double arrow

Информация, сообщения, сигналы

Питання до самостійної роботи №15

Питання до самостійної роботи №14

Питання до самостійної роботи №13

Питання до самостійної роботи №12

  1. Які інші режими довгою лінії окрім режимів XX, КЗ і узгодженого.
  2. Які існують коефіцієнти для оцінки режимів.
  3. Як поводиться довга лінія, якщо навантаження є реактивним опором.
    (тобто L чи C).
  4. Який еквівалент L і C при аналізі роботи довгих ліній з реактивним навантаженням.
  5. Дати визначення фідерним пристроям і які види бувають фідерних пристроїв .
  6. Що виникає у фідерних пристроях, якщо опір навантаження не рівний Zв.
  7. Які пристрої застосовують для узгодження фідерів з навантаженням.
  8. У чому полягає сенс узгодженого пристроя.
  9. Як визначити Rвх фідерів, аналітичний запис.
  10. Як можна здійснити узгодження, якщо навантаження має комплексний характер.
  1. Дати визначення перетворенню. Використання перетворення.
  2. Пояснити роботу підсилювача з нелінійною характеристикою.
  3. Привести схему підсилювача.
  4. Що являється навантаженням підсилювача?
  5. Вибір частоти допоміжного генератора. Формула розрахунку.
  6. Чого необхідно доcягти при перетворенні частоти?
  7. Математичний аналіз амплітуд комбінаційних частот.
  8. Використання п/п діода в якості перетворювача. Схема включення. Визначення діода.
  1. Які особливості розповсюдження радіохвиль.
  2. Які особливості розповсюдження ЗДХ, ДХ, СХ.
  3. Які особливості розповсюдження коротких хвиль.
  4. Які особливості розповсюдження ультракоротких хвиль.
  1. Дати визначення вектору Пойтінга, як визначити напрям|направлення| вектора Пойтінга.
  2. Що таке антена з|із| вертикальною і горизонтальною поляризацією.
  3. Дати характеристику Землі|грунту| для хвиль ДВ і СВ, які антени застосовують в цьому діапазоні.
  4. Основна умова ефективної роботи антени, пояснити|тлумачити| сенс|зміст| принципу дзеркальності.
  5. Яка ДН чверть|четвертина| хвилевого вертикального випромінювача.
  6. Які перетворення зазнає антена для збереження|зберігання| резонансної довжини.
  7. Що є рамковими і магнітними антенами в діапазоні ДВ і СВ.
  8. Антени КВ, їх аналіз.
  9. Антени УКВ, їх аналіз.

Одним из важнейших назначений радиотехники является передача информации с помощью радиосигналов. Следовательно, всякуюинформацию предварительно необходимо представить в виде сигнала.

Информация одновременно и объективная реальность и как свойство материи, энергии, поля, вещества (или Истинного знания). И субъективное отражение мира,как объекта восприятия (во всех его формах, проявлениях и измерениях).

Сигнал - это изменяющаяся во времени электрическая величина (i, u, φ) в соответствии с передаваемой информацией.

Например. Если необходимо передавать речь человека, то необходимо преобразовать ее с помощью микрофона в электрический сигнал.

Любой низкочастотный сигнал можно представить в виде графика функции электрической величины от времени, либо математическим выражением.

Передача или прием сигналов связаны с прохождением их через различные электрические цепи (емкостная, индуктивная, контакты и т.п.) т.е. сигналы необходимо усиливать и обрабатывать соответствующим образом.

Прохождение синусоидальных сигналов через электрические цепи изучено в курсе ТОЭ, однако, реальные сигналы не всегда имеют синусоидальную форму, следовательно, невозможно проанализировать прохождение их через электрические цепи.

Тем не менее, математически доказано, что сигнал любой формы можно представить в виде' ряда Фурье, т.е. в виде бесконечной суммы постоянной составляющей и синусоидальных колебаний с различными амплитудами, частотами, начальными фазами . Причем частоты этих колебаний отличаются в кратное число раз, т.е. являются гармониками.

U(t)=Uo + Um1sin(ω1t +φ1) + Um2sin(2ω1t +φ2) + ...+Umk(kω1t +φk)

где - U(t) - мгновенное значение в момент времени

U0 - постоянная составляющая

Um1 амплитуда первой гармоники

Umk- амлитуда К-той гармоники

φ1 – φk - фазы гармоник

В этой форме совокупность амплитуд U называются спектром амплитуд, а совокупность фаз называются спектром фаз.

Например, если сигнал имеет синусоидальную форму u (t)= Umsin(ωt + φ) то в его спектре присутствует только первая гармоника с частотой ω, а постоянная составляющая и все высшие гармоники отсутствуют (т.е. их амплитуды равны 0).

Если же форма сигнала отличается от синусоидальной, то в спектре такого сигнала кроме первой гармоники должны присутствовать высшие гармоники, а иногда и постоянная составляющая.

Из всего множества сигналов следует различать периодические и не периодические.

Периодическим называется сигнал, значение которого совпадает через равные промежутки времени, равные периоду.

