13) Основными характеристиками усилительных устройств являются:

1)коэффициенты усиления

Параметры К₂₁ и Н₂₁ - безразмерные коэффициенты прямой передачи напряжения и тока соответственно, а Z₂₁ и Y₂₁ – сопротивление и проводимость прямой передачи определяют способность усилительного элемента( усилителя) создавать усиление сигнала (напряжения, тока). Коэффициент усиления по мощности К_р = Р₂/Р₁. Коэфициент усиления по ЭДС К_Е = U₂/Е₁.Коэффициент усил. по напряжению К = U₂/U₁.Коэффициент усил. тока К_I = I₂/I₁.Коэффициент усил-ля = произведению коэф. его каскадов.

2)полоса пропускания частот

Это полоса частот от f_Н до f_В, внутри которой коэф. усил. изменяется по определенному закону с заданной степенью точности.

Хар-ки при работе в установившемся режиме: сквозная динамич. хар-ка - зависимость вых. вел-ны(u₂ или i₂) от входной(е₁ или i_з1=e₁/R₁) при гармоническом характере её изменения. Так же нужно учитывать различный линейные и нелинейные искажения, тепловой шум, шум усилительных элементов, дрейф.

АЧХ и ФЧХ цепей с однополюсной передаточной функцией. Модуль и аргумент передаточной функ-и К=(jω)=K(j2πf) зависят от частоты: K(f)=K/ ²; φ= - arctg(2πfτ). Эта зависимость называю АЧХ и ФЧХ.

1 4)

Рис.1.

Обратной связью наз-т передачу энергии из выходной цепи усилителя во входную. В реальном усилителе принципиально всегда существует внутренняя паразитная обратная связь, обусловленная физическими процессами, протекающими в усилительном элементе.С помощью спец-но введенной ОС удается существенно улучшить характеристики усилителя.

В структурную схему устройства с ОС (рис.1) входит усилитель с частотным коэффициентом передачи К(ѡ) = К(jѡ) и цепь (петля) ОС с коэффициентом передачи β(ѡ)=β(jѡ). В общем случае К(ѡ)и β(ѡ), напряжения Uвх и Uвых и напряжение обратной связи Uос— величины комплексные.Это позволяет учесть возможный фазовый сдвиг, возникший в усилителе и цепи ОС из-за наличия реактивных элементов.

Усилители с ОС функционируют в рабочей полосе частот, где влияние паразитных ОС несущественно и ими можно пренебречь. В этом случае вместо частотного коэффициента передачи К(ѡ) используют коэффициент усиления по напряжению. Этот параметр, как и коэффициент передачи петли ОС β(ѡ), характеризуется уже вещественными значениями К и β. Токи и напряжения в рабочей полосе частот также являются вещественными величинами.

В зависимости от метода получения сигнала ОС различают обратную связь по напряжению(сигнал ОС пропорционален выходному напряжению), и обратную связь по току(сигнал ОС пропорционален выходному току). Возможна также и комбинированная обратная связь, когда сигнал ОС пропорционален и напряжению и току выходной цепи усилительного каскада.

Рис 2. Виды обратных связей в усилителях:а — последовательная по напряжению; в — параллельная по напряжению; г — параллельная по току

По способу введения сигнала ОС во входную цепь усилителя различают последовательную обратную связь при включении цепи ОС последовательно с источником усиливаемого сигнала и параллельную обратную связь, если цепь ОС включена параллельно усилителю. Используется также и комбинированная обратная связь при введении как последовательной, так и параллельной ОС. В приведенных схемах усилителей с ОС указаны основные расчетные параметры: U0 — напряжение на входе собственно усилителя; Uос — напряжение обратной связи; К = Uвых/U0 — коэффициент усиления собственно усилителя (усилителя без ОС); β = Uос/Uо — коэффициент передачи петли ОС.

