24. Основные параметры сигналов

Основными параметрами сигналов являются длительность сигнала  , динамический диапазон   и ширина спектра  .

Всякий сигнал, рассматриваемый как временной процесс, имеет начало и конец. Поэтому длительность сигнала   является естественным его параметром, определяющим интервал времени, в пределах которого сигнал существует.

Динамический диапазон   – это отношение наибольшей мгновенной мощности сигнала   к той наименьшей мощности  , которая необходима для обеспечения заданного качества передачи. Он выражается в децибелах [дБ]:

 (дБ).

Например, в радиовещании динамический диапазон часто сокращают до 30...40 дБ (1000-10000 раз) во избежание перегрузок канала.

Ширина спектра   – этот параметр дает представление о скорости изменения сигнала внутри интервала его существования.

Спектр сигнала, в принципе, может быть неограниченным. Однако для любого сигнала можно указать диапазон частот, в пределах которого сосредоточена его основная энергия. Этим диапазоном и определяется ширина спектра сигнала. В технике связи спектр сигнала часто сознательно сокращают. Это обусловлено тем, что аппаратура и линия связи имеют ограниченную полосу пропускаемых частот. Сокращение спектра осуществляется исходя из допустимых искажений сигнала.

Например, ширина спектра телефонного сигнала:

 (Гц), а ширина спектра телевизионного сигнала при стандарте 625 строк составляет около 6 (МГц). Ширина спектра телеграфного сигнала зависит от скорости передачи и обычно принимается равной  (Гц), где          – скорость телеграфирования в бодах, т.е. число символов, передаваемых в секунду. Так, при скорости передачи   Бод ширина спектра телеграфного сигнала   (Гц). Спектр модулированного сигнала (вторичного сигнала) обычно шире спектра передаваемого сообщения (первичного сигнала) и зависит от вида модуляции.

Часто вводят довольно общую и наглядную характеристику – объем сигнала:

.

Объем сигнала   дает общее представление о возможностях данного множества сигналов как переносчиков сообщений. Чем больше объем сигнала, тем больше информации можно вложить в этот объем, но тем труднее передать такой сигнал по каналу связи.

25. Уравнение дальности радиосвязи.

Мощность радиосигнала в точке приема   равна:

                          (2.1),

Р – излучаемая передатчиком мощность,  – максимальный коэффициент усиления передающей антенны (коэффициент направленного действия),  – максимальная эффективная площадь приемной антенны (пропорциональная геометрической площади раскрыва антенны),  – функция диаграммы направленности передающей антенны, q – угол относительно направления на максимум, j – угол между направлением передающей антенны и линией между передатчиком и приемником, – функция диаграммы направленности приемной антенны.

11. Синтез четырехполюсников

5.1. Краткие теоретические сведения о синтезе четырехполюсников

Синтезом электрической цепи называется процесс определения конфигурации цепи и параметров ее элементов по заданным свойствам, например по заданной амплитудно-частотной характеристике. Необходимые частотные и временные характеристики цепи определяют вид синтезируемой цепи. Одной и той же характеристике могут соответствовать несколько различных схем четырехполюсников, но возможна и такая ситуация, когда четырехполюсник с требуемой характеристикой нельзя составить в принципе.

Более подробно рассмотрим вопросы синтеза четырехполюсных цепей по передаточным функциям при условии, что сопротивление, на которое нагружен четырехполюсник – активное, т. е. не зависит от частоты сигнала.

Для того чтобы четырехполюсник можно было реализовать физически, необходимо, чтобы передаточная его функция, т. е. функция, связывающая напряжения и токи на входе и выходе ЧП, удовлетворяла следующим условиям

1. Знаменатель и числитель передаточной функции   должен представлять собой полиномы с вещественными коэффициентами.

2. Знаменатель   у передаточной функции должен быть строгим полиномом Гурвица.

3. Высшая степень полинома числителя   передаточной функции   должна быть ниже или равна высшей степени знаменателя.

Строгим полиномом Гурвица является функция вида

,                     (5.1)

 

если все ее коэффициенты вещественны и положительны, ни один из них не равен нулю, и она имеет все нули в левой полуплоскости. Если этот полином имеет нули, лежащие на мнимой оси, то такой полином является нестрогим полиномом Гурвица.

Реализация передаточной функции   в виде пассивного четырехполюсника, нагруженного на согласованное сопротивление, возможна только тогда, когда коэффициент усиления ЧП (модуль передаточной функции) меньше единицы. Если  , то можно найти такое положительное число  , чтобы  , тогда модуль передаточной функции  , т. е. четырехполюсник может быть синтезирован, так как он отличается от   лишь постоянным множителем  . Для того чтобы на выходе четырехполюсника получить требуемое выходное напряжение  , надо на выходе ЧП поставить либо идеальный трансформатор с коэффициентом трансформации, равным  , либо усилитель.

Любую передаточную функцию  , удовлетворяющую условиям реализации, можно синтезировать в виде симметричного мостового четырехполюсника, нагруженного на согласованное сопротивление   (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Мостовой ЧП  с активной нагрузкой

Сопротивление ветвей этого четырехполюсника определяют по формулам:

;                                    (5.2)

.                                    (5.3)

Из выражений (5.2) и (5.3) видно, что сопротивления   и   взаимнообратны, т. е. их произведение является величиной активной, не зависящей от частоты

.                                     (5.4)

При решении задач синтеза стараются максимально упростить схему, поэтому в тех случаях, когда это возможно, целесообразно перейти к эквивалентной Т- или П-образной схеме, используя для этого условия эквивалентности.