Первачев С.В. Радиоавтоматика (1982)

ББК 32.815 П26 УДК 621.37/39(075) Первачев С. В. ББК 32,816 6Ф6,6 2402020000-!01 П 06-82 046(01)-82 РЕЦЕНЗЕНТЫ: кафедра Рязанского радиотехнического института (зав. кафедрой дац. С. А. Суслон о в!, кафедра Ленинградского института авиационного приборостроения (зав. кафедрой проф, В. А, Б е с е к е ракий! Редакция литературы по кибернетике и вычислительной технике © Издательстио «Радио н связь», 1982 П26 Радиоавтоматика: Учебник для вузов. — М.: Радио и связь, 1982. — 296 с., ил. В перл 1 р.

Описаны автоматические системы фазовой и частотной автоподотрой. ки, слежения за направлением прихода н временным положением сигнала, автоматической регулировки усиления, ширано вспользуемые в радиоэлектронике. Рассмотрены разнообразные варианты построения и применения систем, дано их математическое описание. Изложены прои.тлюстрирован. иые примерами методы анализа н синтеза, позволяющие оценить устойчивссть систем, точность и надежность слежения, проводить оптимизацию их Параметров и структуры.

уделено внимание современным тенденциям развития систем радиоавтоиатнки и методов пх исследования: построению цвфровых систем радиоавтоматики, синтезу систем радноавтоматики и входящих в ннх фильтров методами теории оптимальной фильтрации н др.

Для студентов радиотехняческнх вузов. Кинга будет'полезна также инженерам, ззанмающимгл вопросами радноавтоматикн. ПРЕДИСЛОВИЕ Предлагаемая вниманию читателя книга является учебником по курсу «Радиоавтоматика». Этот курс, читаемый студентам радиотехнических вузов и факультетов, посвящен изучению автоматических систем, входящих в состав радиотехнических устройств.

Содержание курса определяется программой, утвержденной МВ и ССО СССР. При работе над учебником автор опирался на опыт чтения лекций на радиотехническом факультете Московского ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетического института. При подготовке учебника использован также опыт, приобретенный автором при нани~сании совместно с группой сотрудников кафедры радиотехнических систем этого института учебного пособия «Статистическая динамика радиотехнических следящих систем», выпущенного издательством «Советское радио» в 1973 г.

Глубина и полнота изучения отдельных разделов учебника могут варьироваться. С этой целью, в частности, часть текста набрана петитом. При этом в петит вынесены в основном некоторые математические доказательства и,материалы, которые могут быть использованы при более подробном изучении курса. При построении лекционного курса порядок изучения отдельных глав учебника может несколько изменяться. Так, например, изучение статистических характеристик дискриминаторов (гл.

21 может проводиться после изложения вопросов устойчивости и анализа детерминированных процессов в линейных системах радиоавтоматики (гл. 4 и 5). Большинство глав учебника завершается задачами, которые могут быть использованы при самостоятельной работе над курсом и проведении упражнений. Автор считает своим приятным долгом выразить благодарность рецензентам: заведующему кафедрой «Элскгронныс устройства систем управления» Ленинградского института авиационного приборостроения проф, В. А, Бесскерскому, заведующему кафедрой радиотехнических систем Рязанского радиотехнического института доц.

С. А. Суслонову, доц. Ю. Н, Гришаеву н коллективам этих кафедр за полезные замечания, способствовавшпе улучшению учебника. Свою признательность за внимание и поддержку автор выражает заведующему кафедрой радиотехнических систем МЭИ проф. Л. С. Гуткину,,проф. А. Л, Зиновьеву, проф. Ю. П, Борисову, доц. А. А. Валуеву, доц. Г.

В. Обрезкову, доц. В. М. Чмликику, с. и. с. Ю. А. Евсикону и другим товарищам, принявшим участие в обсуждении рукописи учебника. Автор надеется, что данная книга окажется полезной нс только студентам, но и инженерам, занимающи~мся вопросами радио- автоматики. ГЛАВА 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМ РАДИОАВТОМАТИКИ 1.1. Понятие систем радиоавтоматиии В современных радиотехнических устройствах, используемых для целей радиосвязи, радиолокация, радионавигации, радиоуправлепия и в других областях, широко применяются автоматические системы, Опи называются системами радиоавтоматики или радиоавтоматическими системами. Наибольшее распространение среди них получили системы фазовой и частотной автоподстройки, системы слежения за временным положением и направлением прихода радиосигнала. Такие системы используются 'в качестве следящих измерителей, де,модуляторов, фильтров, пространственных и временных селекто,ров, для осуществления синхронизации в телевидении и в многока~нальных системах передачи сообщений, при когерентиом суммировании сигналов от нескольких источников, для стабилизации частоты генераторов, для стабилизации фазового набега в усилителях и для решения других многочисленных и разнообразных задач.

