ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ «РОСТОВСКИЙ КОЛЛЕДЖ СВЯЗИ И ИНФОРМАТИКИ» РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ» для специальностей 210723 – «Сети связи и системы коммутации» 210709 – «Многоканальные телекоммуникационные системы» 2012 1 СОГЛАСОВАНО на заседании кафедры «Основ техники связи» ГБОУ СПО РО «РКСИ» Протокол № ____ от _______2012 г. Зав. кафедрой «ОТС» _________________В. Г. Панченко УТВЕРЖДАЮ Зам. директора по УР ГБОУ СПО РО «РКСИ» __________________Е.Л. Жукова «___» __________2012 г. Автор: преподаватель «РКСИ» Панченко В.Г. Рецензент: к.т.н., преподаватель «РКСИ» Ларионов А.П. 2 СОДЕРЖАНИЕ 1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 2. СТРУКТУРА И ДИСЦИПЛИНЫ 3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ДИСЦИПЛИНЫ 4. ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ стр. 4 УЧЕБНОЙ 6 УЧЕБНОЙ 15 КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 16 РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ 3 1. ПАСПОРТ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ «ТЕОРИЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗИ» 1.1. Область применения программы Рабочая программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальностям СПО: 210723 – Сети связи и системы коммутации; 210709 – Многоканальные телекоммуникационные системы. 1.2. В структуре основной профессиональной образовательной программы дисциплина входит в общепрофессиональный цикл 1.3. Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины: В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать общими компетенциями, включающими в себя способность: OK 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность. ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития. ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности. ОК 6. Работать в коллективе и команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями. ОК 7. Брать на себя ответственность за работу членов команды (подчиненных), результат выполнения заданий. ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации. ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности. ОК 10. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний (для юношей). В результате освоения дисциплины обучающийся должен обладать профессиональными компетенциями, включающими в себя способность: - для специальности 210723: ПК 1.1. Выполнять монтаж и производить настройку сетей проводного и беспроводного абонентского доступа. ПК 1.2. Осуществлять работы с сетевыми протоколами. ПК 1.4. Выполнять монтаж и первичную инсталляцию компьютерных сетей. - для специальности 210709: ПК 1.1. Выполнять монтаж и техническое обслуживание кабелей связи и оконечных кабельных устройств. ПК 1.2. Выполнять монтаж, первичную инсталляцию, мониторинг и диагностику цифровых и волоконно-оптических систем передачи. ПК 1.4. Проводить измерения параметров цифровых каналов, трактов, анализировать результаты измерений. В результате освоения дисциплины обучающийся должен уметь: применять основные законы теории электрических цепей, учитывать на практике свойства цепей с распределенными параметрами и нелинейных электрических цепей 4 различать непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые) сигналы, рассчитывать их параметры. В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать: классификацию каналов и линий связи, виды сигналов и их спектры; виды нелинейных преобразований сигналов в каналах связи; кодирование сигналов и преобразование частоты. 1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение программы дисциплины: максимальной учебной нагрузки обучающегося 132 часа, в том числе: обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 88 часов; самостоятельной работы обучающегося 44 часа. 5 2. СТРУКТУРА И ПРИМЕРНОЕ СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы Вид учебной работы Объем часов Максимальная учебная нагрузка (всего) 132 Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего) в том числе: лабораторные занятия практические занятия Самостоятельная работа обучающегося (всего) в том числе: домашняя работа по подготовке ответов на контрольные вопросы и работа с основной и дополнительной литературой 88 подготовка сообщений, рефератов и решение задач 23 22 16 44 21 Итоговая аттестация: 3-й семестр в форме дифференцированного зачета, 4-й семестр в форме экзамена 6 2.2. Примерный