УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ АВИАЦИИ»

Факультет гражданской авиации

Кафедра технической эксплуатации авиационного и радиоэлектронного оборудования

Примерный перечень теоретических вопроСов и практических заданий

для проведения экзамена по учебной дисциплине

«Радиотехнические цепи и сигналы»

специальность 1-37 04 02 «Техническая эксплуатация авиационного оборудования»

направления специальности 1-37 04 02-01 «Техническая эксплуатация авиационного оборудования (радиоэлектронное оборудование)»

2022/2023 Учебный год минск, 2022

Перечень теоретических вопросов и практических заданий для проведения экзамена составила М. А. Асаёнок, доцент кафедры технической эксплуатации авиационного и радиоэлектронного оборудования учреждения образования «Белорусская государственная академия авиации».

Рассмотрен и рекомендован к утверждению на заседании кафедры технической эксплуатации авиационного и радиоэлектронного оборудования факультета гражданской авиации учреждения образования «Белорусская государственная академия авиации»

(протокол от 30.08.2022 г. № 1)

Заведующий кафедрой

ТЭА и РЭО ____________ В. П. Тузлуков

Перечень теоретических вопросов

1. Классификация сигналов по информативности и форме. Пояснить, привести примеры.

2. Классификация сигналов по характеру изменения параметра и регулярности повторения. Пояснить, привести примеры.

3. Физические характеристики сигналов. Физические характеристики канала связи. Условия согласования канала и сигнала.

4. Основные способы представления сигналов. Математическая модель, векторная и временные диаграммы. Пояснить на примерах.

5. Основные способы представления сигналов. Спектральные диаграммы. Виды спектров.

6. Сравнение спектров периодической последовательности прямоугольных импульсов и одиночного прямоугольного импульса (на примерах).

7. Нелинейные элементы (НЭ). Свойства НЭ. Классификация НЭ. Примеры внешних характеристик.

8. Способы аппроксимации характеристик нелинейных элементов.

9. Аналитический метод анализа спектра отклика нелинейной цепи на гармоническое воздействие. Спектральный состав отклика при аппроксимации степенным полиномом.

10. Работа резистивного нелинейного элемента в режиме отсечки. Временные диаграммы. Амплитуды гармоник отклика. Угол отсечки.

11. Сигнал с аналоговой двухполосной амплитудной модуляцией с большим уровнем несущей. Математическая модель, временная диаграмма АМ сигнала при модуляции гармоническим и сложным сигналами.

12. Сигнал с аналоговой двухполосной амплитудной модуляцией с большим уровнем несущей. Математическая модель. Спектр сигнала при модуляции гармоническим и сложным сигналами.

13. Сигнал с аналоговой частотной модуляцией гармонической несущей. Временная диаграмма и математическая модель сигнала. Девиация частоты и индекс частотной модуляции.

14. Сигнал с аналоговой частотной модуляцией гармонической несущей. Математическая модель сигнала. Спектр сигнала при различных индексах частотной модуляции. Ширина спектра.

15. Сравнение временных диаграмм и спектров сигналов с аналоговой амплитудной и аналоговой частотной модуляцией гармонической несущей.

16. Сигнал с аналоговой фазовой модуляцией гармонической несущей. Математическая модель. Временная диаграмма. Девиация фазы и индекс фазовой модуляции.

17. Сравнение временных диаграмм и спектров сигналов с аналоговой частотной и аналоговой фазовой модуляцией гармонической несущей.

18. Дискретная двоичная модуляция гармонической несущей (манипуляция). Амплитудно- и частотно- манипулированные сигналы. Временные диаграммы, спектр, ширина спектра.

19. Дискретная двоичная модуляция гармонической несущей (манипуляция). Фазоманипулированные сигналы (BPSK). Относительная дискретная двоичная фазовая модуляция гармонической несущей (DBPSK). Временные диаграммы, спектры, ширина спектра, помехоустойчивость.