Влияние обратной связи оценим на примере усилителя с последовательной ОС по напряжению (рис. 4.35, а). Введем общепринятый параметр — коэффициент усиления усилителя с обратной связью К_ос = U_вых/U_вх.

Пусть напряжение на входе собственно усилителя определяется суммой Uo=Uвх+Uoc. (4.95)

Обе части формулы (4.95) поделим на Uвых Uо/Uвых = Uвх/Uвых + Uос/Uвых (4.96) и запишем это выражение через введенные коэффициенты 1/К = 1/Кос + β (4.97) С помощью (4.97) найдем коэффициент усиления усилителя с ОС Кос = К/(1-Кβ) (4.98) Параметр Кβ = Uос/Uо определяет фактор обратной связи, или коэффициент усиления разомкнутою кольца обратной связи. Поясним, что для схемы на рис. 4.35, а кольцо ОС будет разомкнуто, если разорвана цепь напряжения обратной связи. Величина (1 - Кβ) носит название глубины обратной связи. Как следует из (4.98), при значениях 0 < Кβ < 1 коэффициент усиления усилителя с ОС К_ос становится больше коэффициента усиления собственно усилителя К. Это соответствует положительной обратной связи (ПОС), при которой напряжение обратной связи Uос поступает на вход усилителя в фазе с входным U_вx, вследствие чего U₀= U_вх + U_ос. Значение Кβ=1 характеризует условие самовозбуждения усилителя, когда он превращается в автогенератор колебаний широкого спектра частот, независимых от частоты входного сигнала.Когда напряжение ОС находится в противофазе с входным, формула (4.95)запишется так: U₀ = U_вх- U_ос. В этом случае нетрудно показать, что Кос = К/(1+Кβ) (4.99) т. е. коэффициент усиления усилителя с подобной ОС снижается в (1+Кβ) раз. Такую ОС в теории усилителей и принято называть отрицательной.

Основное применение в усилителях находит отрицательная обратная связь. Она позволяет повысить стабильность работы усилителей, а также улучшить другие важные параметры и характеристики. При глубокой обратной связи (1+Кβ)≥10 удается практически полностью исключить влияние параметров транзистора и всего усислителя на его К_ос. Здесь уже не будут влиять такие факторы, как изменение температуры, радиационное воздействие, разброс параметров, старение и т.д. Можно утверждать, что введение глубокой ООС по напряжению обеспечивает стабильность усиления по напряжению.

С помощью ООС удается уменьшить нелинейные искажения, а так же влияние помех в усилителе. Последовательная ООС увеличивает входное сопротивление усилителя в 1+Кβ раз.

15) В усилителях применяют или могут возникать самопроизвольно из-за нали­чия паразитных элементов различные виды ОС. На рис. 4.35 показаны структур­ные схемы усилителей с часто встречающимися (классическими) видами ОС. В зависимости от метода получения сигнала ОС различают обратную связь по на­пряжению, когда сигнал ОС пропор­ционален выходному напряжению, и обратную связь по току, если сигнал ОС пропорционален выходному току (сигнал ОС снимается с резистора R_c). Возможна также и комбинированная обратная связь, когда сигнал ОС про­порционален и напряжению и току вы­ходной цепи усилительного каскада.

Рис. 4.35. Виды обратных связей в усилителях: а - последовательная по напряжению; б — последовательная по току; в —- параллельная по напряжению; г — параллельная по току

По способу введения сигнала ОС во входную цепь усилителя различают по­следовательную обратную связь при включении цепи ОС последовательно с источником усиливаемого сигнала и параллельную обратную связь, если цепь ОС включена параллельно усилителю. Используется также и комбинированная обратная связь при введении как последовательной, так и параллельной ОС. В приведенных схемах усилителей с ОС указаны основные расчетные параметры: Uо — напряжение на входе собственно усилителя; U_ос — напряжение обратной связи; К = U_вых/Uо — коэффициент усиления собственно усилителя (усилителя без ОС); β= и_ос/и_вых — коэффициент передачи петли ОС.

