Междисциплинарный - Казанский государственный технический

ПРОГРАММА
вступительного экзамена в магистратуру
для направления 210400 «Телекоммуникации»
1. Электромагнитные поля и волны
1. Основные уравнения электромагнитного поля. Электромагнитное поле и
его источники. Вектора электромагнитного поля. Материальные среды и их
макроскопические
параметры.
Основные
законы
электродинамики.
Сторонние источники электромагнитного поля. Полная система уравнений
Максвелла
(дифференциальная, интегральная и комплексная формы).
Комплексная
диэлектрическая
проницаемость.
Классификация
сред.
Скалярные и тензорные параметры сред.
2. Энергия электромагнитного поля. Теорема Умова-Пойнтинга. Вектор
Пойнтинга. Теорема Умова- Пойнтинга для комплексных амплитуд векторов
электромагнитного поля. Скорость переноса энергии электромагнитного
поля.
3. Основные принципы и теоремы электродинамики. Граничные условия для
векторов электромагнитного поля. Поведение векторов электромагнитного
поля на границе раздела двух сред. Граничные условия на поверхности
идеального проводника. Внутренняя и внешняя задачи электродинамики.
Теорема единственности. Принцип взаимности. Принцип перестановочной
двойственности.
4. Плоские электромагнитные волны. Волновой характер электромагнитного
поля. Сферическая волна. Плоская волна. Уравнения Гельмгольца для
плоских
волн.
распространения.
Взаимная
ориентация
Характеристическое
векторов
сопротивление
поля,
постоянная
среды.
Фазовая
скорость. Скорость распространения энергии. Плоские волны в среде без
потерь. Плоские волны в среде с потерями. Поляризация плоских волн.
Нормальное падение плоской волны на границу раздела двух диэлектриков.
Наклонное падение плоской волны на границу раздела двух диэлектриков.
1
Поверхностный эффект.
5.
Плоские
волны
в
анизотропных
и
гиротропных
средах.
Анизотропные среды. Поля и волны в гиротропных средах Тензоры
диэлектрической и магнитной проницаемостей. Свойства и параметры
намагниченных
феррита
и
плазмы
для
монохроматических
электромагнитных полей. Уравнения Максвелла для намагниченных феррита
и плазмы. Распространение электромагнитных волн в гиротропной среде.
Продольно намагниченный феррит. Продольный гиромагнитный резонанс.
Эффект
Фарадея.
Поперечно
намагниченный
феррит.
Поперечный
гиромагнитный резонанс.
6. Дифракция электромагнитных волн. Задачи дифракции. Задачи дифракции
как разновидность граничных задач электродинамики. Приближенные
методы решения задачи дифракции: метод геометрической оптики, метод
физической
оптики.
Понятие
Дифракция
плоской
волны
о
геометрической
на
различных
теории
дифракции.
препятствиях.
Рефракция
электромагнитной волны.
7. Излучение электромагнитных волн. Уравнения электродинамики для
векторов поля со сторонними источниками. Скалярные и векторные
электродинамические
потенциалы.
Решение
уравнения
Гельмгольца.
Элементарный электрический вибратор. Зоны электромагнитного поля:
ближняя, промежуточная, дальняя. Диаграмма направленности, мощность
излучения, сопротивление излучения. Элементарный магнитный диполь.
Структура поля. Диаграмма направленности. Элементарный щелевой
излучатель. Структура поля. Диаграмма направленности. Элемент Гюйгенса.
Структура поля. Диаграмма направленности.
8. Электромагнитные волны в направляющих системах. Общие сведения о
направляющих системах. Волновые уравнения для направляемых волн.
Мембранные уравнения. Классификация направляемых волн. Дисперсия
волн в направляющих системах. Одноволновый и многоволновый режимы
работы.
Критерии
выбора
направляющих
систем.
Затухание
2
электромагнитных волн в реальных направляющих системах. Расчет
коэффициента затухания. Мощность, переносимая электромагнитными
волнами в линии передачи.
9. Объемные резонаторы. Общие сведения о резонаторах. Собственные
колебания в объемном резонаторе без потерь. Резонансная частота,
собственная добротность резонатора. Вынужденные колебания резонаторов.
Внешняя добротность. Полная добротность резонатора.
10. Возбуждение электромагнитных волн в направляющих системах и
резонаторах. Общие правила возбуждения электромагнитного поля заданного
типа. Устройства возбуждения электромагнитного поля: штырь, петля, щель.
Расчет амплитудных коэффициентов электромагнитного поля возбужденного
в волноводе по заданным сторонним источникам. Определение амплитудных
коэффициентов электромагнитного поля, возбужденного в резонаторе.
11. Электромагнитные волны в направляющих системах конечной длины.
Распространение
электромагнитных
волн
в
направляющих
системах
конечной длины. Коэффициент отражения, коэффициент стоячей волны.
Аналогия между направляющей системой и длинной линией. Входное
сопротивление отрезка линии передачи. Условие согласования линии с
нагрузкой.
Влияние
характеристики.
режима
работы
Нерегулярные
линии
линии
на
передачи.