20. Виды импульсной модуляции. Временные диаграммы амплитудно-импульсно- (АИМ-1, АИМ-2) и частотно-импульсно-модулированных (ЧИМ) сигналов. Спектр АИМ и ЧИМ сигнала, ширина спектра. Применение АИМ и ЧИМ сигналов.

21. Виды импульсной модуляции. Временные диаграммы широтно- и фазо-импульсно-модулированных сигналов (ШИМ и ФИМ). Ширина спектра ШИМ и ФИМ сигналов. Применение сигналов ШИМ и ФИМ.

22. Дискретизация непрерывных сигналов по времени. Теорема В.А.Котельникова определение, временные диаграммы. База сигнала.

23. Восстановление дискретных по времени сигналов. Ряд В.А.Котельникова пояснить временными диаграммами. Преимущества передачи дискретных сообщений.

24. Этапы цифровой модуляции. Дискретизация непрерывных сигналов по времени и по уровню. Шум квантования. Равномерное и неравномерное квантование.

25. Непосредственное цифровое кодирование сигналов. Импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Квантование и кодирование сигналов при ИКМ. Шум ложных импульсов.

26. Цепь с резистором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Энергетический процесс. Активная мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме.

27. Цепь с идеальной катушкой индуктивности при гармоническом воздействии. Закон Ома. Индуктивное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (индуктивная) мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме.

28. Цепь с конденсатором при гармоническом воздействии. Закон Ома. Емкостное сопротивление. Энергетический процесс. Реактивная (емкостная) мощность. Временная и векторная диаграммы. Входное сопротивление цепи в комплексной форме.

29. Принципиальная схема последовательного колебательного контура. Резонанс напряжений в последовательном колебательном контуре, условие резонанса. Свойства электрической цепи при резонансе напряжений. Резонансная частота, добротность. Настройка колебательного контура в резонанс.

30. Входные АЧХ и ФЧХ последовательного колебательного контура. Характер реактивного сопротивления последовательного колебательного контура на резонансной частоте и на частотах больше и меньше резонансной.

31. Передаточные АЧХ и ФЧХ последовательного колебательного контура, его избирательные свойства. Полоса пропускания. Прохождение через колебательный контур сигналов негармонической формы.

32. Принципиальная схема параллельного колебательного контура. Резонанс токов в параллельном колебательном контуре, условие резонанса. Свойства электрической цепи при резонансе токов. Резонансная частота, добротность.

33. Входные АЧХ и ФЧХ параллельного колебательного контура. Характер реактивного сопротивления параллельного колебательного контура на резонансной частоте и на частотах больше и меньше резонансной.

34. Передаточные АЧХ параллельного колебательного контура. Эквивалентная добротность, полоса пропускания. Прохождение через колебательный контур сигналов негармонической формы.

35. Генераторы: назначение, классификация. Автогенератор. Обобщенная электрическая структурная схема LC-автогенератора. Назначение функциональных узлов. Процесс возбуждения колебаний в автогенераторе.

36. Цифровые фильтры. Основные понятия и определения.

37. Цифровые фильтры. Трансверсальный фильтр.

38. Цифровые фильтры. Рекурсивный фильтр.

39. Применение Z-преобразований для анализа дискретных сигналов и цепей.

40. Умножение частоты. Принципиальная электрическая схема умножителя частоты на транзисторе. Принцип действия. Временные и спектральные диаграммы, область применения.

41. Преобразование частоты модулированных сигналов. Электрическая структурная схема преобразователя частоты. Математические модели сигналов на входе и выходе преобразователя частоты. Временные и спектральные диаграммы исходного и преобразованных сигналов.

42. Преобразователь частоты на биполярном транзисторе. Электрическая принципиальная схема. Принцип действия. Временные и спектральные диаграммы входного и преобразованного сигналов.

43. Основные нелинейные преобразования сигналов. Выпрямление переменного тока.

44. Основные нелинейные преобразования сигналов. Амплитудная модуляция.

45. Основные нелинейные преобразования сигналов. Амплитудное детектирование.