16) Практические схемы усилителей с ОС всегда содержат реактивные элемен­ты (элементы с реактивным сопротивлением), накапливающие энергию. Это мо­гут быть межэлектродные емкости транзисторов и микросхем, паразитные емко­сти монтажа, индуктивности проводов и т. д. Реактивные элементы создают до­полнительные фазовые сдвиги усиливаемого сигнала. Если на какой-либо часто­те сумма фазовых сдвигов достигает 180°, то ОС из отрицательной переходит в положительную, превращая усилитель в автогенератор электрических колеба­ний. В этом случае говорят о неустойчивости усилителя. Итак, применение об­ратной связи тесно связано с проблемой обеспечения устойчивости усилителей и других устройств и систем, имеющих в своем составе усилительные элементы.

П оложим, что некоторый параметр электронной системы X должен изме­няться во времени линейно (сплошная линия 1 на рис. 1 Очевидно, что это режим соответствует устойчивому со­стоянию системы. Пусть в момент вре­мени t = to на систему подействовала возмущающая сила, под действием ко­торой рассматриваемый параметр А из­менил свое значение от Ао до А,]. После исчезновения возмущения изменение параметра А, может происходить так, как показано кривыми 2 или 3 на рис. 1. Если система устойчива, то возмущен­ная траектория изменения параметра А (кривая 2) с течением времени будет сколь угодно мало отличаться от невозмущенной линии 1. Кривая 3, у которой амплитуда колебаний нарастает, соответствует неустойчивой системе.

Рис. 1. К понятию устойчивости электронной системы

Критерий устойчивости Найквиста. В радиотехнике широко применяют критерий Найквиста, или частотный критерий (разработан в 1932 г. для ис­следования устойчивости усилителей с ОС). При исследовании устойчивости анализируют частотный коэффициент передачи усилителя с разомкнутым коль­цом ОС, называемый амплитудно-фазовой характеристикой (АФХ):

, где — модуль коэффициента передачи такого усилителя; — суммарный фазовый сдвиг выходного сигнала, вноси­мый соответственно собственно усилителем и цепью ОС. АФХ представляют графически на комплексной плоскости годографом — линией, отражающей зависимость коэф­фициента передачи от частоты (рис. 4.39). Годограф может быть построен на основании аналитических расчетов, а также снят экспериментально. Это обстоя­тельство выгодно отличает рассматриваемый критерий от всех других. Для по­строения годографа амплитудно-фазовой характеристики в диапазоне усиливаемых частот от - ∞ до ∞ вычисляют ее модуль и аргумент Если годограф АФХ усилителя с разомкнутым кольцом ОС охватывает точку с координатами (1, j0), то усилитель с замкнутым кольцом ОС неустой­чив. Это условие и является критерием устойчивости Найквиста, или геометри­ческим критерием устойчивости усилителя. Во всех случаях для усилителей с ОС, представляющих практический инте­рес, модуль коэффициента передачи усилителя с разомкнутым кольцом обрат­ной связи стремится к нулю с ростом частоты. Поэтому АФХ проходит через начало координат. Кроме того, АФХ замкнута и симметрична относитель­но вещественной оси, поскольку .Известны и другие методы исследования устойчивости линейных систем с обратной связью, например критерий Михайлова, корневой критерий.

Рисунок 2 Электронная схема с ОС

17) Принцип работы биполярного транзистора наиболее удобно рассматривать в активном режиме для схемы с общей базой (рис. 3). При увеличении прямого смещения U_эб на эмиттерном переходе снижается его потенциальный барьер, что вызывает инжекцию дырок из эмиттера в базу и электронов из базы в эмиттер. Поскольку концентрация примеси в эмиттере много больше концентрации примеси в базе (концентрация основных носителей эмиттера много больше концентрации основных носителей базы), то инжекция дырок из эмиттера в базу доминирует над инжекцией электронов из базы в эмиттер. Через эмиттерный переход протекает ток инжекции, имеющий две составляющие: дырочную I_эp и электронную I_эn. Процесс инжекции характеризуется коэффициентом инжекции (эффективностью эмиттерного перехода)  , показывающим, какую долю составляет от общего тока эмиттера ток инжектированных в базу носителей.