ее
энергетические
Методы
анализа
нерегулярных линий передачи. Матрицы рассеяния и передачи.
12. Элементы трактов СВЧ. Изгибы и сочленения волноводов. Реактивные
элементы.
Фильтры
типов
волн.
Переходы
в
линиях
передачи.
Согласованные нагрузки. Короткозамыкатели. Разветвление линий передачи.
Делители мощности.
тройник.
Направленные ответвители. Двойной волноводный
Фазовращатели. Аттенюаторы. Поляризаторы. Элементы линий
передачи поверхностных волн.
Литература
1. Петров Б.М. Электродинамика и распространение радиоволн. Учебник
для высших учебных заведений. М.: Изд-во «Горячая Линия –
3
Телеком», 2004, 558 с.
2. Пименов Ю. В., Вольман В. И., Муравцов А. Д. Техническая
электродинамика. – М.: Радио и связь, 2000. – 536 с.
3. Неганов
В.А.,
Осипов
О.В.,
Раевский
С.Б.,
Яровой
Г.П.
Электродинамика и распространение радиоволн. Под. ред. В.А.
Неганова и С.Б. Раевского — М: Радио и связь, 2005. — 648 с.
4. Филиппов В.С. Введение в классическую электродинамику: Учебное
пособие. М.: САЙНС-ПРЕСС, 2002, 64 с.
2. Теория электрической связи
1.
Система связи и способы передачи сообщений. Сообщение и сигнал,
виды сигналов, характеристики сигналов. Обобщенная структурная схема
системы связи и основные ее элементы. Понятие канала связи. Основные
характеристики канала связи, понятие многоканальной системы связи.
Помехи и искажения в канале связи. Кодирование и модуляция. Демодуляция
и декодирование. Дискретизация и квантование непрерывных сообщений.
Основные
характеристики
системы
связи,
помехоустойчивость
и
эффективность системы связи.
2.
Описание
детерминированных
сигналов.
Математические
модели
сигналов, используемых в системах связи, основные допущения. Энергия и
мощность
сигналов.
Ортогональность
и
когерентность
сигналов.
Функциональное описание детерминированных сигналов. Пространство
сигналов. Представление элементов векторного пространства со скалярным
произведением, понятие базиса, построение ортонормированного базиса.
Линейные функционалы и числовые характеристики детерминированных
сигналов, примеры линейных функционалов и их аппаратурная реализация.
Дискретные представления сигналов. Преобразование Фурье. Представление
узкополосных сигналов. Комплексная огибающая сигнала.
3. Описание стохастических сигналов. Вероятностные характеристики одной
случайной величины. Функции распределения и плотности распределения
4
для
непрерывных,
дискретных
и
смешанных
случайных
величин.
Статистическая независимость. Аналогия между случайными процессами и
случайными сигналами. Случайный шум. Простой марковский процесс.
Статистические
характеристики
речевого
сигнала,
распределение
мгновенных значений речевого сигнала. Среднее по времени и по множеству.
4. Каналы связи. Классификация каналов связи. Математические модели
непрерывных и дискретных каналов связи в установившемся режиме.
Прохождение случайных сигналов через каналы с детерминированными
характеристиками. Прохождение узкополосных случайных сигналов через
каналы с полосовыми характеристиками, низкочастотный эквивалент
полосового канала. Прохождение случайных сигналов через каналы с
нелинейностями. Прохождение случайных сигналов через каналы со
случайными характеристиками. Однолучевые и многолучевые каналы.
Распределение огибающей и фазы на выходе канала. Помехоустойчивость.
Помехи в каналах связи.
5. Теория многоканальной передачи сообщений. Структура многоканальной
системы передачи сообщений. Основные принципы разделения каналов и
сигналов.
Частотное,
Комбинационное
временное
разделение
и
кодовое
сигналов.
Понятие
разделение
каналов.
сложных
сигналов.
Асинхронно-адресная система связи. Распределение информации.
6.
Модуляция
Амплитудная
сигналов.
Виды
модуляция.
модуляции
Частотная
непрерывных
модуляция.
Фазовая
сигналов.
модуляция.
Импульсные виды модуляции. Фазовая модуляция цифровыми сигналами.
Понятие кратности ФМ. Обобщенная схема модема с абсолютной ФМ,
основные принципы приема ФМ-сигналов. Фазоразностная модуляция.
Формирование и прием ФРМ-сигнала. Обобщенная структурная схема
модема с ФРМ.
7. Импульсно-кодовая модуляция. Дискретизация по времени речевого
сигнала.
Равномерная
и
неравномерная
дискретизация.
Спектр
дискретизированного колебания. Ошибка дискретизации. Квантование по
5
уровню. Виды характеристик квантования, равномерный и неравномерный
шаг квантования. Ошибка квантования. Выбор неравномерной квантующей
характеристики. Кодирование и декодирование в системах связи с ИКМ.
Алгоритмы цифровой обработки сигналов.
8. Основы теории информации и кодирования. История теории информации
и кодирования. Основные понятия теории информации и
Энтропия
как
мера
количества
информации.
