Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы (3-е изд., 1977) (1151959), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Одновременно с полезным сигналом усиливаются и шумы, которые могут по интенсивности оказаться соизмеримыми с сигналом, в результате чего последний окажется частично или полностью замаскированным. Наиболее радикальным средством борьбы с помехами является их уничтожение или ослабление в месте возникновения. Для этого (применнтельно к источникам индустриальных помех) следует улучшать состояние контактов, использовать акранироваиие, включение искрогасящих устройств, специальных фильтров и т. д.
Помехи от радиоустройств устраняют рациональнмм размещением (распределением) частот, регламентируемым специальными международными соглашениями„ улучшением качества передачи в результате уменьшения нежелательного (паразитного) излучения„ увеличением стабильности несущей частоты, применением направленных антенн и т. д. Все это позволяет в какой-то мере разрешить проблему «тесноты в эфире». Следует также по возможности выбирать частотный диапазон, в котором шумы минимальны. Принципиально наиболее сложной является задача ослабления собственных шумов, но и здесь можно существенно уменьшу их интенсивность, применяя усилительные устройства, работающие в режиме глубокого (например, до температуры жидкого гелия) охлаждения, в результате чего снижается интенсивность теплового движения частиц.
Тем не менее, несмотр я на все эти меры, полностью избавиться от помех невозможно. Всегда остак:тся собственные ,пумы той или иной интенсивности, шумы Галактики и других источников космического радиоизлучения, атмосферные помехи и т. п. Опасность искажений сигнала из-за наличия помех заключается в том, что из-за случайного характера помех однозначное ссютветствие принятого сигнала и посланного сообщения нарушается и становится лишь более или менее вероятным. Возникают ошибки при приеме: замена одного сообщения (того, которое в действительности передано) другим возможным, которое в этом случае будет доставлять ложную информацию. Таким образом, у получателя сообщений отсутствует полная уверенность в достоверности принятого сообщения, прием становится ненадежным.
Поэтому центральной проблемой радиотехники была и остается проблема полехопстобчивости ьаяэи. Система связи должна быть спроектирована так, чтобы она обладала способностью наилучшим образом противостоять мешающему действию помех. Проблема помехоустойчивости радиосвязи включает в себя большое число других проблем, охватывающих все разделы радиотехники: генерирование мощных колебаний, освоение и выбор волн, обеспечивающих благоприятные условия распространения, использование антенн направленного действия, поиски новых видов радиосигналов и новых способов нх обработки на фоне помех и т. д. В связи с тем, что любые помехи, как правило, представляют собой случайные процессы, успешное решение проблемы помехоустойчивости немыслимо без привлечения методов теории вероятностей и теории случайных функций.
Значение этих методов для радиотехники особенно возросло после создания общей теории связи, которая, по существу, есть сагатистическая теория. Е7. ЗАДАЧИ И СОДЕРЖАНИЕ КУРСА Основной задачей курса является изучение физических процессов в радиотехнических устройствах и овладение методами математического описания этих процессов. В соответствии с такой постановкой задачи курс включает в себя: 1) анализ детерминированных колебаний и случайных процессов — сигналов и помех; 2) анализ радиотехнических цепей — линейных, нелинейных и параметрических; 3) анализ прохождения сигналов через радиотехнические цепи; 4) теорию основных радиотехнических преобразований — генерирование колебаний, модуляция, детектирование, преобразование частоты, умножение частоты; 5) основные положения теории синтеза линейных радиоцепей; 6) введение в анализ и синтез дискретных н цифровых цепей.
В данной книге материал расположен в следующем порядке. В гл. 2 и 3 изучаются характеристики детерминированных колебаний — управляющих и высокочастотных модулированных колебаний, а в гл. 4 — основные характеристики случайных сигналов. В гл.
5 рассматриваются линейные цепи, содержащие активные элементы, а также цепи с обратной связью и вопросы их устойчивости. Гл. б и 7 посвящены прохождениюсигналов — детерминированных и случайных — через линейные радиоцепи с постоянными параметрами. Гл. 8 и 9 посвящены нелинейным цепям н авто- колебательным системам, а гл. 10 — параметрическим цепям.
В гл. 11 рассматривается воздействие случайных процессов на нелинейные и параметрические цепи. Гл. 12 посвящена согласованной фильтрации сигналов на фоне помех, а гл. 13 — дискретной и цифровой обработке сигналов. В гл. 14 приводятся краткие сведения по наиболее распространенным методам аппроксимации характеристик и процессов. Вопросы, связанные с синтезом аналоговых и цифровых фильтров, рассматриваются в гл. 15.
