М.Ш.НҰРМАНОВ

РАДИОТЕХНИКАЛЫҚ

ЖӘНЕ РАДИОБАЙЛАНЫСТЫҚ ЖҮЙЕЛЕР

Алматы , 2012

УДК 621.39

ББК 32.88

К12

Нұрманов М.Ш. Радиотехникалық және радиобайланыстық жүйелер. Оқулық. Алматы.: 257 бет.

ISBN 5-93517-236-4.

Оқулықта Радиотехника негіздерінен, радиотехникалық және радиобайланыстық жүйелер жөнінен мағлұмат берілген. Радиотолқындардың таралуы мен жіктелуі көрсетіліп, радиотолқындарды, радиосигналдарды таратушы және қабылдаушы антенналар туралы айтылған. Сондай-ақ радиотехникалық сигналдар түрлері, олардың спектралдық бейнеленуі және таралуы мен түрлендірілуі, яғни модуляция мен демодуляция процестері туралы мағлұмат беріліп, амплитудалық, жиіліктік модуляторлар схемалары көрсетіліп, жұмыстары талданған. Детектрлеу процесі және детекторлар құрылымы мен жұмыс істеу ұстанымы толығымен қаралған. Қозғалмалы байланыс жүйесі туралы біраз мәлімет берілген. Қарапайым радиотехникалық жүйелер: радиотаратқыштар, теледидарлық радиотаратқыштар мен радиоқабылдағыштар құрылымы, көрсеткіштері беріліп, жұмыс істеу ұстанымдары баяндалған.

Тікелей көріністегі радиорелейлік байланыс жолын құру принциптері айтылып, оның аппаратурасы сұлбасы көрсетіліп, жұмысы қаралған.

Қазіргі қатты дамып келе жатқан жерсеріктік байланыс жүйелері конструкциясы, көрсеткіштері қолданылуы бойынша жан-жақты талданған. Қазақстан Республикасының «Kazsat -2» байланыстық жерсерігі туралы мәлімет берілген.

Қалалар арасында және қала ішінде соңғы кезде өзінің артықшылықтары арқылы кең қолданыс тапқан оптикалы талшықтық байланыс жолы құрылымы мен жұмысы кеңінен қаралған.

Сурет -131. Кесте 17. Әдебиет тізімі – 23.

Пікір жазғандар: А.Т.Ибраев. Алматы энергетика және байланыс университеті, Электроника кафедрасының меңгерушісі – физ.-мат.ғыл. докторы, профессор.

И.Т.Утепбергенов. Халықаралық бизнес Академиясы. ИТ кафедрасы профессоры, т.ғ.докторы.

И.Е.Туманов. ҚазҰТУ. ЭжАТК кафедрасы доценті, т.ғ.к.

ISBN 5-93517-236-4

АЛҒЫ СӨЗ

Қазіргі уақытта Қазақстан Республикасының техникалық жоғарғы оқу орындарында мемлекеттік тілде мамандарды оқытып шығаруға арналған оқулықтардың, оқу құралдарының сапасын арттыру күн тәртібінде тұрған маңызды мәселелердің бірі. Әсіресе радиотехника, радиоэлектроника саласы және радиобайланыс жүйелері бойынша қазақша оқулықтар әлі де жеткіліксіз. Халыққа білім беру саласындағы ҚР Білім және ғылым министрлігі жаңа тұжырымдамасы бойынша жоғарғы орындарындағы оқу жүйесінің жаңа бағдарламасына сәйкес жан-жақты білімі бар мамандарды өз тілімізде дайындау үшін сапалы, әрі түсінікті жазылған техникалық оқулықтар қажет.

Назарларыңызға ұсынылып отырған оқулық сегіз тараудан тұрады. Бастапқы екі тарауда радиотолқындардың таралуы мен жіктелуі туралы айтылып, таратқыш және қабылдағыш арналар құрылымдары көрсетілген. Радиосигналдарды таратушы және қабылдаушы антенналар туралы мәлімет берілген. Сондай-ақ радиотехникалық сигналдар түрлері, олардың спектралдық бейнеленуі және таралуы мен түрлендірілуі туралы мағлұмат беріліп, радиотехниканың негізгі теоремасы Котельников теоремасы туралы айтылған.

Келесі тарауда модуляцияланған сигналдар түрлері қаралып, олардың көрсеткіштері, спектрлері келтірілген. Амплитудалық, жиіліктік модуляторлар схемалары көрсетіліп, жұмыстары талданған. Детектрлеу процесі және детекторлар құрылымы мен жұмыс істеу ұстанымы толығымен осы тарауда қаралған.