кодирования.
Свойства
энтропии.
Эффективное кодирование. Примеры простейших кодов.
9. Помехоустойчивое кодирование в каналах связи. История кодирования,
контролирующего ошибки. Приложение помехоустойчивого кодирования.
Примеры простейших кодов, код Хэмминга. Элементы высшей алгебры,
используемые в теории кодирования. Линейные блоковые коды. Структура
линейных блоковых кодов. Матричное описание линейных блоковых кодов.
Стандартное расположение и общий принцип декодирования, формирующая
и проверочная матрицы кода. Циклические коды. Полиномиальное описание
циклических кодов. Минимальные многочлены. Коды Хэмминга как
циклические коды. Коды, исправляющие пакет ошибок, код Файра. Коды
Боуза-Чоудхури-Хоквингема (БЧХ). Определение кодов БЧХ.
10. Основы статистической теории приема сигналов в каналах связи.
Основные понятия статистической теории радиосвязи. Вероятность ошибки.
Задачи оптимального обнаружения, различения сигналов на фоне помех.
Критерии
принятия
решения.
Сообщения,
сигналы
и
помехи,
их
математические модели; методы формирования и преобразования сигналов;
алгоритмы цифровой обработки сигналов; каналы электросвязи; теория
передачи и кодирования сообщений; помехоустойчивость; многоканальная
связь и распределение информации; эффективность систем связи; теоретикоинформационная
концепция
криптозащиты
сообщений
в
телекоммуникационных системах.
Литература
6
1. Теория электрической связи: Учебник для вузов/ Зюко А.Г., Кловский
Д.Д., Коржик В.И., Назаров М.В. - М.: Радио и связь, 2001. - 432 с.
3. Вычислительная техника и информационные технологии.
1. Основы цифровой техники. Основные задачи, решаемые цифровыми
устройствами в системах связи. Логические основы цифровой техники.
Основные логические функции и реализующие их логические элементы.
Методы синтеза комбинационных и последовательностных схем. Основные
виды
цифровых
логических
микросхем:
триггеры,
шифраторы,
дешифраторы, преобразователи кодов, мультиплексоры, регистры, счетчики,
аналого-цифровые
и
цифро-аналоговые
преобразователи
информации,
запоминающие устройства. Построение цифровых устройств на их основе.
Основные недостатки систем на жесткой логике.
2. Архитектура микропроцессорных устройств. Структура микропроцессора.
Основные характеристики и классификация микропроцессоров. Типовые
структуры
микропроцессорных
микропроцессорных
систем.
систем.
Структуры
Структуры
сосредоточенных
распределенных
микропроцессорных систем. Особенности построения элементов систем
связи на базе микропроцессоров.
3. Однокристальный микропроцессор КР580ВМ80А. Структурная схема
микропроцессорной
микропроцессора.
системы
Основные
на
базе
КР580ВМ80А.
характеристики.
Принцип
Структура
работы.
Характеристика машинных циклов. Слово состояние процессора. Временные
диаграммы работы микро-ЭВМ при различных машинных циклах.
4.
Программная
модель
микропроцессорной
системы
на
базе
микропроцессора КР580ВМ80А. Архитектура микропроцессорной системы
на базе КР580ВМ80А. Программная модель: регистры данных, регистры
управления, внешние регистры памяти и средств ввода-вывода. Режимы
адресации. Особенности программирования на языке ассемблер.
5. Система команд микропроцессора КР580ВМ80А.
7
6. Организация магистралей микро-ЭВМ. Организация магистрали адреса и
данных. Формирование управляющих сигналов.
7. Интерфейсы ввода-вывода. Особенности программирования. Режимы
работы. Подключение схемы к магистрали микропроцессора. Особенности
программирования. Режимы работы. Подключение схемы к магистрали
микропроцессора.
8. Организация временных интервалов в микро-ЭВМ. Программируемый
таймер. Особенности подключения и программирования. Режимы работы и
их динамические характеристики. Особенности построения устройств
обработки информации на базе микропроцессора и таймеров. Примеры
реализации.
Литература
1. Гусев, Владимир Георгиевич. Электроника и микропроцессорная
техника: Учебник для вузов/ В.Г. Гусев, Ю.М. Гусев. – 2004
4. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей.
1. Общие принципы построения телекоммуникационных сетей. Принципы
построения и структура взаимоувязанной сети связи РФ, понятие о
первичной и вторичных сетях связи, транспортной сети связи, сети передачи
данных и абонентской сети доступа. Типовые каналы первичной сети связи.
Прохождение сообщений в сети связи. Широкополосные каналы и их
основные характеристики. Основной цифровой канал и типовые цифровые
тракты. Выбор вида связи и
эффективность информации. Показатели
эффективности сетей связи. Сервис открытых систем. Эталонная модель
взаимодействия открытых систем (OSI/ISO). Характеристика уровней
эталонной модели. Сети с коммутацией каналов, сообщений и пакетов,
топология сетей связи. Краткая характеристика основных элементов
телекоммуникационных
сетей.
Маршрутизация
в
сетях.
