Рабочая программа дисциплины "Радиотехнические цепи и сигналы"

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

гАОУ СПО СО КАМЕНСК-УРАЛЬСКИЙ РАДИОТЕХНИКУМ

                                                                                     УТВЕРЖДАЮ

                                      Зам.  директора
                                           по учебной работе

                                                               ____________ Н.В.Казанская  

                                                             «_____»   __________  2013  г.

рабочая ПРОГРАММа УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ОП.15 РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

вариативной части  основной профессиональной образовательной программы

среднего профессионального образования по специальности

210414 ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ (В МАШИНОСТРОЕНИИ)

Каменск-Уральский, 2013

Рабочая программа вариативной учебной дисциплины разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта (далее – ФГОС) по специальности среднего профессионального образования (далее СПО), входящей в состав укрупненной группы специальностей 210000 Электронная техника, радиотехника и связь, по направлению подготовки 210400 Радиотехника:

210414 Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники
(в машиностроении);

Проведена внутренняя техническая и содержательная экспертиза рабочей программы вариативной учебной дисциплины «Радиотехнические цепи и сигналы».

            Эксперт:  М.М. Зарипова, методист высшей квалификационной категории ГАОУ СПО СО «Каменск-Уральский радиотехнический техникум»

ОДОБРЕНА  предметной (цикловой) комиссией электро- и радиопрофиля

Протокол заседания П(ц)К    №   от «__»___________2013 г.

Председатель П(ц)К    ____________ О.А.Лоскутова

 

 

Авторы:

Григорьева Анна Викторовна, преподаватель специальных дисциплин,
ГАОУ СПО СО «Каменск - Уральский радиотехнический техникум»

Рецензенты:

СОДЕРЖАНИЕ

	стр.
1.      ПАСПОРТ  рабочей ПРОГРАММЫ вариативной УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ	4
2.      СТРУКТУРА и содержание вариативной УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ	5
3.      условия реализации рабочей программы вариативной учебной дисциплины	13
4.      Контроль и оценка результатов Освоения вариативной учебной дисциплины	14

1. паспорт ПРОГРАММЫ ВАРИАТИВНОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ОП.15 РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

1.1. Область применения программы

Рабочая программа учебной дисциплины является частью основной профессиональной образовательной программы в соответствии с ФГОС по специальности СПО, входящей в состав укрупненной группы специальностей 210000 Электронная техника, радиотехника и связь, по направлению подготовки 210400 Радиотехника:

210414 Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники (в машиностроении).

Рабочая программа учебной дисциплины может быть использована в дополнительном профессиональном образовании, в основной профессиональной образовательной программе среднего профессионального образования углубленной подготовки  по специальности «Техническое обслуживание и ремонт радиоэлектронной техники», в основных профессиональных образовательных  программах среднего профессионального образования группы специальностей 210000 Электронная техника, радиотехника и связь.

1.2. Место дисциплины в структуре основной профессиональной образовательной программы: учебная дисциплина «Радиотехнические цепи и сигналы» входит в вариативную часть профессионального цикла.

1.3. Цели и задачи дисциплины – требования к результатам освоения дисциплины:

В результате освоения дисциплины обучающийся должен

уметь:

-      подбирать по справочным материалам необходимые радиокомпоненты для заданных условий работы радиоаппаратуры;

-     анализировать работу радиотехнических цепей, производить по заданным параметрам конструктивный расчет радиотехнических цепей;

знать:

-   физические основы  передачи информации с помощью   электромагнитных волн;

     структурные схемы каналов связи;

-     классификацию видов сигналов, их спектры;

-      линейные электрические цепи с сосредоточенными параметрами и их влияние на радиосигналы;

-     последовательный и параллельный колебательный контур,  конструктивный расчет элементов контура, связанные контуры, фильтры;

-     амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики линейных электрических цепей;

-     линейные электрические цепи с распределенными параметрами;

-      режимы бегущих и стоячих волн, смешанные волны в длинных линиях;

-     конструктивные и функциональные длинные линии;

-     волноводы;

-      отрезки длинных линий и объемные резонаторы как колебательные системы;

-     нелинейные и параметрические электрические цепи, их характеристики;

-     методы анализа нелинейных цепей;

-        нелинейные преобразования сигналов в канале связи:  классификация видов модуляции, процессы модуляции и детектирования, простейшие схемы модуляторов и детекторов.

1.4. Рекомендуемое количество часов на освоение программы дисциплины:

максимальной учебной нагрузки обучающегося - 144 часов, в том числе:

обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 96 часов;

самостоятельной работы обучающегося 48 часов.

2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ВАРИАТИВНОЙ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Объем учебной дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Объем часов
Максимальная учебная нагрузка (всего)	144
Обязательная аудиторная учебная нагрузка (всего)	96
в том числе:
лабораторные занятия	36
практические занятия	12
Самостоятельная работа обучающегося (всего)	48
в том числе:
Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем).	6
Подготовка к практическим работам с использованием методических рекомендаций преподавателя, оформление практических работ.	6
Работа с профессионально-ориентированной информацией (справочниками, каталогами, учебной литературой) по составлению опорного  конспекта по темам и ответов на вопросы.	16
Решение  задач (по заданию преподавателя).	20
Итоговая аттестация в форме дифференцированного зачёта

2.2. Тематический план и содержание вариативной учебной дисциплины ОП.15 РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ

Наименование разделов и тем	Содержание учебного материала, лабораторные и практические работы, самостоятельная работа обучающихся		Объем часов	Уровень освоения
1	2		3	4
Раздел 1 Основы передачи информации с помощью электромагнитных волн			20
Тема 1.1 Передача информации с помощью электромагнитных волн	Содержание учебного материала		16
	1.1.1	Основные понятия  о передаче  информации с помощью электромагнитных волн. Понятие об информации. Сообщения и сигналы. Источник и получатель информации.		3
	1.1.2	Структурные схемы каналов связи. Электромагнитные волны – носитель информации. Понятие о радиоволнах. Деление радиоволн на диапазоны. Радиотехнический канал передачи информации и его структурная схема. Назначение элементов схемы.
	1.1.3	Радиотехнические сигналы и их спектры. Электрический сигнал – носитель информации. Детермированные и случайные сигналы. Периодические и непериодические сигналы, непрерывные и дискретные. Анализы сигналов: временной и спектральный.
	1.1.4	Модулированные радиосигналы. Амплитудно-модулированный (АМ) радиосигнал, его анализ. Математическое представление АМ-сигнала. Спектр сигнала, ширина спектра, коэффициент амплитудной модуляции. Передача и прием АМ сигнала, модуляция спектром управляющего сигнала.
	1.1.5	Частотно - модулированный сигнал (ЧМ). Частотная модуляция, как вид угловой модуляции. Связь частотной и фазовой модуляций. Девиация частоты, индекс модуляции и его влияние на ширину спектра передаваемой информации.  Математическое выражение ЧМ сигнала, спектр сигнала, ширина спектра.
	1.1.6	Основные виды импульсной модуляции.

	Лабораторные работы			4
	1	Лабораторная работа №1. Исследование формы и спектра периодических сигналов
Раздел 2 Линейные электрические цепи с сосредоточенными параметрами				44
Тема 2.1    Частотно-избирательные узлы радиоаппаратуры	Содержание учебного материала			14
	2.1.1	Свободные колебания в контуре. Идеальный колебательный контур. Свободные колебания в идеальном контуре. Вывод формулы для частоты свободных колебаний. Уравнения тока и напряжения свободных колебаний. Запасенная энергия в конденсаторе, запасенная энергия в катушке индуктивности, волновое сопротивление контура. Реальный колебательный контур. Свободные колебания в реальном контуре, постоянная времени контура, коэффициент затухания, логарифмический декремент затухания, длительность свободных колебаний, условие возникновения колебаний. Частота свободных колебаний в реальном контуре.			3
	2.1.2	Последовательный колебательный контур. Вынужденные колебания в последовательном колебательном контуре, их особенности. Входное сопротивление контура и его зависимость от частоты. Векторные диаграммы, характеризующие работу контур. Резонанс в последовательном колебательном контуре. Абсолютная, относительная и обобщенная расстройка. Уравнение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) контура. Фазочастотная характеристика (ФЧХ) последовательного контура. Влияние добротности на форму АЧХ и ФЧХ последовательного контура. Избирательность и полоса пропускания последовательного колебательного контура, влияние внутреннего сопротивления и шунтирующих сопротивлений на избирательность и полосу пропускания контура. Энергетические соотношения в контуре, их количественная оценка. Назначение генератора в последовательном колебательном контуре. Установление колебаний в контуре. Применение резонанса напряжений в радиотехнике. Согласование контура со спектром принимаемого сигнала.
	2.1.3	Параллельный колебательный контур. Вынужденные колебания в параллельном колебательном контуре. Векторные диаграммы, характеризующие работу контура, входное сопротивление контура при различных значениях частоты. Резонанс в параллельном колебательном контуре. Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) и фазочастотные характеристики (ФЧХ) параллельного контура. Влияние внутреннего сопротивления генератора, питающего контур и шунтирующего сопротивления на АЧХ параллельного колебательного контура. Контуры второго и третьего вида, коэффициент включения. Применение параллельного колебательного контура.
	2.1.4	Связанные контуры. Понятие о связанных контурах, виды связи: трансформаторная, автотрансформаторная, внутриемкостная и внешнеемкостная связи. Коэффициенты связи. Входное сопротивление системы связанных контуров. Вносимые сопротивления, физический смысл вносимых сопротивлений, зависимость вносимых сопротивлений от частоты. Векторные диаграммы связанных контуров, настройка связанных контуров, частные резонансы, полный резонанс. Энергетические соотношения при полном резонансе. Амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики системы связанных контуров. Влияние коэффициента связи на АЧХ и ФЧХ, частоты связи. Полоса пропускания системы связанных контуров и ее зависимость от коэффициента связи, избирательность системы связанных контуров. Применение связанных контуров.
	1.2.5	Электрические фильтры. Назначение, классификация и параметры электрических фильтров, условия пропускания, характеристическое сопротивление. Фильтры типа «К»: нижних частот, верхних частот, полосовые фильтры, основные расчетные формулы. Недостатки фильтров типа «К». Фильтры типа «М», преимущества и недостатки фильтров типа «М» перед фильтрами типа «К». Резистивно-емкостные пассивные и активные фильтры. Фильтры сосредоточенной избирательности. Фильтры сосредоточенной избирательности на связанных контурах, пьезоэлектрические и магнитострикционные фильтры, понятие о цифровых фильтрах.
	Лабораторные работы			24
	1	Лабораторная работа № 2. Исследование свободных колебаний в контуре.
	2	Лабораторная работа № 3. Исследование параметров последовательного колебательного контура.
	3	Лабораторная работа № 4. Исследование параметров параллельного колебательного контура.
	4	Лабораторная работа № 5. Исследование влияния степени связи на форму резонансных характеристик связанных контуров.
	5	Лабораторная работа № 6. Исследование фильтров типа «К».
	6	Лабораторная работа № 7. Исследование фильтров сосредоточенной избирательности.
	Практические занятия			6
	1	Практическая работа № 1. Расчет параметров последовательного контура.
	2	Практическая работа № 2. Конструктивный расчет элементов контура.
	3	Практическая работа № 3. Расчет амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) системы связанных контуров.
Раздел 3 Физические основы передачи энергии в длинной линии				20
Тема 3.1  Линейные электрические цепи с распределенными параметрами	Содержание учебного материала			10
	3.1.1	Длинные линии, определение длинной линии, ее эквивалентная электрическая схема и схема замещения. Распространение электромагнитных волн в линии. Первичные и вторичные параметры длинной линии. Уравнение для тока и напряжения в любом сечении линии. Режим бегущих волн в длинной линии. Уравнение бегущих волн напряжения и тока в линии без потерь и с потерями. Входное сопротивление линии. Стоячие волны в линии. Условие отражения волн напряжения и тока от концов разомкнутой линии. Образование стоячей волны. Уравнение стоячей волны тока и напряжения. Входное сопротивление разомкнутой линии и его зависимость от длины линии. Режим стоячей волны в короткозамкнутой линии. Входное сопротивление. Стоячие волны в линии, нагруженной на реактивное сопротивление. Смешанные волны в линии. Коэффициенты, характеризующие отражение волн. Режим работы линии без потерь, нагруженной на активное сопротивление больше или меньше волнового сопротивления линии. Режим работы линии, нагруженной комплексным сопротивлением. Резонансные отрезки длинных линий.			3
	3.1.2	Фидеры, определение фидера. Требования, предъявляемые к фидерам. Разновидности фидеров: симметричные, коаксиальные, полосковые. Согласование фидера с нагрузкой: четвертьволновым трансформатором, ступенчатыми и плавными переходами, компенсирующими реактивными цепями. Принцип их работы.
	3.1.3	Волноводы и объемные резонаторы. Назначение волноводов, типы волн в волноводах, затухание волн в волноводах, критическая длина волны. Волна Н10 в прямоугольном волноводе. Скорость распространения волн в  волноводах, длина волны в волноводе. Режимы работы волноводов, связь волновода с нагрузкой и возбуждение волноводов. Объемный резонатор как колебательная система, типы волн в резонаторах, резонансная длина волны. Разновидности объемных резонаторов. Их конструкции, достоинства и недостатки.
	3.1.4	Элементы и узлы волноводных трактов. Переходы, их разновидности и требования к ним. Соединения (сочленения) неподвижного и подвижного типа. Разветвления в волноводах. Ферриты в волноводах, ферритовые вентили и циркуляторы.
	Лабораторные  работы			8
	1		Лабораторная работа № 8. Исследование коаксиальной длинной линии.
	2		Лабораторная работа № 9. Исследование волноводов.
	Практические занятия			2
	1		Практическая работа №  4. Расчёт параметров длинных линий.
Раздел 4 Основные понятия  о нелинейных и параметрических цепях				58
Тема 4.1 Нелинейные и параметрические цепи	Содержание учебного материала			6
	4.1.1	Нелинейные электрические цепи, их характеристики и параметры. Основные понятия о нелинейных и параметрических элементах. Характеристики и параметры нелинейных элементов. Аппроксимация характеристик нелинейных элементов. Виды аппроксимирующих функций.			3
	4.1.2	Методы гармонического анализа. Методы анализа нелинейных электрических цепей. Задача гармонического анализа. Метод кратных аргументов. Метод угла отсечки (Метод Берга). Метод трех и пяти ординат.
	4.1.3	Применение нелинейных цепей в радиотехнике.
	Практические занятия			4
	1	Практическая работа № 5. Аппроксимация характеристик нелинейных элементов.
	2	Практическая работа № 6. Гармонический анализ нелинейных цепей.

Самостоятельная работа обучающихся (внеаудиторная) 1. Систематическая проработка конспектов занятий, учебной и специальной технической литературы (по вопросам к параграфам, главам учебных пособий, составленным преподавателем). 2. Подготовка к практическим работам с использованием методических рекомендаций преподавателя, оформление практических работ. 3. Работа с профессионально-ориентированной информацией (справочниками, каталогами, учебной литературой) по составлению опорного  конспекта по темам, определению основных понятий и ответов на вопросы:     3.1. Информация, формы представления информации? 3.2. Электромагнитная волна, длина волны, скорость распространения электромагнитной волны? 3.3. Радиотехнические сигналы, детермированные и случайные? 3.4. Периодические сигналы, виды анализа периодических сигналов? 3.5. Свободные колебания в идеальном электрическом контуре, параметры колебаний? 3.6. Свободные колебания в реальном электрическом контуре, параметры колебаний? 3.7. Резонанс, понятие резонанса, резонанс в последовательном колебательном контуре, сопротивление контура при резонансе? 3.8. Добротность последовательного контура, применение последовательного контура? 3.9. Резонанс в параллельном колебательном контуре, добротность, сопротивление при резонансе? 3.10. Параллельный контур I, II , III видов их отличие и назначение? 3.11. Связанные контуры, виды связи, проблемы, решаемые связанными контурами? 3.12. Электрические фильтры, классификация, назначение, полоса пропускания? 3.13. «Длинные» линии, определение, назначение, режимы работы длинных линий? 3.14. Волноводы, типы волн в волноводе, назначение? 3.15. Объемные резонаторы, назначение, критическая длина волны в волноводе? 3.16. Нелинейные элементы и нелинейные цепи, преобразования с помощью нелинейных элементов? 3.17. Аппроксимация нелинейных элементов? 3.18. Гармонический анализ нелинейных электрических цепей, методы гармонического анализа? 4. Решить задачи  (по заданию преподавателя): 4..1 Свободные колебания в контуре имеют начальную амплитуду тока 50 мА и период 1 мкс. Определить: L, C, R, Q, tи, d, если d=0,08. 4.2. Амплитуда выходного напряжения, снимаемого с ёмкости последовательного контура равна 60 В, ЭДС генератора 0,4 В. Контур настроен на резонанс с частотой генератора 500 кГц и имеет активное сопротивление 4 Ом. Определить индуктивность, ёмкость контура, амплитуду тока в нём и напряжение на всех элементах. 4.3. Найти добротность контура согласованного со спектром АМ сигнала, если верхняя боковая частота спектра 520 кГц, а нижняя 480 кГц. Определить взаимоиндуктивность между контурами, если оба контура настроены в резонанс с частотой генератора. Элементы контуров: L1=L2=75 мкГн; С1=С2=200 пФ; R1= R2=4 Ом. Коэффициент полезного действия системы контуров составляет 50%. 4.4. Расстояние между осями проводов двухпроводной линии 1 мм. Найдите волновое сопротивление линии, КСВН при работе на активную нагрузку 300 Ом. 4.5. Определите скорость распространения электромагнитных волн в среде, имеющей m=1; e=2,25. Определите коэффициенты фазы и волновое сопротивление, если частота генератора f0=10 ГГ.	48
Дифференцированный зачет	2
Всего:	144

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)

3. условия реализации программы ВАРИАТИВНОЙ УЧЕБНОЙ дисциплины

3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация программы дисциплины осуществляется в  кабинете электротехники и  электронной техники, лаборатории вычислительной техники и лаборатории материаловедения, электрорадиоматериалов и радиокомпонентов, измерительной техники и радиотехники.

Оборудование кабинета электротехники и электронной техники приведено в Приложении 1.

Оборудование лаборатории вычислительной техники приведено в Приложении 2.

Оборудование лаборатории материаловедения, электрорадиоматериалов и радиокомпонентов, измерительной техники и радиотехники приведено в Приложении 3.

Технические средства обучения:

-проектор мультимедийный;

-экран настенный;

-комплект  лицензионного программного обеспечения Multisim;

-комплект  лицензионного программного обеспечения Microsoft Word.

 

3.2. Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

1 Каганов В.И., « Радиотехника», 2005, 2006, ИЦ «Академия».

2 Мышляева И.М. Цифровая схемотехника: учебник для студентов учреждений СПО. 2005 г.

 Дополнительные источники:

Аксельрод С.М. И др. Задачник по радиотехнике и радиолокации. - М.:, Л.:
Белоцерковский Г.Б. Основы радистехники. - М.:Советское радио, 1968.
Государственное энергетическое издательство, 1962.
Дубровский В.А., Гордеев В.А. Радиотехника и антенны, 1992.
Методическое пособие для проведения лабораторно-практических работ.
Райнус А.С.. Лабораторный практикум по основам радиотехники и антеннам. - М.:
Высшая школа, 1973.
Шинаков Ю.С.. Колодяжный Ю.М. Основы радитехники. - М.: Радио и связь, 1983.

 

4. Контроль и оценка результатов освоения ВАРИАТИВНОЙ УЧЕБНОЙ Дисциплины

 

Контроль и оценка результатов освоения дисциплины осуществляется преподавателем в процессе проведения практических занятий и лабораторных работ, тестирования, а также выполнения обучающимися заданий в рамках самостоятельной работы. Предусматривается формирование отчетов по практическим работам, самостоятельным работам, индивидуальным заданиям обучающихся.

Результаты обучения (освоенные умения, усвоенные знания)	Формы и методы контроля и оценки результатов обучения
умеет: -     подбирать по справочным материалам необходимые радиокомпоненты для заданных условий работы радиоаппаратуры; -     анализировать работу радиотехнических цепей, производить по заданным параметрам конструктивный расчет радиотехнических цепей;	текущий контроль педагога в форме в форме оценки защиты выполнения лабораторных и практических, самостоятельных работ,   итоговый контроль в форме дифференцированного зачета
знает: - физические основы  передачи информации с помощью   электромагнитных волн; структурные схемы каналов связи; -     классификацию видов сигналов, их спектры; -      линейные электрические цепи с сосредоточенными параметрами и их влияние на радиосигналы; -     последовательный и параллельный колебательный контур,  конструктивный расчет элементов контура, связанные контуры, фильтры; -     амплитудно-частотные и фазо-частотные характеристики линейных электрических цепей; -     линейные электрические цепи с распределенными параметрами; -      режимы бегущих и стоячих волн, смешанные волны в длинных линиях; -     конструктивные и функциональные длинные линии; -     волноводы; -      отрезки длинных линий и объемные резонаторы как колебательные системы; -     нелинейные и параметрические электрические цепи, их характеристики; -     методы анализа нелинейных цепей; нелинейные преобразования сигналов в канале связи:  классификация видов модуляции, процессы модуляции и детектирования, простейшие схемы модуляторов и детекторов.	текущий контроль педагога в форме в форме тестирования, оценки защиты выполнения практических, самостоятельных работ, итоговый контроль в форме дифференцированного зачета