Скачать 238.48 Kb.
|
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «УТВЕРЖДАЮ»: Проректор по учебной работе _______________________ /Волосникова Л.М./ __________ _____________ 201__ г. статистическАЯ РАДИОФИЗИКА Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 010800.62 «Радиофизика» Форма обучения очная «ПОДГОТОВЛЕНО К ИЗДАНИЮ»: Автор работы ______________/Гармонов А.А./ «____»___________ __201__ г. Рассмотрено на заседании кафедры радиофизики __.__.201__ года. Протокол № __ Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению. «РЕКОМЕНДОВАНО К ЭЛЕКТРОННОМУ ИЗДАНИЮ»: Объем 10 стр. Зав. кафедрой ____________________/Михеев В.А./ «____»___________ 201__ г. Рассмотрено на заседании УМК ИФиХ «____»______________ 201__ г., протокол №____. Соответствует ГОС ВПО и учебному плану образовательной программы. «СОГЛАСОВАНО»: Председатель УМК _________________/Креков С.А./ «____»_____________201__г. «СОГЛАСОВАНО»: И.о директора ИБЦ _________________/ Ульянова Е.А./ «____»_____________201__ г. «СОГЛАСОВАНО»: Зав. методическим отделом УМУ_____________/ Фарафонова И.Ю./ «____»_____________201__ г. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТИнститут физики и химииКафедра радиофизикиГармонов А.А. статистическАЯ РАДИОФИЗИКА Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 010800.62 «Радиофизика» Форма обучения очная Тюменский государственный университет 2013 Гармонов А.А. «Статистическая радиофизика» Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 010800.62 «Радиофизика». Форма обучения очная. Тюмень, 2013, _10 стр. Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ГОС ВПО. Рабочая программа дисциплины «Статистическая радиофизика» опубликована на сайте ТюмГУ: «Статистическая радиофизика» [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru., свободный. Рекомендовано к изданию кафедрой радиофизики. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета. ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой радиофизики Михеев В.А., к.ф.-м.н., доцент© Тюменский государственный университет, 2013. © Гармонов А.А. 2013. 1. Пояснительная записка Требования ГОС: Элементы теории случайных процессов, гауссовские, марковские, стационарные и эргодические случайные процессы, спектрально-корреляционный анализ случайных процессов и их преобразований, импульсные случайные процессы, шумы и флуктуации в радиотехнических системах, элементы теории оптимальной обработки сигналов, случайные поля. Дисциплина «Статистическая радиофизика» в соответствии с ГОС ВПО по направлению подготовки 010800.62 «Радиофизика» является дисциплиной федерального компонента цикла Общепрофессиональные дисциплины ООП подготовки бакалавров.
Учитывая, что объектами профессиональной деятельности бакалавров являются все виды наблюдающихся в природе физических явлений и объектов, обладающих волновой или колебательной природой, а также алгоритмы, приборы и устройства, использующиеся при передаче, приеме и обработке информации, владение приемами и навыками решения конкретных задач из разных областей статистической радиофизики позволяет успешно решать поставленные задачи. Дисциплина «Статистическая радиофизика» - это теория описания флуктуационных явлений в радиофизике, она посвящена изучению методов описания и анализа случайных процессов в линейных и нелинейных системах и средах. Целью курса «Статистическая радиофизика» является ознакомление студентов с кругом вопросов и методами расчёта, связанными с флуктуациями и шумами в радиоустройствах, статистическими проблемами передачи и приёма информации, волновыми задачами (оптической фильтрацией, статистическими явлениями в оптических преобразователях частоты и т.д.). Данная дисциплина должна сформировать у студентов основные знания и навыки расчёта статистических задач по нахождению параметров выходного сигнала с учётов параметров входного сигнала и параметров системы, преобразовывающей сигнал. Полученные знания необходимы будущему физику-теоретику и экспериментатору.