интегрального
обслуживания,
Классификация
Особенности
сетевых
построения
интеллектуальных,
протоколов.
цифровых
локальных
сетей
и
8
корпоративных сетей связи.
2. Основные характеристики первичных сигналов связи. Виды и особенности
формирования первичных сигналов связи (телефонного телеграфного,
передачи данных, факсимильного, звукового, телевизионного вещания и
т.п.). Основные характеристики первичных сигналов. Уровни передачи.
Понятие об оценке качества передачи сигналов. Виды оконечных устройств
(терминалов) на вторичных сетях. Устройство, принцип действия и основные
характеристики оконечных устройств сетей связи.
3.
Основные характеристики и особенности организации каналов связи.
Принципы
организации
Устойчивость
односторонних
и
двухсторонних
каналов.
телефонного канала. Дифференциальная система. Явление
электрического эха и методы борьбы с ним. Основные характеристики
канала тональной частоты (ТЧ) и основного цифрового канала (ОЦК).
Понятие о широкополосных каналах и трактах, принципы образования
сетевых трактов.
4. Принципы построения систем передачи (СП) с частотным разделением
каналов (ЧРК).
Структурная схема СП с ЧРК. Понятие о каналообразующей аппаратуре,
аппаратуре сопряжения и линейного тракта. Особенности формирования,
передачи и приема канальных сигналов с применением аналоговых методов
передачи (АМ, ЧМ и ФМ). Способы формирования одной боковой полосы
при АМ. Принципы многократного группового преобразования частоты в СП
с ЧРК. Принципы организации систем двусторонней связи. Основные виды
помех в каналах и трактах проводных МСП с ЧРК.
5. Принципы построения систем передачи (СП) с временным разделением
каналов (ВРК).
Основные
этапы
(дискретизация
по
преобразования
времени,
аналоговых
сигналов
в
цифровые
квантование по
уровню,
кодирование).
Равномерное и неравномерное квантование, защищенность от шумов
квантования. Кодирование сигналов, простейшие двоичные коды. Принципы
9
формирования цикла передачи в цифровых системах передачи (ЦСП).
Импульсно-кодовая модуляция и дифференциальные методы модуляции.
Понятие о видах синхронизации в ЦСП. Проблемы обеспечения тактовой
синхронизации на цифровой сети. Принципы регенерации цифровых
сигналов. Основные виды помех и искажений в каналах и трактах проводных
ЦСП. Базовые принципы построения плезиохронных (ПЦИ) и синхронной
(СЦИ) цифровых иерархий. Принципы организации сетей на основе
технологии АТМ. Особенности построения и основные элементы волоконнооптических цифровых систем передачи.
6. Принципы построения систем радиосвязи. Структура радиосистем
передачи.
Функциональная
схема
дуплексной
системы
радиосвязи.
Структурные схемы и основные характеристики приемных и передающих
устройств. Понятие об основных параметрах антенн. Уравнение передачи
при распространении радиоволн в свободном пространстве и в реальных
условиях. Понятие о множителе ослабления поля свободного пространства.
Построение диаграммы уровней сигнала на участке передатчик-приемник.
Понятие ВЧ ствола; телефонного (ТФ), телевизионного (ТВ), цифрового
(ЦФ) стволов. Спектры их групповых сигналов. Принципы построения
многоствольной дуплексной системы радиосвязи. Радиорелейные линии
(РРЛ) прямой видимости. Принцип построения РРЛ, типы станций,
диапазоны частот. Понятие о поучастковом резервировании. Структурные
схемы ОРС и ПРС при ЧРК ЧМ. Расчет полосы частот на выходе частотного
модулятора. Цифровые РРЛ. Структурная схема ОРС. Принципы построения
и структурные схемы модуляторов 2ФМ, 2ОФМ, 4ФМ. Сравнительная
помехоустойчивость АМ, ЧМ и ФМ. Расчет полосы частот цифрового ствола
при ЧМ и ФМ. Межсимвольные искажения сигналов (МСИ) в ЦРРЛ,
причины их появления, методы минимизации МСИ. ЦРРЛ в сетях ПЦИ и
СЦИ.
Интерференционные
замирания
на
пролете
РРЛ,
принципы
разнесенного приема по пространству и частоте. Спутниковые системы
связи, телевизионного и звукового вещания. Принципы построения ССС.
10
Виды орбит, их параметры, диапазоны частот. Структурные схемы земной
станции (ЗС) и бортового ретранслятора (БРТ). Построение диаграммы
уровней сигнала в ССС. Понятие о эффективной шумовой температуре
приемной установки. Понятие ЭИИМ передатчика и добротности приемника.
Основные принципы многостанционного доступа в ССС: МДРЧ, МДВР,
МДКР. Принципы построения систем спутникового ТВ и ЗВ вещания.
Принципы построения систем подвижной радиосвязи. Классификация систем
подвижной радиосвязи: сотовая, транкинговая, персонального радиовызова,
персональная
спутниковая.
