- •С. И. Малинин Радиотехнические цепи и сигналы
- •Введение
- •1. Детерминированные радиотехнические сигналы
- •1.1. Основные задачи, решаемые радиотехникой
- •1.2. Элементы обобщенной теории сигналов
- •Математические модели сигналов
- •Математические модели детерминированных сигналов
- •Энергетический метод определения эффективной длительности сигнала
- •1.3. Спектральные характеристики сигналов
- •Спектральный анализ периодических сигналов
- •Ширина спектра
- •Распределение мощности сигнала по гармоникам
- •Спектральный анализ непериодических сигналов
- •Физический смысл спектральной плотности
- •Условие существования преобразования Фурье
- •Энергетический спектр непериодического сигнала
- •Ширина спектра непериодического сигнала
- •База непериодического сигнала
- •3. В формулу фазового спектра одиночного импульса вместо текущей частоты ω подставить текущую частоту nω1, и по формуле
- •Связь между преобразованием сигналов и спектров
- •1.4. Дискретизация сигналов. Теорема отсчетов. Сигналы с ограниченными и полосовыми спектрами
- •Сигналы с полосовыми спектрами
- •Теорема отсчетов в частотной области
- •1.5. Корреляционные характеристики сигналов
- •Теорема о спектре произведения сигналов
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 1
- •2. Модулированные сигналы
- •2.1. Временное и спектральное представления сигналов с амплитудной модуляцией
- •Тонально-амплитудная модуляция (там)
- •Спектр сигнала при тональной амплитудной модуляции
- •Энергетические соотношения сигнала при там
- •Многотональная амплитудная модуляция
- •Радиоимпульс
- •Спектр радиоимпульса
- •2.2. Временное и спектральное представления сигналов с угловой модуляцией
- •Тональная угловая модуляция
- •Спектр сигнала при тонально-угловой модуляции
- •Построение спектра тонально-угловой модуляции
- •Энергетические характеристики сигналов ум
- •Сигналы с обобщенной модуляцией
- •2.3. Разновидности модулированных сигналов
- •Спектры манипулированных сигналов Амплитудно-манипулированный сигнал
- •С t 0пектральная плотность последовательности прямоугольных импульсов
- •Амплитудно-импульсная манипуляция
- •Амплитудная импульсная модуляция
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 2
- •3. Случайные сигналы
- •3.1. Вероятностные характеристики случайных сигналов
- •Экспоненциальный закон
- •Релеевский закон
- •Основные положения ковариационной теории
- •Корреляционная функция
- •Стационарность и эргодичность процессов
- •3.2. Корреляционный и спектральный анализы случайных сигналов
- •Теорема Винера – Хинчина
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 3
- •4. Линейные цепи
- •4.1. Частотные и временные характеристики линейных цепей
- •Дельта-функция как пример пробного сигнала
- •4.2. Методы анализа прохождения детерминированных сигналов через линейные цепи
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 4
- •5. Преобразования характеристик случайного сигнала в линейной цепи
- •5.1. Спектральная характеристика мощности и корреляционная функция случайного процесса на выходе цепи
- •Гармонические колебания со случайной амплитудой
- •Гармонические колебания со случайной фазой
- •5.2. Нормирование случайных процессов в узкополосных линейных цепях
- •Комплексный случайный процесс
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 5
- •6. Аналоговая фильтрация сигналов
- •6.1. Согласованная фильтрация детерминированного сигнала
- •6.2. Оптимальная фильтрация случайного сигнала
- •Оценка реализуемости согласованного фильтра
- •Сигнал и помеха на выходе согласованного фильтра
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 6
- •7. Нелинейные цепи
- •7.1. Преобразования радиосигналов в нелинейных цепях
- •Модели нелинейных элементов
- •Безынерционные нелинейные четырехполюсники
- •Нелинейная емкость
- •Нелинейная индуктивность
- •Аналог цепей с безынерционными элементами
- •Графический метод анализа
- •Графоаналитический метод
- •Численные методы
- •7.2. Формирование и демодуляция радиосигналов. Преобразование частоты
- •Умножение частоты
- •Амплитудная модуляция
- •Детектирование ам-колебаний
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 7
- •8. Принципы работы автогенераторов гармонических колебаний
- •8.1. Автоколебательная система
- •8.2. Самовозбуждение lc - автогенератора гармонических колебаний
- •8.3. Анализ стационарного режима автогенератора методом гармонической линеаризации
- •Графический метод анализа стационарного режима
- •Анализ автоколебаний методом уравнений состояния
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 8
- •9. Параметрические цепи
- •9.1. Общие понятия о параметрических цепях
- •9.2. Импульсная характеристика и передаточная функция параметрической цепи
- •Энергетика цепей с параметрическими реактивными элементами
- •9.3. Параметрический резонанс
- •Баланс мощностей в параметрических цепях
- •Параметрические усилители
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 9
- •10. Воздействия случайных колебаний на нелинейные и параметрические цепи
- •10.1. Преобразование нормального процесса в безынерционных нелинейных цепях
- •Воздействие гауссовского процесса на элемент с
- •Воздействие узкополосного шума на амплитудный детектор
- •Линейное детектирование. Детектирование высокочастотного колебания с большой амплитудой.
