А.С. Белокопытов, К.С. Ржевкин, А.А. Белов, А.С. Логгинов, Ю.И. Кузнецов, И.В. Иванов - Основы радиофизики

Содержание Предисловие Введение Глава 1. Сигналы и спектры 1.1. Принципы модуляции. Примеры (6) 1.2. Спектры периодических и непе- риодическихсигналов (9) 1.3. Спектры одиночных импульсов (14) 1.4. Спек- тры последовательностей импульсов и модулированных сигналов (18) Глава 2 Глава 3 3.1. Принцип суперпозиции.

Частотные и переходные характеристики линейных систем (28) 3.2. Линейные стационарные элементы и законы сосредоточенных электрических цепей (31) 3.3. Методы комплексных амплитуд (35) 3.4. Генераторы напряжения и тока. Понятие о согласовании импедансов (37) 3.5. Двухполюсники, четырехполюсники, эквивалентные схемы (39) 3.6. Дифференцирующие, интегрирующие и переходные цепи (43) 3.7. Последовательный колебательный контур (46) 3.8. Параллельный колебательный контур (52) 3.9. Колебания в связанных контурах. Трансформатор (55) 3.10. Применение колебательного контура в физических измерениях (61) Нелинейные активные и пассивные элементы................. Глава 4 64 4.1. Общие свойства нелинейных элементов (64) 4.2.

Электровакуумные приборы (67) 4.3. Газоразрядные приборы (71) 4.4. Полупроводниковые приборы (72) 4.5. Полупроводниковый диод (р — и-переход) (74) 4.6. Биполярный транзистор (81) 4.7. Полевые транзисторы (89) 4.8. Тенденции в развитии электроники твердого тела (96) Преобразование сигналов в нелинейных системах и системах с переменными параметрами .98 5.1. Линейные и нелинейные системы (98) 5.2. Нелинейные системы и системы с переменными параметрами (99) 5.3. Принципы осуществления преобразований сигналов в нелинейных системах и системах с переменными параметрами (100) 5.4.

Выпрямление (101) 5.5, Модуляция (103) 5.6. Виды модуляции оптического излучения (110) 5.7. Внешняя модуляция оптического излучения (1!1) 5.8. Внутренняя модуляция амплитуды (113) 5.9. Пространственная модуляция оптического излучения (114) 5.10. Детектирования(3 16) 5.11. Оптическое и акустическое детектировние (125) 5.12. Преобразование частоты (126) 5.!3. Преобразование частоты оптического излучения (128) 5.14. Умножение частоты (129) 5.15.

Умножение частоты оптического излучения (130) 5.16. Умножение частоты акустического излучения (132) 5.17. Ам'плитудное ограничение (133) Глава э Сигналы и информация 21 2.1. Лискретные сообщение и понятие количества информации (21) 2.2. Сигналы с ограниченным спектром и количество информации в непрерывных сообщениях (24) Линейные сосредоточенные радиофизическне цепи............ 28 256 Соде жанне Глава 6. Усилители злектрических и оптических сигналов ............ 135 6.1. Общие принципы построения усилителей и их основные характеристики (135) 6.2.

Принципы построения усилителей. Основы анализа их характеристик (138) 6.3. Особенности усилительных схем на биполярных транзисторах (144) 6.4. Обратные связи в усилителях (145) 6.5. Усилители постоянного тока (149) 6.6. Частотно-избирательные усилители (151) 6.7. Операционные усилитпели и их применения (152) 6.8. Параметрические усилители (156) 6.9. Оптические усилители (163) 6.10.

Параметрический усилитель оптического излучения (164) Генераторы электрических колебаний ....................... 167 7.1. Общие сведения о генераторах электрических колебаний (167) 7.2. Генераторы с колебательным контуром (168) 7.3. ИС-генераторы (172) 7.4. Ква- Глава зилинейный анализ колебательных процессов в генераторах (175) 7.5.

Стабилизация частоты генераторов (178) 7.6. Генераторы релаксационных колебаний (181) Шумы. .187 8.1. Основные статистические характеристики случайного процесса (188) 8.2. Белый шум (190) 8.3. Основные виды шумов (191) 8.4. Шумы элек- Глава тронных приборов (197) 8.5. Шумовые характеристики электронных уст- ройств (200) 8.6. Методы выделения сигнала из шумов (205) Распределенные системы . 208 9.1. Поперечные электромагнитные волны в направляющих системах (208) 9.2.

Полые металлические волноводы (Л4) 9.3. Диэлектрические волново- Глава ды (Л9) 9.4. Полые металлические резонаторы (220) 9.5. Диэлектрические резонаторы (2Л) 9.6. Антенны (222) 9.7. Генераторы СВЧ диапазона (225) Глава 10.Введение в цифровую злекгронику. .........231 10.1. Представление чисел в цифровых системах и арифметические действия над двоичными числами (232) 10.2. Системы цифровой логики. Базовые логические элементы (236) 10.3. Физические основы построения базовых элементов цифровой электроники (237) 10.4, Основные операции, выполняемые элементами комбинационной логики (244) 10.5. Последовательностные цифровые системы (247) 10.6.

Аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи (250) Геннадий Васильевич Белокопытов, Александр Александрович Белов, Игорь Васильевич Иванов, Юрий Иванович Кузнецов, Александр Сергеевич Логгинов, Кирилл Сергеевич Ржевкин. «ОСНОВЫ РАДИОФИЗИКИ» Лицензия ЛР М063377 от 23.05.94.

Подписано к печати 17.07.96. Формат 70 х 100 1/16. Бумага офсетная М1. Печать офсетная. Уел. печ. л. 16. Тираж 1000 экз. Заказ )ч» Издательство «УРСС», 111672, г. Москва, ул. Новокасинская, 27/174. Отпечатано в АООТ «Политех-4» 129110, г. Москва, ул. Б. Переяславская, 46. Список литературы .

. 254 Предисловие Настоящее учебное пособие является обобщением опыта авторов в преподавании основ радиофизики студентам второго курса физического факультета Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова.

В отличие от традиционных курсов радиотехники, читаемых в технических университетах и институтах, цель этого пособия состоит, главным образом, в изложении основополагающих идей и методов радиофизики, базирующихся на фундаментальных законах электричества, магнетизма и оптики, а также в ознакомлении студентов с принципами и идеями, позволяющими создавать устройства приема, передачи и обработки информации в условиях постоянного развития элементарной базы радиофизики. По этой причине читатель не найдет здесь описания инженерных методов расчета конкретных радиотехнических устройств, а также технологии их изготовления. Авторы попытались использовать единый подход к описанию процессов нелинейных преобразований, генерации и усиления электромагнитных волн радио- и оптического диапазонов.

Насколько им это удалось — сулить читателю. Пособие безусловно не претендует на полноту изложения и является только введением в предмет. Подробности реализации тех или иных устройств и систем можно найти в многочисленных учебниках, монографиях и оригинальных работах. Авторы выражают глубокую признательность коллегам и друзьям за конструктивную критику в процессе создания рукописи, ецензентам п о ессору Ю. Л.

Хотунцеву и доктору физико-математических наук Ю. С. Константинову за ряд полезных замечаний, учтенных при подготовке рукописи к печатгг, а также . В. Грибковой, О. В. Данилиной и Н. Н. Никифоровой за помощь в компьютерном наборе. Введение и гл. 1-П! написаны Г. В. Белокопытовым, гл. ЪМ вЂ” К, С.

Ржевкиным, гл. У и МП, а также,Я6.8, 6. !Π— А. А. Беловым, гл. Ч! и Х вЂ” А. С. Логгиновым, гл. ЧП и 56.4 — Ю. И. Кузнецовым, гл. 1Х вЂ” И. В. Ивановым. Введение Нашему времени свойственно стремительное расширение применений радиоэлектроники. Соответственно неуклонно растет и круг проблем, которые ставятся перед радиофизикой. Основные, самые характерные задачи этой области науки можно уяснить, рассматривая исторически первое ее применение — радиосвязь. Целью радиосвязи является передача сигналов, а также их воспроизведение и обработка в приемном устройстве. Сигналом может быть любой физический процесс, изменение во времени характеристик которого несет сообщения о каких-либо событиях или другую информацию. Передача информации всегда сопровождается переносом энергии.

Одну и ту же информацию могут нести сигналы самой различной физической природы. Это обстоятельство оказывается исключительно важным, так как позволяет при передаче и обработке сигналов прибегать к преобразованию их из одной формы в другую. Так, в радиосвязи первичным источником сигнала могут быть звуковые колебания, в телевидении — распределение интенсивности света, отраженного от наблюдаемого объекта.

Наиболее удобной формой сигналов для передачи, преобразования н их обшего рассмотрения является электрическая. Преобразование в электрические колебания, осуществляемое микрофоном или передающей телевизионной трубкой, оказывается недостаточным, так как эти колебания имеют низкую частоту и сами по себе мало пригодны для передачи на большие расстояния. Для эффективного излучения низкочастотных электромагнитных волн требуются антенны размером порядка сотен километров. Преодолеть это затруднение удается, используя преобразование частотного спектра сигнала при его взаимодействии с электрическими колебаниями высокой частоты. Это преобразование называется модуляцией. Источником высокочастотных колебаний является генератор несущей частоты.

Различия в спектре сигналов могут служить основой для частотной селекции— выделения полезного сигнала из совокупности электромагнитных возмущений, поступающих на антенну приемного устройства. Частотную селекцию вместе с антенной обеспечивает фильтр — устройство, обладающее избирательным откликом на колебания определенных частот. Сочетание модуляции колебаний и частотной селекции позволяет осуществлять одновременную передачу сигналов от многих источников сообщений ко многим потребителям — многоканальную радиосвязь. Электромагнитный сигнал, поступающий на вход приемника, как правило имеет малую мощность. Поэтому в большинстве случаев необходимо его усиление.

В приемнике производится также восстановление формы сигнала к виду, существовавшему до модуляции. Эта операция носит название демодуляции или детектирования. После демодуляции возможно преобразование сигнала из электрической формы в акустические колебания или в какие-либо иные формы в разнообразных исполнительных устройствах. Наряду с полезным сигналом в любом канале радиосвязи всегда присутствуют помехи. Помехи могут возникать на всех участках передачи сигнала — в трактах передатчика, приемника и при распространении радиоволн.