Сотовый
принцип
построения
сети,
его
преимущества. Понятие об эстафетной передаче управления и роуминге в
сетях сотовой связи. Понятие об основных стандартах сотовой связи 2-го
поколения. Особенности построения сетей транкинговой радиосвязи, сетей
персонального
радиовызова,
низкоорбитальных
систем
персональной
спутниковой связи. Понятие о частотно-территориальном планировании
сетей подвижной радиосвязи. Интеграция существующих технологий к
системам подвижной связи 3-го поколения.
7. Принципы построения аналоговых и цифровых систем коммутации.
Принципы коммутации. Основные понятия и определения: коммутационный
элемент, коммутационный прибор, коммутационный блок. Основные
способы установления соединений и построения ступеней искания и
коммутационных блоков. Пространственные коммутационные системы.
Понятие об однозвенных и многозвенных ступенях искания. Эволюция
построения управляющих устройств систем коммутации. Непосредственное
и косвенное управление.
Пространственная и временная коммутация
цифровых каналов. Принципы построения разделенных и неразделенных
коммутационных полей. Особенности структуры коммутационных полей
различных цифровых систем коммутации (ЦСК). Архитектура управляющих
устройств
ЦСК. Способы разделения функций управления. Эволюция и
классификация систем сигнализации в системах коммутации. Сопряжение
аналоговые и цифровых оконечных устройств с ЦСК. Особенности
11
управления потоками в сетях связи.
8. Элементы
теории телетрафика. Модели систем обслуживания: M/M/1,
M/M/2, M/M/N. Пуассоновский процесс. Диаграммы состояний системы.
Уравнение равновесия. Производительность и нагрузка в сети. Вероятность
блокировки. Формула Литтла. Распределения Эрланга А,В,С. Расчет
основных характеристик сети (среднее время задержки в системе,
производительность, трафик, вероятность отказов и др). Система с
абсолютными и относительными приоритетами. Протоколы с остановками и
ожиданием, с N-возвращениями.
Литература
1. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей:
Учебник для вузов/ В.В.Крухмалев, В.Н.Гордиенко, А.Д.Моченов и др.; Под
ред. В.Н.Гордиенко и В.В.Крухмалева. М.: Горячая линия-Телеком , 2004.
510 с.
2. Кириллов В.И. Многоканальные системы передачи. Учебник для
вузов. М.:«Новое знание», 2002. 751 с.
3. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей передачи
информации: Учеб. пособие для вузов / В.В.Ломовицкий, А.И.Михайлов,
К.В.Шестак, В.М.Щекотихин; Под ред.В.М.Щекотихина. М.: Горячая линияТелеком , 2005. 382 с.
5. Антенны средств связи.
1. Принципы функционирования антенн. Поле излучения. Диаграмма
направленности и вторичные параметры антенн. Поле излучения как
интерференция полей, излученных элементами антенны. Интерференция в
дальней зоне и в зоне Френеля. Условная граница дальней зоны. Принципы
создания направленного излучения антенн. Основные характеристики и
параметры
антенн.
остронаправленные
Классификация
антенны.
антенн.
Векторная
Слабонаправленные
комплексная
и
диаграмма
направленности и ее параметры. Коэффициент направленного действия и
12
коэффициент усиления антенны. Понятие апертуры антенны. Связь поля в
апертуре антенны
с
ДН в дальней зоне. Антенны в режиме приема.
Эквивалентная схема, основные характеристики и параметры антенн в
режиме приема. Связь с характеристиками и параметрами антенн в режиме
передачи. Понятие эффективной поверхности антенны, связь со значением
коэффициента усиления антенны в режиме передачи. Понятие шумовой
температуры приемной антенны. Связь с основными характеристиками
антенны: КНД, КПД, параметрами ДН. Поляризационные эффекты.
2.
Линейные
и
апертурные
антенны.
ДН
линейной
антенны
при
произвольном аплитудно-фазовом распределении вдоль нее. Понятие
обобщенной угловой координаты. Области видимых и мнимых углов.
Синфазное, равномерное распределение. Возбуждение бегущей волной тока.
Направление
максимального излучения. Характер влияния амплитудного
распределения на параметры ДН линейного излучателя: ширину луча и
уровни боковых лепестков. Элемент Гюйгенса как фрагмент раскрыва
антенны. Плоская апертура и ее ДН. Множитель системы. Прямоугольный
раскрыв с разделяющимся аплитудно-фазовым распределением. Антенны с
синфазным
или
линейным
фазовым
распределением.
Направление
максимума излучения, электрическое качание луча. Общий
характер
зависимости параметров антенны от направления максимального излучения.
КИП – коэффициент использования поверхности. Плоский раскрыв
произвольной формы. Принцип эквивалентного линейного излучателя. КНД,
КИП и эффективная площадь раскрыва. Понятие фазовых ошибок и общий
характер их влияния на основные параметры антенны.
3. Проволочные и щелевые антенны, их электрические модели, узлы и
конструкции. Вибраторные антенны. Распределение тока вдоль тонкого
вибратора, уравнение Поклингтона-Галлена. Зависимость ДН и входного
сопротивления
вибратора.
