Описанный процесс обработки радио сигналов предполагает выполнение множества различных операций, для осуществления которых используются различные радиотехнические цепи и устройства: интегрирующие и дифференцирующие цепи, фильтрующие элементы, усилительные устройства, цепи обратной связи, автогенераторы, формирователи последовательности прямоугольных импульсов, модуляторы, детекторы, умножители частот. Особенности и принципы работы этих цепей и устройств будут рассмотрены и проанализированы в настоящем учебнике.
б
в
Рис. В.4. Временные диаграммы процесса амплитудной модуляции сигнала: а- управляющий сигнал; б- несущие колебания; в- измененные несущие колебание
Часть 1. РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИГНАЛЫ
ГЛАВА 1
СИГНАЛЫ И ИХ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ МОДЕЛИ
1.1. Особенности и классификация сигналов
Под термином «сигнал» весьма часто подразумевают такие понятия, как сигнал, сообщение, информация. В связи с этим термин сигнал можно встретить во всех областях знаний, что не всегда корректно,
Термин «сигнал» происходит от латинского слова signum, обозначающего знак, физический процесс (или явление), несущие сообщение (информацию) о каком-либо событии. Первоначально под информацией, происходящей от латинского слова «information (разъяснение, изложение), понимали обмен сведениями между людьми устным, письменным или другим способом. С середины XX в. термин «информация» принял общенаучное понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом. Из определений видно различие между понятиями «сигнал» и «информация». В соответствии с этим применительно к радиотехнике под сигналом будем понимать физический процесс или явление, позволяющие транспортировать информацию (сообщение) из одной точки пространства в другую с использованием различных радиотехнических устройств и линий связи.
Для выработки механизма классификации сигналов необходимо руководствоваться критериями их сравнения, исходя из следующего:
сигналы предназначены для транспортировки (передачи) информации;
для придания любому сигналу свойств переносчика информации его необходимо модулировать, т.е. определить закон изменения одного из параметров сигнала;
все сигналы с учетом их математического описания можно разделить на простые, которые описываются элементарными функциями (например, уравнением прямой, тригонометрическими функциями sinх, cosх и т.д.). и сложные, математическое описание которых требует специальных функций;
физические параметры сигналов зависят от времени или и пространственных координат.
Для классификации сигналов можно принять различные критерии. Например, сигнал, являющийся током в электрической пепи, отражает направление и количество заряда, переносимого в единицу времени. Звук, исходящий от электроакустической системы, представляет собой временную зависимость давления. Напряжение на выходе микрофона отражает собой пространственно-временную зависимость звукового давления на мембрану микрофона. При приеме радиоизлучения распределение сигнала на поверхности антенны зависит от направления прихода сигналов.
Таким образом, в качестве первого классификационного признака сигналов можно назвать вид физического явления, используемого в роли носителя информации: заряд> ток, напряжение, звуковое давление, интенсивность света и т.д.
При рассмотрении сигналов в радиотехнических устройствах в роли носителя информации рассматривают ток (i, I) или напряжение (и, U), зависящие от времени t или частоты f. При этом различают аналоговые, импульсные и случайные сигналы. На рис. 1.1 показаны формы непрерывного сигнала, видеоимпульса и радиоимпульса.
Под аналоговым сигналом понимают сигнал, значение которого в каждый момент времени может быть точно предсказано (измерено). Этот сигнал подобен порождающему его физическому процессу. Одномерный аналоговый сигнал может быть как непрерывным (см. рис. 1.1, а), так и с точками разрыва (импульсный сигнал в пределах одного импульса).
Импульсный сигнал представляет собой сигнал, существующий лишь в пределах конечного отрезка времени. Здесь различают видеоимпульсы (см. рис. 1.1, б) и радиоимпульсы (см. рис. 1.1, в), отличающиеся следующим. Если функция uв(t) описывает форму видеоимпульса, то соответствующий этому видеоимпульсу радиоимпульс будет представлять собой высокочастотное заполнение uр(t) = uв(t) cos(ω0t+φ0) в пределах огибающей видеоимпульса uв(t), где ω0 — круговая частота, а φ0 — начальная фаза высокочастотного колебания. Функция uв(t) называется огибающей радиоимпульса, а функция cos(φ0t+ φ0) его заполнением с несущей частотой f0 = ω0 / (2π).
Рис. 1.1. Формы непрерывного сигнала (а), видеоимпульса (б), радиоимпульса (е)
Математическую модель импульсного сигнала, учитывающую различные особенности формы импульса, можно заменить упрощенным представлением (аппроксимацией) формы импульса, например в виде трапеции.
Достаточно долго в радиотехнике использовались, как правило, только аналоговые сигналы. На смену и в дополнение к ним в последнее время стали приходить импульсные и дискретные сигналы, используемые в цифровых устройствах и устройствах автоматики. В этих случаях под импульсным сигналом понимают детерминированный сигнал, энергия которого отлична от пуля в течение ограниченного интервала времени, а под дискретным сигналом, модель которого показана па рис. 1.2, понимают сигнал, принимающий конечное множество значений в заданном диапазоне и в определенном интервале времени. Простейшая математическая модель дискретного сигнала sд(t) представляет собой счетное множество точек {tj} (j = 0, 1, 2, … - целое число) на оси времени, в каждой из которых определено значение сигнала sj.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.