В результате инжекции дырок из эмиттера в базу возрастает их концентрация вблизи эмиттерного перехода. Это приводит к диффузионному движению дырок через базу к коллекторному переходу. Поскольку ширина базы значительно меньше диффузионной длины дырок, то незначительная их часть рекомбинирует с собственными носителями базы – электронами, создавая рекомбинационную составляющую тока базы I_б рек. Процесс переноса неосновных носителей через базу характеризуется коэффициентом переноса e = I_кp/I_эp, где I_кp – ток дырок, дошедших до коллекторного перехода в области базы.

Дырки, подошедшие к обратносмещенному коллекторному переходу, попадают в ускоряющее поле U_кб и экстрагируют в коллектор, создавая управляемую составляющую тока коллектора I_к упр.

Э кстракция дырок может сопровождаться ударной ионизацией атомов полупроводника и лавинным умножением носителей заряда в коллекторном переходе. Этот процесс оценивается коэффициентом лавинного умножения М = I_к упр/I_кp. В лавинных транзисторах M > 1.

Ток коллектора, вызванный инжекцией основных носителей через эмиттерный переход, называют управляемым током коллектора I_к упр . Кроме управляемого тока коллектора I_к упр через коллекторный переход протекает обратный неуправляемый ток I_кб0, обусловленный экстракцией собственных неосновных носителей базы (дырок) и коллектора (электронов):

I_к = h_21БI_э + I_кб0.

19) Из теории полупроводниковых приборов известно, что в биполярном транзисторе протекают токи базы I_б, коллектора I_к и эмиттера I_э, связанные соотношением: I_э = I_к + I_б. Обычно I_к =(0,9 ... 0,95)I_э, т. е. практически весь ток, создаваемый эмиттером транзистора, протекает через коллекторный переход. В зависимости от полярностей приложенных к p-n-переходам транзистора напряжений различают три режима работы: 1) отсечки - оба p-n-перехода закрыты, через транзистор протекает сравнительно небольшой тепловой ток; 2) насыщения - оба p-n-перехода полностью открыты, через транзистор протекает максимальный ток; 3) активный - один из p-n-переходов открыт, к другому приложено обратное напряжение; через транзистор протекает управляемый ток. Активный режим является промежуточным между режимами насыщения и отсечки; он используется для усиления сигналов. В транзисторе возможен еще инверсный режим, который на практике не используют. Инверсное включение транзистора происходит при противоположной полярности подключаемых эмиттерного и коллекторного напряжений.

Транзистор эффективно управляется только в активном режиме. При этом управление усилительными свойствами осуществляется путем изменения тока базы. В исходном состоянии при I_б = 0 транзистор закрыт; через транзистор протекает тепловой ток коллектора I_к0, и поэтому считается, что токи I_э и I_к близки к нулю. При увеличении тока базы транзистор «приоткрывается», увеличивается количество носителей (электронов и дырок) в его переходах, в результате чего начинают протекать токи эмиттера I_э и коллектора I_к. Если ток базы уменьшается (количество носителей в переходах снижается), то транзистор «призакрывается», и токи эмиттера и коллектора уменьшаются.

