Учреждение образования УТВЕРЖДАЮ 30.09.2014г ... · Реализация алгоритма быстрого преобразования Фурье

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет

информатики и радиоэлектроники»

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

и менеджменту качества

Е.Н. Живицкая

__________________

30.09.2014г.

Регистрационный № УД -6-104/р

«Прикладное программирование»

Учебная программа учреждения высшего образования по учебной дисциплине

для направлений специальности

1-45 01 01-01 Инфокоммуникационные технологии

(системы телекоммуникаций)


(системы телекоммуникаций специального назначения)


(цифровое теле- и радиовещание)

Кафедра систем телекоммуникаций

Всего часов по

дисциплине 90

Зачетных единиц 2,5

2014 г.

2

Составитель: Н.И. Беленкевич, старший преподаватель кафедры систем телекоммуника-

ций учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики

и радиоэлектроники»

Учебная программа учреждения высшего образования составлена на основе учебной про-

граммы «Прикладное программирование», утвержденной ректором БГУИР “25” июня

2014 г., регистрационный номер № УД – 45-059/баз. и учебных планов направлений спе-

циальности 1-45 01 01-01, 1-45 01 01-03 и 1-45 01 01-04 Рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры систем телекомму-

никаций

протокол № 21 от 26 июня 2014 г.

Заведующий кафедрой Н.В. Тарченко

Одобрена и рекомендована к утверждению Советом факультета телекоммуникаций уч-

реждения образования «Белорусский государственный университет информатики и ра-

диоэлектроники»


Председатель О.Д. Чернухо

Одобрена и рекомендована к утверждению Советом военного факультета учреждения

образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектро-

ники»


Председатель С.И. Касанин

СОГЛАСОВАНО

Эксперт-нормоконтролер

Декан ФЗО А.В. Ломако

Директор ИИТ БГУИР В.Г. Назаренко

3

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

План учебной дисциплины в дневной форме обучения: Код специаль-

ности

Название специальности

Ку

рс

Сем

естр

Аудиторных часов

Акад

ем.

час

ов н

а

ку

рс.

пр

оек

т

Форма те-

кущей ат-

тестации

Все

го

Лек

ци

и

Лаб

ор

ато

рн

ые

зан

яти

я

Пр

акти

чес

ки

е

зан

яти

я

1-45 01 01-01

1-45 01 01-03

1-45 01 01-04

Инфокоммуникационные техноло-

гии (системы телекоммуникаций)


гии (системы телекоммуникаций

специального назначения)


гии (цифровое теле- и радиовеща-

ние)

2 4 50 18 32 - - зачет

План учебной дисциплины в заочной форме обучения: Код специаль-

ности

Название специальности К

ур

с

Сем

естр


Акад

ем.

час

ов н

а

ку

рс.

пр

оек

т

Форма

текущей

аттестации

Все

го

Лек

ци

и

Лаб

ор

ато

рн

ые

зан

яти

я

Пр

акти

чес

ки

е

зан

яти

я

1-45 01 01-01

1-45 01 01-04


гии (системы телекоммуникаций)



ние)

3 6 12 2 8 2 - зачет

План учебной дисциплины в заочной форме обучения для получения высшего

образования, интегрированного со средним специальным образованием: Код специаль-

ности

Название специальности

Ку

рс

Сем

естр


Акад

ем.

час

ов н

а

ку

рс.

пр

оек

т

Форма

текущей

аттестации

Все

го

Лек

ци

и

Лаб

ор

ато

рн

ые

зан

яти

я

Пр

акти

чес

ки

е

зан

яти

я

1-45 01 01-04 Инфокоммуникационные техноло-


ние)

2 4 12 2 8 2 - зачет

4

Место дисциплины. Дисциплина «Прикладное программирование» занимает важ-

ное место в системе подготовки инженера по инфокоммуникациям, поскольку при про-

ектировании и модернизации современных систем, сетей и устройств телекоммуникаций

часто применяют метод математического моделирования. Для моделирования системы

(сети, устройства) используются разнообразные пакеты прикладных программ (как об-

щенаучные, так и специализированные). Изучение дисциплины «Прикладное програм-

мирование» после освоения курсов по программированию и некоторых общепрофессио-

нальных дисциплин актуально и обоснованно, такой подход дает возможность излагать

учебный материал на основе конкретных примеров моделирования современных систем,

сетей и устройств телекоммуникаций.

Цель преподавания учебной дисциплины: формирование знаний и практических

навыков применения в научно-технических и инженерных расчетах современных паке-

тов прикладных программ – систем компьютерной математики, электронных таблиц,

программ моделирования систем, сетей и устройств телекоммуникаций различного на-

значения на схемотехническом и функциональном уровнях, программ графического мо-

делирования, систем автоматизированного проектирования. Наряду с этим учебная дис-

циплина должна способствовать формированию у студентов научного мировоззрения,

деловых моральных и нравственных качеств, свойственных инженеру, научить студента

правильно организовать свою учебу.

Задачи изучения учебной дисциплины:

приобретение навыков работы в современных системах компьютерной математи-

ки, программах моделирования на схемотехническом и функциональном уровнях;

формирование знаний в области задания математических моделей сигналов и

звеньев различных телекоммуникационных систем с учетом особенностей работы в кон-

кретных пакетах прикладных программ;

изучение основных принципов представления и обработки изображений и звука в

современных пакетах прикладных программ;

приобретение навыков подготовки технической документации и презентаций док-

ладов в пакетах графического моделирования;

формирование системного подхода к проектирования систем, сетей и устройств

инфокоммуникаций – от математических моделей до конкретной реализации.

В результате изучения учебной дисциплины «Прикладное программирование»

формируются следующие компетенции:

академические:

1) умение применять базовые научно-теоретические знания для решения теоретических

и практических задач;

2) умение работать самостоятельно;

3) владение исследовательскими навыками;

4) владение междисциплинарным подходом при решении проблем;

5) умение учиться, повышать свою квалификацию в течение всей жизни;

5

6) владение основными методами, способами и средствами получения, хранения, пере-

работки информации с использованием компьютерной техники;

социально-личностные:

1) умение работать в команде;

2) способность к критике и самокритике;

3) способность к межличностным коммуникациям;

профессиональные:

1) владение методами математического и физического моделирования в процессе ис-

следования и оптимизации параметров отдельных элементов и систем в целом;

2) применение методов анализа, синтеза и оптимизации в своей профессиональной об-

ласти.

