2. Место дисциплины в системе дисциплин учебного плана
Б3.В.07. Дисциплина изучается в 8-м семестре.
Курс базируется на знаниях, полученных студентами в процессе изучения физики, электродинамики, математической физики и теории волновых процессов. Освоение курса является необходимым условием быстрой адаптации при работе в должности инженера, связанной с разработкой и эксплуатацией устройств СВЧ и антенн.
.
3. Объем дисциплины по видам учебной работы и формы контроля
| Виды занятий и формы контроля | Объем в 8-ом семестре |
| Лекции, ч/нед Практические занятия, ч/нед Лабораторные занятия, ч/нед Самостоятельные занятия, ч/нед Экзамены, шт/сем Зачеты, шт/сем Курсовые работы, шт/сем | 3 1 3 1 1 |
Общая трудоемкость дисциплины составляет 2 зач.ед.
Форма обучения _____дневная_____
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины по ГОС ВПО, разделы дисциплины по РПД и объемы по видам занятий
| № | Разделы дисциплины по ГОС ВПО* (дидактические единицы ГОС) | Разделы дисциплины по РПД** | Объем занятий***, час | Примечания | ||||
| Л | ПЗ | ЛЗ | Сам | |||||
| 1 | Принципы функционирования устройств СВЧ и антенн, аналитические и численные методы расчета | Принципы функционирования устройств СВЧ и антенн, аналитические и численные методы расчета | 8 | 2 | 6 | |||
| 2 | Сочетание методов электродинамики и теории цепей СВЧ | Сочетание методов электродинамики и теории цепей СВЧ | 12 | 2 | 12 | |||
| 3 | Узлы и элементы, их электрические модели и конструкции; | Узлы и элементы, их электрические модели и конструкции | 10 | 4 | 10 | |||
| 4 | Экспериментальное исследование и автоматизированное проектирование устройств СВЧ и антенн | Экспериментальное исследование и автоматизированное проектирование устройств СВЧ и антенн | 5 | 4 | 8 | |||
| 5 | Проблемы электромагнитной совместимости | Проблемы электромагнитной совместимости | 7 | 2 | 6 | |||
| Итого | Общая трудоемкость по ГОС ВПО: 90час. | Общая трудоемкость: 90 час. | 42 час. | 14 час. | _ час. | 42 час. | ___ час. | |
Принципы функционирования устройств СВЧ и антенн, аналитические и численные методы их расчета,
Предмет и содержание дисциплины. Классификация типов антенн и устройств СВЧ. История развития.
Типовые узлы и элементы, их электрические модели и конструкции
Классификация линий передач и краткий обзор по диапазонам волн. Основные параметры линии передачи. Типовые элементы тракта. Основные типы антенн Вибраторные, щелевые, линзовые и зеркальные антенны. Антенные решетки.
Делители мощности
Последовательные и параллельные делители. Пространственное деление мощности.
Сочетание методов электродинамики и теории цепей СВЧ.
Способы определения поля излучения антенны Представление поля излучения в виде ряда по пространственным гармоникам. Использование принципов эквивалентности. Использование векторного потенциала. Интегральное уравнение теории антенн.
Определение распределения тока в тонкой проволочной антенне. Диаграмма направленности симметричного вибратора. Входное сопротивление симметричного вибратора.
Методы расчета антенных решеток
Определение поля системы излучателей. Эквидистантные решетки. Интерференционные максимумы. Парциальная диаграмма. Влияние амплитудного и фазового распределений на диаграмму направленности антенной решетки.
Способы управления фазой элементов решетки
Управление с помощью дискретных фазовращателей различных типов. Частотное сканирование.
Входное сопротивление элемента решетки
Модель решетки в виде листа тока. Решетка вибраторов над экраном. Зависимость входного сопротивления от угла сканирования. Волноводные имитаторы.
Щелевые антенны
Принцип перестановочной двойственности. Входное сопротивление и диаграмма направленности щелевой антенны. Частотнонезависимые антенны.
Антенны эллиптической поляризации
Общие свойства эллиптически поляризованного поля. Сфера Пуанкаре.
Типы антенн эллиптической поляризации. Особенности их диаграмм направленности.
Апертурные антенны.
Поле излучения апертурной антенны. Дальняя и ближняя зоны. Влияние амплитудно-фазового распределения на диаграмму направленности. Рупорные антенны. Линзовые антенны. Зеркальные антенны.