Төртнші тарауда қолданыстағы қарапайым радиотехникалық жүйелер мен құрылғыларға назар аударылған, соның ішінде теледидарлық құрылымдар, радиотаратқыштар және радиоқабылдағыштар түрлері, құрылымдық сұлбалары, көрсеткіштері берілген.

Соңғы тарауларда күрделі радиобайланыстық жүйелер туралы айтылып, радиорелейлік байланыс, оптикалы талшықтық байланыс пен жерсеріктік байланыс жүйелері ұстанымдары, аппаратурасы және олардың жұмысы кеңінен қаралған.

Оқулықта әр тарау бойынша радиотехникалық құрылғылар мен схемалардың, радиобайланыстық қондырғылардың жұмысын түсіндіретін суреттер, кестелер мен формулалар ретті түрде ұзына бойына берілген.

Оқулық автордың Қ.И.Сәтпаев атындағы Қазақ Ұлттық техникалық университетінде 2000 жылдан бері Электрондық аппаратураны құрастыру, Ақпаратты қорғау және оның қауыпсіздіғі, Радиотехника, электроника және телекоммуникация мамандықтары студенттеріне Радиотехника негіздері, Радиотехникалық тізбектер мен сигналдар, Радиотехника, электроника және телекоммуникацияІ:Радиотехника, Жерсеріктік байланыс және навигация пәндері бойынша оқылған дәрістер негізінде жазылған.

КІРІСПЕ

Қазіргі ғылыми-техникалық прогрестің дамуы ақпаратты таратудағы, өңдеудегі, түрлендірудегі, қорғаудағы және қолданудағы күрделі шапшаң өзгерістермен байланысты. Бұл өз кезегінде қоғамның жан-жақты өміріне айтарлықтай әсер етеді. Мұндай даму радиотехника, радиоэлектроника және байланыс теориясы сыяқты ғылым салаларының жетістіктері нәтижесінде мүмкін болды.

Радиотехника – ғылыми-техникалық сала, оның шешетін негізгі мәселелері:

1) радиодиапазонға жататын электромагниттік тербелістер мен толқындарды генерациялау, күшейту, сәулелендіріп шығару және қабылдау ұстанымдарын зерттеу;

2) осы тербелістер мен толқындарды ақпаратты тарату; сақтау және түрлендіру мақсаттары үшін іс жүзінде пайдалану.

Өзінің бастапқы даму сатысында, радионы орыс ғалымы А.С.Попов және итальян ғалымы Г.Марконидың ойлап табуынан кейін (1895ж), радиотехника көбінесе бірнеше жүздеген немесе мыңдаған метр толқын ұзындықтары бар электромагниттік тербелістерді қолдана отырып, электр байланыс мәселелерін шешумен айналысты. Қазіргі уақытта радиотехниканың қолданыс аясы әлдеқайда ұлғайды. Радиобайланыс, теледидар, радиобасқару, радиолокация, радионавигация, медицина мен биологиядағы радиоэлектрондық құралдар, геофизикадағы радиотехникалық әдістер және т.б. – радиотехниканың қолданылатын тіптен толық емес салаларының тізімі.

Іргелес техникалық облыстарға (электроникаға, есептеу техникасына) радиотехниканың енуінен жалпылай радиоэлектроника деп аталатын жаңа үлкен ғылыми-техникалық сала пайда болды.

Радиотехниканың физикалық негіздерін зерттейтін ғылым радиофизика деп аталады.

Жоғарыда айтылғаннан көрініп тұр, радиотехника мен радиоэлектроника бір-бірімен өте тығыз байланыстағы салалар, сондықтан осы атаулар көбінесе бірін-бірі алмастырып қолданыла береді.

Қазіргі уақытта техникалық жағынан алғанда радиоэлектроника саласы радиобайланыс, радиохабар тарату, радионавигация, радиобасқару және т.б. белгілі радиотехникалық жүйелер ортасында ақпаратты таратуға, қабылдауға және өңдеуге арналған әртүрлі құрылғыларды біріктіреді.

