Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  РТ 

 

 

 

«   04   »       06       2019 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Цифровые синтезаторы частот     

 




Направление подготовки

11.04.01 Радиотехника

Профиль подготовки

Системы и устройства передачи, приема и обработки сигналов

Квалификация (степень)выпускника

магистр









          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

2

180 / 5  

16  

16  

16  

3,6  

2,35  

53,95  

99,4  

Экз.(26,65)  

Итого

180 / 5  

16  

16  

16  

3,6  

2,35  

53,95  

99,4  

26,65  

 

Муром, 2019 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: формирование знаний, связанных с научными исследованиями с применением систем цифрового синтеза в радиоэлектронных устройствах, ознакомить и приобщить магистрантов к практической и научно-исследовательской работе по этой тематике.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.В.04))

Дисциплина «Цифровые синтезаторы частот» базируется на знаниях, полученных студентами в области математических и естественно-научных дисциплин, в большей степени математики и физики, а также дисциплин «Радиотехнические цепи и сигналы», «Устройства формирования сигналов», «Устройства приема и обработки сигналов», «Цифровые устройства и микропроцессоры», изучаемых при обучении по направлению бакалавриата.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ПК-2 Способен выполнять моделирование объектов и процессов с целью анализа и оптимизации их параметров с использованием имеющихся средств исследований, включая стандартные пакеты прикладных программ.

 

Результатом освоения дисциплины является достижение следующих индикаторов:

ПК-2.1 Знает физические и математические модели и методы моделирования сигналов, процессов и явлений, лежащих в основе принципов действия радиотехнических устройств и систем.

(ПК-2).

ПК-2.2 Умеет формулировать и решать задачи, использовать математический аппарат и численные методы для анализа, синтеза и моделирования радиотехнических устройств и систем.

ПК-2.3 Владеет математическим аппаратом для решения задач теоретической и прикладной радиотехники, методами исследования и моделирования объектов радиотехники.

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 часов.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: высшее.

Срок обучения 2г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Введение. Общие сведения о синтезе частот. Методы синтеза частот.

2

2

0

экзамен

2

Основные параметры синтезаторов частот

2

2

6

12

экзамен, курсовая работа

3

Прямой аналоговый синтез

2

2

10

экзамен

4

Косвенный синтез частоты

2

2

6

4

30

экзамен, курсовая работа

5

Прямой цифровой вычислительный синтез

2

2

4

8

25

экзамен, курсовая работа

6

Гибридные методы синтеза. Источники колебаний опорной частоты. Заключение

2

6

4

22,4

экзамен, курсовая работа

Всего за  семестр

180

16

16

16

99,4

+

3,6

2,35

Экз.(26,65)

Итого   

180

16

16

16

99,4

3,6

2,35

26,65

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 2

Раздел 1. Введение. Общие сведения о синтезе частот. Методы синтеза частот.

Лекция 1.

Введение. Общие сведения о синтезе частот. Некогерентный синтез. Прямой когерентный синтез. Косвенный когерентный синтез (2 часа).

Раздел 2. Основные параметры синтезаторов частот

Лекция 2.

Основные параметры синтезаторов частот: побочные составляющие, фазовые шумы, широкополосность и скорость переключения (2 часа).

Раздел 3. Прямой аналоговый синтез

Лекция 3.

Прямой аналоговый синтез: принцип, схемы, достоинства и недостатки (2 часа).

Раздел 4. Косвенный синтез частоты

Лекция 4.

Косвенный синтез частоты на основе фазовой автоподстройки (PLL) (2 часа).

Раздел 5. Прямой цифровой вычислительный синтез

Лекция 5.

Прямой цифровой вычислительный синтез (ЦВС) (2 часа).

Раздел 6. Гибридные методы синтеза. Источники колебаний опорной частоты. Заключение

Лекция 6.

Гибридные методы синтеза. Основные свойства, классификация (2 часа).

Лекция 7.

Структурные схемы гибридных синтезаторов на основе ФАПЧ и ЦВС (2 часа).

Лекция 8.

Источники колебаний опорной частоты: кварцевые генераторы, атомные стандарты частоты (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 2

Раздел 1. Основные параметры синтезаторов частот

Практическое занятие 1.

Побочные составляющие в выходном сигнале синтезаторов частот. Определения, расчет (2 часа).

Практическое занятие 2.

Фазовые шумы синтезаторов частот: основные понятия, определения. Стабильность источников колебаний опорных частот. Виды шумов. Фазовые шумы основных устройств синтезаторов частот (2 часа).

Практическое занятие 3.

Аппроксимация спектральной плотности мощности фазовых шумов. Методы снижения шумов. Методы измерения фазовых шумов (2 часа).

Раздел 2. Прямой цифровой вычислительный синтез

Практическое занятие 4.

Система фазовой автоподстройки частоты. Основные понятия о системах регулирования с обратной связью. Аналоговые и цифровые системы ФАПЧ. Работа петли ФАПЧ (2 часа).

Раздел 3. Косвенный синтез частоты

Практическое занятие 5.

