Литература:

• Гершензон, Полянина, Соина «Радиотехника»

• «Радиотехника» под ред. Герасимова

• Ефимчик, Шушкевич «Радиотехника»

• Изюмов, Линде. Справочник

Основная задача радиотехники - передача сообщений при помощи электромагнитных волн.

Радиоэлектроника- это область науки, занимающаяся вопросами использования электромагнитных явлений для передачи, приема и преобразования информации.

Общая схема радиосвязи

Передачу сообщения с относительной узкой шириной спектра с помощью электромагнитных волн можно осуществить? Как? Преобразовав сообщение в электрический сигнал, подвести усилив к антенне, которая создаст в окружающем пространстве электромагнитную волну. Достигнув приемной антенны, эта волна возбудит в ней электромагнитные колебания, спектральный состав которых такой же, как у сигнала сообщения. Можно усилить и преобразовать обратно в сообщение.

Итак, почему невозможна передача электромагнитных волн как в телефонии, так и в телеграфии.

1. Размер устройства должен быть порядка длины волны

- размер приемной и передающей антенн.

, т.е. передающая антенна была бы 100

2. Нужно чтобы был один передатчик и много приемников, но не может быть несколько передатчиков, т.е. разделенный прием сигналов невозможен.

Одновременная работа двух радиостанций невозможна, т.к. спектры сигналов всех радиостанций лежали бы в этом случае в одном и том же интервале частот, и разделить во время приема сообщения разных радиостанций была бы принципиально невозможно.

Посему прибегают к другому способу передачи, а именно к изменению одного из параметров передаваемой волны.

; простейшее гармоническое колебание

- текущее значение сигнала,

- амплитуда,

- круговая циклическая частота,

- частота, ,

- период колебаний,

- время,

- фаза колебаний,

- начальная фаза.

К параметрам колебаний относят: , , . Передаваемое сообщение закладывают в изменение одного из этих трех параметров.

Частота - называется несущей частотой (эта частота не несет никакой информации).

• Если передаваемое сообщение заложено в изменении колебания, то говорят об амплитудной модуляции: - АМ; (var )

• Информация заложена в изменении несущей частоты – ЧМ – частотная модуляция: - ЧМ;

• Если информация заложена в изменении начальной фазы, то говорят о фазовой модуляции ( -ФМ).

1895г. – Попов изобрел радио,

1904г. – Флеминг изобрел ламповый диод,

1912г. – Лиде-Форст - первый ламповый триод,

1948г. – Браттейн - первый транзистор,

Шохли - первый полевой транзистор,

Начало 60-х – первые интегральные микросхемы,

Начало 70-х – первые микропроцессоры, зарождение вычислительной техники.

Передатчик – устройство, преобразующее сообщение в сигнал.

Приемник – преобразователь сигнала в сообщение.

Модуляция – изменение, в соответствии с передаваемым сообщением, одного из параметров высокочастотного колебания или электромагнитного излучения (амплитуды, частоты, фазы, поляризации).

Радиосигнал – модулированное сигналом высокочастотное колебание.

Детектирование (демодуляция) – выделение из радиосигнала исходного модулирующего сигнала.

Основные управляющие сигналы:

1. Телеграфный или кодовый;

2. Телефонный или звуковой;

3. Локационный или импульсный;

4. Видеосигналы (для передачи изображения).

Модуляция

Амплитудная модуляция.

Как уже отмечалось ранее, при осуществлении модуляции электрические сигналы сообщения воздействуют на колебания несущей частоты, изменяя их частоту, амплитуду или начальную фазу.

Рассмотрим воздействие на амплитуду несущих колебаний, т.е. амплитудную модуляцию (АМ). Приняв начальную фазу равной нулю, несущее колебание запишем в виде:

- несущее колебание.

Итак, при АМ информация закладывается в изменение :

- амплитуда несущих колебаний, при наличии сигнала сообщения .

не зависит от времени, т.е. =const.

зависит от сигнала, - приращение амплитуды, пропорциональное напряжению сигнала сообщения ( – постоянный коэффициент).

тогда

Пусть сигнал сообщения гармонический, то , и тогда

Начальная фаза сигнала сообщения в звуковом радиовещании интереса не представляет и для простоты она принята равной нулю.

где - коэффициент модуляции или глубина модуляции,

тогда коэффициент модуляции будет равен: ,

т.е. должно быть .

Нарушение этого условия приводит к искажению передаваемого сообщения.

Преобразуем

.

Изобразим на спектрограмме:

Информация о частоте и амплитуде заключена в смещении боковых полос.

Смещение частот и не зависит от амплитуды управляющего сигнала. Амплитуды боковых частот равны между собой и определяют амплитуду управляющего сигнала, но не зависят от его частоты.

Мощность амплитудно-модулируемого сигнала

- представляет собой сумму трех некогерентных колебаний с частотами , => средняя мощность радиосигнала равна сумме средних мощностей этих колебаний:

несущее колебание

колебание несущей инф-ии

Т.к. мощность пропорциональна квадрату амплитуды колебаний, отношение мощностей на каждой из боковых частот к мощности на несущей:

- для одной полоски

т.е. мощность каждой боковой полоски составляет не более 25% от несущей частоты.

Для качественного вещания д.б. < 0,3, и мощность боковых полос не более 1% от мощности несущей частоты.

Следовательно, существуют системы в которых боковую полоску как бы обрезают.

Тогда амплитудно-модулированный сигнал можно записать:

- общая ширина спектра АМ сигнала ровна удвоенной максимальной частоте сигнала сообщения.

Когда говорят, что радиостанция работает на частоте … Герц – всегда имеют ввиду несущую частоту.

Недостатки амплитудной модуляции.

Этих недостатков- 2.

1. Приему АМ сигналов мешают индустриальные и промышленные помехи.

2. Транзистор или лампа используется полностью только при подаче максимального модулирующего сигнала напряжения (транзистор не догружен).

Для передачи звукового сигнала достаточно полосы в 10-12 кГц ( )

Частотная и фазовая модуляции

При частотной модуляции (ЧМ)- амплитуда несущих колебаний постоянна, а частота меняется пропорционально напряжению сигнала сообщения.

Для простоты будем рассматривать гармонический сигнал сообщения.

- сигнал

- фаза сигнала.

- нет ни частоты, ни фазовой модуляции

• При фазовой модуляции:

- индекс модуляции фазовой (или )- это максимальное отклонение начальной фазы от значения .

- пропорциональна сигналу

• При частотной модуляции

Частота:

- девиация частоты- это максимальное отклонение частоты от ее среднего значения.

- пропорциональна управляющему сигналу.

При ЧМ:

введем понятие

, тогда (Угловая частота является первой производной

по времени от мгновенной фазы колебаний )

При ЧМ -произвольная const

напряжение

Следовательно обозначим: - индекс частотной модуляции

При частотной модуляции (ЧМ) всегда есть ФМ, а при ФМ всегда есть ЧМ.