Усилительный каскад ОК. Коллектор транзистора в схеме усилительного каскада ОК по переменному току заземлен (т. е. соединен с корпусом) через источник питания Е_к. При этом входное напряжение подключено между базой и коллектором, а выходное - снимается непосредственно с эмиттера транзистора. Режим работы усилительного каскада ОК по постоянному току определяется резистором R_э. Делитель напряжения R₁, R₂ разделительные конденсаторы С₁, С₂ выполняют те же функции, что и в каскаде ОЭ. При расчете каскада ОК по постоянному току используют графоаналитический метод по аналогии со схемой ОЭ. Амплитуда выходного напряжения усилительного каскада меньше амплитуды входного, поскольку . Поэтому коэффициент усиления по напряжению: .

Как правило, U_бэ<<U_вх, следовательно, K_U ≈ 1, а U_вых ≈ U_вх . Сопротивление нагрузки по переменному току: R_эн = R_эR_н / (R_э + R_н ). Выходное напряжение в каскаде ОК совпадает с входным по фазе. Так, при поступлении положительного приращения входного напряжения ток базы увеличивается, вызывая возрастание токов коллектора и эмиттера. Это приводит к увеличению падения переменного напряжения на сопротивлении R_эн, с которого снимается выходное напряжение. При подаче же отрицательного приращения входного напряжения выходное напряжение также получит отрицательное приращение. Таким образом, выходной сигнал повторяет входной сигнал и по амплитуде, и по фазе, поэтому усилительный каскад ОК называют эмиттерным повторителем.

Коэффициент усиления по току эмиттерного повторителя:

Входное сопротивление:

Выходное сопротивление при h₂₁>>1:

Достаточно высокое входное (до 1 МОм и выше) и сравнительно малое выходное (десятки ом) сопротивления позволяют использовать эмиттерный повторитель в качестве усилителя мощности для согласования высокоомного (маломощного) генератора с низкоомной нагрузкой.

20) П араметры транзистора в значительной степени зависят от температуры. Изменение температуры окружающей среды приводит к изменению рабочего режима транзистора в простой схеме усилителя при включении транзистора с общим эмиттером. Такая простая схема усилителя используется очень редко. Для стабилизации режима работы транзистора при изменении температуры используют схемы коллекторной (рис. 5.12,5.13) и эмиттерной (рис. 5.14, 5.15) стабилизации режима работы транзистора.

Коллекторная температурная стабилизация режима работы транзистора по схеме рисунка 5.12 используется редко, так как кроме температурной стабилизации происходит уменьшение коэффициента усиления за счет отрицательной обратной связи по переменному току. Устранить отрицательную обратную связь по переменному току позволяет конденсатор С1 в схеме, приведенной на рисунке 5.13. Такая стабилизация используется, например, в антенных усилителях для телевизионного приема.

Как в промышленных, так и в радиолюбительских конструкциях широко применяется эмиттерная температурная стабилизация р ежима работы транзистора. На рисунках 5.14 и 5.15 приведены схемы однокаскадных усилителей на биполярных транзисторах n-p-n и p-n-p типов с эмиттерной температурной стабилизацией режима работы транзистора.

Проследим цепи, по которым протекают постоянные токи в усилителе по схеме рисунка 5.14. Постоянный ток делителя напряжения протекает по цепи: плюс источника питания, резисторы R1, R2, минус источника питания. Постоянный ток базы транзистора VT1 протекает по цепи: плюс источника питания, резистор R1, переход база-эмиттер транзистора VT1, резистор R_э, минус источника питания. Постоянный ток коллектора транзистора VT1 протекает по цепи: плюс источника питания, резистор R_К, выводы коллектор-эмиттер транзистора, резистор R_э, минус источника питания. Биполярный транзистор в составе усилителя работает в режиме, когда переход база-эмиттер смещен в прямом направлении, а переход база-коллектор - в обратном. Поэтому постоянное напряжение на резисторе R2 будет равно сумме напряжения на переходе база-эмиттер транзистора VT1 и напряжения на резисторе R_э:  U_R2=U_бэ+U_Rэ. Отсюда следует, что постоянное напряжение н а переходе база-эмиттер будет равно U_бэ= U_R2 - U_Rэ.

