13

УНИВЕРСИТЕТ ГРАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ

Кафедра № 12

Л Е К Ц И Я № 1

« Основные радиотехнические процессы, цепи и сигналы»

^{( наименование темы )}

п о дисциплине «Теория радиотехнических цепей и сигналов»

»

П рофессор кафедры №12

д октор технических наук, профессор

^{( ученая степень, ученое звание,}

Лось А.П.

^{в оинское звание, фамилия и инициалы автора )}

Санкт-Петербург

2011 г.

Основные радиотехнические процессы, цепи и сигналы Вопросы лекции.

1. Передача сигналов на расстояние.

2. Основные радиотехнические процессы.

3. Классы сигналов

4. Радиотехнические цепи и методы их анализа.

1. Передача сигналов на расстояние.

Основной задачей радиотехники является передача сообщения или сигнала на расстояние. Передача сообщений осуществляется с помощью проводных, кабельных, волноводных линий или в свободном пространстве. Естественно, что для передачи сигналов целесообразно использо­вать те физические процессы, которые имеют свойство перемещаться в пространстве. К числу таких - процессов относятся применяемые в радиотехнике электромагнитные колебания — радиоволны.

Для передачи сигналов, сообщений радиоволны подвергают модуляции. Процесс модуляции заключается в том, что высокочастотное колебание, способное распространяться на большие расстояния, наделяется признаками, характеризующими полезное сообщение. Таким обра­зом, это колебание используется как переносчик сообщения, подле­жащего передаче. Для этого один или несколько параметров высо­кочастотного колебания изменяют по закону, совпадающему с за­коном изменения передаваемого сообщения. В зависимости от из­меняемого параметра (амплитуды, частоты или фазы колебания) различают три основных вида модуляции — амплитудную, частот­ную и фазовую¹. Обратное преобразование электромагнитных коле­баний в исходный сигнал, осуществляемое на приемной стороне, называется демодуляцией или детектированием (соответственно амплитудным, частотным и фазовым).

Модуляция, как правило, не оказывает влияния на способность высокочастотных колебании распространяться в пространстве. Однако выбор длины волны (или, как говорят, несущей частоты или рабочего диапазона) высокочастотного колебания является весьма существенным для обеспечения устойчивой и надежной связи. На выбор того или иного диапазона волн для каждой кон­кретной системы связи оказывают влияние следующие факторы.

1. Особенности распространения электромагнитных волн дан­ного диапазона и влияние времени года, суток, состояния атмосфе­ры, солнечной радиации и ряда других причин.

2. Технические возможности: направленное излучение, приме­нение антенной системы соответствующих размеров, генерирование мощных колебаний и управление ими (модуляция), построение схемы приемного устройства и т. д.

3. Характер шумов и помех в данном диапазоне.

4. Характер сообщения, или, как говорят, «ширина спектра» модулирующих частот и желательный способ модуляции (амплиту­ды, частоты и т. д.)

Волны	Диапазон радиоволн	Диапазон радиочастот	Нерекомендуемые термины
Декамегаметровые Мегаметровые Гектометровые Мириаметровые Километровые Гектометровые Декаметровые Метровые Дециметровые Сантиметровые Миллиметровые Децимиллиметровые Световые	100 000 – 10 000 км 10 000 – 1000 км 1000 – 100 км 100 – 10 км 10 – 1 км 1000 – 100 м 100 – 10 м 10 – 1 м 100 – 10 см 10 – 1 см 10 – 1 мм 1 – 0,1 мм Менее 0,1 мм	3 – 30 Гц 30 – 300 Гц 300 – 3000 Гц 3 – 30 кГц 30 – 300 кГц 300 – 3000 кГц 3 – 30 МГц 30 – 300 МГц 300 – 3000 МГц 3 – 30 ГГц 30 – 300 ГГц 300 – 3000 ГГц Выше 3000 ГГц	Сверх – длинные Длинные Средние Короткие Субмиллиметровые

Примечание. Длина волны λ связана с периодом колебания Т или с частотой f=1/T соотношением λ = cT=c/f, где с=3-10⁸ м/с— скорость распространения электромагнитных волн в вакууме.

Гектометровые волны получили широкое применение в радио­вещании. Основным преимуществом связи на волнах длиннее 1000 м является устойчивость приема, недостатком — трудность обеспе­чения большой дальности действия ввиду значительного поглоще­ния поверхностной волны. Поэтому на этих волнах осуществляется преимущественно местное радиовещание, рассчитанное на зоны с радиусом в несколько сотен километров

Главные преимущества декаметровых волн—возможность получе­ния большой дальности действия при относительно малой мощности передатчика и возможность осуществления направленного излу­чения. Основным недостатком связи на этих волнах является колебание уровня принимаемого сигнала (замирание), часто сопро­вождающееся сильными искажениями передачи при сложной струк­туре сигнала, состоящего из большого числа составляющих с раз­личными частотами.

Накопление большого экспериментального материала по рас­пространению декаметровых волн позволило установить оптималь­ные длины волн для различных часов суток и времени года, что от­крыло путь к чрезвычайно широкому развитию коротковолнового радиовещания.

В настоящее время короткие волны исключительно широко применяются также для радиотелеграфии на магистральных линиях связи, в морской и авиационной радионавигации.

В результате освоения диапазонов метровых, ультракоротких волн (УКВ) появились новые области радиовещания — в частно­сти телевизионное вещание. В диапазоне метровых волн удачно сочетаются два фактора. Применение очень высокой частоты излу­чения позволяет соответственно расширить полосу частот пере­даваемого сообщения, так как условия передачи и усиления сигнала радиоаппаратуре определяются в основном относительной шириной спектра сигнала. Особенности же распространения мет­ровых волн (в пределах прямой видимости) почти полностью исключают искажения сигнала из-за интерференции волн, рас­пространяющихся по разным путям.

То обстоятельство, что на метровых волнах регулярный прием возможен только в пределах прямой видимости, является, конеч­но, существенным ограничением. Для увеличения дальности связи обычно применяют высокоподнятые антенны. Последние десяти­летия характеризуются развитием так называемых радиорелейных линий, представляющих собой цепочку приемопередающих радио­станций метрового диапазона расположенных вдоль линии связи через несколько десятков километров. Подобные линии позволяют осуществлять многоканальную связь, а также обмен телевизион­ными программами между пунктами, удаленными на весьма значи­тельное расстояние.

Все шире применяются на практике миллиметровые и более короткие волны.