Осы заманда радиотехникадан бөлініп, күшті дамып келе жатқан пәннің бірі байланыс теориясы. Байланыс жүйелері адаамдар өмірінде маңызды орын ала бастады; олар жеке елдерді, континенттерді және ғарыштағы нысандарды біріктіреді және жақындастырады. Кейінгі жылдар сымдық, тікелей көріністегі радиорелейлік байланыс жүйелерімен қатар оптикалы-талшықтық, жер серіктері арқылы және қозғалмалы ұялық радиобайланыс жүйелерінің қарқынды дамуымен ерекшеленеді.

Осы ғылым мен техника салаларының дамуына келсек, ХІХ ғасырдың басында электромагниттік құбылыстар туралы ғылым пайда болды, ол радиотехника, радиоэлектрониканың негізін қалады. Осыған байланысты үш атақты ғалымдардың ашқан электромагниттік өріс туралы жаңалығын атап өту керек: М.Фарадей 1831ж. электромагниттік индукция заңын ашты; 1865 ж. Дж.Максвелл электромагниттік өріс теориясын жасады; 1887ж. Г.Герц бірінші болып электромагниттік толқындарды тәжрибеден алып, электромагниттік толқындардың сәулеленіп шығуын дәлелдеп, олардың таралуын, шағылысуын, сынуын, интерференциясын және поляризациясын талдап көрсетті. Радионы ойлап тапқаннан кейін А.С.Попов 1896 ж. 250 м қашықтыққа сымсыз телеграфпен Морзе әліппесінің көмегімен жер жүзінде бірінші рет “Генрих Герц” деген радиограмма берді. 1899 ж. А.С.Попов теңіз астындағы тасқа отырып қалған “Генерал-адмирал Апраксин” броненосецін құтқару шараларын қамтамасыз етіп, 52 км-ге радиобайланысты орнатқан. А.С.Поповтың бірінші жасап шығарған радиотаратқышы Ленинград (қазіргі С-Петербург) политехникалық институтының мұражайында тұр.

Европада радионы ойлап табушы деп итальяндық ғалым Г.Маркониді есептейді, өйткені ол А.С.Поповтың радиосындай найзағай анықтауышқа өнертапқыш ретінде патент алған. Г.Маркони 1901 ж. Атлант мұхиты арқылы радиобайланысты жүзеге асырған.

Радиотехниканың дамуы элементтік негізді құрумен тікелей байланысты, соның ішінде электромагниттік тербелістер көмегімен қашықтыққа ақпаратты тарату жүйелері үшін жаңа электрондық аспаптар мен құрылғыларды жасап шығарумен және іс жүзінде қолданумен. Осыған сәйкес ғылым мен техниканың жаңа жеке саласы электроника пайда болды.

Электроника – электрондардың электромагниттік өріспен өзара әрекетке түсуі туралы, электрондық және шалаөткізгіш аспаптар мен құрылғыларды жасау

әдістері туралы ғылым саласы. 1948 жылы американ ғалымдары Бардин, Браттейн мен Шокли алғашқы рет кішкене өлшемді шалаөткізгіш аспап транзисторды ойлап табуынан басталған шалаөткізгіш аспаптардың дамуы мен қарқындауы және 1960 жылдан бастап интегралдық микросхемалардың өнеркәсіптік жасалып шығарылуы радиотехникалық аппаратураның шұғыл түрде салмағын азайтып, өлшемдерін кішірейтуге мүмкіндік берді, сонымен қатар олардың сенімділігін артыруға және айтарлықтай энергия тұтынуын төмендетті. Осыдан кейін электроника энергетикалық (күштік) электроника және микроэлектроника деген екі салаға бөлінді.

Микроэлектроника – радиоэлектрондық аппаратураның технологиялық, конструктивтік және схемалық шешімдер негізінде салмағын, өлшемдерін төмендетіп, сенімділігі мен сериялылын, экономикалық тиімділігін артыру мақсатында микроминиатюризация мәселелерін жүзеге асыратын, сигналдарды түрлендіру мен өңдеуде белгілі функцияларды орындайтын және электрлік жалғанған элементтерінің өте жоғары орналасу тығыздығы бар бөлінбейтін бұйым – интегралдық схемаларды жасап шығаруға, қолдануға арналған қазіргі дамып келе жатқан электроника саласы.

Радиотехника және радиоэлектроника ХІХ ғасырда жаңа элементтік база мен технологиялар негізінде жан-жақты дамыды. Бұрынғы СССР-де радиотехниканың дамуына белгілі ғалымдар Л.И.Мандельштам, Н.Д.Папалекси, В.А.Фок, А.И.Берг, В.А.Котельников және т.б. көп үлес қосты.