Основы радиотехники

Рассчитывать напряжения и токи в линейных цепях постоянного тока по законам Ома и Кирхгофа.

Рассчитывать напряжение при заряде и разряде конденсатора в RC-цепи и анализировать влияние постоянной времени τ = RC.

Рассчитывать ток в последовательной RLC-цепи в зависимости от частоты и определять её резонансную частоту.

Представлять простые периодические сигналы в виде основной гармоники и набора высших гармоник.

Выбирать частоту дискретизации сигнала по критерию Найквиста и предсказывать частоту алиас-компоненты.

Демонстрировать наложение спектров при недостаточной частоте дискретизации с помощью модели на Python.

Вычислять оконное БПФ сигнала в Python, оценивать частоты и амплитуды его компонент и распознавать спектральную утечку.

Вычислять комплексную передаточную функцию RC-фильтра нижних или верхних частот первого порядка.

Определять частоту среза, ослабление и фазовый сдвиг по частотной характеристике фильтра.

Выбирать номиналы R и C для заданной частоты среза и проверять характеристики фильтра расчётом или моделированием.

Вычислять выход КИХ-фильтра как свёртку и применять такой фильтр в Python для выделения полезного сигнала.

Определять глубину модуляции, спектральные составляющие и занимаемую полосу AM-сигнала.

Моделировать формирование и когерентное демодулирование AM-сигнала в Python.

Преобразовывать полосовой сигнал в I/Q-представление и обратно с помощью квадратурного переноса частоты.

Моделировать частотную модуляцию и восстанавливать сообщение из FM-сигнала в Python.

Переводить отношения мощностей в децибелы, а абсолютную мощность — между ваттами, dBW и dBm.

Вычислять тепловую шумовую мощность kTB и отношение сигнал/шум с учётом коэффициента шума приёмника.

Вычислять длину волны и потери при распространении в свободном пространстве для заданных частоты и расстояния.

Составлять энергетический бюджет радиолинии и оценивать принимаемую мощность и запас по отношению сигнал/шум.

Вычислять границу дальней зоны антенны по её максимальному размеру и длине волны.

Вычислять коэффициент усиления антенны по её направленности и эффективности.

Определять совместимость поляризаций передающей и приёмной антенн и вычислять потери при линейном поляризационном рассогласовании.

Вычислять эффективную апертуру приёмной антенны по её коэффициенту усиления и рабочей частоте.

Выбирать тип антенны для заданной радиолинии по частоте, полосе, поляризации, усилению и диаграмме направленности.

Оценивать усиление и ширину главного лепестка равномерной линейной решётки по числу её элементов.

Вычислять множитель двухэлементной и равномерной линейной антенной решётки для заданного расстояния между элементами.

Вычислять прогрессивный фазовый сдвиг между элементами решётки для формирования луча в заданном направлении.

Определять условия появления дифракционных лепестков по расстоянию между элементами и углу сканирования.

Сравнивать равномерное и амплитудно-взвешенное возбуждение решётки по ширине главного лепестка и уровню боковых лепестков.

Сравнивать аналоговое, цифровое и гибридное формирование луча в фазированной антенной решётке по числу радиочастотных трактов, гибкости управления и энергопотреблению.

Оценивать частотное смещение направления луча широкополосной фазированной решётки и объяснять отличие фазовращателя от линии истинной временной задержки.

Моделировать влияние дискретности фазовращателей и случайных амплитудно-фазовых ошибок элементов на направление луча и уровень боковых лепестков.

Моделировать диаграмму направленности линейной антенной решётки в Python и исследовать электронное сканирование луча.

Оценивать угол прихода плоской волны по разности фаз между двумя элементами решётки и определять неоднозначность такой оценки.

Оценивать угловое разрешение линейной антенной решётки по её апертуре и определять, различимы ли два близко расположенных источника сигнала.

Вычислять комплексные веса линейной решётки для формирования главного луча в направлении полезного сигнала и пространственного нуля в направлении помехи.

Моделировать приём полезного сигнала и направленной помехи антенной решёткой и оценивать улучшение отношения сигнал/(помеха + шум) после пространственной фильтрации.

Реализовывать в Python LMS-адаптацию комплексных весов линейной антенной решётки для подавления помехи с изменяющимся направлением.

Рассчитывать коэффициенты усиления и потери отдельных радиочастотных каскадов в линейных единицах и децибелах.

Вычислять коэффициент отражения, возвратные потери и КСВ для заданных сопротивлений источника и нагрузки.

Рассчитывать суммарные усиление и коэффициент шума каскадного приёмного тракта по формуле Фрииса.

Вычислять чувствительность приёмника по полосе, коэффициенту шума и требуемому отношению сигнал/шум.

Вычислять частоты на выходе смесителя и определять зеркальный канал для заданных частот сигнала и гетеродина.

Рассчитывать уровни сигнала на выходах каскадов приёмника и выявлять перегрузку по точке компрессии 1 дБ.

Сравнивать супергетеродинную, низкопромежуточную и прямую квадратурную архитектуры приёмника по зеркальному каналу, селективности и сложности аналогового тракта.

Составлять структурную схему радиочастотного приёмного тракта и обосновывать расположение входного фильтра, малошумящего усилителя, смесителя, гетеродина и АЦП.

Отображать последовательность битов в символы BPSK и QPSK и строить их сигнальные созвездия.

Связывать битовую и символьную скорости с занимаемой полосой BPSK- и QPSK-сигналов при заданном коэффициенте сглаживания импульсов.

Применять согласованный фильтр к импульсному цифровому сигналу и выбирать моменты отсчёта для принятия символов.

Моделировать передачу BPSK через канал с аддитивным белым гауссовским шумом и строить зависимость частоты битовых ошибок от Eb/N0.

Объяснять прохождение сигнала через тракт SDR от антенны до цифровой обработки и связывать ограничения АЦП с дискретизацией и квантованием.

Собирать в GNU Radio Companion базовый граф обработки программно сгенерированного сигнала и наблюдать его во временной и частотной областях.

Настраивать цифровой перенос частоты, фильтрацию и изменение частоты дискретизации в модельном SDR-приёмнике.

Собирать на основе подготовленного каркаса сквозную QPSK-радиолинию в GNU Radio и оценивать её по спектру, созвездию и частоте битовых ошибок.

Моделировать многолучевой радиоканал по его импульсной характеристике и распознавать межсимвольную интерференцию.

Формировать OFDM-символ с QPSK-поднесущими с помощью обратного БПФ и восстанавливать поднесущие с помощью БПФ.

Выбирать длительность циклического префикса по максимальной задержке многолучевого канала и оценивать потерю спектральной эффективности.

Оценивать коэффициенты канала по пилотным поднесущим и выполнять одноточечную частотную эквализацию OFDM-сигнала.

Моделировать OFDM-радиолинию с шумом и многолучевым распространением и оценивать её по спектру, созвездию и частоте битовых ошибок.