вибраторной
антенны
Симметрирование
симметрирующих
устройств.
от
вибраторной
Петлевой
геометрических
антенны
вибратор
и
размеров
разновидности
Пистолькорса.
13
Несимметричный вибратор
(штырь над плоскостью) и его свойства.
Конструктивные разновидности несимметричных вибраторов. Щелевые
антенны.
Принцип действия и основные свойства. Связь с параметрами
вибраторных антенн. Односторонние и двухсторонние щелевые антенны.
Возбуждение щелей различными линиями передачи. Печатные антенны:
принцип действия, способы возбуждения, разновидности конструкций.
Широкополосные
электрического
и
частотно
самоподобия.
независимые
Явление
отсечки
антенны.
тока.
Принцип
Разновидности
конструкций.
4. Линейные и плоские антенные решетки. Понятие антенной решетки (АР).
Основные
типы
АР.
Эквидистантная
антенная
решетка.
Диаграмма
направленности антенной решетки. Общий характер влияния амплитуднофазового распределения на диаграмму направленности и ее параметры.
Влияние
шага
отсутствия.
решетки. Понятие вторичных максимумов и условия их
Решетки
вибраторных
антенн.
Необходимость
учета
взаимовлияния излучателей в антенной решетке. Вибраторные антенны с
пассивными элементами. Антенна типа "волновой канал". Связь значений
КНД с диаграммой направленности и ее
параметрами. Приближенные
соотношения. Требования к параметрам бокового излучения в антеннах с
высокой направленностью. Связь апертурного
распределения, размеров
апертуры и значения КНД. Понятие апертурного КИП. Связь ширины луча
и электрической длины антенны. Минимальное значение ширины луча в
синфазной антенне. Связь значения апертурного КИП и вида амплитудного
распределения. Предельное значение КИП и КНД в синфазной антенне.
5. Остронаправленные антенны, их узлы и конструкции. Основные типы
остронаправленных антенн СВЧ.
Рупорные антенны. Принцип действия,
общий характер зависимости параметров антенн от геометрических
размеров. Разновидности рупорных антенн. Зеркальные антенны: принцип
действия,
общий
характер
зависимости
параметров
антенн
от
геометрических размеров зеркала и параметров облучателя. Основные
14
разновидности зеркальных антенн. Антенные решетки с управляемой
диаграммой направленности. Понятие и принцип действия фазированной
антенной
решетки.
Варианты
последовательного
и
параллельного
возбуждения.
6. Автоматизированное проектирование антенн. Уравнения проволочных
антенн и численные методы их решения как основа САПР разнообразных
антенных
конструкций.
Программы
MMANA
и
FileMaa.
Примеры
выполнения расчетов для курсовых проектов.
7. Измерение параметров антенн. Принципы измерения ДН антенн в дальней
зоне и в поле коллиматора. Автоматизация измерений. Панорамные
измерители входного сопротивления, коэффициента отражения и развязок
антенн.
Литература
1. Фролов О. П. Антенны и фидерные тракты для радиорелейных линий
связи. – М.: Радио и связь, 2001. 461с.
2. Седельников Ю. Е. Антенно-фидерные устройсва. Учебное пособие.
– Казань: Изд. «Новое Знание» 2000. 88с.
3. Фролов О. П. Антенны для земных станций спутниковой связи. – М.:
Радио и связь, 2000. 376с.
4. Антенны и устройства СВЧ. Под ред. Д. И. Воскресенского. М.: изд.
МАИ, 2000. 390с.
6. Основы схемотехники
1. Определение аналоговых
электронных
построения и функционирования.
устройств,
принципы их
Значение аналоговых
усилительных
устройств для современной техники. Типы усилительных устройств и их
классификация.
2. Требования, предъявляемые к аналоговым электронным
устройствам.
Коэффициент усиления. Частотные и временные характеристики. Линейные
искажения и их оценка.
Внутренние помехи и динамический диапазон
15
усилителя.
Входные
и выходные данные аналоговых электронных
усилительных устройств. Эксплуатационные показатели.
3. Принцип и назначение обратной связи
в
аналоговых
устройствах.
Основные способы обеспечения обратной связи. Методы анализа аналоговых
устройств,
основные
охваченных обратной связью. Влияние обратной связи
показатели
и
характеристики
усилительных
на
устройств.
Чувствительность показателей аналоговых устройств, охваченных обратной
связью, к изменению параметров их элементов.
5. Многокаскадные усилители, охваченные обратной связью; использование
критериев
устойчивости
при расчете этих усилителей. Обеспечение
устойчивости усилителей,
охваченных глубокой отрицательной обратной
связью.
6. Цепи питания, обеспечивающие режим работы усилительных элементов
по постоянному току. Значение этих цепей для стабилизации и надежности
работы усилительных устройств.
7. Обеспечение необходимого режима работы транзисторов по постоянному
току с помощью простейших цепей,
не осуществляющих стабилизацию.
Влияние условий эксплуатации и разброса параметров транзисторов на
режим их работы по постоянному току; необходимость стабилизации тока
покоя выходной цепи транзистора.