тематический план и содержание учебной дисциплины «Теория электросвязи» Наименование разделов и тем 1 Раздел 1. Тема 1.1. Введение Основные понятия и определения Тема 1.2 Сигналы электросвязи и их спектры Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся, курсовая работ (проект) (если предусмотрены) 2 Общие сведения о системах электросвязи Содержание учебного материала Краткая история развития электросвязи и современные тенденции. Информация, сообщения, сигналы (аналоговые и дискретные) Линия связи, система связи, канал связи. Структурная схема одноканальной системы электросвязи. Классификация систем электросвязи по видам передаваемых сообщений и среды распространения. Самостоятельная работа обучающихся: Основные термины, используемые в электросвязи Определения линии связи, канала связи, системы связи Структурные схемы электросвязи, в зависимости от вида передаваемых сообщений и среды распространения Содержание учебного материала Классификация сигналов электросвязи. Параметры аналоговых и цифровых сигналов. Периодические сигналы и их спектры. Непериодические сигналы и их спектры. Лабораторные работы: №1 «Исследование спектра аналогового сигнала» №2 «Исследование спектра цифрового сигнала» №3«Исследование спектра речевого сигнала» Практические занятия: №1 «Временное и спектральное представление сигналов» Самостоятельная работа обучающихся: Классификация сигналов по форме и по информативности Подготовка ответов на контрольные вопросы лабораторных работ, оформление отчетов Расчет спектра последовательности прямоугольных импульсов 7 Объем часов 3 Уровень освоения 4 17 2 1 2 2 6 2 3 2 Тема 2.1. Преобразование гармонического и бигармонического сигналов в нелинейной цепи Тема 2.2. Частотно-избирательные системы Тема 2.3 Умножение частоты Раздел 2. Методы и устройства преобразования и формирования сигналов Содержание учебного материала Анализ спектра отклика на гармоническое воздействие. Анализ спектра отклика на бигармоническое воздействие. 33 2 Практические занятия: №2 «Расчет спектра отклика нелинейной цепи на бигармоническое воздействие» 2 Самостоятельная работа обучающихся: Решение задач по построению спектра отклика НЭ на гармоническое и бигармоническое воздействие Подготовка ответов на контрольные вопросы практической работы, оформление отчета 2 Содержание учебного материала Реактивные фильтры нижних частот. Реактивные фильтры верхних частот. Реактивные полосовые фильтры. Реактивные режекторные фильтры. 2 Лабораторные работы: №4 «Исследование работы электрических фильтров» Самостоятельная работа обучающихся: Расчет фильтра нижних частот Расчет фильтра верхних частот Подготовка ответов на контрольные вопросы лабораторной работы, оформление отчета Содержание учебного материала Принцип умножения частоты. Схема умножителя частоты Область применения Лабораторные работы: №5 «Исследование умножителя частоты» Практические занятия: №3 «Расчет умножителя частоты методом угла отсечки» Самостоятельная работа обучающихся: Построение спектральных диаграмм сигналов в различных точках схемы умножителя для заданных коэффициентов умножения Подготовка ответов на контрольные вопросы лабораторной и практической работы, оформление отчетов 8 2 2 2 2 2 2 2 1 2 Тема 2.4. Преобразование частоты Содержание учебного материала Принцип преобразователя частоты. Схема преобразователя частоты. Область применения 2 Лабораторные работы: №6 «Исследование преобразователя частоты» 2 Практические занятия: №4 «Расчет преобразователя частоты» 2 2 Самостоятельная работа обучающихся: Изучение построения преобразователя на параметрических элементах, подготовка к практическому занятию и защите лабораторной работы 2 Тема 2.5 Автоколебательные системы Содержание учебного материала Общие сведения и классификация автогенераторов. Условие возникновения колебаний и работа автогенератора в стационарном режиме. Схема автогенератора LC типа. Стабилизация частоты, формы и мощности. Лабораторные работы: №7 «Исследование работы автогенератора LC типа» Самостоятельная работа обучающихся: Изучение принципа построения автогенераторов RC типа Подготовка ответов на контрольные вопросы лабораторной работы, оформление отчета Раздел 3. Формирование и детектирование модулированных сигналов Тема 3.1. Амплитудная модуляция Содержание учебного материала Временное и спектральное представление АМ сигнала. Характеристики АМ сигнала. Амплитудный