Реферат: Уровень подготовки абитуриентов, их кругозор и эрудицию, умение научно обоснованно и творчески решать задачи исследовательского и производственного характера

I. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ВСТУПИТЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ

ПО НАПРВЛЕНИЮ


Собеседование определяет уровень подготовки абитуриентов, их кругозор и эрудицию, умение научно – обоснованно и творчески решать задачи исследовательского и производственного характера.


II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ


2.1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ЦЕПЕЙ


2.1.1. Основные законы и свойства электрических цепей


Предмет и задачи теории цепей. Исторический очерк, примеры, связь с радиотехническими дисциплинами. Основные сведения об электрических цепях. Идеальные элементы электрических цепей. Реальные элементы электрических цепей. Законы Ома и Кирхгофа. Баланс мощностей в цепи. Простейшие примеры применения законов Ома и Кирхгофа для расчета цепей. Топология цепей. Узел, ветвь, контур. Свойства последовательного, параллельного и смешанного включения элементов. Мощность и работа постоянного тока.


^ Электрические цепи постоянного тока


Расчет цепей методами уравнений Кирхгофа и контурных токов. Метод непосредственного применения уравнений Кирхгофа. Сущность метода контурных токов для расчета цепей. Расчет цепей методами узловых потенциалов и двух узлов. Сущность метода узловых напряжений. Особенности метода двух узлов. Примеры расчета цепей указанными методами. Основные теоремы теории цепей. Теоремы об источниках тока и напряжения и их применение для расчета цепей. Принцип суперпозиции и его применение для расчета цепей. Расчет цепей методами наложения и эквивалентного генератора. Примеры и особенности расчета цепей данными методами. Расчет цепей методом преобразования треугольника сопротивлений в звезду сопротивлений и наоборот. Потенциальная диаграмма. Способы решения систем алгебраических уравнений.


^ Линейные цепи при гармоническом воздействии


Гармонические колебания и их характеристики. Временная и векторная диаграммы цепи. Синусоидальный ток в цепях с резистором, индуктивностью и емкостью. Токи, напряжения и мощности в неразветвленных цепях переменного тока. Векторные диаграммы токов и напряжений, треугольники сопротивлений. Токи, напряжения и мощности в разветвленных цепях переменного тока. Векторные диаграммы токов и напряжений, треугольники сопротивлений. Особенности расчета разветвленных цепей. Математические операции с комплексными числами.


^ Методы расчета электрических цепей в комплексной форме


Токи, напряжения, мощности и сопротивления в комплексных формах записи. Операции над комплексными величинами. Сущность метода комплексных амплитуд. Схемы замещения цепей. Законы Ома и Кирхгофа в комплексной форме. Расчет цепей методами уравнений Кирхгофа и контурных токов в символической форме. Расчет цепей методами узловых напряжений и двух узлов в комплексной форме. Примеры расчета и особенности расчета схем переменного тока. Расчет цепей методами наложения и эквивалентного генератора в комплексной форме. Расчет цепей методом преобразования в комплексной форме. Баланс мощностей. Топографическая диаграмма цепи переменного тока. Сущность физического явления резонанса в контуре. Формула Томсона.


^ Колебательные системы


Последовательный колебательный контур. Характеристики контуров. Резонанс токов. АЧХ и ФЧХ контура. Параллельный колебательный контур. Резонанс напряжений. Частотные характеристики контура. Основные законы электромагнитной индукции.

Магнитосвязанные цепи. Характеристики магнитосвязанных цепей. Токи и напряжения в индуктивно-связанных цепях. Вносимые сопротивления и индуктивности. Трансформаторы. Идеализированный трансформатор. Схемы замещения трансформаторов. Типы трансформаторов и их применение в радиотехнике. Резонансы в индуктивно-связанных контурах. Расчет резонансных токов в индуктивно-связанных контурах. Характеристики связи контуров. Виды резонансов в связанных контурах Частотные характеристики реактивных элементов цепи. Основы анализа четырехполюсников. Классификация четырехполюсников. Уравнения передачи четырехполюсников. Методика расчета параметров четырехполюсника. Входные и передаточные характеристики четырехполюсника. Входные и передаточные АЧХ и ФЧХ простейших четырехполюсников. Согласующие и активные четырехполюсники. Согласование четырехполюсников по входу и выходу. Активные четырехполюсники. Операционный усилитель. Электрические фильтры. Основные типы и характеристики фильтров. Фильтры первого и второго порядков, их АЧХ, ФЧХ и избирательность. Фильтры Чебышева и Баттерворта. Активные RC фильтры. Методы моделирования и расчета фильтров с применением персонального компьютера. Преобразование Фурье, ряды Фурье.


^ Методы анализа электрических цепей .