46. Основные преобразования колебаний в линейных параметрических цепях.

ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ

Задача 1

Постройте спектральную диаграмму фаз и амплитуд сигнала, представленного математическим выражением: . Если в этом есть необходимость, предварительно преобразуйте приведённое выражение.

Задача 2

Рассчитайте ширину спектра ПППИ и амплитуду третьей гармоники, если частота следования импульсов равна 25 кГц, скважность импульсов равна 2, амплитуда постоянной составляющей спектра 1 В.

Задача 3

Генератор формирует периодическую последовательность прямоугольных импульсов (ПППИ) с амплитудой 3 В, скважностью 10 и периодом следования 125 мкс. Рассчитать ширину спектра ПППИ, амплитуды первой и пятой гармоник спектра. Нарисовать в примерном масштабе временные диаграммы рассчитанных гармоник.

Задача 4

Измерения показали, что период несущего колебании амплитудно-модулированного сигнала равен 10^-4с, а период модулирующего колебания равен 0,5 мс. Амплитуда несущего колебания равна 1 В, амплитуда модулирующего колебания равна 0,75 В. Рассчитать спектральный состав АМ сигнала, построить его спектральную диаграмму, записать математическое выражение для спектра сигнала.

Задача 5

На вход нелинейного элемента (НЭ) подано гармоническое колебание. НЭ работает в режиме отсечки, угол отсечки равен 60°. Постройте временную диаграмму тока, протекающего через НЭ в режиме отсечки, если известно, что амплитуда тока на выходе НЭ равна 5 мА.

Задача 6

На рисунке приведена спектральная диаграмма амплитудно-модулированного (АМ) сигнала. Составьте математическую модель АМ сигнала, если α_АМ=0,8.

Задача 7

Найти пределы, в которых изменяется мгновенная частота ЧМ сигнала, если частота несущего колебания равна 80 МГц, частота модулирующего гармонического колебания равна 15 кГц, а индекс частотной модуляции М=12.

Задача 8

Постройте спектральную диаграмму амплитуд сигнала, математическая модель которого Рассчитайте циклические частоты гармонических составляющих сигнала.

Задача 9

Вольтамперная характеристика нелинейного элемента аппроксимируется следующим полиномом . Определите спектральный состав отклика, если на вход нелинейного элемента воздействует гармоническое колебание . Постройте спектральную диаграмму отклика.

Задача 10

Вольтамперная характеристика нелинейного элемента аппроксимирована полиномом . На вход нелинейного элемента подано синусоидальное колебание частотой 96 кГц, амплитудой . Рассчитайте спектральный состав отклика.

Задача 11

Найдите ширину спектра частотно-модулированного (ЧМ) сигнала, если . Как изменится спектр ЧМ сигнала, если индекс частотной модуляции станет равным 2,4?

Задача 12

Нарисуйте временную диаграмму фазоманипулированного и относительно фазоманипулированного сигналов, если на вход модулятора подана последовательность импульсов 1011101.

Задача 13

По заданным комплексным выражениям напряжения и тока определите комплексную мощность и комплексное сопротивление цепи. Запишите чему равны активная, реактивная и полная мощности, угол сдвига фаз. Изобразите схему электрической цепи для которой даны исходные величины.

Задача 14

Дано: Е=288 В; Ri=2 Ом; R1=22 Ом; R2=12 Ом; R3=40 Ом; R4=33 Ом; R5=27Ом; R6=40 Ом Определите токи во всех резисторах, укажите их направление. Составьте уравнение баланса мощностей.

Задача 15

Параллельный контур питается от источника синусоидального напряжения Е=120 В внутреннее сопротивление которого R_i=160 кОм, параметры контура L=400 мкГн, С=400 пФ, R=20 Ом. Определите угловую и циклическую резонансные частоты, характеристическое сопротивление контура, собственную и эквивалентную добротность, полосу пропускания, общий ток и токи ветвей в момент резонанса. Нарисуйте схему электрической цепи.