- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ И УСТРОЙСТВА
- •1.1. Радиотехника и информатика
- •1.2. Радиотехнические сигналы
- •1.3. Радиотехнические цепи
- •1.4. Радиотехнические системы
- •1.5. Классификация радиотехнических систем
- •1.6. Структурная схема системы передачи информации
- •1.7. Проблемы обеспечения эффективности радиотехнических систем
- •2.1. Математические модели сигналов
- •2.2. Классификация сигналов
- •2.2.1. Управляющие (модулирующие) сигналы
- •2.2.2. Высокочастотные немодулированные сигналы
- •2.2.3. Модулированные сигналы (радиосигналы)
- •2.2.4. Примеры некоторых сигналов, используемых в радиотехнике
- •2.3. Характеристики сигналов
- •2.4. Геометрические методы в теории сигналов
- •3. СПЕКТРАЛЬНЫЙ И КОРРЕЛЯЦИОННЫЙ АНАЛИЗ СИГНАЛОВ
- •3.1. Обобщенный ряд Фурье
- •3.1.1. Система ортогональных функций и ряд Фурье
- •3.1.2. Свойства обобщенного ряда Фурье
- •3.2. Гармонический спектральный анализ периодических сигналов
- •3.2.1. Тригонометрическая форма ряда Фурье
- •3.2.2. Спектры четных и нечетных сигналов
- •3.2.3. Комплексная форма ряда Фурье
- •3.2.4. Графическое представление спектра периодического сигнала
- •3.3. Гармонический спектральный анализ непериодических сигналов
- •3.3.1. Спектральная характеристика непериодических сигналов
- •3.3.3. Спектральная плотность четного и нечетного сигналов
- •3.3.2. Амплитудный и фазовый спектры непериодического сигнала
- •3.3.5. Свойства преобразования Фурье
- •3.4. Определение спектров некоторых сигналов
- •3.4.1. Спектр колоколообразного (гауссова) импульса
- •3.4.2. Спектральная плотность -функции
- •3.4.3. Спектр функции единичного скачка
- •3.4.4. Спектр постоянного во времени сигнала
- •3.4.5. Спектр комплексной экспоненты
- •3.4.6. Спектр гармонического сигнала
- •3.4.7. Спектральная плотность прямоугольного видеоимпульса
- •3.5. Корреляционный анализ сигналов
- •3.5.1. Общие положения
- •3.5.2. Свойства автокорреляционной функции
- •3.5.3. Автокорреляционная функция периодического сигнала
- •3.5.4. Автокорреляционная функция сигналов с дискретной структурой
- •3.5.5. Взаимокорреляционная функция сигналов
- •3.5.6. Представление периодического сигнала
- •3.5.7. Энергетический спектр и автокорреляционная функция сигнала
- •3.6.1. Теорема Котельникова
- •3.6.2. Доказательство теоремы Котельникова
- •3.6.3. Дискретизация сигнала с конечной длительностью
- •3.6.4. Спектр дискретизированного сигнала
- •4. РАДИОСИГНАЛЫ
- •4.1. Общие сведения о радиосигналах
- •4.2. Радиосигналы с амплитудной модуляцией
- •4.2.2. Спектральный анализ АМ-сигналов
- •4.2.3. Векторное представление сигнала с амплитудной модуляцией
- •4.2.4. Энергетика АМ-сигнала
- •4.2.5. Балансная амплитудная модуляция
- •4.2.6. Однополосная модуляция
- •4.3. Радиосигналы с угловой модуляцией
- •4.3.1. Общие сведения об угловой модуляции
- •4.3.2. Фазовая модуляция
- •4.3.3. Частотная модуляция
- •4.3.4. Спектральный анализ сигналов с угловой модуляцией
- •4.3.5. Угловая модуляция полигармоническим сигналом
- •4.4. Импульсная модуляция
- •4.4.1. Виды импульсной модуляции
- •4.4.2. Спектр колебаний при АИМ
- •4.4.3. Импульсно-кодовая (цифровая) модуляция
- •4.5. Узкополосные сигналы
- •4.5.1. Общие сведения об узкополосных сигналах
- •4.5.2. Аналитический сигнал
- •4.5.3. Свойства аналитического сигнала
- •5.1. Общие сведения о линейных цепях
- •5.2. Основные характеристики линейных цепей
- •5.2.1. Характеристики в частотной области
- •5.2.2. Временные характеристики
- •5.3. Дифференцирующая и интегрирующая цепи
- •5.3.1. Дифференцирующая цепь
- •5.3.2. Интегрирующая цепь
- •5.4. Фильтр нижних частот
- •5.5. Параллельный колебательный контур
- •5.6. Усилители
- •5.6.1. Широкополосный усилитель
- •5.6.2. Резонансный усилитель
- •5.7. Линейные радиотехнические цепи с обратной связью
- •5.7.1. Частотная характеристика цепи с обратной связью
- •5.7.2. Стабилизация коэффициента усиления
- •5.7.3. Коррекция амплитудно-частотной характеристики
- •5.7.4. Подавление нелинейных искажений
- •5.7.5. Устойчивость цепей с обратной связью
- •6. МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЛИНЕЙНЫХ ЦЕПЕЙ