Структурные схемы систем ФАПЧ. Расчет фазовых шумов систем ФАПЧ (2 часа).

Практическое занятие 6.

Цифровые вычислительные синтезаторы: принцип работы, схемы. Спектральная плотность мощности фазовых шумов цифровых вычислительных синтезаторов (2 часа).

Практическое занятие 7.

Расчет фазовых шумов цифровых вычислительных синтезаторов (2 часа).

Раздел 4. Прямой цифровой вычислительный синтез

Практическое занятие 8.

Примеры расчета фазовых шумов гибридных синтезаторов частот на основе цифровых вычислительных синтезаторов и систем ФАПЧ (2 часа).

 

Методические указания для практических занятий приведены в https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15759.

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 2

Раздел 1. Косвенный синтез частоты

Лабораторная 1.

Исследование частотных характеристик системы ИФАПЧ с помощью программы ADIsimPLL (4 часа).

Раздел 2. Прямой цифровой вычислительный синтез

Лабораторная 2.

Исследование побочных спектральных составляющих цифровых синтезаторов с помощью программы ADIsimDDS (4 часа).

Лабораторная 3.

Исследование схемы цифрового синтезатора частот (4 часа).

Раздел 3. Гибридные методы синтеза. Источники колебаний опорной частоты. Заключение

Лабораторная 4.

Исследование схемы гибридного синтезатора частот (4 часа).

 

Методические указания к лабораторным работам приведены в https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15758.

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Основные параметры интегральных синтезаторов.

2. Схемные реализации прямых аналоговых синтезаторов.

3. Варианты систем фазовой автоподстройки частоты.

4. Уравнение системы ФАПЧ и его решение.

5. Передаточные функции системы ИФАПЧ с различными типами фильтров.

6. Параметры цифровых вычислительных синтезаторов и их зависимость от параметров звеньев.

7. Интегральные цифровые синтезаторы частот.

8. Основные виды гибридных синтезаторов и их параметры.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

1. Разработка и исследование модели цифрового вычислительного синтезатора, работающего на образах тактовой частоты.

2. Разработка и исследование модели цифрового вычислительного синтезатора.

3. Разработка и исследование модели спектральной плотности мощности фазовых шумов системы ИФАПЧ с делителями частоты.

4. Разработка и исследование модели спектральной плотности мощности фазовых шумов системы ИФАПЧ со смесителем в обратной связи.

5. Разработка и исследование модели спектральной плотности мощности фазовых шумов цифрового вычислительного синтезатора.

6. Разработка и исследование модели спектральной плотности мощности фазовых шумов гибридного синтезатора частот.

7. Разработка и исследование модели спектральной плотности мощности фазовых шумов двухкольцевой системы ИФАПЧ.

 

Методические указания к курсовому проектированию приведены в https://www.mivlgu.ru/iop/mod/folder/view.php?id=15760.

 

 

5. Образовательные технологии

В процессе изучения дисциплины применяется контактная технология преподавания (за исключением самостоятельно изучаемых студентами вопросов). При проведении практических работ применяется имитационный или симуляционный подход. Шаги решения задач студентам демонстрируются при помощи мультимедийной техники. В дальнейшем студенты самостоятельно решают аналогичные задания.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Цифровые синтезаторы частот

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Шостак А.С. Формирование и передача сигналов. Часть 1 [Электронный ресурс]: курс лекций/ Шостак А.С. – Электрон. текстовые данные. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. – 154 c. – Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/14029. – ЭБС «IPRbooks», по паролю - http://www.iprbookshop.ru/14029

2. Шостак А.С. Формирование и передача сигналов. Часть 2 [Электронный ресурс]: курс лекций/ Шостак А.С. – Электрон. текстовые данные. – Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012. – 90 c. – Режим доступа: http://www.iprbookshop.ru/14030. – ЭБС «IPRbooks», по паролю - http://www.iprbookshop.ru/14030

3. Ромашов В.В., Ромашова Л.В. Цифровые синтезаторы частот: Учебное пособие для студентов образовательных программ 11.04.01 Радиотехника, 11.03.01 Радиотехника, 11.03.02 Инфокоммуникационные технологии и системы связи [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые дан. (3,2 Мб). - Муром: МИ ВлГУ, 2015. - 1 электрон. опт. диск (CD-R). –Систем. требования: процессор х86 с тактовой частотой 500 МГц и выше; 512 Мб ОЗУ; Windows ХР/7/8; видеокарта SVGA 1280x1024 High Color (32 bit); привод CD-ROM. - Загл. с экрана. - ISBN 978-5-8439-0354-1 - https://evrika.mivlgu.ru/index.php?mod=book_inf&com=view_inf&book_id=2878

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Шахгильдян В.В., Ляховкин А.А. Системы фазовой автоподстройки частоты - М.: Связь. - 1972. - 445 с. - 2 экз.

2. Рыжков А.В., Попов В.Н. Синтезаторы частот в технике радиосвязи. - М.: Радио и связь, 1991. - 264 с. - 3 экз.

