Радиотехнические цепи и сигналы

Преподаватель: Крескиян Сергей Викторович

Литература:

1. Баскаков. «Радиотехнические цепи и сигналы». Москва, 2000г.

2. Гоноровский «Радио и связь», Москва, 1986г.

Введение

Учебные вопросы:

1. Основные этапы развития радиоэлектроники и связь с другими отраслями науки и техники.

2. Радиотехнические системы передачи информации.

3. Цели и задачи дисциплины РТЦС.

Основные этапы развития радиоэлектроники и связь с другими отраслями науки и техники.

Основная задача радиотехники – передача информации на расстояния с помощью электромагнитных колебаний.

Радиотехника – наука об электромагнитных колебаниях и волнах радиодиапазона, о методах их генерирования, усиления, излучения и приёма. Эта отрасль техники, основанная на применении электромагнитных колебаний радиодиапазона для передачи информации в радиосвязи, радиовещании, радиолокации, радионавигации, телевидении и других системах.

К радиодиапазону относятся следующие длины и частоты:

Наименование диапазона	Длина волны	Частота
1) Сверхдлинные (СДВ)	Более 10 км	Менее 30 кГц
Декамегаметровые	104-105 км	3-30 Гц
Мегаметровые	103-104 км	30-300 Гц
Гектокилометровые	102-103 км	3*102-3*103 Гц
Мириаметровые	10-100 км	3-30 кГц
2) Длинные волны или километровые (ДВ)	1-10 км	30-300 кГц
3) Средние волны (СВ) или гектомеровые	100-1000 м	0,3-3 МГц
4) Короткие волны (КВ) или декаметровые	10-100 м	3-30 МГц
5) Ультракороткие волны (УКВ)
Метровые (МВ)	1-10 м	30-300 МГц
Дециметровые (ДМВ)	0,1-1 м	0,3-3 ГГц
Сантиметровые	1-10 см	3-30 ГГц
Миллиметровые (ММВ)	1-10 мм	30-300 ГГц
Субмиллиметровые или децимилиметровые	0,1-1 мм	0,3-3 ТГц
6) Инфракрасные	0,76-100 мкм	3-395 ТГц
7) Световые	0,4-0,76 мкм	395-750 ТГц

1809г – год изобретения телеграфа. Баварский анатом Зельммеринг. Для индикации сигнала использовалось явление электролиза.

Электромагнитный телеграф появился в 1832 году. Продемонстрирован в Петербурге. Автор – Шиллинг. В нём использовалось магнитное действие тока. Соответствующие буквам алфавита магнитные стрелки помещались в катушках. При прохождении тока стрелочка отклонялась. Для уменьшения количества проводов, катушек и стрелок, он разработал соответствующий код и обходился восемью проводами.

1842г – американский художник Самуэль Морзе разработал азбуку Морзе.

Беспроводная связь стала возможна только с открытием электромагнитного поля. Главенствующая роль тут принадлежит англичанину Джорджу Максвеллу. Он математически изложил теорию электромагнитного поля. Экспериментально получил и исследовал электромагнитные волны Генрих Герц в 1888 году.

7 мая 1895 года А.С. Попов продемонстрировал первый радиоприёмник. Француз Маркони утверждает, что он первым произвёл радиоприёмник.

1897 год – осуществлена радиосвязь на расстоянии 5 км.

1899 год – осуществлена радиосвязь на расстоянии 45 километров.

В одном эксперименте обнаружилось, что проплывающий корабль погасил сигнал, и появилась идея о радиолокации.

1918 год – создана радио лаборатория в Нижнем Новгороде.

1926 год – в СССР работало 42 радиостанции.

50-е годы – активные работы в области квантовой радиоэлектроники, т.е. появление лазера. Белорусская школа квантовой техники и лазеров – одна из сильнейших в мире.

Значительно сокращаются сроки от появления идеи до её массового внедрения. Например, фотография – 100 лет от установки до внедрения, телефонная связь – 50 лет, радио – 35, радиолокация – 15 лет, телевидение – 12, транзисторы и интегральные схемы – 5 лет.

Радиотехнические системы передачи информации.

В процессе работы любого радиотехнического устройства происходит преобразование сигналов. Сигнал должен правильно отображать информацию.

Информация – совокупность разнообразных сведений, которые люди получают в процессе общения с собой и природой.

Сообщение – форма представления информации, как-то письмо, речь, изображение.

Обмен информацией осуществляется либо непосредственной передачей сообщения, либо в виде сигналов.

Сигнал – некоторый физический процесс, однозначно отображающий информацию и пригодный для передачи на расстояния. В радиотехнике применяются радиосигналы и электрические сигналы. Они невозможны без применения свойств электромагнитного поля.

Электромагнитное поле – особый вид материи, который характеризуется двумя векторными величинами E и H, т.е. напряжённостью электрического и магнитного поля. Обнаружить электромагнитное поле можно по его воздействию на заряженные частицы. Это воздействие зависит от величины заряда и от скорости этого заряда. Основная особенность электромагнитного поля следующая: если оно создано в пространстве, то не может оставаться в состоянии покоя, и распространяется в пространстве с огромной скоростью. В вакууме 3*10⁸ м/с.

Электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с определённой скоростью, называется электромагнитной волной. Для того, чтобы создать электромагнитное поле, необходимо переменный ток пропустить через антенну. Спрашивается, можно ли преобразовать человеческий голос с помощью микрофона в напряжении и подать его в антенну? Для того чтобы антенна эффективно излучала электромагнитные волны, она должна иметь размеры, соизмеримые с длинной волны. Человеческий голос имеет частоты от 75 до 5000 Гц. Самолётную радиосвязь ограничивают до 3 кГц. Этому соответствует длина волны от 4 до 100 км. Очевидно, что такую антенну не построить. Чтобы эффективно излучала небольшая антенна, частоту колебаний надо значительно повысить. Эти колебания называются несущими. Для того, чтобы сохранить информацию, несущие колебания надо «нагрузить», путём изменения его амплитуды, частоты или фазы по закону передаваемого сообщения. Получился модулированный сигнал.

Модуляция – процесс изменения одного из параметров несущего колебания по закону передаваемого сообщения.

Радиосигнал – высокочастотное электрическое колебание, у которого один или несколько параметров изменяется по закону передаваемого сообщения. В любом передатчике имеется преобразователь сообщения в сигнал (телефонная трубка, телеграфный ключ). Так же имеется модулирующее устройство и генератор несущего колебания.

В приёмнике необходимо выполнить следующие операции: преобразовать электромагнитную волну в напряжение или ток (с помощью антенны), принять только необходимый сигнал и подавить другие частоты (избирательное устройство), выделить из радиосигнала сообщение (детектор). Низкочастотный сигнал подаётся на оконечное устройство для его воспроизведения. Это может быть громкоговоритель, приёмная телетрубка, индикаторы.

Наряду с указанным, применяют следующие операции: усиление, декодирование, преобразование частоты.