Самостоятельная работа №4. Другие типы антенн.

Кроме перечисленных типов антенн, авиационная радиотехника использует ряд других типов. Среди них можно назвать спиральные антенны, диэлектрические, линзовые, щелевые, антенны поверхностных волн и т.д. Эти антенны обладают некоторыми преимуществами по сравнению с другими типами антенн, которые используются в специальной аппаратуре. Например, спиральные антенны могут принимать электромагнитные волны при любой поляризации волны. Линзовые антенны позволяют получить узкие диаграммы при уменьшенных габаритах. Антенны поверхностных волн и щелевые имеют конструкцию, позволяющую легко монтировать их на корпусе воздушных судов, не вызывая увеличения сопротивления встречному потоку воздуха.

Самостоятельная работа №5-6. Спектры сигналов.

Важной характеристикой каждого сигнала является его спектр, определяющий распределение амплитуды сигнала по частотам. Математически спектр сигнала описывается спектральной плотностью, которая представляет собой преобразование Фурье от временной функции сигнала:

.

Таким образом, если известно выражение сигнала как функции времени, то можно определить его спектр. Наиболее простым является спектр гармонического колебания u(t) = U₀ cos₀t, представляющий собой одну составляющую на частоте ₀ (рис.1.17,а). Для определения частотных составляющих спектра амплитудно-модулированного сигнала u_АМ(t) = U₀ (1+ m cosΩt) cos₀t достаточно произвести простые преобразования.

u_АМ(t) = U₀ (1+ m cosΩt) cos₀t = U₀ cos₀t + U₀ m cosΩt cos₀t.

Так как , то можно записать

.

Как можно видеть, данный сигнал образован тремя слагаемыми с разными частотами: колебаниями на несущей частоте ₀ и двумя боковыми составляющими с частотами ₀+Ω и ₀–Ω. Таким образом, спектр этого сигнала состоит из трех составляющих – центральной (несущей) с амплитудой U₀, и двух боковых с амплитудами mU₀/2 (рис.1.17,б).

Рис. 1.17. Спектры колебаний: а) простого гармонического; б) амплитудно-модулированного при модуляции одним тоном

Разность частот крайних составляющих спектра называется шириной спектра Δ_сп. Ширина рассматриваемого спектра равна удвоенному значению частоты модуляции (Δ_сп =2Ω).

Управляющий (модулирующий) сигнал может иметь более сложный вид, чем рассмотренный выше. Человеческая речь, например, представляет собой случайный сигнал, заключенный в определенной полосе частот [Ω_min Ω_max]. Спектр высокочастотного амплитудно-модулированного сигнала в данном случае будет включать несущую и боковые составляющие с шириной  = Ω_max – Ω_min каждая и случайной амплитудой (рис.1.18). Ширина спектра такого сигнала равна 2Ω_max.

Рис. 1.18. Спектр амплитудно-модулированного колебания при модуляции голосом

Спектр частотно-модулированного и фазомодулированного сигналов теоретически бесконечно широк. При модуляции по синусоидальному закону с частотой  спектр включает несущую частоту ₀ и бесконечно большое число боковых составляющих, частоты которых равны ₀±n, а n принимает все целые значения от единицы до бесконечности. Однако при увеличении n амплитуды составляющих спектра быстро уменьшаются. Если считать, что ширина спектра ЧМ или ФМ сигнала ограничивается диапазоном частот, в пределах которого амплитуды составляющих спектра уменьшаются до 0,01 от амплитуды несущей, то ширину спектра (рис.1.19) можно принять равной удвоенному значению девиации частоты: Δ_сп =2Δ_м.

Рис. 1.19. Спектр фазо- или частотно-модулированного радиосигнала при модуляции одним тоном