Спектры периодических сигналов. Периодический сигнал и его спектр. Спектры простейших периодических сигналов. Спектр импульсных сигналов. Непериодические сигналы и их спектры. Основные свойства преобразования Фурье. Спектральная функция радиоимпульса. Дифференцирующие и интегрирующие цепи и их свойства. Переходные процессы в линейных цепях. Понятие коммутации и переходного процесса. Начальные условия. Законы коммутации. Методы расчета переходных процессов. Классический метод расчета переходных процессов. Алгоритм классического метода расчета. Определение свободных и вынужденных составляющих процесса. Метод переходных характеристик (интеграл Дюамеля). Переходная характеристика цепи. Интеграл Дюамеля. Нахождение реакции цепи на сигнал сложной формы. Примеры расчета цепей методом переходных характеристик. Свободные и переходные процессы в колебательном контуре. Режимы свободных колебаний. Характеристическое уравнение. Коэффициент и декремент затухания. Переходный процесс в интегрирующих и дифференцирующих цепях. Преобразование Лапласа. Оригинал и изображение. Изображения простейших функций. Основные свойства преобразования Лапласа. Теорема разложения. Формы представления сигнала. Операторный метод расчета цепей. Законы Ома и Кирхгофа в операторной форме. Операторные схемы замещения. Расчет переходных и импульсных характеристик цепей операторным методом. Примеры расчета. Распространение радиоволн в свободном пространстве. Уравнение линии для токов и напряжений. Падающая и отраженная волны. Фазовая скорость и длина волны. Линии без потерь. Согласование линии с нагрузкой. Расчет переходных процессов в линии без потерь. Электромагнитные наводки в линии.

Моделирование линий передачи сигналов.


^ Методы расчета нелинейных цепей


Характеристики нелинейных резистивных элементов. Нелинейные резистивные элементы. Методы аппроксимации вольт-амперных характеристик. Моделирование и расчет резистивного усилителя напряжения. Основные преобразования колебаний в нелинейных цепях. Выпрямление переменного напряжения. Ограничение уровня напряжения. Перемножение колебаний. Безынерционные нелинейные преобразования. Спектральный состав тока при гармоническом воздействии на нелинейный элемент. Нелинейные резонансные усилители и умножители частоты. Принцип работы нелинейного резонансного усилителя. Колебательная характеристика. Резонансное умножение частоты. Безынерционные нелинейные преобразования суммы гармонических сигналов. Бигармоническое воздействие на нелинейный элемент. Комбинационные частоты. Характеристики случайных процессов. Плотность распределения вероятностей. Получение модулированных сигналов. Принцип работы амплитудного модулятора. Получение сигналов с балансной и угловой модуляцией. Воздействие стационарных случайных сигналов на безынерционные нелинейные цепи. Плотность вероятности выходного сигнала после нелинейного преобразования. Принципы параметрического усиления. Одноконтурный параметрический усилитель. Двухконтурный параметрический усилитель.


^ 2.2. РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И СИГНАЛЫ
2.2.1.Спектральный анализ детерминированных сигналов

Радиоканал и его основные характеристики. Понятие о важнейших процессах и преобразованиях сигналов в радиотехнических цепях. Общая характеристика сигналов, используемых в радиотехнике и их классификация. Математические модели детерминированных сигналов.Краткий исторический очерк. Области приме­нения радиотехники: радиосвязь, радиолокация, радионавигация, радиоуправление, телевидение, исследование природных ресурсов и космического пространства. Проблема помехоустойчивости и электромагнитной совместимости радиотехнических систем. Периодические сигналы и их представление рядами Фурье. Тригонометрическая, гармоническая и комплексная формы ряда Фурье. Комплексный и гармонический спектры амплитуд и фаз периодических сигналов. Энергетические характеристики периодических сигналов. Примеры спектров наиболее широко используемых в радиотехнике моделей периодических сигналов. Распределение мощности в спектре периодического сигнала. Синтез периодических сигналов. Эффект Гиббса. Интегральное представление непериодических сигналов. Прямое и обратное преобразования Фурье. Комплексная спектральная плотность непериодического сигнала. Спектральная плотность амплитуд непериодического сигнала, ее смысл и свойства. Основные свойства преобразований Фурье (теоремы о спектрах). Примеры спектров наиболее часто используемых в радиотехнике импульсных непериодических сигналов. Связь между спектрами одиночных сигналов и их периодических последовательностей. Примеры расчета спектров сигналов сложной формы на основе теорем о спект­рах. Энергетические характеристики непериодических сигналов. Равенство Парсеваля. Особенности спектральной плотности амплитуд сигналов с неограниченной энергией. Автокорреляционная и взаимнокорреляционная функции сигналов, их связь с энергетическими и спектральными характеристиками. Практическая ширина спектра сигнала.Распределение энергии в спектре непериодического сигнала. Основные критерии оценки практической ширины спектра сигнала. Примеры корреляционных функций импульсных сигналов.


2.2.2^ .  Модулированные сигналы

Виды модуляции радиотехнических сигналов. Условие узкополосности модулированных сигналов. Радиосигналы с амплитудной модуляцией и их свойства. Спектральный анализ амплитудно-модулированных колебаний при тональной модуляции и модуляции произвольным периодичес­ким/непериодическим сигналом. Колебания с балансной и однополосной модуляцией. Требования к спектрам модулированных колебаний, обусловленные проблемой электромагнитной совместимости. Векторное представление амплитудно-модулированных сигналов. Радиосигналы с угловой модуляцией. Понятие мгновенной частоты и полной фазы колебания. Фазовая модуляция и частотная модуляция. Девиация частоты и индекс модуляции. Связь между частотной и фазовой модуляциями. Спектр однотонального колебания с угловой модуляцией. Практическая ширина спектра колебания с угловой модуляцией и ее зависимость от параметров радиосигнала. Сравнение радиосигналов с разными видами модуляции по ширине спектра и энергетическим характеристикам. Спектр однотонального колебания с угловой модуляцией при малых значениях индекса модуляции. Векторное представление сигналов с угловой модуляцией. Примеры расчета спектров радиосигналов при угловой модуляции последовательностью прямоугольных и пилообразных импульсов. Понятие базы сигнала на примере сигнала с линейной частотной модуляцией.


2.2.3^  Активные линейные цепи с постоянными параметрам