Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»

С. И. Малинин Радиотехнические цепи и сигналы

конспект лекций

CАНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2

013

УДК 621.396.6:681.3

ББК з 844.1я73-5

Д 33

Конспект лекций разработан в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования.

Целью изучения дисциплины является - вооружить студентов знаниями в области синтеза и анализа различных радиотехнических цепей и освоения принципов обеспечения помехоустойчивости при передаче, приёме и воспроизведении сигналов.

Основной задачей дисциплины является изучение принципов генерации, усиления, излучения и приёма электромагнитных волн, относящихся к радиодиапазону; практическое использование этих волн для целей передачи, хранения и преобразования информации.

Конспект лекций предназначен для студентов специальности 210601.65 – радиоэлектронные системы и комплексы.

Малинин С.И.

Д 33. Радиотехнические цепи и сигналы/. Национальный минерально-сырьевой университет «Горный». СПб, 2013, 226 с.

УДК 621396.6:681.3.

ББК з 844.1я73-5

© Национальный минерально-сырьевой

университет «Горный», 2013

Введение

Целью изучения дисциплины является вооружить студентов знаниями в области синтеза и анализа различных радиотехнических цепей и освоения принципов обеспечения помехоустойчивости при передаче, приёме и воспроизведении сигналов, принципов генерации, усиления, излучения и приёма электромагнитных волн, относящихся к радиодиапазону; практическому использованию этих волн для целей передачи, хранения и преобразования информации.

Дисциплина «Радиотехнические цепи и сигналы» полностью соответствует учебной программе, относится к циклу ОПД.Ф.07 и изучается студентами специальности 210302.65 всех форм обучения в двух семестрах.

Совершенствование лекций по дисциплине «Радиотехнические цепи и сигналы» было и остается актуальной задачей в связи с развитием радиотехники в целом. Новизна предлагаемого текста лекций заключается в обновленной методике изложения материала, связанной с более глубоким освещением тех вопросов, которые, по мнению автора, недостаточно освещались в предыдущих изданиях, и приобрели актуальность к настоящему времени.

Данный текст лекций не заменяет классических учебников, приведенных в списке литературы, а позволяет систематизировать изучаемый материал и дает возможность более свободно ориентироваться в большом объеме литературы.

1. Детерминированные радиотехнические сигналы

1.1. Основные задачи, решаемые радиотехникой

Радиотехника – это область науки и техники, занимающаяся изучением и применением электромагнитных колебаний и волн радиочастотного диапазона. К радиодиапазону относят частоты ниже инфракрасного диапазона (3 ТГц, что равно 3×10¹² Гц).

Радиотехникой решается множество задач, главная из которых – передача информации на расстояние с помощью радиоволн.

Радиоволны – это электромагнитные волны с частотами до 3 ТГц, распространяющиеся в пространстве без искусственных направляющих линий. Развитие радиотехники началось с изобретения устройства для приема электромагнитных волн (Попов, Маркони).

Радиосвязь – это связь между объектами посредством радиоволн. Радиосвязь бывает:

односторонняя,

двусторонняя,

между двумя объектами,

между несколькими объектами,

между подвижными или неподвижными объектами

Круг применения радиотехники постоянно расширяется. В настоящее время радиотехника обеспечивает не только передачу, но и получение информации об окружающей среде. Радиотехника обеспечивает воздействие на природные или технические объекты:

радиолокацию,

радионавигацию,

радиоуправление,

радиотелеметрию и др.

Радиолокация решает задачи обнаружения и распознавания различных объектов, а также определения их координат и параметров движения с помощью радиоволн (корабли, самолеты, ракеты, сооружения на земле, облака, осадки и т. д.). Радиолокация позволяет точно измерить расстояние от Земли до Луны и других планет.

Радионавигация решает задачи управления и движения по оптимальным траекториям различных объектов. Основные задачи, решаемые радионавигацией, - определение оптимального курса и географических координат объекта.

Радиоуправление обеспечивает автоматическое управление объектами на расстоянии при помощи радиоволн, радиотехнических методов и средств. Обеспечивает движение летательных аппаратов в автоматическом режиме (искусственные спутники Земли, метеорологические зонды и т. д.).

Радиотелеметрия решает задачи измерения на расстоянии при помощи радиоволн, например, на труднодоступных объектах - радиозондах, спутниках земли и т. д.

Радиотехника широко применяется в медицине, радиотехнические методы и устройства широко применяются во всех областях науки и техники.

Информация – это совокупность сведений о событиях, явлениях, предметах, предназначенная для передачи, приема, хранения, использования. Все применения радиотехники связаны с передачей информации.

Для передачи информации нужно представить ее в некоторой форме. Информация, представленная в такой форме, называется сообщением. Бывают звуковые сообщения, текстовые сообщения и

т. д.

Сообщение (информация) может быть передано на расстояние с помощью определенного материального носителя. В роли носителя выступают различные сигналы.

Сигналы – это физические процессы, значения параметров которых отражают передаваемые сообщения (электрические колебания и электромагнитные колебания и волны).

Радиоканал обеспечивает передачу сообщения из одной точки в другую. Основные элементы радиоканала:

передатчик,

приемник,

физическая среда, в которой распространяются радиоволны.

Процессы, обеспечивающие функционирование радиоканала на примере канала радиосвязи:

1 – Источник сообщения (человек, аудиокассета…).

2 – Преобразователь сообщения в электрический сигнал (микрофон, магнитофон…). На выходе преобразователя получают сигналы сообщения. Эти сигналы, как правило, низкочастотные, и они не используются для возбуждения радиоволн, так как размеры антенны должны быть соизмеримы с длиной волны. Для передачи информации ее модулируют. Модуляция состоит в изменении параметров высокочастотных (вторичного сигнала) колебаний в соответствии с низкочастотным (первичным) сигналом. Высокочастотный сигнал, измененный в соответствии с низкочастотным сигналом, называют модулированным сигналом.

3 – Радиопередатчик (модулятор).

Высокочастотные колебания излучаются передающей антенной. Радиоволна становится материальным носителем сообщения. Часть энергии улавливается приемной антенной.

4 – Радиоприемник. Служит для приема сигналов и преобразует их к начальному виду (процесс преобразования высокочастотного модулированного сигнала в низкочастотный сигнал называется демодулированием, или детектированием). На выходе приемника 4 возникает низкочастотный сигнал, близкий к передаваемому сигналу. Низкочастотный сигнал частично искажается помехами и т. д. Приемник конструируют таким образом, чтобы он максимально ослаблял помехи.

5 – Преобразователь электрического сигнала в сообщение.

6 – Получатель сообщения.

В основном все эти процессы связаны с различными преобразованиями сигналов. Преобразование осуществляется посредством радиотехнических цепей.