Пусть температура окружающей среды увеличивается. В результате этого увеличиваются постоянные токи базы, коллектора и эмиттера, т.е. изменяется рабочая точка транзистора. Ток делителя напряжения на резисторах R1, R2 выбирают значительно больше тока базы транзистора.

21) Начало в вопросе 22(все кроме схемы с ои)

В схеме используется полевой транзистор с каналом Р типа на входе такого включения создается обратное смещение вместо прямого. Такую схему называют схемой с общим затвором.

Схема с ОЗ аналогична схеме с ОБ. Она не даёт усиления тока, и поэтому усиление мощности в ней во много раз меньше, чем в схеме ОИ. Каскад ОЗ обладает низким входным сопротивлением, в связи с чем он имеет ограниченное практическое применение в усилительной технике. В основном применяется в качестве входного каскада в усилителях, на полевых транзисторах т.к имеет сравнительно небольшое входное сопротивление(по сравнению с остальными схемами на полевиках).Такому включению свойственно:

1) низкое входное сопротивление и высокое выходное.

2) усиления по току не дает но дает значительное усиление по напряжению (выше чем у схемы с общим эмиттером).

3) обладает наилучшими частотными характеристиками из всех схем.

24)

И спользование биполярных и полевых транзисторов в качестве дин. нагрузки усилители с динамической коллекторной нагрузкой,позволяют понизить выходное сопротивление каскада и увеличить коэффициент усиления по мощности по сравнению с обычным реостатным усилителем с общей базой или эмиттером.

рабочей точкой является точка пересечения характеристик

транзисторов Т1 и T2. Если, например,зафиксировать Uб2, a Uб1 изменять, то рабочая точка будет перемещаться по характеристике транзистора Т2, причем из-за малых углов наклона пологих участков характеристик выходное напряжение изменяется в больших пределах. Котангенс угла наклона пологого участка характеристики к оси абсцисс характеризует динамическое сопротивление транзистора

являющееся одним из параметров транзисторов и носящее название

сопротивления коллекторного перехода. Обычно для маломощных транзисторов rк превышает 0,5 Мом. Выходное сопротивление описанного каскада равно примерно rк/2 а коэффициент усиления по напряжению может превышать 10000.

1)

Наименование
		f	Обл применения
Декамега метровые	105...104 км	3 ... 30 Гц	Подводная и служебная связь, звукозапись, звуковоспроизведение
Мегаметровые	104..103 км	30 ... 300 Гц
Гектокилометровые	103. .. 102 км	300...3 000 Гц
Мириаметровые	100...10 км	3 ... 30 кГц	Дальняя р/навигация, р/локация
Километровые (НЧ)	10... 1 км	30... 300 кГц	Р/вещание, р/навигация, р/маяки
Гектометровые (СЧ)	1000...100 м	300...3000 кГц	Р/вещание, р/навигация, р/маяки
Декаметровые (ВЧ)	100...10 м	3 ... 30 МГц	Радиовещание, р/телеграфия, мобил р/связь,ЧМ вещание
Метровые	10 ... 1 м	30 ... 300 МГц	Радио- и телевещание, самолетная р/связь
Дециметровые	100...10 см	300 ... 3000 МГц	Телевещание, локация, р/вы­сотомеры, сотовая, Wi-Fi
Сантиметровые (СВЧ)	10 ... 1 см	3 ... 30 ГГц	Р/локация, р/навигация, космическая связь, телевещание, р/астрономия
Миллиметровые	10 ... 1 мм	30 ... 300 ГГц	Р/локация, космическая связь, р/строномия
Децимил лиметровые	1 ... 0,1 мм	300 ... 3000 ГГц	Инфракрасная (ИК) локация, космическая связь

Особенности распространения радиоволн различных диапазонов:

1) Длиные волны.Дальность действия составляет 2000-3000 км, за счет хорошего огибания поверхностными волнами земной поверхности (дифракции). Пространственные волны не используются, из-за сильного поглощения и плохого отражения в ионосфере. Связь стабильна и не зависит от времени года и времени суток.

