Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы (3-е издание, 2000), страница 2

Курс «Радиотехнические цепи и сигналыв отличается разнообразием содержания, обилием понятий и методов, с которыми студенты сталкиваются впервые. Большую роль в этом курсе играют математические приемы исследования. Прочное овладение ими совершенно обязательно, поскольку они служат логическим фундаментом построения последующих радиотехнических дисциплин. Для связи теоретических положений и радиотехнической практики в главах книги приводится много примеров, раскрывающих характерные приемы инженерного аначиза.

Содержание н структура книги. Учебник состоит из двух частей. Первая часть РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ знакомит читателя с методами, принятыми в настоящее время для описания и изучения свойств сигналов. Рассматриваются вопросы классификации сигналов, фундаментальный принцип геометрнческой трактовки пространства сигналов, спектральный и корреляционный анализ детерминированных колебаний, теория модулированных радиосигналов„а также дискретное представление непрерывных сигналов с ограниченным спектром. Подробно излагаются методы описания и измерения характеристик случайных сигналов.

Во второй части РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ, УСТРОЙСТВА И СИСТЕМЫ дано систематическое изложение принципов анализа и расчета явлений прохождения разнообразных сигначов, как детерминированных, так и случайных, через линейные и нелинейные радиотехнические цепи. Особо подчеркнута роль узкополосных частотно-избирательных цепей. Рассмотрены вопросы прохо:«пения сигналов через линейные параметрические цепи.

Описаны приемы синтеза линейных четырехполюсннков с заданными частотными характеристиками. Изучая безынерционные нелинейные цепи, читатель познакомится с важнейшими видами преобразования сигналов — модуляцией, детектированием, умножением и преобразованием частоты. Рассмотрена теория автогенераторов гарлюнических колебаний.

Изложены направления, возникшие в радиотехнике сравнитетьно недавно под влиянием успехов микроэлектронной технологии. Сюда относятся активные фильтры для обработки аналоговых сигналов и как одно из наиболее перспективных направлений — цифровая фильтрация сигналов. Наконец, приведены элементы теории оптимальной линейной фильтрации детерминированных и случайных сигначов. Открыв эту книгу, читатель, безусловно, обрати~ внимание на принцип ее оформления. На страницах наряду с основным текстом имеются поля, куда вынесена вспомогательная, дополнительная и наглядно-графическая информация. В частности, на полях сосредоточены: 1.

НАПОМИНАНИЯ, относящиеся к ранее пройденным учебным курсам, например к курсам физики и основ ~сории цепей. 2. СВЕДЕНИЯ СПРАВОЧНОГО ХАРАКТЕРА, такие, как значения фундаментальных физических констант, табличные интеграчы и т. д. 3. КРАТКИЕ ЗАМЕЧАНИЯ, цель которых — показать наличие межпредметных связей, обра~и~ь внимание на общность методов, принятых в радиотехнике и в других, порой далеких, областях научной и прикладной деятельности. 4.

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ РИСУНКИ, которые в тексте, как правило, не упоминаются, однако служат неотъемлемыми элементами излагаемого учебного материала. Наличие этих рисунков, помимо сокрашения объема книги. лает возмож- Из прсдисдоиия я первому нздинию ность в известной мере приблизить стиль книжного изложения к стилю живой лекторской речи. 5. УКАЗАНИЯ, помогающие организовать работу читателя с текстом. На полях книги в соответствующих местах появляются следующие сигнальные значки; ° — в данном месте текста описан некоторый принцип, имеющий первостепенное значение для радиотехники; Ф вЂ” указание на то, что в тексте сформулировано новое понятие, которое читателю предлагается запомнить; д — читателю рекомендуется решить некоторую задачу 1или задачи) из числа приведенных в конце главы; задача иллюстрирует теоретическое положение, изложенное в основном тексте.

В настоящее время учебный процесс в вузе характеризуется высокой интенсивностью. Это требует от студента четкого планирования своего времени. Стремясь помочь студентам в этом важном деле, автор уделил особое внимание оптимальной дозировке материала, предлагаемого для усвоения и повторной проработки. Каждая глава книги отвечает отдельной большой теме лекционного курса. Основной структурной единицей главы является параграф, приближенный по своему объему к отдельной лекции. Самая мелкая структурная единица — пункт, в котором содержится неко~орый завершенный вопрос. В конце каждой главы помещены РЕЗУЛЬТАТЫ, прочное знание которых является обязательным. Следующей, более активной фазой самоконтроля являются ответы иа ВОПРОСЫ. Особенно большую пользу эта работа может принести студентам при подготовке к экзаменам.