8. Температурная стабилизация
режима
работы
постоянному току с помощью отрицательной
обеспечивающие
переменного
стабилизацию
тока.
в
Стабилизация
обратной
одиночных
режима
транзисторов
связи.
каскадах
работы
по
Цепи,
усилителей
транзисторов
по
постоянному току в многокаскадных усилителях с непосредственной связью
между каскадами.
9. Требования, предъявляемые к каскадам предварительного усиления, и
особенности их анализа, связанные с малым уровнем входного сигнала, при
котором нелинейностью характеристик транзистора можно пренебречь.
10. Применение эквивалентных схем для анализа каскадов предварительного
16
усиления. Способы включения усилительных элементов в усилительных
каскадах.
11. Резисторные каскады предварительного усиления, их принципиальные и
эквивалентные схемы. Коэффициент усиления, частотные характеристики
каскада в области верхних частот и переходные характеристики в области
малых времен. Площадь усиления резисторного каскада.
12. Частотные искажения в области нижних частот и искажения вершины
импульса, возникающие в резисторных каскадах усилителей переменного
тока вследствие наличия разделительных конденсаторов и конденсаторов в
эмиттерной (истоковой) цепи усилительного элемента.
13. Чувствительность характеристик
резисторного каскада к изменению
параметров его элементов.
14. Дифференциальный усилительный каскад. Основные свойства и расчет
этого каскада. Коэффициент усиления по дифференциальному и синфазному
сигналам. Относительное ослабление синфазной составляющей сигнала.
Входные каскады предварительного усиления и их шумовые свойства;
определение шумов, вносимых этими каскадами.
15. Регулировки усиления. Требования, предъявляемые
к оконечным
каскадам усиления, и особенности их расчета.
16. Режим работы усилительных элементов в усилительных каскадах.
Коэффициент полезного действия и допустимая мощность рассеяния на
транзисторе с учетом температуры окружающей среды и наличия радиатора.
17. Выбор транзисторов для оконечного каскада. Эмиттерный и истоковый
повторители напряжения.
18.
Однотактные
Двухтактные
каскады.
оконечные
Построение
каскады.
нагрузочных
Особенности
работы
характеристик.
и
свойства
двухтактных каскадов. Применение режима "В". Нелинейные искажения в
двухтактных каскадах. Бестрансформаторные двухтактные каскады и их
расчет.
17
19. Оконечные каскады усиления мощности с повышенным КПД,
применение ключевого режима работы. Ключевые усилителя с широтноимпульсной модуляцией и импульсно-кодовой модуляцией, спектральноключевые усилители мощности.
20. Корректирование частотных характеристик в области верхних частот и
переходной характеристики в области малых времен. Выигрыш в площади
усиления. Определение параметров усилителя, обеспечивающих заданную
частотную характеристику. Индуктивная коррекция. Корректирование
характеристик с помощью цепей обратной связи. Высокочастотная
эмиттерная коррекция.
21. Корректирование частотных характеристик усилительного каскада в
области нижних частот и переходной характеристики в области больших
времен. Цепи, позволяющие изменять АЧХ усилителя.
22. Требования, предъявляемые
к
усилителям
постоянного
тока.
Особенности обеспечения рабочей точки транзисторов в этих усилителях.
Причины возникновения дрейфа нуля и способы его уменьшения.
Применение оптронов.
23. Усилители постоянного тока с преобразованием сигнала.
Принципы
построения, основные преимущества и недостатки.
24. Значение операционных усилителей в современной радиоэлектронике.
Основные показатели операционных усилителей и предъявляемые к ним
требования. Типовые структуры и каскады операционных усилителей.
Обеспечение устойчивости операционных усилителей, охваченных обратной
связью.
Операционные
усилители
-
основные
элементы
устройств
аналоговой обработки сигналов.
25. Инвертирующие и неинвертирующие усилители с точным значением
коэффициента усиления. Устройства, осуществляющие суммирование,
вычитание, дифференцирование, интегрирование над сигналом.
26. Активные RC-фильтры и способы их реализации. Реализация активных
RC-фильтров с помощью операционных усилителей, охваченных частотно18
зависимой обратной связью.
Литература
1. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных
устройств: Учебник для вузов. Для направления «Радиоэлектроника»,
«Электроника и микроэлектроника». М: Радио и связь, 2005.-320с.
2. Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая
электроника. М: Горячая линия – Телеком, 2000.
3. Красько А.С. Схемотехника аналоговых электронных устройств:
Учебное пособие. Томск: Томский государственный университет систем
управления и радиоэлектроники, 2005. – 178с.
7. Оптические направляющие среды и пассивные компоненты
волоконно-оптических линий связи (ВОЛС)
1. Теоретическое описание мод в трехслойном планарном волноводе. Теория
оптических мод на основе лучевого приближения.
2. Решения уравнений Максвелла для планарных и цилиндрических
волноводов. Решения в общем виде. Особенности решений для планарных
волноводов. Особенности решений для цилиндрических волноводов.
3. Многомодовые ступенчатые волокна. Многомодовые градиентные
волокна. Одномодовые волокна. Геометрические параметры оптоволокна.