- •Квадратичный детектор
- •10.2. Совместное воздействие гармонического сигнала и гауссовского шума на амплитудный и частотный детекторы
- •Линейный детектор
- •Квадратичный детектор
- •Совместное воздействие гармонического сигнала и нормального шума на частотный детектор
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 10
- •11. Дискретная фильтрация сигналов
- •11.1. Характеристики и формы реализации дискретных фильтров
- •Спектр дискретного сигнала
- •11.2. Использование дискретного преобразования Фурье и метода z-преобразования в анализе дискретных фильтров Алгоритм быстрого преобразования Фурье
- •Основы реализации цифровых фильтров
- •Структурная схема построения нерекурсивного (трансверсального) цф
- •Структурная схема построения рекурсивного цф
- •Каноническая схема реализации рекурсивного цф
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 11
- •12. Основы синтеза аналоговых и дискретных фильтров
- •Синтез по заданной импульсной характеристики аналогового прототипа g(t)
- •Синтез цф по заданной частотной характеристике k(jω) (или операторного коэффициента передачи k(p))
- •Учет погрешности цифровой фильтрации из-за квантования сигнала по уровням
- •Вопросы для самопроверки
- •Тест № 12
- •Заключение
- •Библиографический список Основной:
- •Дополнительный:
- •Правильные ответы на тренировочные тесты текущего контроля
- •Малинин Сергей Иванович радиотехнические цепи и сигналы Конспект лекций
Вопросы для самопроверки
1. Объясните причину возникновения искажений в передаче сообщений, наблюдаемых при перемодуляции.
2. Чем определяется распределение мощности в спектре АМ сигнала?
3. Почему непосредственная демодуляция ОБП сигнала приводит к искажению передаваемого сообщения?
4. Укажите сходства и различия между сигналами с частотной и фазовой модуляцией.
5. Как связаны между собой частота модуляции, ее индекс и девиация частоты?
6. Объясните различие между спектрами АМ и ЧМ сигналов.
7. Укажите особенности модуляции цифровых сигналов.
Тест № 2
1. Модуляцией называется процесс:
a. Суммирования низкочастотного информационного сигнала и высокочастотного несущего колебания;
b. Изменения одного из параметров высокочастотного колебания под воздействием низкочастотного сигнала, отображающего передаваемое сообщение;
c. Перемножения низкочастотного информационного сигнала и высокочастотного несущего колебания;
d. Выделения модуля комплексного сигнала.
2. Амплитудной модуляцией называется процесс изменения амплитуды:
a. Сигнала при изменении его фазы;
b. Сигнала при изменении его частоты;
c. Сигнала при его прохождении через линейный четырехполюсник;
d. Высокочастотного несущего колебания по закону передаваемого сообщения.
3. Частотной модуляцией называется процесс изменения частоты:
a. Сигнала при изменении его фазы;
b. Сигнала при изменении его амплитуды;
c. Высокочастотного несущего колебания по закону передаваемого сообщения;
d. Сигнала при его прохождении через нелинейный четырехполюсник.
4. Фазовой модуляцией называется процесс изменения фазы:
a. Сигнала при изменении его частоты;
b. Сигнала при изменении его амплитуды;
c. Высокочастотного несущего колебания по закону передаваемого сообщения;
d. Сигнала при его прохождении через нелинейный четырехполюсник.
5. Спектр амплитудно-модулированного сигнала состоит из:
a. Частоты несущего колебания и двух боковых полос;
b. Частоты несущего колебания и одной боковой полосы;
c. Частоты несущего колебания и кратных частот;
d. Только из боковых полос.
3. Случайные сигналы
3.1. Вероятностные характеристики случайных сигналов
Случайный процесс (СП) – совокупность (ансамбль) функций времени, подчиняющийся некоторой общей для них статистической закономерности. Бывают непрерывные, дискретные, квантованные и цифровые СП.
Если взять конкретные значения t1, то, усреднив их, можно получить математическое ожидание.
,
.
F(x) – интегральный закон распределения. Он показывает вероятность того, что произвольно взятое Х будет меньше х.
Плотность распределения величины показывает, какова наибольшая вероятность попадания в заданный интервал.
На практике наиболее значимыми являются следующие параметры СП.
Математическое ожидание – величина, к которой в среднем стремится СП:
.
Дисперсия характеризует мощность процесса, разброс случайных значений относительно математического ожидания
.
Среднеквадратическое отклонение характеризует линейный разброс, а не квадратичный, как дисперсия:
.
Для дискретных сигналов каждое значение возможно с вероятностью рк, но .
Свойства
1. Если х1>х2, то F(x1)>F(x2).
2. F(-)=0, F(+)=1.
3. Если х - (х), то f(x)0.
4.–– площадь плотности вероятности всегда равна 1.
Законы распределения
Равномерный закон
Нормальный (Гауссовский) закон
, ,
где Ф – функция Лапласа (функция ошибки), берется из справочника.
Вероятность попадания Р(3)=0,997, Р(2)=0,95, т. е. в более узкий интервал вероятности попасть труднее.