В результате изучения учебной дисциплины студент должен:

знать:

современные системы компьютерной математики, применяемые для анализа сис-

тем и устройств различного назначения;

современные пакеты прикладных программ моделирования и проектирования

аналоговых и цифровых систем и устройств различного назначения, диапазона частот на

схемотехническом, функциональном, электродинамическом, конструкторском, техноло-

гическом уровнях;

современные пакеты графического моделирования, применяемые для оформления

технической документации и подготовки презентаций;

уметь:

выбрать для решения конкретной инженерной задачи наиболее приемлемое при-

кладное программное обеспечение;

оценить полученные результаты моделирования системы (устройства) в исполь-

зуемом пакете прикладных программ;

подготовить техническую документацию в выбранном пакете графического моде-

лирования;

владеть:

системным подходом при проектировании систем, сетей и устройств инфокомму-

никаций;

практическим использованием разнообразного программного обеспечения при

анализе, моделировании, проектировании инфокоммуникационных систем, сетей и уст-

ройств.

Перечень учебных дисциплин, усвоение которых необходимо

для изучения данной учебной дисциплины

№ п.п. Название дисциплины Раздел, темы

1 Математика весь курс

2 Введение в инфокоммуникационные технологии весь курс

3 Основы оптимизационных методов весь курс

4 Алгоритмы цифровой обработки сигналов весь курс

6

5 Основы алгоритмизации и программирования весь курс

6 Объектно-ориентированное программирование весь курс

7 Теория электрической связи Временное и спектральное

представление сигналов.

Спектральный анализ пе-

риодических и непериодиче-

ских сигналов. Преобразова-

ния Фурье и Лапласа. Осно-

вы теории модуляции и де-

тектирования. Спектральное

представления модулиро-

ванных сигналов. Классифи-

кация электрических цепей и

их параметры. Импульсная,

переходная и частотная ха-

рактеристики линейной це-

пи. Минимально-фазовые и

неминимально-фазовые це-

пи. Методы анализа линей-

ных цепей во временной и

частотной областях.

8 Теория электрических цепей весь курс

9 Электронные приборы весь курс

7

1. Содержание учебной дисциплины

№

тем

Наименование

разделов, тем Содержание тем

1 2 3

Введение Классификация пакетов прикладных программ и их применение в

инженерных расчетах: системы компьютерной математики (Math-

Cad, MatLab, Mathematika, Maple, Deriv); системы моделирования

на схемотехническом (Electronics Workbench (Multisim), Micro-Cap,

DesignLab, Or-CAD, P-CAD (Protel) и др.), функциональном (Simu-

link, LabView, SystemView и др.), электродинамическом (Microwave

Office и др.), конструкторском и технологическом уровнях; про-

граммное обеспечение графического моделирования (CorelDraw,

MS Visio, Microsoft Office Powerpoint), электронные таблицы (MS

Excel, MS Access). Компьютерный расчет, моделирование и эле-

менты проектирования в системах телекоммуникаций.

Раздел 1. Программы графического моделирования

1 Подготовка гра-

фической доку-

ментации в Co-

relDraw, MS Vi-

sio

Команды меню. Панель инструментов. Основные приемы построе-

ния проектов, диаграмм, схем.

2 Подготовка пре-

зентаций для

представления

информации

Основные приемы создания презентации в Microsoft Office Power-

Point. Команды меню. Панель инструментов. Форматирование

слайдов и презентаций. Работа с графическими объектами и диа-

граммами. Использование шаблонов. Эффекты анимации. Импорт

содержимого из других приложений.

Раздел 2. Обработка данных в системах компьютерной математики

3 Численные и

символьные вы-

числения. Осно-

вы программи-

рования. Анима-

ция в системах

компьютерной

математики

Организация вычислений в численном и символьном виде в Math-

Cad. Команды меню. Редактирование выражений и текста. Опреде-

ление переменных и функций. Математические, векторные и мат-

ричные операторы. Типы данных: числа, строки, массивы (векторы,

матрицы, тензоры), ранжированные переменные. Команды и опера-

торы символьных преобразований. Системные переменные – пере-

менная FRAME для создания анимационных клипов. Построение и

анимация графиков: двумерных, трехмерных. Элементы панели

программирования.

Операционная среда системы MatLab. Типы данных: многомерные

массивы, массивы записей, массивы ячеек, разреженные матрицы.

Операции с векторами и матрицами. Пользовательский интерфейс

MatLab: панель инструментов, меню системы, редактор/отладчик

m-файлов, интерфейс графических окон. Основы программирова-

ния: m-файлы сценариев, m-файлы функций, управляющие струк-

туры, объектно-ориентированное программирование. Основы гра-

фической визуализации вычислений: построение двумерных, трех-

мерных графиков, средства анимации.

8

4 Модели, методы

и алгоритмы мо-

делирования

сигналов систем

телекоммуника-

ций

Описание сигналов посредством математических моделей. Перио-

дические сигналы. Ряд Фурье – модели сигналов во временной и

частотной областях. Разложение в ряд Фурье простейших состав-

ных сигналов. Моделирование периодической последовательности

импульсов (прямоугольных, треугольных и др.) в частотной и вре-

менной областях в динамическом режиме. Особенности реализации

вычислительных алгоритмов в системах компьютерной математи-

ки.

5 Применение

преобразования

Фурье и вейв-

летного преоб-

разования для

анализа сигна-

лов систем теле-

коммуникаций

Дискретизация сигнала, алгоритмы дискретного и быстрого преоб-

разования Фурье. Применение вейвлетных преобразований для об-

работки нестационарных сигналов и при высоком уровне шумов.

Реализация алгоритма быстрого преобразования Фурье в MathCad,

MatLab: встроенные функции прямого и обратного быстрого пре-

образования Фурье, правила применения. Работа с комплексными

числами, комплексными функциями. Реализация вейвлетных пре-

образований в системах компьютерной математики.

Моделирование сигналов с различными видами модуляции с по-

мощью быстрого преобразования Фурье в частотной и временной

областях в динамическом режиме.