Содержание курса «Статистическая радиофизика» базируется на знаниях, приобретённых при изучении следующих дисциплин: раздела «Электричество и магнетизм» общей физики, раздела «Линейные и нелинейные уравнения» методов математической физики, раздела "Электродинамика" теоретической физики. Математической основой курса являются разделы «Математический анализ», «Аналитическая геометрия», «Линейная алгебра», «Дифференциальные уравнения», «Теория функций комплексного переменного», «Теория вероятностей и математическая статистика» математики В результате освоения дисциплины и успешного и грамотного решения инженерных задач обучающийся должен: Знать:
Уметь:
Владеть:
Дисциплина «Статистическая радиофизика» читается в восьмом семестре. Форма промежуточной аттестации - экзамен. Общая трудоемкость дисциплины составляет 95 часов. Таблица 1
3. Тематический план дисциплины Таблица 2
Таблица 3. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
Таблица 4. Планирование самостоятельной работы студентов
4.Содержание дисциплины. Модуль 1. Раздел 1. Введение. Предмет изучения статистической радиофизики. Физика возникновения флуктуаций. Единство случайных и детерминированных процессов. Примеры случайных явлений в различных областях радиофизики. Историческая справка. Элементы теории случайных процессов. Непрерывные и дискретные случайные процессы. Полное и частичное описание случайных процессов. Гауссовские, стационарные и эргодические случайные процессы. Разложение Каруэна - Лоэва. Измерение параметров случайных процессов. Раздел 2. Спектрально-корреляционный анализ случайных процессов и их преобразований. Автокорреляционная функция и ее свойства. Примеры автокорреляционных функций. Спектральная плотность мощности случайного процесса. Теорема Винера-Хинчина. Взаимные корреляционные функции и взаимные спектральные плотности. Корреляционная матрица выборочных функций. Оценивание автокорреляции и взаимной корреляции. Методы оценки спектральной плотности мощности дискретного случайного процесса. Раздел 3. Вейвлет - анализ случайных сигналов. Теория и применение вейвлет-анализа. Базисные функции. Ортогональный вейвлет. Преобразование Хаара. Обратное вейвлет –преобразование. Ограничения, накладываемые на вейвлет. Восстановление зашумленных сигналов. Сжатие информации. Анализ электромагнитных явлений. Модуль 2 Раздел 4. Случайные процессы в линейных системах и средах. Анализ линейных систем во временной области. Математическое ожидание и средний квадрат сигнала на выходе линейной системы. Взаимная корреляционная функция случайных процессов на входе и выходе линейной системы. Анализ линейных систем в частотной области. Спектральная плотность случайного процесса на выходе линейной системы. Взаимная спектральная плотность случайного процесса на входе и выходе линейной системы. Раздел 5. Марковские случайные процессы. Марковские процессы. Уравнение Чепмена- Колмогорова. Стохастические дифференциальные уравнения. Уравнение Ланжевена. Уравнение Фоккера-Планка. Важнейшие Марковские процессы. Процесс Орнштейна-Уленбека и Винеровский процесс. Дважды случайные процессы. Скрытые Марковские модели. Импульсные случайные процессы. Раздел 6. Оптимальные линейные системы Критерий оптимальности. Оптимизация систем путем подбора их параметров. Оптимальные системы, максимизирующие отношение сигнал/шум. Согласованный фильтр. Оптимальные системы, минимизирующие средний квадрат ошибки. Оптимальный фильтр Винера-Хонда. Фильтр Кальмана-Бьюси. Раздел 7. Методы анализа случайных процессов в нелинейных Примеры нелинейных радиофизических систем. Линейная аппроксимация. Нелинейная аппроксимация. Локальный косинусный базис. Распределение Винера-Виля. Вейвлетные преобразования. Оптимальные нелинейные методы оценки сигналов. Модуль 3. Раздел 8. Шумы и флуктуации в радиотехнических системах. Тепловой шум. Дробовой шум. Процессы рождения и гибели. Броуновское движение. Флуктуации плотности в идеальном газе. Белый шум и теорема Найквиста. Фликкер-шум. Флуктуации в автоколебательных системах. Раздел 9. Элементы теории оптимальной обработки сигналов. Байесовский подход в радиофизике. Проверка двух простых гипотез. Критерий принятия решения. Обнаружение сигнала в шуме. Рабочие характеристики приемника. Сигналы с нежелательными параметрами: испытание сложных гипотез. Обнаружение сигнала с неизвестной случайной фазой в шуме. Рабочие характеристики приемника в случае равномерного распределения фазы. Обнаружение и оценка параметров точечных объектов. Раздел 10. Случайные поля. Понятие случайного поля. Характеристики случайных полей. Однородные и изотропные поля. Пространственные корреляционные функции. Случайные волны. Угловой спектр. Понятие когерентности. Локально однородные поля, структурная функция. Раздел 11. Случайные колебания и волны в линейных и нелинейных оптических системах. Оптические системы. Распространение импульсов произвольной формы в среде с дисперсией первого порядка. Уравнение для комплексной амплитуды импульса. Функция Грина и коэффициент передачи. Дисперсионное расплывание. Дисперсионная длина Столкновительная дефазировка. Пуассоновская статистика сбоев частоты. Столкновительный сдвиг частоты. Совместное проявление доплеровского и столкновительного механизма дефазировки. Искажение частотного спектра при распространении. Эффект Вольфа. Роль дифракции и пространственной некогерентности. 5.Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины (модуля). Виды самостоятельной работы студентов: контрольные работы, рефераты, разработаны с целью развить и закрепить знания, умения и навыки. 5.1. Вариант контрольной работы Задача 1 Составить выражение производящей функции для закона Пуассона Задача 2.Стационарный нормальный процесс задан следующими характеристиками Определить, сколько раз за время Т=1 сек процесс превзойдет уровень . 5.2. Темы рефератов. Требования к оформлению реферата. Задание по курсу «Статистическая радиофизика» выполняется с целью более детального ознакомления с устройством и принципом действия и способами расчета различных устройств радиофизики. Задание оценивается по содержанию, а не по объему. Примерные темы рефератов 1.Анализ конкретных линейных систем в частотной области. 2.Спектральная плотность случайного процесса на выходе линейной системы. 3.Взаимная спектральная плотность случайного процесса на входе и выходе линейной системы. 4.Восстановление зашумленных сигналов, 5.Сжатие информации 6.Оптимальный фильтр Винера-Хонда, 7.Фильтр Кальмана-Бьюси. Набор текста должен быть сделан в текстовом редакторе Microsoft Word для Windows любой версии. Объем задания не должен превышать 5 машинописных страниц. Содержание реферата
Все страницы задания нумеруются по порядку от титульного листа до последней страницы, но на самом титульном листе цифра не ставится. Вторая страница - оглавление, где пишется план работы (содержание). Текст задания должен быть разбит на разделы, параграфы, пункты и т.д., каждый из которых имеет название. В содержании (плане работы) должны быть указаны эти деления текста и соответствующие страницы. При наборе текста следует выдерживать следующие обязательные требования:
Внутритекстовые ссылки на источник оформляются во время набора материала следующим образом: [3], где 3 означает порядковый номер используемого учебника или сайта. В конце реферата приводится список литературы с полным указанием реквизитов (Автор, наименование издания, место и год издания, №№ страниц.). Например: 1. Сулименко Л. М. Технология минеральных вяжущих материалов и изделий на их основе: Учебник для вузов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 2000.-303с. 2. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник /Под общ. ред. Н.П. Лякишева. - М.: Машиностроение. - Т. 3, кн. 2. - 2000. - 448 с. 3. Тезисы докл. 2-ой Научно-технической конференции молодых ученых и аспирантов, посвященной 40-летию НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева /Рос. хим.-технол. ун-т им. Д.И. Менделеева, Новомосковский ин-т. - Новомосковск, 2000. 4. Лукин Е.С., Макаров Н.А. Особенности выбора добавок в технологии корундовой керамики с пониженной температурой спекания //Огнеупоры в техн. керамика. - 1999. - № 9. - С. 10-13. (статья из журнала) Оформление ссылок на электронные источники должно осуществляться также как и на печатные издания, с указанием автора и названия работы, только вместо выходных данных печатного источника следует указывать выходные данные CD-рома, DVD-рома или полный электронный адрес сайта. Например: Российская государственная библиотека [Электронный ресурс] / Центр информ. технологий РГБ; ред. ВласенкоТ. В.; Web-мастер Козлова Н. В. - Электрон, дан. - М.: Рос. гос. б-ка, 1997. - Режим доступа: http://www.rsl.