Надольский А.Н. Теоретические основы радиотехники (2005) (1151788), страница 3
Текст из файла (страница 3)
предсказуемы с вероятностью, равнойединице. Они могут быть описаны определенными функциями времени. Анализи исследование этих сигналов осуществляется с помощью математического аппарата, не связанного с теорией вероятностей.Случайные сигналы – это сигналы, мгновенные значения которых в любоймомент времени не известны, но могут быть предсказаны с вероятностью,меньшей единицы. Случайные сигналы являются объектом исследования статистической радиотехники, базирующейся на теории вероятностей, в частности натеории случайных процессов.Большинство используемых на практике радиотехнических сигналов относится к классу случайных по двум причинам.
Во-первых, любой сигнал, являющийся носителем информации, должен рассматриваться как случайный. Вовторых, в устройствах, которые “работают” с сигналами, практически всегдаимеются шумы или помехи, которые накладываются на полезный сигнал. Поэтому в любом канале связи полезный сигнал искажается при передаче и сообщение на приемной стороне воспроизводится с некоторой ошибкой.Непреодолимой границы между детерминированными и случайными сигналами нет. В условиях большого отношения полезного сигнала к шуму, т.е. вслучае, когда уровень помех значительно меньше уровня полезного сигнала, детерминированная модель сигнала адекватна реальной ситуации. При этом можно применять методы анализа неслучайных сигналов.В данном учебном пособии рассматриваются основные вопросы теориидетерминированных сигналов: спектральный и временной анализ немодулированных и модулированных сигналов, проблемы дискретизации аналоговых сигналов, методы формирования и основных преобразований сигналов.1.3.
Радиотехнические цепиВ теоретических основах радиотехники большое место занимают методыанализа и синтеза различных радиотехнических цепей. При этом под радиотехнической цепью понимают совокупность соединенных определенным образомпассивных и активных элементов, обеспечивающих прохождение и функциональное преобразование сигналов. Пассивные элементы – это резисторы, емкости, катушки индуктивности и средства их соединения. Активные элементы –это транзисторы, электронные лампы, источники питания и другие элементы,способные вырабатывать энергию, увеличивать мощность сигнала. Если возникает потребность подчеркнуть функциональное назначение цепи, то вместотермина цепь используется термин устройство.Радиотехнические цепи, применяемые для преобразования сигналов, весьма разнообразны по своему составу, структуре и характеристикам.
В процессеих разработки и аналитического исследования используют различные математические модели, удовлетворяющие требованиям адекватности и простоты.В общем случае любую радиотехническую цепь можно описать формализованным соотношением, определяющим преобразование входного сигналаx (t ) в выходной y(t ) , которое символически можно представить в видеy (t ) T [ x(t )] ,где T – оператор, указывающий правило, по которому осуществляется преобразование входного сигнала.Таким образом, в качестве математической модели радиотехнической цепиможет служить совокупность оператора T и двух множеств X {xi (t )} ,Y { y i (t )} сигналов на входе и выходе цепи так, чтоyi (t) Txi (t) .По виду преобразования входных сигналов в выходные, т.е.
по виду оператора T , производят классификацию радиотехнических цепей.1. Радиотехническая цепь является линейной, если оператор T таков, чтоцепь удовлетворяет условиям аддитивности и однородности, т.е. справедливыравенстваT [ xi (t )] T [xi (t )] ; T [cxi (t)] cT [ xi (t)],iiгде c – константа.Эти условия выражают суть принципа суперпозиции, свойственного линейным цепям.Функционирование таких цепей описывается линейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентамиnd k y (t )md k x(t ) bk,kkdtdtk 0k 0где a k и bk – постоянные коэффициенты, зависящие от схемы и ее параметров.Характерно, что линейное преобразование сигнала любой формы не сопровождается появлением в спектре выходного сигнала гармонических составляющих с новыми частотами, т.е.