6 Приближение

функций

Постановка задачи приближения. Наилучшее среднеквадратичное

приближение – метод наименьших квадратов при аналитически и

таблично заданной функции. Интерполяция функций: глобальная

полиномиальная интерполяция (интерполяционные многочлены

Лагранжа, Ньютона); кусочно-полиномиальная интерполяция (ли-

нейная, параболическая, кубическая); интерполирование сплайна-

ми. Применение аппарата интерполирования для экстраполяции

функций. Сглаживание сеточных функций методом наименьших

квадратов. Реализация приближения функций в системах компью-

терной математики: встроенные функции аппроксимации, интерпо-

ляции, экстраполяции, сглаживания.

7 Модели, методы

и алгоритмы мо-

делирования

звеньев систем

телекоммуника-

ций

Линейные звенья систем телекоммуникаций: математическое опи-

сание в виде комплексной и операторной передаточных функций.

Расчет частотных характеристик. Понятие годографа комплексной

передаточной функции. Определение отклика системы через час-

тотные характеристики: спектральный и операторный методы. Рас-

чет временных характеристик Устройства фильтрации различных

типов. Нормирование частотных характеристик, аппроксимация

частотных характеристик, преобразование частотных характери-

стик (относительно ФНЧ-прототипа). Особенности реализации вы-

числительных алгоритмов в MathCad, MatLab.

8 Функции работы

с файлами − об-

работка изобра-

жений и звука

Представление цифровых изображений: изображение как матрица.

Типы изображений: полутоновые, цветные изображения RGB

(представление изображений в других цветовых пространствах).

Графические файлы: форматы BMP, GIF, JPG, PCX, TGA. Основ-

ные задачи по обработке изображений. Звуковые файлы: форматы;

основные задачи по обработке звука.

Функции MathCad для работы с изображениями: чтения, сохране-

ния. Панель отображения изображений. Операции над матрицами.

9

Возможности MatLab по обработке изображений: встроенные

функции и пакет расширений для обработки изображений Image

Processing Toolbox. Моделирование процесса регулировки яркости,

насыщенности, контрастности в телевизионном приемнике. Воз-

можности систем компьютерной математики для обработки звуко-

вых файлов.

Раздел 3. Специализированные пакеты прикладных программ для моделирования систем и

устройств телекоммуникаций

9 Моделирование

систем и уст-

ройств телеком-

муникаций на

схемотехниче-

ском уровне

Система моделирования Electronics Workbench (Multisim). Команды

меню, панель инструментов, библиотека схемных элементов (ана-

логовых, цифровых, смешанных): «идеальные» схемные элементы,

«реальные» SPICE-модели радиоэлектронных устройств. Группа

измерительных приборов. Виды анализа. Моделирование устройств

телекоммуникаций на примере электрических фильтров. Обзор

специализированных программ для моделирования устройств

фильтрации различной схемной реализации.

10 Моделирование

систем и уст-

ройств телеком-

муникаций на

функциональном

уровне

Знакомство с пакетами расширений MatLab. Пакет имитационного

моделирования динамических систем Simulink. Операционная сре-

да Simulink, основные приемы подготовки и редактирования моде-

ли, библиотека блоков, установка параметров моделирования, соз-

дание подсистем пользователя. Отладчик Simulink -моделей. Моде-

лирование систем телекоммуникаций с различными видами моду-

ляции (аналоговой, импульсной, цифровой). Расчет спектров в кон-

трольных точках системы в среде MatLab, реализация спектроана-

лизатора в Simulink.

2. Информационно-методическая часть

2.1 Литература

2.1.1 Основная

2.1.1.1 Дьяконов, В.П. Энциклопедия MathCad 2001i и MathCad 11 / В.П. Дьяко-

нов. – М.: СОЛОН-Пресс, 2004.– 832 с. : ил.+CD-ROM. – (Библиотека профессионала). –

ISBN 5-98003-119-7.

2.1.1.2 Дьяконов, В.П. MathCad 2000: учебный курс/ В.П. Дьяконов. – СПб.: Пи-

тер, 2001. – 592 с.: ил. – (Учебный курс). – ISBN 5-272-00196-6.

2.1.1.3 Дьяконов, В.П. MatLab: учебный курс / В.П. Дьяконов. – СПб.: Питер,

2001. – 560 с.

2.1.1.4 Карлащук, В.И. Электронная лаборатория на IBM PC: программа Electron-

ics Workbench и ее применение / В.И. Карлащук. – М.: Солон-Р, 2000. – 512 с.

2.1.1.5 Солонина, А.И. Цифровая обработка сигналов. Моделирование в Simulink:

учебное пособие [рек. УМО РФ] / А.И. Солонина. – СПб.: БХВ-Петербург, 2012. – 432 с.:

ил. – (Учебное пособие). – ISBN 978-5-9775-0686-1.

2.1.1.6 Баскаков, С.И. Радиотехнические цепи и сигналы: учебник [рек. МО РФ]/

С.И. Баскаков. – 5-е изд., стер. – М.: Высшая школа, 2005. – 462 с.: ил. – ISBN 5-06-

003843-2.

10

2.1.1.7 Ильинков, В.А. Моделирование линейных свойств звеньев и сигналов в те-

лекоммуникационных системах [+электр. вариант] : учебное пособие по дисциплине

«Моделирование систем телекоммуникаций» для студ. спец. «Системы радиосвязи, ра-

диовещания и телевидения», «Многоканальные системы телекоммуникаций» всех форм

обучения / В.А. Ильинков, Н.И. Беленкевич, В.Е. Романов. – Мн.: БГУИР, 2005. – 102 с.

– (Кафедра систем телекоммуникаций). – ISBN 985-444-704-9.

2.1.1.8 Гоноровский, И. С. Радиотехнические цепи и сигналы : учебное пособие

[рек. МО РФ] / И. С. Гоноровский. – 5-е изд., испр. – М. : Дрофа, 2006. – 719 с.: ил. –

(Классика отечественной науки). – ISBN 5-7107-7985-7.

2.1.1.9 Шестеркин, А. Н. Система моделирования и исследования радиоэлектрон-

ных устройств Multisim 10 / А. Н. Шестеркин. – М. : ДМК Пресс, 2012. - 360 с. – ISBN

978-5-94074-756-7.