- •6.1. Постановка задачи
- •6.2. Точные методы анализа линейных цепей
- •6.2.1. Классический метод
- •6.2.2. Спектральный метод
- •6.2.3. Временной метод
- •6.3. Приближенные методы анализа линейных цепей
- •6.3.1. Приближенный спектральный метод
- •6.3.3. Метод мгновенной частоты
- •7.1. Свойства и характеристики нелинейных цепей
- •7.2. Способы аппроксимации характеристик нелинейных элементов
- •7.2.1. Аппроксимация степенным полиномом
- •7.2.2. Кусочно-линейная аппроксимация
- •7.3. Методы анализа нелинейных цепей
- •7.4. Общее решение задачи анализа нелинейной цепи
- •7.5.1. Гармонический сигнал на входе
- •7.5.2. Бигармонический сигнал на входе
- •8. НЕЛИНЕЙНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИГНАЛОВ
- •8.1. Нелинейное резонансное усиление сигналов
- •8.1.1. Усиление в линейном режиме
- •8.1.2. Усиление в нелинейном режиме
- •8.2. Умножение частоты
- •8.3. Амплитудная модуляция
- •8.3.1. Общие сведения об амплитудной модуляции
- •8.3.2. Схема и режимы работы амплитудного модулятора
- •8.3.3. Характеристики амплитудного модулятора
- •8.3.4. Балансный амплитудный модулятор
- •8.4. Амплитудное детектирование
- •8.4.1. Общие сведения о детектировании
- •8.4.2. Амплитудный детектор
- •8.5. Выпрямление колебаний
- •8.5.1. Общие сведения о выпрямителях
- •8.5.2. Схемы выпрямителей
- •8.6. Угловая модуляция
- •8.6.1. Общие принципы получения сигналов с угловой модуляцией
- •8.6.2. Фазовые модуляторы
- •8.6.3. Частотные модуляторы
- •8.7. Детектирование сигналов с угловой модуляцией
- •8.7.1. Общие принципы детектирования сигналов с угловой модуляцией
- •8.7.2. Фазовые детекторы
- •8.7.3. Частотные детекторы
- •8.8. Преобразование частоты
- •8.8.1. Принцип преобразования частоты
- •8.8.2. Схемы преобразователей частоты
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •ЛИТЕРАТУРА
5. ЛИНЕЙНЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ
5.1. Общие сведения о линейных цепях
Устройства, осуществляющие формирование и преобразование сигналов в составе информационных систем связи и обработки, весьма разнообразны по принципам структурной и функциональной организации, внешним характеристикам. Значительная часть этих устройств адекватны линейным моделям, которые в радиотехнике получили название линейные цепи.
Линейные радиотехнические цепи – это цепи, у которых существует ли-
нейная зависимость между входными и выходными сигналами. Такие цепи содержат только линейные элементы (пассивные и активные) с параметрами, не зависящими от приложенного к ним напряжения и протекающего через них тока.
Различают линейные цепи с постоянными параметрами и переменными, изменяющимися во времени (параметрические цепи). Ниже рассматриваются только линейные цепи с постоянными параметрами, которые будем называть просто линейные цепи.
Функционирование линейных цепей описывается линейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами. Для линейных цепей справедлив принцип суперпозиции: реакция цепи на сумму входных сигналов равна сумме реакций на каждый сигнал в отдельности. С позиций спектрального анализа выходной сигнал линейной цепи можно рассматривать как результат суперпозиции его спектральных составляющих, которые в свою очередь являются реакцией цепи на соответствующие спектральные составляющие входного сигнала. Математически это записывается так:
T[ xi(t)] T[xi(t)] ; |
T[cxi(t)] cT[xi(t)], |
|
i |
i |
|
где T – функционал преобразования цепи. |
|
|
Важным свойством линейных цепей является также тот факт, что линей- |
||
ные цепи не обогащают спектр входного сигнала. Это означает, что в спектре выходного сигнала не появляются составляющие, которые отсутствуют в спектре входного сигнала. Следовательно, общее количество спектральных составляющих в спектре выходного сигнала не может быть больше, чем их количество в спектре входного сигнала.
Следствием этих свойств является то, что гармонический сигнал, проходя через линейную цепь, остается неизменным по форме. Измениться могут только его амплитуда и начальная фаза.
По характеру временной зависимости выходного сигнала от входного различают безынерционные и инерционные радиотехнические цепи.