К распространенным па практике системам радиоавтоматики относится также широко используемая в радноприемных устройствах система автоматической регулировки усиления. Наряду с перечисленными системами автоматического регулирования в состав радиотехнических 'устройств часто включают радиоавтоматнческие системы контроля их состояния, например системы контроля наличия сигнала и соответствующего изменения ре.жима работы устройства: перехода от режима поиска к слежению или от режима ожидания к режиму активной работы. Иногда к числу систем радиоавтоматики относят также конструктивно входящие в состав радиотехнических устройств системы автоматического регулирования температуры, давления и некоторые другие.

Такие системы могут играть ~важную роль в нормальной работе радиотехнического устройства. Однако их функционирование не связано непосредственно с обработкой радиосигнала, по- атому включение их в число систем радиоавтоматики в значительной мере условно. Системы радиоавтоматики являются важным классом систем автоматического управления, широко используемых в технике и на. родном хозяйстве нашей страны. Теория построения систем радиоавтоматикн тесно смыкается с общей теорией автоматического управления. Уместна отметить здесь, что в развитие теории н практики автоматического регулирования и управления большой вклад 4 внесли отечественные ученые, изобретатели и инженеры„Достаточно напомнить, что изобретателем первого в мире .промышленного регулятора стал знаменитый русский механик И. И.

Ползунов. Работы профессора И, А. Вышнеградского «Об общей теории регуляторов» (1876 г.) и «О регуляторах прямого действия» (1877 г,) явились основополагающими в теории автоматического регулирования. Фундаментальные исследования:по определению устойчивости ~движения и состояния равновесия в произвольных динамических системах, сохранившие свою ценность до наших дней, принадлежат великому русскому ечатематику А. М. Ляпунову. Важную роль в становлении и развитии советской школы в теории и.технике автоматического управления в 30 — 40 годах сыграли работы А. А.

Андронова, А. Н. Колмогорова, И. В. Вознесенского, Н. Н. Боголюбова, А. В. Михайлова, В. С. Кулебакнна, а в ,дальнейшем Б. Н. Петрова, Е. П. Попова, В. В. Солодовникова, ~В. С. Пугачева, И, Е. Казакова, Л. С. Понтрягина, А. В. Солодова, А. А. Фелндбаума, Я. 3.

Цыпкина и многих других советских ученых и исследователей. Развитию автоматических и автоматизированных систем в нашей стране постоянно уделяется большое внимание. В программных документах партии и правительства; Программе КПСС, решениях партийных съездов указывается, что автоматизация явля-ется одним из важнейших направлений научно-технического - прогресса, одним из мощных рычагов построения материально-технической базы коммунизма. Задача развития и совершенствования автоматических систем в полной мере относится и к системам радиоавтоматики, качество построения которых в значительной степени 'определяет возможности и характеристики создаваемой радиоаппаратуры.

Обладая несомненным сходством с другими системами автоматического управления, системы,радиоавтоматики имеют также ря~д существенных особенностей, что и определяет выделение их в отдельный самостоятельный класс. В системах радиоавтоматики осуществляется обработка радиосигнала, Указанная обработка ведется радиотехническими методами с широким использованием радиоэлектронных приемно-усилительных, генерирующих и преобразующих устройств. При зтом учитываются свойства радиосигнала, обусловленные применяемым методом его модуляции, наличием амплитудных, фазовых и других флюктуаций, а также учитывается действие внутренних шумов радиоприемных устройств. Системы радиоавтоматики появились и получили значительное распространение в 30-х годах нашего столетия.

Это были системы автоматической регулировки усиления радиоприемников, которые в те годы называли также системами автоматической регулировки громкости, системы автоматической подстройки частоты, системы автоматической регулировки полосы пропускаиия приемника и некоторые другие. Дальнейшее развитие и широкое распространение систем радиоавтоматики было тесно связано с совершенствованием радиоприемных и радиопередающих устройств, разработкой ра- 5 диолокационных, телевизионных и радионавигационных систем, систем радиосвязи. Большой вклад в развитие теории и техники систем радиоавтоматики внесли советские ученые и инженеры.