2.1.1.10 Хоровиц, П. Искусство схемотехники / П. Хоровиц, У. Хилл ; пер. с англ.:

Б. Н. Бронина [и др.]. – 7-е изд. – М. : Мир : БИНОМ, 2010. – 704 с.

2.1.1.11 Справочник по расчету и проектированию ARC-схем/ С.А. Букашкин [и

др.]; Под ред. А.А. Ланнэ. – М.: Радио и связь, 1984. – 368 с.: ил.

2.1.1.12 Джонсон, Д. Справочник по активным фильтрам / Д. Джонсон; пер. с

англ.; под ред. И.Н. Теплюкова. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 128 с.

2.1.1.13 Мошиц, Г. Проектирование активных фильтров / Г. Мошиц, П. Хорн; пер.

с англ. М.Н. Микшиса, И.Н. Теплюка; под ред. И.Н. Теплюка. – М.: Мир, 1984. – 320 с.:

ил.

2.1.1.14 Зааль, Р. Справочник по расчету фильтров / Р. Зааль; пер. с нем. – М.: Ра-

дио и связь, 1983. – 752 с.

2.1.1.15 Белецкий, А.Ф. Теория линейных электрических цепей: учебник для вузов

по спец. «Автоматическая электросвязь», «Радиосвязь и радиовещание», «Многоканаль-

ная электросвязь» / А.Ф. Белецкий – М.: Радио и связь, 1986. – 544 с.: ил.

2.1.2 Дополнительная

2.1.2.1 Новгородцев, А.Б. Расчет электрических цепей в MatLab: учебный курс /

А.Б. Новгородцев – СПб: Питер, 2004. – 250 с.

2.1.2.2 Дьяконов, В.П. MathCad 2001: специальный справочник / В.П. Дьяконов. –

СПб.: Питер, 2002. – 832 с.: ил. – ISBN 5-318-00362-1.

2.1.2.3 Карпов, Б. Visio 2002 / Б. Карпов. – СПб.: Питер, 2003. – 352 с.: ил. – (Са-

моучитель). – ISBN 5-318-00766-X.

2.1.2.4 Карпов, Б.И. Visio 2003 / Б.И. Карпов – СПб.: Питер, 2006. – 335 с.: ил. –

(Самоучитель). – ISBN 5-94807-030-1.

2.1.2.5 Бэйн, С. CorelDraw 12 / С. Бэйн, Н. Уилкинсон. – СПб: Питер, 2006. – 736

с.: ил. – (Эффективная работа). – ISBN 5-469-00114-8.

2.1.2.6 Миронов, Д.Ф. CorelDraw 12 / Д.Ф. Миронов. – СПб.: Питер, 2005. – 442 с.:

ил. – (Учебный курс). – ISBN 5-94723-897-7.

2.1.2.7 Карлащук, В.И. Электронная лаборатория на IBM PC: лабораторный прак-

тикум на Electronics Workbench и VisSim по элементам телекоммуникационных систем /

В.И. Карлащук – М.: Солон-Пресс, 2005. – 480 с.: ил.+CD-ROM. – (Системы проектиро-

вания). – ISBN 5-98003-211-8.

11

2.1.2.8 Половко А.М. MatLab для студента / Бутусов П.Н., Половко А.М. – СПб.:

БХВ-Петербург, 2005. – 320 с.: ил. – ISBN 5-94157-595-5.

2.1.2.9 Загидуллин, Р.Ш. LabView в исследованиях и разработках / Р.Ш. Загидул-

лин – М.: Горячая линия-Телеком, 2005. – 352 с.: ил. – ISBN 5-93517-211-9.

2.1.2.10 Разевиг, В.Д. Схемотехническое моделирование с помощью Micro-Cap 7 /

В.Д. Разевиг – М.: Горячая линия - Телеком, 2003. – 368 с. – ISBN 5-93517-127-9.

2.1.2.11 Разевиг, В.Д. Проектирование печатных плат в P-CAD 2001 / В.Д. Разевиг

– М.: Солон-Р, 2001. – 258 с.

2.1.2.12 Разевиг, В. Д. Система проектирования цифровых устройств OrCad / В.Д.

Разевиг – М.: Солон-Р, 2000.-160 с.

2.1.2.13 Кузнецова, С.А. OrCad 10. Проектирование печатных плат / С.А. Кузнецо-

ва, А.В. Нестеренко, А.О. Афанасьев; под ред. А.В. Афанасьева. – М.: Горячая линия-

Телеком, 2005. – 454 с.: ил. – ISBN 5-93517-198-8.

2.1.2.14 Загидуллин, Р.Ш. SystemView. Системотехническое моделирование уст-

ройств обработки сигналов / Р.Ш. Загидуллин, С.Н. Карутин, В.Б. Стешенко. – М.: Горя-

чая линия-Телеком, 2005. – 294 с.: ил. – ISBN 5-93517-194-5.

2.1.2.15 Разевиг, В.Д. Система проектирования OrCAD 9.2 / В.Д. Разевиг. – М.:

СОЛОН-Р, 2003. – 528 с.: ил. – (Системы проектирования). – ISBN 5-98003-100-6.

2.1.2.16 Болотовский, Ю.И. OrCAD 9.x. OrCAD 10.x. Практика моделирования /

Ю.И. Болотовский, Г.И. Таназлы. – М.: СОЛОН-Пресс, 2008. – 208 с.: ил. – (Системы

проектирования). – ISBN 978-5-91359-015-2.

2.1.2.17 Стеценко, О. А. Радиотехнические цепи и сигналы : учебник [доп. МО

РФ] / О. А. Стеценко. – М. : Высшая школа, 2007. – 432 с.: ил. – ISBN 978-5-06-005742-3.

2.1.2.18 Бакалов, В. П. Основы теории цепей : учебник [доп. МО РФ] / В. П. Бака-

лов, В. Ф. Дмитриков, Б. И. Крук ; под ред. В. П. Бакалова. – 3-е изд., перераб. и доп. –

М. : Горячая линия-Телеком, 2009. – 596 с.

2.1.2.19 Солонина, А. И. Цифровая обработка сигналов. Моделирование в MatLab :

учебное пособие [рек. УМО РФ] / А. И. Солонина, С. М. Арбузов. – СПб.: БХВ-

Петербург, 2008. – 816 с.: ил. – (Учебное пособие). – ISBN 978-5-9775-0259-7.

