Предисловие

Компьютерные информационные технологии все активнее внедряются в учебный процесс, благодаря их большим возможностям. Программно-аппаратный лабораторный практикум по курсу "Радиотехнические цепи и сигналы" (РТЦиС) состоит из радиотехнического стенда с исследуемыми линейными и нелинейными устройствами, генератора-измерителя на ПЭВМ и буфера (адаптера) между стендом и компьютером. В практикум входят также специально разработанное программное обеспечение и данное учебное пособие.

Стенд, который используется в основном во второй и в третьей частях практикума, содержит линейные цепи (ФНЧ Баттерворта и Чебышева 4 и 8 порядка, полосовой фильтр, операционный усилитель) и нелинейные устройства (нелинейный резонансный усилитель, одно- и двухполупериодный выпрямитель, двусторонний ограничитель, перемножитель напряжений). На наборном поле размещены 4 резистора, 6 конденсаторов, катушка индуктивности, 3 диода, в т.ч. один туннельный.

Адаптер, выполняющий в основном функции ЦАП и АЦП, позволяет формировать и передавать на стенд сигналы, программно задаваемые компьютером, с максимальной частотой в спектре до 1 Мгц. Сигнал, прошедший через исследуемое устройство на стенде, оцифровывается в АЦП и возвращается на компьютер. Адаптер собран на одной стандартной плате, введён в системную шину компьютера.

Компьютер программно задает различные видео- и радиосигналы (с шумами или без них) для формирования в адаптере соответствующих напряжений. Вторая задача компьютера в практикуме состоит в измерении параметров сигналов, в получении их спектральных и корреляционных функций, передаточных функций и импульсных характеристик цепей, ВАХ электронных приборов и т.п. Кроме того, компьютер служит многолучевым осциллографом и является средством (инструментом) для разностороннего изучения процессов формирования, преобразования сигналов, раскрытия механизмов получения коэффициентов ряда Фурье, формирования корреляционных и других интегралов (площадей) и т.п.

Можно отметить большие дидактические возможности такой технологии:

- изучение характеристик цепей (устройств) как на модели, так и на стенде, быстрая смена разнообразных ситуаций, сравнительный анализ результатов;

- возможность охвата большего числа изучаемых вопросов при достаточной глубине их проработки, то есть возможность интенсификации учебного процесса;

- использование программных механизмов и инструментов в познавательном процессе (использование стоп-кадров, мультипликации, линзы при изучении динамики преобразований, создание сечений, объёмных изображений и т.п.), что невозможно создать в обычном (стендовом) практикуме;

- избавление студентов от рутинной, утомительной работы по снятию осциллограмм, настройке и перенастройке сложной аппаратуры такой как анализатор спектра, коррелометр, которые изучаются на старших курсах.

немаловажным является и такой момент. компьютер - доступное, надежное устройство, которое легко модернизируется и ремонтируется, заменяет в практикуме генераторы сигналов, многолучевой осциллограф, анализатор спектра, коррелометр и др. приборы. Сегодня такую аппаратуру (иногда она стоит много дороже хорошего Pentium^'a ) практически невозможно достать, а вышедшую из строя нет возможностей отремонтировать. Важно также, что задействованный в практикуме компьютер не теряет собственно "компьютерного" назначения. Все это безусловно способствует активному внедрению в учебный процесс компьютерных технологий.

Разработанный на кафедре ЦРТС лабораторный практикум состоит из трех частей: теория сигналов, нелинейная радиотехника и статистическая радиотехника. Он соответствует утвержденной программе курса РТЦиС и отражает основные его разделы. В данном пособии излагается содержание первой части практикума.

Создание лабораторного практикума стоило больших усилий. Автор признателен коллегам по работе за постоянную поддержку и полезные советы. Особо хочется поблагодарить студентов-дипломников, так много сделавших при разработке как аппаратной части, так и программного обеспечения лабораторного практикума.

Автор

ЛабораторнаЯ работа №1