линейное преобразование не приводит к обогащению спектра сигнала.2. Радиотехническая цепь является нелинейной, если оператор T не обеспечивает выполнения условий аддитивности и однородности. Функционированиетаких цепей описывается нелинейными дифференциальными уравнениями, т.е.уравнениями, хотя бы один коэффициент которых является функцией входногосигнала или его производных.Нелинейные цепи не удовлетворяют принципу суперпозиции.
При анализепрохождения сигналов через нелинейную цепь результат определяется как отклик на сигнал как таковой. Его нельзя разлагать на более простые сигналы. Вто же время нелинейные цепи обладают очень важным свойством – обогащатьспектр сигнала. Это значит, что при нелинейных преобразованиях в спектре выходного сигнала появляются гармонические составляющие с частотами, которых не было в спектре входного сигнала. Возможно появление также составляющих с частотами, равными комбинации частот гармонических составляющих спектра входного сигнала. Это свойство нелинейных цепей обусловило ихприменение для решения широкого класса задач, связанных с генерацией ипреобразованием сигналов.Структурно линейные цепи содержат только линейные элементы, к числукоторых относятся и нелинейные элементы, работающие в линейном режиме(на линейных участках своих характеристик).
Линейные цепи – это усилители,работающие в линейном режиме, фильтры, длинные линии, линии задержкии др. Нелинейные цепи содержат один или несколько нелинейных элементов. Кчислу нелинейных цепей относятся генераторы, детекторы, модуляторы, умножители и преобразователи частоты, ограничители и др.3. Радиотехническая цепь является параметрической, если оператор T зависит от параметров цепи, которые изменяются со временем. Функционироваakние таких цепей описывается дифференциальными уравнениями, хотя бы одинкоэффициент которых является функцией времени. Параметрические цепи могут быть линейными и нелинейными.Линейные параметрические цепи удовлетворяют условиям суперпозиции(аддитивности и однородности). Кроме того, эти цепи способны обогащатьспектр сигнала.
Структурно они содержат элементы, параметры которых (сопротивление, емкость, индуктивность) изменяются со временем.По характеру временной зависимости выходного сигнала от входного различают инерционные и безынерционные радиотехнические цепи.Радиотехническая цепь, значение выходного сигнала y (t ) которой в момент t t0 зависит не только от значения входного сигнала x(t ) в этот моментвремени, но и от значений x(t ) в моменты времени, предшествовавшие моменту t0 , называется инерционной цепью. Если значение выходного сигнала y (t ) вмомент t t0 полностью определяется значением x(t ) в тот же момент времениt0 , то такая цепь называется безынерционной.В учебном пособии рассматриваются основные вопросы теории линейныхи нелинейных радиотехнических цепей: методы анализа, характеристики, методы функциональных преобразований сигналов и технические средства, реализующие эти преобразования.Для лучшего понимания места излагаемого материала среди общих проблем радиотехники приведем некоторые сведения системного характера, реализуя тем самым диалектический подход к изложению и изучению основных вопросов в соответствии с принципом от общего к частному.1.4.
Радиотехнические системыРадиотехническая система (РТС) – совокупность устройств, обеспечивающих выполнение конкретных относительно самостоятельных задач с использованием радиосигналов.На первоначальном этапе своего развития РТС решали преимущественносвязные задачи. Затем область их применения существенно расширилась: телевидение, радиолокация, радиоуправление, радионавигация, реализация методовизмерения в различных отраслях (биологии, медицине, геологии и др.). В настоящее время РТС – это телекоммуникационные вычислительные сети различного уровня и назначения. Именно их имеют в виду, когда говорят о технических и алгоритмических средствах информационных технологий.
ЦифровыеЭВМ, различное коммуникационное оборудование вычислительных сетей(коммутаторы, концентраторы, шлюзы, маршрутизаторы, мосты, модемы и др.),различные средства связи (цифровые, аналоговые, спутниковые, мобильные, сиспользованием оптоволоконной технологии) – это РТС, построенные на основесовременной технологической базы с использованием достижений радиотехники.Использование в РТС электрических сигналов для представления обрабатываемой информации предполагает наличие в структуре этих систем радиотехнических устройств, которые работают с такими сигналами.С позиций системотехники в понятие «радиотехническая система» можетвкладываться различное содержание.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