2.1.2.20 Евдокимов, Ю. К. LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели

до реального прибора : практическое руководство для работы в программной среде

LabVIEW : учебное пособие [рек. УМО РФ] / Ю. К. Евдокимов, В. Р. Линдваль, Г. И.

Щербаков. – М. : ДМК, 2007. – 400 с.+CD. – ISBN 5-94074-346-3.

2.1.2.21 Комягин, Р. В. Основы теории и компьютерное моделирование антенн :

учебное пособие для студентов / Р. В. Комягин. – М. : Рудомино, 2010. – 1164 с.

2.1.2.22 Каганов, В. И. Радиотехнические цепи и сигналы: компьютеризированный

курс : учебное пособие [доп. МО РФ] / В. И. Каганов. – М. : ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. –

432 с. – (Высшее образование). – ISBN 5-8199-0151-7 (ФОРУМ), ISBN 5-16-002157-4

(ИНФРА-М).

2.1.2.23 Васильев, В. П. Основы теории и расчета цифровых фильтров : учебное

пособие [рек. УМО РФ] / В. П. Васильев, Э. Л. Муро, С. М. Смольский; под ред. С. М.

Смольского. – М.: Академия, 2007. – 272 с. – (Высшее профессиональное образование). –

ISBN 978-5-7695-2709-8.

12

2.1.2.24 Аладьев, В. З. Расширение функциональной среды системы Mathematica :

монография / В. З. Аладьев, Д. С. Гринь. – Херсон: Олди-Плюс, 2012. – 552 с. – ISBN

978-966-2393-72-9.

2.1.2.25 Баутон, Г. Д. CorelDRAW X5 : официальное руководство / Г. Д. Баутон. –

СПб.: БХВ-Петербург, 2012. – 816 с.: ил. – ISBN 978-5-9775-0758-5.

2.1.2.26 Алиев, В. К. Excel 2010 – проще простого! / В. К. Алиев. – СПб.: Питер,

2011. – 144 с.: ил. – ISBN978-5-459-00260-7.

2.1.2.27 Вангенхайм , Л. Активные фильтры и генераторы : проектирование и схе-

мотехника с использованием интегрированных микросхем / Л. Вангенхайм; пер. с нем.

Т. Н. Зазаевой. – М.: Техносфера, 2010. – 416 с. – (Мир электроники).

2.1.2.28 Кардашев, Г. А. Виртуальная электроника: компьютерное моделирование

аналоговых устройств / Г. А. Кардашев. – М. : Горячая линия-Телеком, 2009. – 260 с.: ил.

– (Массовая радиобиблиотека. Вып. 1251). – ISBN 978-5-93517-323-4.

2.1.2.29 Златин, И. Л. SystemView 6.0 ( SystemVue ) – системное проектирование

радиоэлектронных устройств / И. Л. Златин. – М.: Горячая линия-Телеком, 2006. – 424 с.,

ил. – ISBN 5-93517-258-5.

2.1.2.30 Разевиг, В.Д. SystemView – средство системного проектирования радилэ-

лектронных устройств / Лаврентьев Г.В., Златин И.В., Разевиг В.Д. – М.: Горячая линия-

Телеком, 2002. – 352 с.: ил. – ISBN 5-93517-069-8.

2.1.2.31 Амелина, М. А. Программа схемотехнического моделирования Micro-Cap

8 / М. А. Амелина, С. А. Амелин. – М. : Горячая линия-Телеком, 2007. – 464 с.: ил. –

ISBN 978-5-93517-339-5.

2.1.2.32 Дьяконов, В. П. MATLAB 7.*/R2006/R2007 : самоучитель / В. П. Дьяко-

нов. – М. : ДМК Пресс, 2008. – 768 с.

2.1.2.33 Наундорф, У. Аналоговая электроника. Основы, расчет, моделирование /

У. Наундорф ; пер. с нем. М. М. Ташлицкого. – М. : Техносфера, 2008. – 472 с.: ил.+CD.

– (Мир электроники). – ISBN 978-5-94836-185-7.

2.1.2.34 Корис, Р. Справочник инженера-схемотехника / Р. Корис, Х. Шмидт-

Вальтер. – М. : Техносфера, 2006. – 608 с. – (Мир электроники). – ISBN 5-94836-073-3.

2.1.2.35 Гонсалес, Р. Цифровая обработка изображений в среде MATLAB / Р. Гон-

салес, Р. Вудс, С. Эддинс; пер. с англ. В.В.Чепыжова. – М. : Техносфера, 2006. – 616

с.+CD. – (Мир цифровой обработки). – ISBN 5-94836-092-X.

2.1.2.36 Василькова, И.В. Основы информационных технологий в Microsoft Office

2010: практикум / И.В. Василькова, Е.М. Васильков, Д.В. Романчик. – Мн.: ТетраСистем,

2012. – 144 с. – ISBN 978-985-536-287-7.

2.1.2.37 Самарский, А.А. Введение в численные методы: учебное пособие для ву-

зов / А.А. Самарский. – 2-е изд., перер. и доп. – М.: Наука, 1987. – 286 с.: ил.

2.1.2.38 Поршнев, С. Вычислительная математика: курс лекций / С. Поршнев. –

СПб.: БХВ-Петербург, 2004. – 320 с.: ил. – ISBN 5-94157-400-2.

2.1.2.39 Плотников, А.Д. Численные методы: учебное пособие / А.Д. Плотников. –

Мн.: Новое знание, 2007. – 174 с.: ил. – ISBN 978-985-475-283-9.

13

2.2 Перечень компьютерных программ, наглядных и других пособий, методических ука-

заний и материалов, технических средств обучения, оборудования для выполнения лабо-

раторных работ

2.2.1 Учебный класс на базе IBM-PC совместимых компьютеров.

2.2.2 Пакеты прикладных программ MathCad, Matlab (с приложением Simulink),

Electronics Workbench (Multisim).

2.2.3 Краткие описания в электронном виде пакетов прикладных программ Math-

Cad, Matlab (с приложением Simulink), Electronics Workbench (Multisim) (разработано на

кафедре СТК).

2.2.4 Пакеты графического моделирования CorelDraw, MS Visio, Microsoft Office

Powerpoint.

2.2.5 Краткие описания в электронном виде программного обеспечения для гра-

фического моделирования (по п. 2.2.4).