Желательно, чтобы читатель по мере изучения курса постоянно обращался к разделу ЗАДАЧИ. Здесь собран материал для самостоятельной работы, по тематике и уровню сложности отвечающий солержанию той или иной главы. В методический аппарат каждой главы включен факультативный раздел БОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ ЗАДАНИЯ. Работа над этими заданиями рекомендуется студентам, которые глубоко интересуются методами теоретической радиотехники и имею~ склонность к научным исследованиям. Отзывы о книге просьба направлять по адресу: 101430, Москва, ГСП-4, Неглинная ул., 29/14, издательство «Высшая школа».

Введение Радиотехника — научно-техническая область, задачами которой являются: 1) изучение принципов генерации, усиления, излучения и приема электромагнитных колебаний и волн, относящихся к радиодиапазону; 2) практическое использование этих колебаний и волн для целей передачи, хранения и преобразования информации.

На первоначальном этапе своего развития вслед за изобретением радио (А. С. Попов, 1895 г.) радиотехника решала преимущественно проблемы электросвязи, используя электромагнитные колебания с длинами волн в несколько сотен или тысяч метров. В настоящее время круг применений радиотехники необычайно расширился. Радиосвязь, телевидение, радиоуправление, радиолокация, радионавигация, радиотехнические методы в биологии, медицине, геофизике — таков далеко не полный перечень отраслей радиотехники. Науку, занимающуюся изучением физических основ радиотехники, называют радиофизикой. Радиофизика — быстро развивающаяся ветвь прикладного естествознания, тесно связанная с такими фундаментальными областями, как квантовая механика, физика твердого тела и др.

Проникновение радиотехники в смежные области (электронику, вычислительную технику) обусловило возникновение широкой научно-технической области, получившей собирательное название радиоэлектроники. Радиотехника и радиоэлектроника получили всестороннее развитие в нашей стране. Большой общепризнанный вклад в фундаментальные основы радиоте5~ники внесли отечественные ученые — академики Л.

И. Мандельштам, Н. Д. Папалексн, В. А. Фок, А. И. Берг, В. А. Котельников и мне~не другие. Как известно читателю из курса «Введение в специальностьв, передача сообщения от источника к получателю с помощью радиотехнических методов осуществляется по радиоканалу. Основные элементы радиоканала — передатчик, приемник и физическая среда, в которой происходит распространение электромагнитных волн. Средой распространения может быть как свободное пространство, так и специальные технические устройства — волноволы, кабели и дру~ие линии передачи. Сигнал, поступающий от первичного не~очипка сообщений, на передающей стороне радиоканала с помощью микрофона, передающей телевизионной камеры или других подобных устройств преобразуется в электрические колебания.

Эти колебания не могут быть непосредственно использованы для возбуждения электромагнитных волн ввиду их относительной иизкочастотности. Поэтому' в радиотехнике применяют способы передачи сигналов, основанные на том, что низкочастотные колебания, содержащие исходное сообщение, с помощью специальных устройств управляют параметрами достаточно мощного несущего колебания, частота которого лежит в радиодиапазоне. Процесс подобного преобразования сигналов называю~ модуляцией несущего колебания. Модулированный сигнал излучается антенной передатчика.

Возбужденные при этом электромагнитные волны вызывают появление в антенне приемника радиосигнала, уровень которого обычно весьма мал. После частотной фильтрации и усиления принятый сигнал должен быть подвергнут демодуляции (детектированию)— операции, обратной по отношению к молуляции. В результате на выходе приемника возникает колебание, являющееся копией переданного исходного сообщения. 1о Введение Приведенное описание принципа функционирования простейшего радиоканала подчеркивает, что передача сообщений по радиоканалу сопровождается разнообразными преобразованиями сигналов. Эти преобразования осуществляются посредством соответствующих физических систем — радиотехнических цепей.

Каждая радиотехническая цепь выполняет определенную операцию над сигналами, характер которой целиком зависит от внутренней структуры цепи. Так, принято различать усилители, фильтрующие частотно-избирательные системы, преобразователи формы электрических колебаний, модуляторы, детекторы и многие другие видь1 радиотехнических цепей, рассматриваемые в данном курсе. В любом реальном радиоканале помимо полезного сигнала неизбежно присутствуют помехи, возникающие по многим причинам,— из-за хаотического теплового движения электронов в элементах цепей, несовершенства кангак~он в аппаратуре, влияния соседних радиоканалов с близкими несущими частотами, найичия в пространстве шумового космического радиоизлучения и т.