Глава 2 СИГНАЛЫ Зд. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ В радиотехнике приходится иметь дело с электрическими сигналами, которые связаны с передаваемыми сообщениями принятым способом кодирования. Можно сказать, что электрический сигнал представляет собой физический (электрический) процесс, несущий в себе информацию. Количество информации, которое можно передать с помощью некоторого сигнала, зависит от основных его параметров: длительности, полосы частот, мощности и некоторых других характеристмк. Важное значение имеет также уровень помех в канале связи: чем меньше этот уровень, тем большее количество информацйи можно передать с помощью сигнала с заданной мощностью.
Прежде чем говорить об информационных возможностях сигнала, необходимо ознакомиться с его основными характеристиками. Целесообразно рассмотреть отдельно д е т е р м' и н н р о в а н н ы е н с л уч а й и ы е сигналы. Детерминированным называют любой сигнал, мгновенное значение которого в любой момент времени можно предсказать с веу роятностью единица. ' Примерами детерминированных сигналов хюгут служить импульсы или пачки импульсов, форма, величина н положение во времени которых известны, а также непрерывный сигнал с заданными амплитудными и фазовыми соотношениями внутри его спектра.
Детерминированные сигналы можно подразделить нг периодические и непериодические. Периодическим называется любой сигнал, для которого выпол- няечся условие з (1) = з (г + ЙТ), где период Т является конечным отрезком, а й — любое пелое число. Простейшим периодическим детерминированным сигналом явля ется гармоническое колебание (ток, напряжение, заряд, напряжен- ность поля), определяемое законом з (1) = А соз (2яйlТ + 6) = А соз (««1+ 0), — со (1«оь, (2.1) где А, Т, ы и 6 — постоянные амплитуда, период, угловая частота и начальная фаза колебания. Строго гармоническое колебание называют и о н о х р о м ат н ч е с к и м.
Этот заимсгвованный из оптики термин подчеркивает, что спектр гармонического колебания состоит из одной спектральной линии. У реальных сигналов, имеющих начало и конец, спектр неизбежно «размывается». Поэтому строго монохроматического колебания в природе не существует. В дальнейшем под гармоническим и монохроматическим сигналом условно будет подразумеваться колебание, определяемое функцией, совпадающей с выражением (2.1) в интервале хотя и конечном, но достаточно больпюм.
чтобы можно было не учитывать влияния «концов». Любой сложный периодический сигнал, как известно, можно представить в виде суммы гармонических колебаний с частотами, кратными основной частоте «з = 2пlТ. Основной характеристикой сложного периодического сигнала является его спектральная функция, содержащая информацию об амплитудах и фазах отдельных гармоник. Непериодическим детерминированным сигналом называется любой детерминированный сигнал, для которого' не выполняется условие з (() = з (( + У«Т). Как правило, непериодический свгнал ограничен во времени. ПРимерами таких сигналов могут служить уже упоминавшиеся импульсы, пачки импульсов, «обрывки» гармонических колебаний н т.
д. Непериодические сигналы представляют основной интерес, так как именно они преимущественно используются в практике. Основной характеристикой непериодического, как и периодического сигнала, является его спектральиаяфункция; однако структура спектра непериодического сигнала имеет некоторые особенности, которые будут подробно рассмотрены далее в настоящей главе. К случайным сигналам относят сигналы, значения которых заранее неизвестны и могут быть предсказаны лишь с некоторой вероятностью, меньшей единицы. Такими функциями являются, например, электрическое напряжение, соответствующее речи, Музыке, последовательности знаков телеграфного кода при переда- 2.2.
РАЗЛОЖЕНИЕ ПРОИЗВОЛЬНОГО СИГНАЛА ПО ЗАДАННОИ СИСТЕМЕ ФУНКНИЙ Для теории, а также для техники формирования и обработки сигналов важное значение имеет разложение заданной функции по различным ортогональным системам функций, Напомним основные определения, относящиеся к свойствам ортогональных систем. Бесконечная система действительных функций <р« (х)„ «р«(х), <р» (х), . , %,(х), (2.2) называется ортогональной на отрезке (а, Ы, если » ~ ср„(х) «р (х) «(х=О при и ~ и. а (2.3 че иеповторяющегося текста.
К случайным сигналам относится также последовательность радиоимпульсов нз входе радиолокационного приемника, когда амплитуды импульсов и фазы их высо-, кочастотного заполнения флуктуируют из-за изменения условий распространения, положения цели и некоторых других причин. Можно привести большое число других примеров случайных сигналов. По существу, любой сигнал, несущий в себе информацию, должен рассматриваться как случайный.
Перечисленные детерминированные сигналы, «полностью известные», информации уже пе содержат. В дальнейшем такие сигналы часто будут обозначаться термином «колебание». Для характеристики и анализа случайных сигналов применяется статистический подход. В качестве основных характеристик случайных сигналов принимают: а) закон распределения вероятностей и б) спектральное распределение мощности сигнала.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
