- •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. Перечислите виды аппроксимации передаточной функции частотных фильтров.
2. Какова связь между АЧХ и ФЧХ четырехполюсника минимально-фазового типа?
3. В чем заключается разница между свойствами фильтров Чебышева и Баттерворта?
4. Приведите формулы преобразования частотной переменной, обеспечивающие переход от ФНЧ к ФВЧ и ПФ.
5. Какие методы находят применение при синтезе цифровых фильтров по заданному аналоговому эквиваленту?
6. От чего зависит выходной шум цифровых фильтров, обусловленный квантованием?
Тест № 12
1. Передаточную функцию линейного четырехполюсника K(p) можно представить в виде рациональной дроби – отношения двух полиномов с целыми степенями p и вещественными коэффициентами. Общими требованиями к K(p) из условий устойчивости и физической реализуемости являются отсутствие полюсов в:
a. Правой p-полуплоскости. Степень числителя n не должна превышать степень знаменателя m;
b. Левой p-полуплоскости. Степень числителя n не должна превышать степень знаменателя m;
c. Правой p-полуплоскости. Степень числителя n должна превышать степень знаменателя m;
d. Левой p-полуплоскости. Степень числителя n должна превышать степень знаменателя m.
2. Функцию, аппроксимирующую идеальную АЧХ фильтра нижних частот задают в виде , где, а наF(x) накладывают условия, что ее модуль:
a. Минимален в полосе 0<x1 и максимален при x>1;
b. Максимален в полосе 0<x1 и минимален при x>1;
c. Минимален в полосе 0<x1 и минимален при x>1;
d. Максимален в полосе 0<x1 и максимален при x>1.
3. Для фильтра Баттерворта второго порядка:
a. F(x)=x2 и ;
b. F(x)=*2x2 и ;
c. F(x)=x2 и ;
d. F(x)=*2x2 и .
4. Для фильтра Чебышева второго порядка:
a. F(x)=x2 и ;
b. F(x)=*2x2 и ;
c. F(x)=x2 и ;
d. F(x)=*2x2 и .
5. Линейные стационарные цифровые фильтры реализуются:
a. С конечной импульсной характеристикой - трансверсальной схемой, а с неограниченной импульсной характеристикой – рекурсивной схемой (с обратной связью с выхода на вход);
b. С неограниченной импульсной характеристикой - трансверсальной схемой, а с конечной импульсной характеристикой – рекурсивной схемой (с обратной связью с выхода на вход);
c. И трансверсальные, и рекурсивные схемы характеризуются конечной импульсной характеристикой;
d. И трансверсальные, и рекурсивные схемы характеризуются неограниченной импульсной характеристикой.
Заключение
Курс «Радиотехнические цепи и сигналы» посвящен теоретическим основам радиотехники и относится к числу фундаментальных радиотехнических дисциплин.
Современная теоретическая радиотехника насыщена понятиями и методами из разных научных областей, прежде всего математики, физики, теории цепей, инженерной электродинамики. Все эти понятия и методы образуют взаимосвязанное единство и должны рассматриваться как единое целое в рамках системного подхода, принятого современной наукой. Основной концепцией, позволяющей говорить о системном характере теоретической радиотехники, является концепция математической модели.
В данном тексте лекций был рассмотрен целый ряд математических моделей сигналов и устройств. Все эти модели таковы, что позволяют осуществлять две основные взаимосвязанные операции – анализ и синтез.
Теоретическая радиотехника развивалась так, что методы анализа часто обгоняли методы синтеза. В последнее время это положение начало коренным образом изменяться, главным образом под влиянием широкого внедрения ЭВМ в практику научного поиска.
Данный текст лекций не ставит целью дать исчерпывающее изложение всех вопросов, которые можно отнести к курсу «Радиотехнические цепи и сигналы». Поэтому студенты, проработав материал данного текста лекций, могут, используя литературные источники, самостоятельно продолжить работу в интересующих их направлениях.