Известно, что период и частота связаны соотношением:

f=l/T = ω/2π ω = 2π/Т

Тогда для любого периодического сигнала частота первой гармоники ω1 = 2π/Т, а частоты высших гармоник: 2ω, Зω, 4ω и т.д.

Спектр (от латинского spectrum – представление, образ) - в физике совокупность всех значений какой-либо физической величины, характеризующей систему или процесс. Чаще всего пользуются понятиями частотного спектра колебаний (в частности, электромагнитными или акустическими), спектра энергий, импульсов и масс частиц. Спектр может быть непрерывным или дискретным.

Спектральный анализ непериодических сигналов сложнее, чем периодических. Если для непериодического сигнала строго определить интервал времени t0 < t < t1, то частоты первой и высших гармоник будут определяться из условия, что такой непериодический сигнал имеет период

T = t1 – t0.

Если же строго определить интервал времени невозможно, как например для одиночного импульса, то анализ осуществляется из действия, что сигнал является периодическим с периодом Т → ∞.

Если же Т → ∞ частоты гармоник становятся величинами б\м т.е. спектр сигнала становится сплошным, а амплитуды спектральных составляющих Umk быстро убывают.

Структура системы радиосвязи.

Передача информации (радиосвязь) осуществляется посредством электромагнитных волн. Электромагнитные волны создаются передающей антенной. Приемная антенна преобразует электромагнитные волны в электрические сигналы. Электромагнитные волны в пространстве быстро затухают (при удалении в 2 раза ослабляется в 4 раза), поэтому для увеличения дальности радиосвязи необходимо по возможности больше усилить как передаваемый сигнал, так и принятый приемной антенной.

Для усиления принятого антенной сигнала служат радиоприемные устройства, а для усиления передаваемых – радиопередающие устройства. Сигналы, несущие информацию обычно находятся в диапазоне нижних частот (речь 20Гц - 20кГц), однако передавать столь низкие частоты на большие расстояния нецелесообразно по двум причинам:

1. Для эффективного излучения энергии длинна антенны должна быть соизмерима с длинной передаваемой волны (3 мГц – 100 м; 300 кГц – 1 км; 30 кГц – 10 км; 3 кГц – 100 км), а длины волн для столь низких частот достигают тысячи километров.

2. При одновременной передаче в эфир реальных сигналов с одним спектром (например: речь) в точке приема невозможно выделить ни один из них, т.к. они смешиваются.

Для передачи сигналов используют высокие частоты от 100 кГц до 100000 мГц. При этом спектр сигналов несущих информацию переносят в область высоких частот.

Например: Необходимо передать низкочастотные сигналы с частотами 30 Гц – 20 кГц на частоте 1000 кГц. Для этого при помощи специального устройства (модулятор) переносят спектр музыкальных сигналов на 1000 кГц. Теперь спектр радиосигнала будет занимать в эфире частоты от 1000,03 кГц до 1020 кГц. Все радиочастоты используемые для передачи радиосигналов условно разбиты на диапазоны :

ДВ – 100 – 400 кГц;

СВ – 500 – 1500 кГц;

КВ – 3 мГц – 30 мГц;

УКВ – 30 мГц – 300 мГц.

Каждый из диапазонов имеет специфические особенности для распространения радиоволн. На низкочастотных диапазонах трудно разместить много радиостанций.

Например: Для радиовещания необходимо передавать сигналы, которые

занимают спектр от 0 до 15 кГц. В диапазоне ДВ таких радиостанций помещается только 20. Если их будет больше, то сигналы одних будут создавать помехи другим.

Низкочастотные диапазоны сильнее подвержены действию индустриальных помех т. к. помехи эти являются следствием включения или выключения мощных источников энергии, а включение или выключение является ничем иным как электрическим импульсом со сплошным спектром амплитудных гармоник, которые быстро убывают с ростом частоты.

Простейшая структурная схема для передачи информации выглядит так:

Наиболее сложные процессы происходят в переносе спектра сигнала в область более высоких (модуляция) либо более низких (преобразование, детектирование) частот.

Диапазон Частота, МГц
min max
ДВ 0,15 0,405
СВ 0,525 1,605
  Метраж 3,95
  5,95 6,2
  7,1 7,3
  9,5 9,775
КВ 11,7 11,975
  15,1 15,45
  17,7 17,9
  21,45 21,75
  25,6 26,1
УКВ 65,8
         

Модуляция и ее разновидности.

Для переноса спектра НЧ сигнала в область более высоких частот используется модуляция.

Модуляция – это изменение одного из параметров высокочастотного колебания по закону управляющего сигнала (НЧ сигнала).

Любое высокочастотное колебание имеет три параметра, которые можно изменить:

U(t) = UmSin(ωt + φ0)

Um; ω = 2π/Т; φ0;

В зависимости от того, какой параметр изменяется при модуляции, различают амплитудную, частотную и фазовую модуляции.

Промодулированный сигнал несет в себе информацию, немодулированный информацию не несет.

Каждому виду модуляции присущи свои особенности.

