Системы извлечения информации. Уровень внеполосных излучений

                                                   Лекция №1.

                                                   Введение.

Курс «Радиопередающие устройства» имеет ключевое значение при освоении специальности «Радиотехнические системы». При всем многообразии радиотехнических систем наличие в их составе радиопередатчика непременное условие выполнения системой своего функционального назначения. У словно РТС делят на 4 больших класса: передача информации, извлечение информации, радиоуправление, разрушение информации. В свою очередь, системы передачи информации объединяют такие виды связи, как: радиорелейная связь, связь через искусственный спутник Земли, сотовая связь, пейджерная связь, радиовещание и телевидение, телеметрия, передача команд. Системы извлечения информации — это радиолокация, радионавигация, радиоастрономия, радиоразведка. Системы радиоуправления и разрушения информации включают в себя, соответственно, радиоуправление ракетами, космическими аппаратами и системы радиопротиводействия. Ядром всех перечисленных систем является радиопередатчик.

Назначение передатчика — сформировать радиосигнал в соответствии с требованиями, установленными при разработке системы, и подвести его к антенне или линии связи. Радиосигнал — это колебание радиочастоты, один или несколько параметров которого изменяются (модулируются) в соответствии с передаваемым сообщением (информацией).

Аналитически радиосигнал в общем виде описывается следующим образом:

,                   (1);

I(t), f₀,φ(t) — параметры радиосигнала i(t);

I(t) — амплитуда радиосигнала, изменяющаяся во времени t;

f₀ — линейная частота радиосигнала;

φ(t) — фаза радиосигнала, изменяющаяся во времени.

Спектр радиосигнала характеризуют: частота несущей f₀, допустимая нестабильность частоты несущей, занимаемая полоса частот, ширина внеполосных излучений.

Полоса частот — это интервал между нижней f_н и верхней f_в частотами, в котором сосредоточено 99% мощности сигнала.

Радиоизлучение в полосах, примыкающих к занимаемой, называются внеполосными. Они создают помехи другим радиосредствам и ухудшают электромагнитную совместимость РЭС. Точность, с которой фиксируется положение спектра радиосигнала на оси частот, определяется нестабильностью несущей Δf_н. Требования к нестабильности несущей обычно жесткие и зависят от назначения и мощности передатчика и его частоты несущей.

В зависимости от того, какой из параметров радиочастотного колебания (1) изменяется, различают амплитудную, частотную, фазовую модуляции. Широкое распространение получили дискретные виды модуляции. Основное требование к радиосигналу связано с выбором способа модуляции — это получение заданной точности воспроизведения закона модуляции на приемной стороне канала связи. В радиопередатчике точность воспроизведения определяется качеством сигнала, которое характеризуется искажениями: частотными, фазовыми, нелинейными.

Чтобы лучше понять настоящее и будущее развитие устройств, связанных с передачей радиосигналов, необходимо хотя бы кратко вспомнить их прошлое.

Идеи беспроводной электрической сигнализации возникли вскоре после работ Гальвани и Фарадея, получив убедительное подтверждение в экспериментах их последователей и, в особенности, в теории Максвелла. Основой первого этапа развития радиосвязи стали исследования и изобретения Герца и Лоджа; их можно считать условным началом развития радио. Передатчиком в экспериментальных работах Герца служил генератор в виде индукционной катушки Румкорфа с искровым разрядником. Излучающей антенной служил вибратор – провод, в середину которого был введен искровой промежуток. Герцем была продемонстрирована, в частности,  концентрация излучения в желательном направлении при помощи металлических  зеркал, что широко практикуется в современных системах радиосвязи. Исследования, открытия и изобретения Герца, детальное описание Круксом способа радиотелеграфной связи и опубликование Лоджем описаний изобретенных им устройств в совокупности с материалом исследований разработок и изобретений целого ряда других авторов (Э.Томсон, Д.Э.Хьюз, Эдисон, У.Смит, Гренвилл, Бромли и др.) открыли ясный путь к осуществлению и развитию искрового радиотелеграфа. В 1895 и в последующие годы устройства, изобретенные Лоджем с рядом усовершенствований были успешно применены А.С.Поповым в России, а в Италии их использовал Маркони в его опытах с беспроволочным телеграфом.