2.2.6 Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Прикладное

программирование» для студентов специальностей 1-45 01 01 «МСТК» и 1-45 01 02

«СРРТ» всех форм обучения / Н.И. Беленкевич, В.Ю. Бунас. – Мн.: БГУИР, 2011. – (сви-

детельство от 08.09.2011 № 019 о регистрации ЭУМК по дисциплине ПП).

2.2.7 Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Численные

методы анализа» для студентов специальностей 1-45 01 01 «МСТК» и 1-45 01 02 «СРРТ»

всех форм обучения / Н.И. Беленкевич. – Мн.: БГУИР, 2010. – (свидетельство от

14.02.2011 № 004 о регистрации ЭУМК по дисциплине ЧМА).

2.2.8 Беленкевич, Н.И. Прикладное программирование: лаб. практикум для студ.

спец. «Системы радиосвязи, радиовещания и телевидения», «Многоканальные системы

телекоммуникаций» всех форм обучения. В 2 ч. Ч.1 / Н.И. Беленкевич, В.Е. Романов –

Мн: БГУИР, 2010. – 47 с.

2.3. Перечень тем практических занятий, их название

Целью практических занятий является закрепление теоретического курса, приоб-

ретение навыков решения задач, активизация самостоятельной работы студентов. Прак-

тическое занятие предусмотрено учебными планами для студентов заочной формы обу-

чения, в том числе, интегрированной со средним специальным образованием.

№

темы

по п.1

Название практиче-

ского занятия

Содержание Обеспечен-

ность

по пункту 2.2

1 2 3 4.

7, 9 Моделирование уст-

ройств телекомму-

никаций на функ-

циональном и схе-

мотехническом

уровнях

Линейные звенья систем телекоммуникаций:

математическое описание в виде комплексной и

операторной передаточных функций. Расчет

частотных характеристик. Понятие годографа

комплексной передаточной функции. Определе-

ние отклика системы через частотные характе-

ристики: спектральный и операторный методы.

Расчет временных характеристик. Особенности

реализации вычислительных алгоритмов в

2.2.1-2.2.6

2.2.8

14

MathCad. Моделирование устройств телекомму-

никаций на примере электрических фильтров.

Варианты реализации электрических фильтров:

переход от математической модели к электриче-

ской схеме, расчет элементов схемы. Особенно-

сти моделирования фильтра на схемотехниче-

ском уровне в Electronics Workbench (Multisim):

измерение частотных и временных характери-

стик, оценка амплитутно-частотной характери-

стики с помощью ЛЧМ-сигнала.

2.4. Перечень тем лабораторных занятий, их название

Основная цель проведения лабораторных занятия состоит в закреплении теорети-

ческого материала курса, приобретении навыков выполнения эксперимента, обработки

экспериментальных данных, анализа результатов, грамотного оформления отчетов.

№ те-

мы по

п.1


лабораторной работы


ность


1 2 3 4

4 Моделирование в час-

тотной и временной об-

ластях периодической

последовательности им-

пульсов в динамическом

режиме (MathCad)

Периодические сигналы. Ряд Фурье – мо-

дели сигналов во временной и частотной

областях. Моделирование периодической

последовательности импульсов (прямо-

угольных, треугольных и др.) в частотной

и временной областях в динамическом

режиме. Организация вычислений в чис-

ленном виде в MathCad. Команды меню.

Редактирование выражений и текста. Оп-

ределение переменных и функций. Ма-

тематические, векторные и матричные

операторы. Типы данных: числа, строки,

массивы (векторы, матрицы, тензоры),

ранжированные переменные. Системные

переменные – переменная FRAME для

создания анимационных клипов. По-

строение и анимация графиков. Элемен-

ты панели программирования.

2.2.1-2.2.6

2.2.8

5 Моделирование сигна-

лов с различными вида-

ми аналоговой модуля-

ции в динамическом ре-

жиме (MathCad)

Дискретизация сигнала, алгоритмы дис-

кретного и быстрого преобразования Фу-

рье. Реализация алгоритма быстрого пре-

образования Фурье в MathCad: встроен-

ные функции прямого и обратного быст-

рого преобразования Фурье, правила

применения. Работа с комплексными

числами, комплексными функциями.

2.2.1-2.2.6

2.2.8

15

Моделирование сигналов с различными

видами аналоговой модуляции с помо-

щью быстрого преобразования Фурье в

частотной и временной областях в дина-

мическом режиме.

5 Моделирование сигна-

лов с импульсными ви-

дами модуляции в дина-

мическом режиме (Mat-

Lab)

Операционная среда системы MatLab.

Типы данных: многомерные массивы,

массивы записей, массивы ячеек, разре-

женные матрицы. Операции с векторами

и матрицами. Пользовательский интер-

фейс MatLab: панель инструментов, ме-

ню системы, редактор/отладчик m-

файлов, интерфейс графических окон.

Основы программирования: m-файлы

сценариев, m-файлы функций, управ-

ляющие структуры, объектно-

ориентированное программирование. Ос-

новы графической визуализации вычис-

лений: построение графиков, средства

анимации. Реализация алгоритма быстро-

го преобразования Фурье в MatLab:

встроенные функции прямого и обратно-

го быстрого преобразования Фурье, пра-

вила применения. Моделирование сигна-

лов с различными видами импульсной модуляции с помощью быстрого преоб-

разования Фурье в частотной и времен-

ной областях в динамическом режиме.

2.2.1-2.2.6

2.2.8

6 Приближение функций

(MathCad)

Метод наименьших квадратов при анали-

тически и таблично заданной функции.

Интерполяция функций: глобальная по-

линомиальная интерполяция (интерполя-

ционные многочлены Лагранжа, Ньюто-

на); кусочно-полиномиальная интерполя-

ция (линейная, параболическая, кубиче-

ская); интерполирование сплайнами.

Применение аппарата интерполирования

для экстраполяции функций. Сглажива-

ние сеточных функций методом наи-

меньших квадратов. Реализация прибли-

жения функций в MathCad: встроенные

функции аппроксимации, интерполяции,

экстраполяции, сглаживания.

2.2.1-2.2.7

7 Расчет спектра состав-

ного периодического

сигнала и его фильтра-

ция (MathCad)

Разложение в ряд Фурье простейших со-

ставных сигналов. Применение быстрого

преобразования Фурье для расчета спек-

тра составного периодического сигнала.