3. Манассевич В. Синтезаторы частот. Теория и проектирование: Пер. с англ. / Под. ред. А.С. Галина, - М.: Связь, 1979. - 384 с. - 3 экз.

4. Формирование прецизионных частот и сигналов: Учеб. пособие / Н.П. Ямпурин, В.В. Болознев, Е.Ф. Сафонова, Е.Б. Жалнин. – Нижний Новгород: Нижегородский. гос. техн. ун-т., 2003. – 187 с.: ил. - 5 экз.

5. Белов, Л.А. Формирование стабильных частот и сигналов: учебное пособие для вузов. – М.: Академия, 2005. – 224 с.: ил. – Библиогр.: с. 218-220. – (Высшее профессиональное образование). 10 экз. 621.374(075.8) - 10 экз.

6. Белов, Л.А. Синтезаторы частот и сигналов: учеб. пособие. – М.: САЙНС-ПРЕСС, 2002. – 80 с.: ил. – (Серия «Конспекты лекций по радиотехническим дисциплинам») 5 экз. 621.374.4(075.8). - 5 экз.

7. Радиотехнические и телекоммуникационные системы (журнал ВАК). - www.rts-md.com

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

Синтезаторы частот фирмы Analog Device (www.analog.com).

Информационно-справочная социальная сеть радиотехников и электроников www.umup.ru/

Радиотехнические системы http://rateli.ru/

Программное обеспечение:

Лаборатория сигнальных процессоров и цифровой обработки сигналов

Microsoft Windows XP (DreamSpark Premium Electronic Software Delivery (3 year) Renewal (подписка на программное обеспечение Microsoft для академических организаций, договор №453 от 16.12.2014 года))

Kaspersky Endpoint Security для бизнеса, стандартный Russian Edition, антивирусный пакет (500-999 Node 2 year Educational Renewal License, договор №436 от 11.11.2014 года).

Mathcad Education – University Edition (100 pack) v.14 (Государственный контракт №1, от 10.01.2012 года).

Оpen office.org 3.0.0 (freeware)

ADIsimPLL (freeware)– инструмент проектирования и моделирования систем фазовой автоподстройки частоты http://www.analog.com

ADIsimDDS (freeware)– инструмент моделирования и исследования цифровых вычислительных синтезаторов http://www.analog.com

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

evrika.mivlgu.ru

rts-md.com

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

Лаборатория сигнальных процессоров и цифровой обработки сигналов

Рабочая станция HPCore 2 DUO, 3 GHz; 2 GB, DVD-RW/HP19” 6 шт.

Интерактивная доска IQBoardPSS080 с проектором Acer

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями.

На практических занятиях пройденный теоретический материал подкрепляется решением задач по основным темам дисциплины. Занятия проводятся в компьютерном классе, используя специальное программное обеспечение. Каждой подгруппе обучающихся преподаватель выдает задачу, связанную с разработкой и программной реализацией алгоритмов обработки информации. В конце занятия обучающие демонстрируют полученные результаты преподавателю и при необходимости делают работу над ошибками.

До выполнения лабораторных работ обучающийся изучает соответствующий раздел теории. Перед занятием студент знакомится с описанием заданий для выполнения работы, внимательно изучает содержание и порядок проведения лабораторной работы. Лабораторная работа проводятся в компьютерном классе. Обучающиеся выполняют индивидуальную задачу компьютерного моделирования в соответствии с заданием на лабораторную работу. Полученные результаты исследований сводятся в отчет и защищаются по традиционной методике в классе на следующем лабораторном занятии. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, шаги выполнения лабораторной работы и требование к отчету приведены в методических указаниях, размещенных на информационно-образовательном портале института.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего специалиста, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый обучающийся самостоятельно определяет режим своей работы и меру труда, затрачиваемого на овладение учебным содержанием дисциплины. Он выполняет внеаудиторную работу и изучение разделов, выносимых на самостоятельную работу, по личному индивидуальному плану, в зависимости от его подготовки, времени и других условий

Курсовая работа выполняется в соответствии с методическими указаниями на курсовую работу. Обучающийся выбирает одну из указанных в перечне тем курсовых работ, исходя из своих интересов, наличия соответствующих литературных и иных источников. В ходе выполнения курсовой работы преподаватель проводит консультации обучающегося. На заключительном этапе обучающийся оформляет пояснительную записку к курсовой работе и выполняет ее защиту в присутствии комиссии из преподавателей кафедры.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Цифровые синтезаторы частот»

по направлению подготовки 11.04.01 Радиотехника

 

Рабочая программа дисциплины «Цифровые синтезаторы частот» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 11.04.01 Радиотехника.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 180 час. (5 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен .

Цель дисциплины: формирование знаний, связанных с научными исследованиями с применением систем цифрового синтеза в радиоэлектронных устройствах, ознакомить и приобщить магистрантов к практической и научно-исследовательской работе по этой тематике.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Цифровые синтезаторы частот» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 11.04.01 Радиотехника.

 

04.06.2019 г.