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

д. Способность радиотехнических средств передачи информации противодействовать вредному влиянию помех и обеспечивать высокую верность передачи называют помехоустойчивостью. В современной радиотехнике задача создания помехоустойчивых систем является одной из центральных.

Отдельная отрасль, получившая название статистической радиотехники и базирующаяся на вероятностных методах, занимается теорией и практикой построения таких систем. Одним из наиболее действенных путей достижения высокой помехоустойчивости является использование совершенных видов модуляции сигналов и, в частности, помехоустойчивого кодирования сообщений. Итак, в курсе «Радиотехнические цепи и сигналып изучаются следующие основные вопросы: 1) свойства разнообразных полезных сигналов и помех, а также принципы их математического описания; 2) свойства физических систем, выполняющих роль радиотехнических цепей; 3) методы анализа преобразований сигналов в радиотехнических цепях, способы построения основных видов цепей; 4) приемы синтеза радиотехнических цепей с заданными свойствами.

В наши дни радиотехника является бурно развивающейся научно-прикладной областью. Говоря о ближайших перспективах ее развития, следует подчеркнуть тенденцию перехода ко все более высокочастотным диапазонам электромагнитных колебаний и волн. Так, колебания сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, ранее применявшиеся в основном в радиолокации, стали широко использова~ься в телевизионных, связных и телеметрических радиоканалах. Достигнуты большие успехи в создании лазерных линий связи с несущими частотами, лежащими в световом и инфракрасном диапазонах.

Быстрыми темпами развивается элементная база радиотехники и радиоэлектроники. Если традиционные радиотехнические цепи представляли собой почти исключительно комбинации линейных и нелинейных электрических цепей, то сейчас интенсивно исследуются и внедряеотся в практику функциональные устройства и системы, производящие обработку сигналов за счет специфических волновых и колебательных явлений в твердых телах — полупроводниках, диэлектриках и магнитных материалах. Огромную роль в современной радиотехнике играют изделия микроэлектронной технологии. Доступные, недорогие, надежные и быстродействующие интегральные микросхемы решающим образом изменили облик многих областей радиотехники.

Микроэлектроника обусловила широкий переход к принципиально новым цифровым способам обработки и преобразования радиотехнических сигналов. Есть все основания ожидать, что о~расли радиотехники будут и впредь расширяться и развиваться на базе прогресса во многих смежных областях науки и техники. 1.Радио технические сиГнзлы Глава 1 Элементы общей теории радиотехнических сигналов Информация наряду с материей и энергией принадлежит к фундаментальным философским категориям естествознания 1.1.

Классификация радиотехнических сигналов Приступая к изучению каких-либо новых объектов или явлений, в науке всегда стремятся провести их предварительную классификацию. Ниже такая попытка предпринята применительно к сигналам. Основная цель — выработка кри- Термин «сигнал» часто встречается ие только в научнотехнических вопросах, но и в повседневной жизни. Иногда, не задумываясь о строгости терминологии, мы отождествляем такие понятия, как сигнал, сообщение, информация.

Обычно это не приводит к недоразумениям, поскольку слово «сигнал» происходит от латинского термина «з1йпшп» вЂ” «знак», имеющего широкий смысловой диапазон. Тем не менее, приступая к систематическому изучению теоретической радиотехники, следует по возможности уточнить содержательный смысл понятия «сигнал». В соответствии с принятой традицией сигналом называют процесс изменения во времени физического состояния какого-либо объекта, служащий для отображения, ре~истрации и передачи сообщений. В практике человеческой деятельности сообщения неразрывно связаны с заключенной в них информацией. Круг вопросов, базирующихся на понятиях «сообщение» и «информация», весьма широк.

Он является объектом пристального внимания инженеров, математиков, лингвистов, философов. В 40-х годах К. Шеннон завершил первоначальный этап разработки глубокого научного направления — теории информации. Следует сказать, что упомянутые здесь проблемы, как правило, лалеко выходят за рамки курса «Радиотехнические цепи и сигналы». Поэтому в этой книге не будет излагаться связь, которая существует между физическим обликом сигнала и смыслом заключенного в нем сообщения. Тем более не будет обсуждаться вопрос о ценности информации, заключенной в сообщении и в конечном счете в сигнале.

Глава!. Элементы об~лей теории сигналов математическая модель (г)=У ~м~г— формула как модель детерминированного сигнала В большинстве случаев носителями радиотехнических сигналов являютсн электромагнитные колебания вещественные и комплексные сиг- налы териев классификации, а также, что очень важно лля последующего, установление определенной терминологии. Описание сигналов посредством математических моделей. Сигналы как физические процессы можно изучать с помощью различных приборов и устройств — электронных осциллографов, вольтметров, приемников.

Такой эмпирический метод имеет существенный недостаток. Явления, наблюдаемые экспериментатором, всегда выступают как частные, единичные проявления, лишенные той степени обобщенности, которая позволила бы судить об их фундаментальных свойствах, предсказывать результаты в изменившихся условиях. Для того чтобы сделать сигналы объектами теоретического изучения и расчетов, следует указать способ их математического описания или, говоря языком современной науки, создать машемагиическуго модель исследуемого сигнала. Математической моделью сигнала может быть, например, функциональная зависимость, аргументом которой является время. Как правило, в дальнейшем такие математические модели сигналов будут обозначаться символами латинского алфавита з(г), и(г), Дг) и т.

д. Создание модели (в данном случае физического сигнала)— первый существенный шаг на пути систематического изучения свойства явления. Прежде всего математическая модель позволяет абстрагироваться от конкретной природы носителя сигнала. В радиотехнике одна и та же математическая модель с равным успехом описывает ток, напряжение, напряженность электромагнитного поля и т.

д. Существенная сторона абстрактно~о метода, базирующегося на понятии математической модели, заключена в том, что мы получаем возможность описывать именно те свойства сигналов, которые объективно выступают как определяюще важные. При этом игнорируется большое число второстепенных признаков. Например, в подавляющем большинстве случаев крайне затруднительно подобрать точные функциональные зависимости, ко~орые соответствовали бы электрическим колебаниям, наблюдаемым экспериментально. Поэтому исследователь, руководствуясь всей совокупностью доступных ему сведений, выбирает из наличного арсенала математических моделей сигналов те, которые в конкретной ситуации наилучшим и самым простым образом описывают физический процесс.

Итак, выбор модели — процесс в значительной степени творческий. Функции, описывающие сигналы, могут принимать как вещественные, так и комплексные значения. Поэтому в дальнейшем часто будем говорить о вешесгивениых и комплексных сигналах. Использование того или другого принципа — дело математического удобства. Зная математические модели сигналов, можно сравнивать эти сигналы между собой, устанавливать их тождество и различие, проводить классификацию. Одномерные и многомерные сигналы. Типичным для радиотехники сигналом является напряжение на зажимах какой- К1 Классификаиих ракиотехиических сигналов либо цепи или ток в ветви. Такой сигнал, описываемый одной функцией времени, принято называть одномерным.

В этой книге чаще всего будут изучаться одномерные сигналы. Однако иногда удобно вводить в рассмотрение многомерные, или векторные, сигналы вида р(1) = (е В), о (1), ", ии(г)), иь Пример многомер- ного сигнала образованные некоторым множеством одномерных сигналов. Целое число )х' называют размерностью такого сигнала (терминология заимствована из линейной алгебры). Многомерным сигналом служит, например, система напряжений на зажимах многополюсника. Отметим, что многомерный сигнал — упорядоченная совокупность одномерных сигналов.