Линейные звенья систем телекоммуника-

2.2.1-2.2.6

2.2.8

16

ций: математическое описание в виде

комплексной передаточной функции.

Расчет частотных характеристик. Опре-

деление отклика системы через частот-

ные характеристики: спектральный ме-

тод. Устройства фильтрации различных

типов. Нормирование частотных харак-

теристик, аппроксимация частотных ха-

рактеристик, преобразование частотных

характеристик (относительно ФНЧ-

прототипа). Особенности реализации вы-

числительных алгоритмов в MathCad.

8 Обработка изображений

– моделирование про-

цесса регулировки ярко-

сти, насыщенности, кон-

трастности в телевизи-

онном приемнике

(MathCad)

Представление цифровых изображений:

изображение как матрица. Типы изобра-

жений: полутоновые, цветные изображе-

ния RGB (представление изображений в

других цветовых пространствах). Графи-

ческие файлы: форматы BMP, GIF, JPG,

PCX, TGA. Основные задачи по обработ-

ке изображений. Функции MathCad для

работы с изображениями: чтения, сохра-

нения. Панель отображения изображе-

ний. Операции над матрицами. Модели-

рование процесса регулировки яркости,

насыщенности, контрастности в телеви-

зионном приемнике.

2.2.1-2.2.6

2.2.8

9 Моделирование устрой-

ства фильтрации (Elec-

tronics Workbench (Mul-

tisim))

Система моделирования Electronics

Workbench (Multisim). Команды меню,

панель инструментов, библиотека схем-

ных элементов (аналоговых, цифровых,

смешанных): «идеальные» схемные эле-

менты, «реальные» SPICE-модели радио-

электронных устройств. Группа измери-

тельных приборов. Виды анализа.

Моделирование устройств телекоммуни-

каций на примере электрических фильт-

ров. Математическое описание электри-

ческих фильтров в виде комплексной и

операторной передаточных функций.

Расчет частотных характеристик, годо-

графа комплексной передаточной функ-

ции. Определение отклика системы через

частотные характеристики: спектральный

и операторный методы. Устройства

фильтрации различных типов. Нормиро-

вание частотных характеристик, аппрок-

симация частотных характеристик, выбор

ФНЧ-прототипа, преобразование частот-

2.2.1-2.2.6

2.2.8

17

ных характеристик (относительно ФНЧ-

прототипа). Варианты реализации элек-

трических фильтров: переход от матема-

тической модели к электрической схеме,

расчет элементов схемы. Моделирование

фильтра на функциональном уровне в

MathCad: расчет частотных и временных

характеристик фильтра. Моделирование

фильтра на схемотехническом уровне в

Electronics Workbench (Multisim): изме-

рение частотных и временных характери-

стик, оценка амплитутно-частотной ха-

рактеристики с помощью ЛЧМ-сигнала.

Обзор специализированных программ

для моделирования устройств фильтра-

ции различной схемной реализации.

10 Моделирование системы

с различными видами

модуляции (Simulink -

MatLab)

Пакет имитационного моделирования

динамических систем Simulink. Операци-

онная среда Simulink, основные приемы

подготовки и редактирования модели,

библиотека блоков, установка парамет-

ров моделирования, создание подсистем

пользователя. Отладчик Simulink -

моделей. Моделирование систем теле-

коммуникаций с различными видами мо-

дуляции (аналоговой, импульсной, циф-

ровой). Расчет спектров в контрольных

точках системы в среде MatLab, реализа-

ция спектроанализатора в Simulink.

2.2.1-2.2.6

2.2.8

18

2.5 Контрольная работа, ее характеристика

Основная цель выполнения контрольной работы состоит в освоение современной

методики проектирования систем и устройств инфокоммуникаций, заключающейся в

прохождении всех этапов сквозного проектирования – от математического описания до

конкретной схемной реализации. Контрольная работа предусмотрена учебными планами

для студентов заочной формы обучения, в том числе, интегрированной со средним спе-

циальным образованием. Овладение системным подходом проектирования систем, уст-

ройств и сетей инфокоммуникаций осуществляется на примере расчета устройств

фильтрации с применением пакетов прикладных программ MathCad и Electronics Work-

bench (Multisim). Численные значения параметров (ФНЧ-прототип, тип фильтра, частота

среза, вариант реализации схемы), необходимые для выполнения контрольной работы,

выдаются студентам в период установочной сессии. Управляется контрольная работа

преподавателем в дни консультаций студентов-заочников.

№ те-

мы по

п.1


контрольной работы


ность


1 2 3 4

5, 7, 9 Проектирование уст-

ройств фильтрации

Обзор специализированных пакетов при-

кладных программ для моделирования

устройств фильтрации различной схем-

ной реализации. Метод проектирования

по рабочим параметрам: выбор ФНЧ-

прототипа, преобразование ФНЧ-ФВЧ

(ПФ, ЗФ), денормирование модели. Вы-

вод передаточной функции фильтра по

предложенной к разработке структуре

(Рауха, Саллена-Ки, с омической связью

и др.). Разработка принципиальной схемы

фильтра и расчет элементов. Моделиро-

вание фильтра на функциональном уров-

не в MathCad в частотной и временной

областях (расчет АЧХ, ФЧХ, характери-

стики рабочего затухания, характеристи-

ки группового времени запаздывания,

импульсной и переходной характеристик,

годографа комплексной передаточной

функции в нормированном и денормиро-

ванном виде). Моделирование фильтра на

схемотехническом уровне в Electronics

Workbench (Multisim) в частотной и вре-

менной областях (измерение АЧХ, ФЧХ,

импульсной и переходной характеристик,

оценка АЧХ с помощью ЛЧМ-сигнала).

2.2.1-2.2.6

19

3. 1 Учебно-методическая карта учебной дисциплины в дневной форме обучения

Н

ом

ер р

азд

ела,

тем

ы п

о п

.1

Название раздела, темы

Количество ауди-

торных часов

Само-

стоя-

тель-

ная

работа,

часы

Форма кон-

троля зна-

ний студен-

тов ЛК ПЗ

Лаб.

зан.