Экспериментальное исследование и автоматизированное проектирование устройств СВЧ и антенн
Измерение параметров антенн. Пакеты программ HFSS, Microwave Office, Ansys.
Проблемы электромагнитной совместимости.
Характерные особенности антенн в зависимости от диапазона. Свойства антенн малых размеров. Способы увеличения рабочей полосы частот. Антенные устройства подвижной радиосвязи, радиорелейных линий, систем космической связи, радиолокационных и радиоастрономических систем.
Заключение
Перспективы развития устройств СВЧ и антенных систем.
5. Лабораторный практикум
Исследование входного сопротивления вибраторной антенны в зависимости от частоты
Исследование диаграмм направленности одиночной, двух и трех элементной антенны
Исследование диаграмм направленности рупорных антенн
Исследование диаграмм направленности зеркальной антенны
Исследование ферритового фазовращателя
Исследование структуры поля антенны в ближней зоне
6.Курсовая работа
В рамках курсовой работы студент осваивает методику расчета антенной системы исходя из требований, предъявляемых к ее диаграмме направленности, диапазону рабочих частот и мощности в режиме передачи. Кроме расчетов, выполняемых с помощью компьютера, представляются эскизы антенны и элементов фидерного тракта.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
7.1. Рекомендуемая литература
Основная
Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учебник для вузов. М.: Высш. Школа,1988. 432 с.
Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: Учебник для вузов./Г.А. Ерохин, О.В. Чернышев, Н.Д. Козырев и др. М.: Радио и Связь, 1996. 352 с.
Шанников Д.В. Излучение и распространение электромагнитных волн: Учебное пособие. Л.: ЛПИ, 1990. 64 с.
Акимов В.П., Утробин О.Б., Шанников Д.В. Излучение и распространение электромагнитных волн: Лабораторный практикум. СПб.: ЛГТУ, 1991. 99 с.
Шанников Д.В., Утробин О.Б., Жуков А.Д. Антенные устройства и распространение электромагнитных волн: Сборник задач. СПб.: СПбГТУ, 1998. 76 с.
Дополнительная
Цейтлин Н.Б. Антенная техника и радиоастрономия. М.: Сов. радио, 1976. 352 с.
Бабенко Л.А., Ферсман Г.А., Шанников Д.В. Рассеяние электромагнитных волн приемными антеннами: Учебное пособие. СПб.: СПбГТУ, 2000. 25 с.
Программу составил:
Д.ф.м.н., профессор Акимов В.П.. – профессор кафедры радиофизики СПбГПУ
1.3.08 Дисциплина Б3.В.08 «Введение в схемотехнику»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зач. ед. (88 часов)
1. Цели и задачи изучения дисциплины
Изучая настоящий курс, студенты получают представление об основах алгебры Буля, о способах построения и исследования основных классов электронных устройств. Эти знания необходимы им при выполнении учебных экспериментальных исследований с использованием элементов автоматизации и ЭВМ и в последующей практической работе.
Основной задачей курса является формирование у студентов:
1) Знаний основных способов построения и принципов работы электронных схем.
2) Практических навыков анализа и синтеза электронных устройств на базе современных интегральных цифровых и аналоговых микросхем.
3) Умения работать с литературой, самостоятельно решать задачи конструирования электронных устройств, не рассмотренных в рамках данного курса.
Курс читается в 1,2 и 3 семестрах. Основной трудностью изучения курса является отсутствие у студентов в 1 и 2 семестрах подготовки по дисциплинам «Теория электрических цепей» и «Электронные приборы». Поэтому изучение внутренних конструктивных особенностей интегральных схем отнесено к 3 семестру. Навыки анализа и синтеза логических устройств на основе методов алгебры Буля приобретаются студентами в процессе практических занятий по курсу (1 семестр). Предусмотрен также лабораторный практикум, способствующий развитию у студентов навыков экспериментального исследования элементов и устройств современной интегральной микросхемотехники.
Для успешного усвоения курса требуется большой объем самостоятельной работы студентов по проработке лекционного материала и подготовке к практическим и лабораторным занятиям.
СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
1. Введение
Предмет и задачи курса.. Цифровые и аналоговые интегральные схемы, их применение. Природа электронных устройств, используемых в ЭВМ; системы счисления, двоичная система счисления.
2. Системы счисления и арифметика.
Преобразования чисел из одной системы счисления в другую.
Двоичные числа со знаком. Сложение в системах с обратным и дополнительным кодами.