модулятор Детектирование АМ сигнала Лабораторные работы: №8 «Формирование и детектирование сигналов с амплитудной модуляцией» Самостоятельная работа обучающихся: Работа с дополнительной литературой и Интернет ресурсами с целью определения применения АМ в технике электросвязи 9 2 2 2 2 12 2 2 2 2 Тема 3.2. Угловая модуляция Содержание учебного материала Временное и спектральное представление ЧМ сигнала. Характеристики ЧМ сигнала. Частотный модулятор Временное и спектральное представление ФМ сигнала Детектирование сигналов с угловой модуляцией. Практические занятия: №5 «Расчет спектра ЧМ сигнала при различных индексах модуляции» Самостоятельная работа обучающихся: Работа с дополнительной литературой и Интернет ресурсами с целью определения применения ЧМ и ФМ в технике электросвязи Раздел 4. Принципы построения цифровых систем передачи Тема 4.1 Функциональная схема цифровой системы передачи Тема 4.2. Цифровое представление аналоговых сигналов Содержание учебного материала Достоинства цифровых систем перед аналоговыми Последовательность преобразований сигналов и данных, их назначение Самостоятельная работа обучающихся: Работа с Интернет ресурсами с целью определения видов и параметров цифровых сигналов Содержание учебного материала Временное и спектральное представление дискретизированного сигнала. Теорема В.А. Котельникова. Процесс квантования. Шум квантования. Связь с разрядностью кодирования. Линейное и нелинейное квантование. Процесс кодирования Лабораторные работы: №9 «Дискретизация и восстановление непрерывных сигналов во времени» Практические занятия: №6 «Формирование ИКМ сигнала» Самостоятельная работа обучающихся: Формирование ДИКМ сигнала. Подготовка ответов на контрольные вопросы лабораторной работы, оформление отчетов. 2 2 2 15 2 1 2 2 2 2 2 10 2 2 Тема 4.3. Дельта модуляция (ДМ) Содержание учебного материала Принцип преобразования непрерывного сигнала в ДМ сигнал Структурная схема системы передачи информации, использующей ДМ. Сравнительная характеристика ИКМ и ДМ. Самостоятельная работа обучающихся: Решение задач по преобразованию непрерывного сигнала в ДМ сигнал. Раздел 5. Помехоустойчивое кодирование Тема 5.1 Основные принципы помехоустойчивого кодирования Тема 5.2. Блоковые коды Тема 5.3. Сверточное кодирование Тема 5.4. Шифрование Содержание учебного материала Основные определения. Виды помехоустойчивых кодов. 2 1 15 2 Самостоятельная работа обучающихся: Определение исправляющей способности кода при различном расстоянии Хемминга Содержание учебного материала Принципы блокового кодирования. Виды блоковых кодов, их избыточность и исправляющая способность. 2 2 2 Самостоятельная работа обучающихся: Подготовка к практическому занятию. Изучение принципа кодирования и исправляющей способности блоковых кодов. 2 Самостоятельная работа обучающихся: Комбинирование кодов Содержание учебного материала Цели шифрования Симметричные системы Асимметричные системы Самостоятельная работа обучающихся: Работа с дополнительной литературой и Интернет ресурсами с целью определения применения шифрования в технике электросвязи 11 1 1 Практические занятия: № 7 «Исправление ошибок с помощью блокового кода» Содержание учебного материала Основные определения Принципы сверточного кодирования и декодирования 1 2 1 1 2 1 1 Раздел 6. Основы теории цифровой модуляции и детектирования Тема 6.1. Основные сведения о цифровой модуляции Тема 6.2. Базовые виды цифровой модуляции Содержание учебного материала Определения и назначение цифровой модуляции. Векторное представление сигналов. Когерентное и некогерентное обнаружение сигналов. Корреляция и корреляционный приемник. Самостоятельная работа обучающихся: Работа с основной и дополнительной литературой, подготовка ответов по изучаемой теме, выполнение упражнений по построению корреляционного приемника. Содержание учебного материала Дискретная амплитудная манипуляция (ASK). Дискретная частотная манипуляция (FSK). Дискретная фазовая манипуляция (PSK). Детекторы сигналов с цифровой модуляцией Лабораторные работы: №10 «Исследование цифровых видов модуляции» Тема 7.1. Основные характеристики Каналов передачи 2 1 2 2 2 2 Самостоятельная работа обучающихся: Подготовка ответов на контрольные вопросы лабораторной работы и оформление отчета Тема 6.3. Цифровые виды модуляции на основе квадратурной модуляции 14 Содержание учебного материала Четырехпозиционная фазовая манипуляция (QPSK). Функциональная схема формирования QPSK радиосигнала. Квадратурная амплитудная манипуляция (QAM). Структурная схема модулятора QAM. Самостоятельная работа обучающихся: Демодуляция сигналов с QAM и QPSK Раздел 7. Каналы связи Содержание учебного материала Классификация каналов. Основные характеристики каналов. Типы каналов. Преобразование сигналов в каналах. 2 2 2 19 2 Самостоятельная работа обучающихся: Аддитивные помехи и квантовый шум 1 12 1 1 Содержание учебного материала Тема 7.2. Проводные линии Общие сведения о цепях с распространенными параметрами. Первичные и вторичные параметры. Режимы волн Лабораторные работы: №11 «Исследование режимов работы длинной линии» Тема 7.3. Волоконно-оптические кабельные линии Практические занятия: №8 «Расчет вторичных параметров длинной линии» Самостоятельная работа обучающихся: Подготовка ответов на контрольные вопросы лабораторной и практической работ, оформление отчетов. Содержание учебного материала . Конструктивные особенности волоконно-оптических линий Структурная схема волоконно-оптической системы передачи (ВОСП). Достоинства и недостатки ВОСП. Самостоятельная работа обучающихся: Работа с Интернет ресурсами и подготовка рефератов Тема 7.4. Радиолинии 2 2 2 2 2 1 2 Содержание учебного материала Классификация радиолиний. Принципы построения систем радиосвязи. 2 Самостоятельная работа обучающихся: Работа с основной и дополнительной литературой. Особенности распространения радиоволн различных диапазонов Тема 8.1. Общие принципы построения многоканальной системы передачи информации (СПИ) 2 Раздел 8. Многоканальная передача и многостанционный доступ Содержание учебного материала Структурная схема многоканальной системы передачи информации (СПИ). Основные положения линейной теории разделения сигналов. Самостоятельная работа обучающихся:: выполнение домашнего задания по теме Примерная тематика внеаудиторной самостоятельной работы Назначение блоков, входящих в структуру многоканальной СПИ Хаотический, линейный, централизованный доступ к каналу радиосвязи Международные названия методов множественного доступа абонентов к каналу связи 13 1 2 7 2 1 1 Тема 8.2. Многостанционный доступ с частотным разделением каналов (ЧРК) и временным разделением каналов (ВРК) Содержание учебного материала Формирование группового сигнала. Структурная схема многоканальной передачи сообщений с ЧРК. Самостоятельная работа обучающихся: Построение спектра группового сигнала Назначение блоков, входящих в структуру многоканальной СПИ с ЧРК Построение спектра группового сигнала Назначение блоков, входящих в структуру многоканальной СПИ с ВРК. 2 2 132 всего Для характеристики уровня освоения учебного материала используются следующие обозначения: 1. – ознакомительный (узнавание ранее изученных объектов, свойств); 2. – репродуктивный (выполнение деятельности по образцу, инструкции или под руководством) 3. – продуктивный (планирование и самостоятельное выполнение деятельности, решение проблемных задач) 14 1 3. УСЛОВИЯ РЕАЛИЗАЦИИ ПРОГРАММЫ ДИСЦИПЛИНЫ 3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению Реализация программы дисциплины требует наличия лаборатории «Теория электросвязи». Оборудование лаборатории: - посадочные места по количеству обучающихся; - рабочее место преподавателя; - приборы: осциллографы, генераторы, частотомеры, цифровые милливольтметры, - необходимая для проведения лабораторных и практических работ методическая литература. Технические средства обучения: - учебная лабораторная установка по курсу: «Теория электрической связи» (изготовитель: учебнометодический центр при Санкт-Петербургском государственном университете телекоммуникаций им.профессора М.А. Бонч-Бруевича), - компьютеры с лицензионным программным обеспечением, - мультимедийный проектор; - прикладное программное обеспечение: цифровая обработка сигналов «EDS», спектроанализатор «SPECTRUM», среда графического программирования «LabVIEW», презентации по всем темам дисциплины. 3.2. Информационное обеспечение обучения Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы Основные источники: Учебные издания, рекомендованные МО РФ и УМЦ СПО ФАС, для образовательных учреждений среднего профессионального образования. 1. К.Е. Румянцев, П.А. Землянухин, А.И. Окорочкой «Радиотехнические цепи и сигналы». М., ACADEMA, 2009. 2. В.Г. Панченко. «Основы теории электросвязи». Ростов-на-Дону, ФЕНИКС, 2012. Дополнительные источники: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. Р.Р. Биккенин, М.Н. Чесноков. «Теория электрической связи». М., ACADEMA, 2010. Ю.П. Акулиничев. «Теория электрической связи». Санкт-Петербург, ЛАНЬ, 2010 «Теория электрической связи». Под редакцией профессора Д.Д. Кловского. М., «Радиосвязь»,1999. В.А. Галкин. Цифровая мобильная связь. М., Горячая линия – Телеком, 2007. Б.И. Крук, В.Н. Попантонопуло, В.П. Шувалов. Телекоммуникационные системы и сети. Т.1 М., Горячая линия – Телеком, 2005. Л.Н. Волков, М.С. Немировский, Ю.С. Шипаков.Системы цифровой радиосвязи. М., ЭКОТРЕНДЗ, 2005. В.В. Крухмалев, В.Н. Гордиенко, А.Д. Моченов, В.И. Иванов, В.А. Бурдин, А.В. Крыжановский, Л.А. Марыкова. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. М., Горячая линия – Телеком,2004. В.Н. Гордиенко, М.С. Тверецкий. Многоканальные телекоммуникационные системы. М., Горячая линия – Телеком, 2005. С. Н. Кеепофонтов, Э.Л. Портнов. Направляющие системы электросвязи. Сборник задач. М., Горячая линия – Телеком, 2004. М.А. Быховский «Пионеры информационного века». М., «Техносфера» 2006. Интернет ресурсы: www.Ir.kiev.ua/teoria (спутниковые системы связи, беспроводные системы связи); www.twirpx.com/file/113220 (конспект лекций по курсу ТЭС); www.stuafiles.ru/dir/cat35/subj333/file14123.htme (лекции по ТЭС СибГУТИ Резван И.И.); www.regionbook.ru направляющие системы ЭС). 15 4. КОНТРОЛЬ И ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися индивидуальных заданий, проектов, исследований. Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания) Уметь: Формы и методы контроля и оценки результатов обучения - применять основные законы теории электрических цепей, учитывать на практике свойства цепей с распределенными параметрами и нелинейных электрических цепей; Лабораторные работы №№4,11 Практические работы №8 Выполнение самостоятельных индивидуальных заданий, тестирование, опросы, решение задач - различать непрерывные (аналоговые) и дискретные (цифровые) сигналы, рассчитывать их параметры; Лабораторные работы №№1,2,3 Практические работы №1 Выполнение самостоятельных индивидуальных заданий, тестирование, опросы, решение задач работ, устные работ, устные Знать: - классификацию каналов и линий связи, видов сигналов, их спектров; - виды нелинейных преобразований сигналов в каналах связи; - кодирование сигналов и преобразование частоты; Лабораторные работы №№1,2,3 Практические работы №1 Выполнение самостоятельных индивидуальных заданий, тестирование, опросы, подготовка рефератов Лабораторные работы №№5,6,8,10 Практические работы №№2,3,4,7 Выполнение самостоятельных индивидуальных заданий, тестирование, опросы. Лабораторные работы №9 Практические работы №№7,6 Выполнение самостоятельных индивидуальных заданий, тестирование, опросы, решение задач работ, устные работ, устные работ, устные Готовят к освоению профессиональных компетенций - для специальности 210723: ПК 1.1. Выполнять монтаж и производить настройку сетей проводного и беспроводного абонентского доступа. Лабораторные работы №№4,11 Практические работы №8 Выполнение самостоятельных индивидуальных заданий, тестирование, опросы, решение задач ПК 1.2. Осуществлять работы с сетевыми протоколами. Лабораторные работы №№1,2,3,4,11 Практические работы №№1,8 ПК 1.4. Выполнять монтаж и инсталляцию компьютерных сетей. Лабораторные работы №№1,2,3,5 Практические работы №1,4 Выполнение самостоятельных индивидуальных заданий, тестирование, опросы, решение задач первичную 16 работ, устные работ, устные - для специальности 210709: ПК 1.1. Выполнять монтаж и техническое обслуживание кабелей связи и оконечных кабельных устройств. ПК 1.2. Выполнять монтаж, первичную инсталляцию, мониторинг и диагностику цифровых и волоконно-оптических систем передачи ПК 1.4. Проводить измерения параметров цифровых каналов, трактов, анализировать результаты измерений. Лабораторные работы №№1,2,3 Практические работы №1 Выполнение самостоятельных индивидуальных заданий, тестирование, опросы, подготовка рефератов Лабораторные работы №№5,6,8,10 Практические работы №№2,3,4,7 Выполнение самостоятельных индивидуальных заданий, тестирование, опросы. Лабораторные работы №9 Практические работы №№7,6 Выполнение самостоятельных индивидуальных заданий, тестирование, опросы, решение задач 17 работ, устные работ, устные работ, устные