1 2 3 4 5 6 7

Введение 1 - - 1 Контрольный

опрос

Раздел 1. Программы графического моделирования 1 Подготовка графической документации в Co-

relDraw, MS Visio

1 - - 2,5 Контрольный

опрос

2 Подготовка презентаций для представления


1 - - 2,5 Контрольный

опрос

Раздел 2. Обработка данных в системах компьютерной математики 3 Численные и символьные вычисления. Основы

программирования. Анимация в системах

компьютерной математики

1 - - 4 Контрольный

опрос

4 Модели, методы и алгоритмы моделирования

сигналов систем телекоммуникаций

2 - 4 4 Защита ла-

бораторной

работы

5 Применение преобразования Фурье и вейвлет-

ного преобразования для анализа сигналов

систем телекоммуникаций



работы

6 Приближение функций 2 - 4 4 Защита ла-


работы


звеньев систем телекоммуникаций



работы

8 Функции работы с файлами − обработка изо-

бражений и звука



работы


устройств телекоммуникаций 9 Моделирование систем и устройств телеком-

муникаций на схемотехническом уровне



работы

10 Моделирование систем и устройств телеком-

муникаций на функциональном уровне



работы

Текущая аттестация Зачет

Итого 18 - 32 40

20

3. 2 Учебно-методическая карта учебной дисциплины в заочной форме обучения

Н

ом

ер р

азд

ела,

тем

ы п

о п

.1




Само-

стоя-

тель-

ная

работа,

часы

Форма кон-

троля зна-


тов ЛК ПЗ

Лаб.

зан.

1 2 3 4 5 6 7

Введение - - - 2 Контрольный

опрос


1 Подготовка графической документации в Co-

relDraw, MS Visio

- - - 3,5 Контрольный

опрос



- - - 3,5 Контрольный

опрос


3 Численные и символьные вычисления. Основы



0,5 - - 4,5 Контрольный

опрос



- - - 10 Контрольный

опрос





опрос

6 Приближение функций - - - 10 Контрольный опрос



0,5 1 4 4,5 Защита лабора-

торной работы




опрос





- 1 - 9 Защита кон-трольной рабо-

ты



0,5 - 4 5,5 Защита лабора-торной работы

Текущая аттестация зачет

Итого 2 2 8 78

21

3. 3 Учебно-методическая карта учебной дисциплины в заочной форме обучения для полу-

чения высшего образования, интегрированного со средним специальным образованием

Но

мер

раз

дел

а,

тем

ы п

о п

.1




Само-

стоя-

тель-

ная

работа,

часы

Форма кон-

троля зна-


тов ЛК ПЗ

Лаб.

зан.

1 2 3 4 5 6 7

Введение - - - 2 Контрольный

опрос


1 Подготовка графической документации в Co-

relDraw, MS Visio

- - - 3,5 Контрольный опрос



- - - 3,5 Контрольный опрос


3 Численные и символьные вычисления. Основы




опрос




опрос





опрос

6 Приближение функций - - - 10 Контрольный

опрос



0,5 1 4 4,5 Защита лабора-

торной работы




опрос





- 1 - 9 Защита кон-

трольной рабо-

ты



0,5 - 4 5,5 Защита лабора-торной работы

Текущая аттестация зачет

Итого 2 2 8 78

22

4.1 Рейтинг-план Рейтинг-план дисциплины

ПРИКЛАДНОЕ ПРОГРАММИРОВАНИЕ для студентов (курсантов) дневной формы обучения

Направления специальности 1-45 01 01-01 Инфокоммуникационные технологии

(системы телекоммуникаций)


(системы телекоммуникаций специального назначения)


(цифровое теле- и радиовещание) курс 2, семестр 4 2014 /2015 гг.

Количество часов по учебному плану 90, в т.ч. аудиторная работа 50,

самостоятельная работа 40

Преподаватель Беленкевич Наталья Ивановна (старший преподаватель кафедры СТК)

Кафедра систем телекоммуникаций

ПРИЛОЖЕНИЕ к учебной программе,

рег. № УД – /р

Рекомендовано на заседании кафедры


Протокол № 21 от «26» июня 2014 г.

Зав. кафедрой ____________________

/Н.В. Тарченко/

Преподаватель _____________________

/Н.И. Беленкевич/

Выставление отметки по текущей аттестации (зачет) допускается по результатам итогового рейтинга студента.

Виды учебной деятельности студентов Модуль 1

(весовой коэффициент вк1=0,5)

Модуль 2

(весовой коэффициент вк2=0,5)

Итоговый кон-

троль по всем

модулям

Календарные сроки

сдачи

Весовой коэф-

фициент от-

метки

Календарные сро-

ки сдачи

Весовой коэф-

фициент отметки

1. Лекционные занятия к11=0,2 к12=0,2

Введение, темы 1-6 15.04.2015

Темы 7-10 05.06.2015

2. Лабораторные работы к21=0,4 к22=0,4

Темы 4, 5, 6 15.04.2015

Темы 7, 8, 9, 10 05.06.2015

3. Контрольная работа 15.04.2015 К31=0,4 05.06.2015 К32=0,4

Модульный контроль МР1 МР2 ИР

23

ПРОТОКОЛ СОГЛАСОВАНИЯ УЧЕБНОЙ ПРОГРАММЫ

ПО УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ С ДРУГИМИ

УЧЕБНЫМИ ДИСЦИПЛИНАМИ СПЕЦИАЛЬНОСТИ

Перечень дисцип-

лин

Кафедра,

обеспечи-

вающая учеб-

ную дисцип-

лину по п. 1

Предложения об

изменениях в

содержании по

изучаемой учеб-

ной дисциплине

Решение, приня-

тое кафедрой,

разработавшей

учебную про-

грамму

Подпись заве-

дующего кафед-

рой, обеспечи-

вающей учеб-

ную дисциплину

по п. 1

1 2 3 4 5

Методы формиро-

вания и обработки

телекоммуникаци-

онных сигналов

Систем теле-

коммуника-

ций

Изменений нет Рекомендована к

утверждению

протокол № 21

от 26.06.2014 г.

Моделирование

систем инфоком-

муникаций

Заведующий кафедрой систем телекоммуникаций Н.В. Тарченко

Documents

Учреждение образования УТВЕРЖДАЮ 30.09.2014г ... · Реализация алгоритма быстрого преобразования Фурье