График AM для простейшего случая модуляции с синусоидой.

При ЧМ одновременно происходит ФМ так как ω = dφ/dt, φ = ∫ωdt

Из графика иллюстрирующего AM видно, что амплитуда Um высокочастотного колебания U(t) = Um Sinωt должна изменяться во времени по закону:

Um = Uω + UΩ SinΩt

где: Uω – амплитуда несущего высокочастотного колебания в отсутствии

модуляции;

UΩ – амплитуда модулирующего колебания.

Если подставить выражение Um в уравнение для модулированного колебания, то получится:

U(t)=(Uω+UΩSinΩt)Sinωt=Uω(1+UΩSinΩt/Uω)Sinωt = Uω(l + mSinΩt)Sinωt

где m = UΩ/Uω – индекс модуляции, показывающий глубину модуляции m ≤ 1.

Если раскрыть скобки, то одно из слагаемых будет иметь сомножитель SinΩt*Sinωt.

Из тригонометрии известно что:

SinΩt*Sinωt = ½[Cos(ω - Ω)t - Cos(ω + Ω)t]

С учетом этого окончательное выражение амплитудно-модулированного колебания будет иметь вид:

U(t) = UωSinωt + mUωCos(ω - Ω)t/2 - mUωCos(ω + Ω)t /2

Из полученного выражения видно, что амплитудно-модулированное колебание состоит из трех слагаемых:

1. собственно высокочастотное несущее колебание;

2. колебание с частотой ω – Ω;

3. колебание с частотой ω + Ω;

причем максимально возможные амплитуды колебаний с частотами ω - Ω и ω+Ω, при m = 1 равны Uω/2.

Колебания с частотами ω - Ωи ω + Ω называются боковыми частотами.

Спектральная диаграмма амплитудно-модулированного колебания имеет вид:

Все три слагаемых амплитудно-модулированного колебания можно представить векторами вращающимися с разными частотами:

Если предположить что наблюдатель вращения с частотой ωn, то вектор Uω как бы останавливается, а векторы боковых будут вращаться в разные стороны с частотой Ω,при этом суммарный вектор меняется по амплитуде.

Если модуляция осуществляется не одним, а несколькими сигналами (частотами), то на спектральной диаграмме появятся несколько боковых.

В пределе частот, при модуляции спектров, боковые частоты преобразуются в боковые спектры.

Классификация радиотехнических цепей.

В радиотехнике различают линейные, нелинейные и параметрические цепи. Линейной называется цепь, параметры которой не зависят от величины и направления протекающего тока, т.е. ток в линейной цепи пропорционален приложенному напряжению. Линейная цепь описывается линейным уравнением и линейной ВАХ.

Нелинейной называется цепь, параметры которой зависят от величины и направления протекающего тока.

Примером нелинейной цепи является любая цепь содержащая хотя бы один нелинейный элемент. Например, диод, транзистор.

Для линейных цепей справедлив принцип суперпозиции, который гласит о том, что при сложном воздействии двух или нескольких величин результирующий эффект равен сумме эффектов вызванных каждым воздействием в отдельности.

Принцип суперпозиции не применим к нелинейным цепям. Иными словами в нелинейных цепях при сплошном воздействии двух или нескольких величин одна как бы влияет на другую.

Параметрической называется цепь, параметры которой зависят от внешних воздействий не связанных с током и напряжением в этой цепи.

Примерами параметрических являются угольный микрофон сопротивление которого зависит от звукового давления на слой угля или варикап емкость которого зависит от величины приложенного напряжения.

Все радиотехнические цепи условно разделены на цепи с сосредоточенными параметрами и цепи с распределенными параметрами.

Цепью с сосредоточенными параметрами называется цепь, параметры которой сосредоточенны на отдельном ее участке, при условии, что длина этого участка на много меньше длины волны электрического сигнала проходящего в цепи.

Цепь, параметры которой распределены по всей ее длине называется цепью с распределенными параметрами, но только в том случае если длина волны электрического сигнала протекающего в этой цепи соизмеримы с длиной цепи.

Примерами цепей с сосредоточенными параметрами является конденсатор С, катушка L, проводник, либо резистор, если длина волны электрического сигнала протекающего через них намного больше геометрических размеров C, L или проводника (т.е. на низких частотах).

Примерами цепей с распределенными параметрами являются те же элементы при условии, что длина волны электрического сигнала протекающего через них приблизительно равны или меньше геометрических размеров этих элементов. Все радиотехнические цепи обладают определенным коэффициентом передачи, который показывает, во сколько раз изменится амплитуда сигнала на выходе по сравнению с амплитудой входного сигнала.



В общем случай коэффициент передачи К является величиной комплексной.


Угол φ показывает изменения фазы выходного сигнала по сравнению с входным.

Все радиотехнические цепи обладают входным и выходным сопротивлением, которые в общем случае являются комплексными величинами.

,

Здесь угол φ показывает сдвиг фаз между током и напряжением присущий цепям с реактивным сопротивлением.



Сейчас читают про: