особенности работы широкополосных
усилителей на комплексную нагрузку. Фильтрация высших гармоник в
широкополосных усилителях. Основы инженерного расчета и автоматизация
проектирования широкополосных усилителей.
Раздел 2. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОГЕНЕРАТОРОВ.
ФОРМИРОВАТЕЛИ ОПОРНЫХ, НЕСУЩИХ И УПРАВЛЯЮЩИХ
КОЛЕБАНИЙ
Требования,
предъявляемые
к
автогенераторам.
Уравнения
стационарного режима. Обобщенная трехточечная схема автогенератора.
Выбор режима работы усилительного элемента. Особенности применения
ЭВМ при проектировании автогенераторов. Синхронизация автогенератора
внешним сигналом. Принцип самосинхронизации. Полоса синхронизации.
Применение синхронизации и самосинхронизации автогенераторов в
устройствах формирования несущих и опорных колебаний, затягивание
частоты.
RC-автогенераторы гармонических колебаний и их реализация на
операционных усилителях.
Одноконтурные схемы автогенераторов, области применения,
особенности расчета. Многоконтурные автогенераторы. Автогенераторы с
140
компенсацией
инерционности
активных
элементов.
Шумовые
автогенераторы. Эквивалентная схема кварцевого резонатора. Схемы
кварцевых автогенераторов и особенности их расчета. Гибридные и
интегральные схемы автогенераторов. Автогенераторы с резонаторами на
поверхностных акустических волнах.
Влияние дестабилизирующих факторов и изменений параметров
элементов схемы на частоту колебаний. Условия обеспечения высокой
стабильности частоты. Мгновенная и средняя частота, их статистические
характеристики. Кратковременная и долговременная нестабильность частоты.
Влияние нестабильности частоты на работу радиотехнических устройств и
систем.
Основные характеристики синтезатора частоты. Методы синтеза
дискретной сетки частот. Пассивные синтезаторы. Генератор, управляемый
напряжением (ГУН). Современные интегральные ГУН. Построение ГУН с
большим коэффициентом перекрытия по частоте Аналоговые синтезаторы с
фазовой автоподстройкой частоты. Цифровые синтезаторы частоты с кольцом
фазовой автоподстройки. Применение микропроцессоров в цифровых
синтезаторах. Синтезаторы на основе квантовых стандартов частоты.
Раздел 3. УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ МОДУЛИРОВАННЫХ
И МАНИПУЛИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ
Определение и классификация модуляции, основные характеристики
радиосигналов. Амплитудная модуляция, импульсная модуляция, полярная
модуляция. Радиосигналы с частотной и фазовой модуляцией (ЧМ и ФМ).
Дискретные виды модуляции. Области применения различных видов
модуляции.
Модуляция смещением, анодная и коллекторная модуляции.
Статические
и
динамические
модуляционные
характеристики.
Комбинированные виды модуляции. Основные энергетические показатели,
схемы осуществления. Усиление модулированных колебаний. Искажения
при амплитудной модуляции.
Основные методы и схемы осуществления ФМ. Прямые и косвенные
методы ЧМ, схемы осуществления и их сравнительные характеристики.
Методы формирования сложных ФМ и ЧМ сигналов (линейная частотная
модуляция, шумоподобные сигналы).
Основные
особенности
однополосной
модуляции.
Методы
формирования однополосного сигнала. Основные элементы устройств
формирования однополосного сигнала.
Импульсно-кодовая модуляция. Амплитудная, частотная и фазовая
манипуляции,
основные
характеристики,
методы
осуществления.
Преобразования сигналов при дискретных видах модуляции.
Основные требования к возбудителям радиоэлектронных устройств
формирования сигналов. Особенности формирования радиосигналов в
141
возбудителях. Возбудители с синтезаторами частоты. Перспективные виды
модуляции (QPSK, QAM, OFDM ).
Раздел 4. УСТРОЙСТВА ФОРМИРОВАНИЯ РАДИОСИГНАЛОВ СВЧ
И ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНА ВОЛН
Особенности режимов активных элементов и колебательных систем
генераторов СВЧ-диапазона. Конструкции и особенности расчета
транзисторных
генераторов
на
коаксиальных,
полосковых
и
микрополосковых
линиях.
Микрополосковые
усилители
СВЧ.
Регулировочные и нагрузочные характеристики автогенераторов СВЧ.
Интегральные и гибридно-интегральные схемы СВЧ-генераторов.
Применение ЭВМ при проектировании СВЧ- генераторов.
Принцип действия туннельного диода (ТД), режимы работы ТД,
основные энергетические соотношения. Автогенераторы на ТД, их расчет.
Кварцевые автогенераторы на туннельных диодах.
Принцип действия лавинно-пролетного диода (ЛПД), режимы работы
ЛПД, основные энергетические соотношения. Механизм возникновения
отрицательной проводимости в диодах с междолинным переходом. Режимы
работы диодов Ганна. Основные энергетические параметры генераторов.
Схемы и конструкции генераторов и усилителей на ЛПД и диодах Ганна.
Обобщённая схема умножителя частоты на двухполюсных
нелинейных элементах. Эквивалентная схема варактора. Двухконтурные
умножители частоты, схема, основные характеристики. Умножители
частоты с ненагруженными контурами.
Основные показатели и области применения отражательных
клистронов, минитронов. Характеристики пролётных усилительных
клистронов. Умножительные клистроны. Модуляция в клистронах.
Области применения и основные характеристики ламп бегущей волны
(ЛБВ). ЛБВ типа “0” и типа “М”. Энергетические соотношения для ЛБВ типа
“0”. Регулировочные характеристики усилителей на ЛБВ. Модуляция в ЛБВ.
Квантовые генераторы, инженерная теория, основные энергетические
соотношения. Внешняя и внутренняя модуляции квантовых генераторов.
Квантовые генераторы для оптических линий связи.
Раздел 5. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ УСТРОЙСТВ
ФОРМИРОВАНИЯ РАДИОСИГНАЛА.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ
Структурные схемы транзисторных формирователей сигналов с
амплитудной модуляцией. Повышение КПД в АМ-формирователях.
Комплексы систем связи с амплитудной манипуляцией. Автоматическое
управление радиоэлектронными устройствами формирования сигналов.
Структурные схемы формирователей сигналов с однополосной
модуляцией.
Принципы
построения
многоканальных
устройств
142
формирования сигналов с однополосной модуляцией. Вторичное уплотнение.
Групповой сигнал, его характеристики и усилители группового сигнала.
Особенности схем и режимов усилителей колебаний с однополосной
модуляцией.
Структурные схемы формирователей телевизионных сигналов изображения и звукового сопровождения. Особенности осуществления модуляции.
Формирователи сигналов цифрового наземного телевидения.
Классификация и особенности
построения радиоэлектронных
устройств формирования сигналов с угловой модуляцией. Режимы работы и
искажения при усилении мощности сигналов с угловой модуляцией.
Формирователи дискретных сигналов с угловой модуляцией. Структурные
схемы формирователей наземных и космических ретрансляторов.
Передатчики цифровых радиорелейных линий связи.
Структурные схемы формирователей сотовых систем связи (ССС),
бесшнуровых систем, беспроводных абонентских линий и локальных сетей.
Принципы построения отдельных функциональных узлов.
Виды и причины возникновения паразитных колебаний. Паразитное
самовозбуждение за счёт обратной связи. Возникновение паразитных
колебаний радиочастотных трактов.
Понятие
об
электромагнитной
совместимости
(ЭМС)
радиоэлектронных средств, расположенных в непосредственной близости.
Классификация побочных излучений. Побочные излучения, возникающие в
процессе формирования несущей; излучения, обусловленные паразитной
модуляцией; шумовые излучения. Интермодуляционные излучения. Методы
уменьшения побочных излучений.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Перспективы развития теории и техники устройств формирования
сигналов.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
1. Структурные схемы устройств формирования сигналов.
2. Расчёт режимов активных элементов, построение динамических
характеристик АЭ.
3. Цепи согласования узкополосных усилителей.
4. Схемы усилителей мощности.
5. Схемы автогенераторов и их регулировочные характеристики.
6. Электрический расчёт автогенератора.
7. Формирователь АМ-сигнала и его расчет.
8. Способы осуществления ЧМ.
9. Электрический расчёт частотного модулятора.
10. Транзисторный СВЧ- усилитель мощности и его расчёт.
11. Диодные СВЧ- генераторы и их расчет.
143
12. Расчет импульсного модуляционного устройства генератора на диоде
Ганна.
13. Расчёт характеристик синхронизированных генераторов.
14. Изучение механизма возникновения побочных колебаний при
формировании сигналов.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1. Исследование генераторов с внешним возбуждением.
2. Исследование
выходных цепей согласования высокочастотного
усилителя.
3. Транзисторный формирователь несущих и опорных колебаний.
4. Исследование стабильности частоты транзисторных автогенераторов.
5. Исследование генератора сверхвысокочастотного диапазона волн.
6. Исследование транзисторных формирователей сигнала с амплитудной
модуляцией.
7. Частотно-модулированный автогенератор.
8. Радиопередающие устройства систем низовой связи.
9. Исследование характеристик генератора на диоде Ганна.
10. Импульсный модулятор с частичным разрядом накопителя.
11. Импульсный модулятор с полным разрядом накопителя.
12. Исследование характеристик и показателей работы формирователя
цифровых сигналов абонентской станции ССС.
13. Исследование характеристик и показателей работы формирователя
сигналов с угловой модуляцией бесшнурового телефона.
14. Передающий оптический модуль для волоконно-оптической линии
связи.
ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ КУРСОВЫХ ПРОЕКТОВ
В курсовом проекте предусматривается выполнение расчёта основных
каскадов и эскизное проектирование формирователей сигналов радио и
оптического диапазонов волн на транзисторах, полупроводниковых диодах и
других электронных приборах, в том числе с микропроцессорными
системами настройки и регулирования. Курсовое проектирование, как
правило, проводится с широким использованием средств современной
вычислительной техники.
Примерные темы курсовых проектов:
1. Проектирование формирователей сигнала передатчиков.
2. Проектирование устройств
формирования сигнала для систем
радиосвязи.
3. Устройства формирования сигналов радиорелейных линий связи.
4. Устройства формирования сигналов для систем сотовой связи.
5. Устройства формирования сигналов для бесшнуровых систем,
беспроводных абонентских линий и локальных сетей.
144
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Устройства генерирования и формирования радиосигналов / Л.А. Белов,
В.А. Богачёв, М.В. Благовещенский и др./ Под ред. Г.М. Уткина,
В.Н. Кулешова, М.В. Благовещенского. – М.: Радио и связь, 1994. – 416 с.
2. Радиопередающие устройства: Учебник для вузов /Под ред.
В.В. Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 2003.- 560 с.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Петров Б.Е., Романюк В.А. Радиопередающие устройства на полупроводниковых приборах. – М.: Высш. шк., 1989. – 232 с.
2. Проектирование радиопередатчиков / В.В. Шахгильдян, В.А. Власов,
В.Б. Козырев и др./ Под ред. В.В. Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 2000. –
656 с.
3. Шумилин М.С., Козырев В.Б., Власов В.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. – М.: Радио и связь, 1987. – 320 с.
4. Беспроводные линии связи и сети. – М.: Изд. дом «Вильямс», 2003. – 640
с.
5. Цифровая связь. – М.: Радио и связь, 2000. –797 с.
145
СОДЕРЖАНИЕ
Защита информации в социотехнических
системах № ТД –39-086/тип. ……………………………………………..
3
Основы цифровой и вычислительной техники № ТД –39-087/тип.. ……
9
Проектирование цифровых систем
на программируемых логических
интегральных схемах № ТД –39-085/тип. ……………………………..…
17
Методы и средства радиоэлектронной
защиты информации № ТД –39-082/тип. ………………………...………
25
Радиоэлектронные системы защиты
информации № ТД –39-084/тип. ……………………….………………..
35
Электромагнитная совместимость
радиоэлектронных средств № ТД –39-081/тип. …………………….……
43
Микропроцессорные устройства
и системы № ТД –39-088/тип. …………………..…………………………...
51
Вычислительные средства
радиосистем № ТД –39-083/тип. …………….……………………………. 59
Цифровая обработка сигналов № ТД –39-067/тип. ……………………..
67
Конструирование и технология производства
радиоэлектронных средств № ТД –39-019/тип. ………………………….
77
Оптическая обработка сигналов № ТД –39-016/тип. ……………………
85
Теория кодирования и защита
информации № ТД –39-070/тип. ……………….…………………………… 91
Антенны и устройства СВЧ № ТД –39-002/тип. …………………….…..
103
Радиоавтоматика № ТД –39-068/тип. ……………………………………… 117
Аналоговые электронные устройства № ТД –39-064/тип. ……………...
127
Методы и устройства формирования
радиосигналов № ТД –39-075/тип. …………………………………………… 137
146
147