Относительная разность показателей преломления. Числовая апертура
оптоволокна. Нормированная частота. Номенклатура мод. Количество мод.
Длина волны отсечки.
4.
Конструкции
и
параметры
оптических
кабелей.
Классификация
оптических кабелей. Типы и конструкции оптических кабелей. Определение
функциональных параметров оптических кабелей.
5. Оптические соединители. Разъемные оптические соединители. Типы
конструкций разъемных соединителей. Вносимые потери для разъемных
соединителей. Сварное соединение волокон. Сравнение характеристик
разъемного соединения и сварного соединения. Оптические разветвители.
19
Древовидный разветвитель. Звездообразный разветвитель. Оптический
ответвитель. Основные технические параметры WDM фильтров. Оптические
изоляторы.
Оптические
аттенюаторы.
Оптические
переключатели.
Волоконно-оптические фильтры. Оптические кроссы, коммутационные
панели и оптические коммутаторы.
6. Базовые сведения о структурированных кабельных системах (СКС).
Стандарт ISO/IEC 11801:2002(E). Структура кабельной системы.
7. Топология структурированных кабельных систем. Взаимное соединение
систем СКС и присоединение к ней активного оборудования. Понятия
“Канал” и “Стационарная линия”. Компонентный состав структурированной
кабельной системы.
8. Компонентный состав волоконно-оптической части СКС. Тестирование
оптоволоконных линий и каналов СКС. Топология оптических каналов СКС.
Требования стандарта ISO/IEC 11801:2002(E) к ослаблению в волоконнооптических каналах СКС.
9. Требования к волоконно-оптическим кабелям в составе СКС. Требования к
оптоволоконным
коммутационным
устройствам
СКС.
“Полярность”
оптических коннекторов и адаптеров.
10. Природа взаимных влияний в оптических кабелях. Переходные помехи в
световодах.
Ослабление
поля
помех
за
счет
защитного
покрытия.
Защищенность от взаимных помех в оптических линиях.
11. Общие положения по проектированию волоконно-оптических систем
передачи.
12 Этапы проектирования ВОСП. Технико-экономическое обоснование
проекта. Выбор и утверждение трассы строительства ВОСП. Задание на
проектирование. Технорабочий проект. Рабочие чертежи.
13. Выбор типа системы передачи, марки оптического кабеля и трассы
строительства ВОСП. Понятие бюджета линии связи. Расчетные допуски для
линии связи. Бюджет времени нарастания оптического сигнала. Определение
уровней оптической мощности.
20
14. Организация работ по строительству ВОСП. Законы суммирования
параметров передачи оптических волокон и группирование оптических
кабелей.
15.
Определение
доступности
и
безотказности
системы
передачи.
Безотказность и форс-мажорные обстоятельства. Определение отказа канала.
Оценка надежности оборудования в составе ВОСП. Методы минимизации
необходимых запасных узлов.
16. Оборудование для
тестирования
элементов ВОСП. Применение
оптических тестеров для диагностики параметров ВОЛС.
17. Оптическая рефлектометрия в частотной области (OFDR). Особенности
систем зондирования трактов ВОСП с линейной частотной модуляцией
непрерывного оптического излучения.
18. Оптические спектроанализаторы. Анализаторы световых сигналов.
Оптические каналы супервизорного контроля.
Литература
1.
Цифровые и аналоговые системы передачи : Учеб.для вузов/
В.И.Иванов, В.Н.Гордиенко, Г.Н.Попов и др.; Под ред. В.И.Иванова. -2-е
изд.. -М.: Горячая Линия - Телеком, 2003.-232 с.
2.
Гитин В.Я.Волоконно-оптические системы передачи : Учеб.пособие
для сред.спец.учеб.заведений/ В.Я. Гитин, Л.Н.Кочановский. - М.: Радио и
связь, 2003.-128 с.
3.
Телекоммуникационные системы и сети. В 3 томах : Учебное пособие.
-М. : Горячая Линия – Телеком, Т.1 : Современные технологии/ Б.И. Крук,
В.Н.Попантонопуло, В.П.Шувалов; Под ред. проф. В.П.Шувалова. -3-е изд.,
испр. и доп.. -2004.-647 с.
4.
Сухман С. М. Синхронизация в телекоммуникационных системах:
анализ инженерных решений / Сухман, Сергей Маратович, Бернов, Аркадий
Валентинович, Шевкопляс, Борис Владимирович. -М.: Эко-Трендз, 2002.272с.
21
5.
Скляров О.К. Современные волоконно-оптические системы передачи,
аппаратура и элементы / Скляров Олег Константинович. –М. : ООО
Издательство «СОЛОН-Р», 2001. – 237 с.
6.
Фриман Р. Волоконно-оптические системы связи / М.: Изд.
«Техносфера», 2004. – 496 с.
7.
Френсис О. ПМД, ее источники и измерение в полевых условиях,/
Электронный ресурс - www.lightwave-russia.com // LIGHTWAVE, - 2004 № 2, с. 38 - 40
22