2) Средние волны сильно поглащаются землей и ионосферой (слоем D), особенно днем. Вечером после захода солнца слой D исчезает и пространственный луч отражается от слоя F и возвращается на землю. Ночью и зимой связь дальше, чем летом и днем из-за уменьшения поглащения радиоволн в ионосфере (ночью), и уменьшения влияния атмосферных помех (зимой). Дальность устойчивой надежной связи 100-150 миль.

3) Короткие волны сильно поглащаются землей при распространении вдоль земной поверхности, однако хорошо отражаются от земли и ионосферы. Днем более низкие частоты кв диапазона сильно поглащаются слоями D и Е, а ночью, когда ионизация слабее, более высокие частоты слабо отражаются от слоя F, проходя сквозь него.Днем лучше исп-ть более короткие волны (8-25Мгц), ночью более длинные волны (4-8мгц). Дальность доходит до нескольких тысяч километров.

4). Поверхносные волны не огибают земную поверхность, а пространственные не отражаются от ионосферы, проходят сквозь нее и уходят в космос.

5) УКВ (UHF) - дециметровые волны используются для спутниковой связи, излучения сигналов АРБ систем Cospas-Sarsat и Inmarsat.

6) Дальность - прямая видимость

2) Структурная схема радиотехнической системы передачи информации

Преобразователь – преобразует «физический» сигнал в электрический

Кодер – устройство шифрования сигнала в целях защиты от: перехвата информации, защиты от помех

ОУ – оконечное устройство

Схемы бывают:

1 Структурные - это совокупность элементарных звеньев объекта и связей между ними. Под элементарным звеном понимают часть объекта, системы управления и т. д., которая реализует элементарную функцию.

2 Функциональная схема — документ, разъясняющий процессы, протекающие в отдельных функциональных цепях изделия (установки) или изделия (установки) в целом

3, принципиальная электрическая схема — графическое изображение (модель) с помощью условных графических и буквенно-цифровых обозначений (пиктограмм) связей между элементами электрического устройства

3) Детерминированными называют радиотехнические сигналы, мгновенные значения которых в любой момент времени достаточно известно, т.е. предсказуемы с вероятностью, равной единице. Детерминированные сигналы описываются заранее заданными функциями времени.. Простейшими примерами детерминированного сигнала являются гармоническое колебание с известной начальной фазой, ВЧ колебания, модулированные по известному закону, последовательность или пачка импульсов, форма, амплитуда и временное положение которых заранее известны.Если бы передаваемое по каналам связи сообщение было детерминирован­ным, т. е. заранее известным с полной достоверностью, то его передача была бы бессмысленной. Такое детерминированное сообщение по сути дела не содержит никакой новой информации. Поэтому сообщения следует рассматривать как случайные события (или случайные функции, случайные величины). Иначе го­воря, должно существовать некоторое множество вариантов сообщения (на­пример, множество различных значений давления, выдаваемых датчиком), из которых реализуют с определенной вероятностью одно. В связи с этим и сигнал является случайной функцией. Детерминированный сигнал не может быть но­сителем информации. Его можно использовать лишь для испытаний радиотех­нической системы передачи информации или тестирования отдельных ее уст­ройств. Случайный характер сообщений, а также помех обусловил важнейшее значение теории вероятностей в построении теории передачи информации.

Рис. 2.4. Сигналы: а — детерминированный; б — случайный

Детерминированные сигналы разделяют на периодические и непериодиче­ские (импульсные). Сигнал конечной энергии, существенно отличный от нуля в течение ограниченного интервала времени, соизмеримого со временем заверше­ния переходного процесса в системе, для воздействия на которую он предназна­чен, называют импульсным сигналом.