гu, свободный. - Загл. с экрана. - Яз. рус., англ. 5.3.Примерные вопросы к экзамену 1.Временные характеристики случайных процессов. 2. Корреляционные характеристики случайных процессов 3. спектральные характеристики случайных процессов 4.Связь между корреляционными и спектральными характеристиками 5.Дискретизация непрерывных сигналов и канонические разложения 6. Представление сигнала в виде « аналитического сигнала». Огибающая и фаза сигнала 7.Представление дискретных законов распределения с помощью производящих функций 8 Характеристики процессов по принципу марковости 9.Дискретные марковские последовательности 10. Дискретные марковские процессы 11.Непрерывные марковские последовательности и процессы 12.Вероятностные характеристики выбросов случайных процессов 13. Прохождение случайных сигналов через сумматоры 14. Прохождение случайных сигналов через дифференциаторы 15. Прохождение случайных сигналов через интеграторы 16. Прохождение стационарных случайных сигналов через линейные цепи 17. Нахождение законов распределения мгновенных значений и огибающей случайного сигнала на выходе безынерциальной нелинейной цепи. 18. Вычисление корреляционной функции выходного процесса на основе характеристических функций. 19.Вычисление корреляционной функции выходного процесса при стационарном нормальном входном процессе 20. Понятие вейвлетов. Основы вейвлет- анализа. 6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины 6.1 Основная литература
6.2 Дополнительная литература
3.3 Программное обеспечение и интернет – ресурсы
7. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля). Лекционная аудитория с доской и мелом, лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием. |
Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов... Учебно-методический комплекс предназначен для первого и второго курса обучения английскому языку для студентов направления 010800.... | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... | ||
Рабочая программа для студентов направления 010800. 62 «Радиофизика» Рассмотрено на заседании кафедры радиофизики года. Протокол №. Соответствует требованиям к содержанию, структуре и оформлению | Рабочая программа для студентов направления 010800. 62 «Радиофизика» ... | ||
Рабочая программа для студентов направления 010800. 62 «Радиофизика» ... | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Рассмотрено на заседании кафедры механики многофазных систем 03 октября 2013 года, протокол № Соответствует требованиям к содержанию,... | ||
Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... ... | Рабочая программа для студентов направления 03. 03. 03 «Радиофизика» Дубов В. П. «Практикум по квантовой радиофизике» Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 03. 03.... | ||
Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 «Радиофизика» Флягин В. М. Микропроцессоры. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 «Радиофизика»,... | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 «Радиофизика» профиль «Электроника, микро | ||
Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов... Целью дисциплины является знакомство студентов с возможностями персональных компьютеров на примере изучения широкого набора программных... | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов направления... Якименко Владимир Иосифович. Астрофизика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления, 011800. 62 "Радиофизика"... | ||
Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 "Радиофизика"... Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 "Радиофизика" очная форма обучения | Рабочая программа для студентов 010800. 62 специальности «Механика... Мосягин В. Е. Теория вероятностей, математическая статистика, случайные процессы. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа... | ||
Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 «Радиофизика» ... | Рабочая программа для студентов направления 011800. 62 «Радиофизика» ... |