Случайными называют сигналы, мгновенные значения которых в любой момент времени не известны и не могут быть предсказаны с вероятностью, рав­ной единице. Фактически для случайных сигналов можно знать только вероят­ность того, что он примет какое-либо значение.

Все сигналы, встречающиеся на практике, являются случайными и большин­ство из них представляют хаотические функции времени (рис. 2.4, б).Сигналом, несущим полезную информацию, может быть только случайный сигнал. Информация в таком сигнале заложена во множестве амплитудных, частотных (фазовых) или кодовых изменений переда­ваемого сигнала. Сигналы связи во времени меняют мгновенные значения, при­чем эти изменения могут быть предсказаны лишь с некоторой вероятностью, меньшей единицы. Таким образом, сигналы связи являются в некотором роде случайными процессами, поэтому и их описание осуществляется посредством методов, аналогичных методам описания случайных процессов.

В процессе передачи полезной информации радиотехнические сигналы мо­гут быть подвергнуты тому или иному преобразованию. Это обычно отражают в их названии: сигналы модулированные, демодулированные (детектированные), кодированные (декодированные), усиленные, задержанные, дискретизирован­ные, квантованные и др.

По назначению, которое сигналы имеют в процессе модуляции, их можно разделить на модулирующие (первичный сигнал, который модулирует несущее колебание) или модулируемые (несущее колебание).

По принадлежности к тому или иному виду радиотехнических систем, и в частности систем передачи информации, различают «связные», телефонные, телеграфные, радиовещательные, телевизионные, радиолокационные, радиона­вигационные, измерительные, управляющие, служебные (в том числе пилот- сигналы) и другие сигналы.

Модулированное высокочастотное колебание относят к вторичным сигналам и называют радиосигналом. Один из известных отечест­венных ученых в области радиотехники, академик А.А. Харкевич (1904-1965) так образно оценил значение модуляции при передаче информации: «Излучение радиоволн без модуляции подобно чистой странице; модулированное колебание подобно странице, на которой нанесены знаки и буквы».

4 ) Спектром сигнала называется совокупность его простых сост., суммой которых он явл.

Если периодический сигн. явл. непрерыв. ф-ей времени и не имеет разрывов, то его можно разложить в ряд Фурье на гармонические составляющие (гармоники).

Sin –ида изобр-ся точкой в коорд. ; амплитуда – частота.

S(t) – сигнал, измен. во времени

– угловая частота, [с^-1]

– постоянная составляющая (измеряется в единицах сигнала)

- cos-идальная составляющая; - sin-идальная составляющая

; – амплитуды n-ой sin-ой и cos-ой сост. соответственно.

Сумму cos и sin можно объединить 1им колебанием, имеющим свою ампл., сдвиг по фазе и ту же самую частоту.

; ; ;

; – комплексная амплитуда.В ряде Фурье в комплексной амплитуде появляются «отрицательные частоты». Их можно представить как колеб. с теми же част., по вект. вращ. в обрат. сторону.

Спектры периодического сигнала:

П ример:

5)

Метод рядов Фурье допускает определенное обобщение, позво­ляющее получать спектральные ха­рактеристики и непериодических сигналов. Среди них для радиотех­ники интерес представляют им­пульсные (одиночные) сигналы

В теории спектрального представления непериодических импульс­ных сигналов используют искусственный прием, мысленно (формально) заме­няя одиночные сигналы периодическими

Для того чтобы вне искусственно введенного интервала времени 0 ... Т ис­ходный сигнал был равен нулю, необходимо увеличить период повторения этих импульсов. В пределе, при увеличении длительности периода и , все им­пульсы уйдут вправо и влево в бесконечность и периодическая последователь­ность импульсов и вновь станет одиночным импульсом

(1)

При получаем импульсный сигнал

(2)

- спектральная плотность

Обратные преобразования Фурье позволяют перейти от спектральной плотности к сигналу.

Свойства спектральной плотности

1 аддитивность ; ; ;