Классификация радиотехнических цепей: 5.1. Классификация радиотехнических цепей. 5. Радиотехнические цепи. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебное пособие

Содержание

5.1. Классификация радиотехнических цепей. 5. Радиотехнические цепи. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебное пособие

При рассмотрении обобщённой структурной схемы радиотехнической информационной системы было показано, что передача сообщений сопровождается цепочкой преобразований сигналов. Преобразования сопровождаются различными радиотехническими устройствами, которые представляют собой совокупность физических объектов, между которыми существуют определённые взаимодействия. Отдельный объект, осуществляющий то или иное преобразование сигналов, называется радиотехнической цепью.

Радиотехническая цепь имеет вход, на который подаётся исходный сигнал, и выход, откуда снимается преобразованный сигнал. Такая цепь как физическая система является одномерной. Если цепь имеет несколько входов и выходов, то она называется многомерной. В дальнейшем будут рассматриваться только одномерные системы.

Если неизвестны внутренние процессы преобразования сигналов, то радиотехническую цепь можно представить в виде т. н. “чёрного ящика” (рис. 5.1), где оператор преобразования. Вместе с тем, в ряде случаев рассматривают и внутренние состояния радиотехнической цепи. К характеристикам состояния можно отнести напряжения и токи на различных элементах(резисторах, емкостях, индуктивностях) цепи. Если цепь характеризуется только одним состоянием, то она называется цепью первого порядка. Если же в качестве состояний рассматриваются токи или напряжения на n элементах цепи, то цепь является цепью n—го порядка. Порядок цепи оказывает существенное влияние на вид оператора преобразования .

Таким образом, результат преобразования входного сигнала радиотехнической цепью с оператором можно записать следующим образом

(5.1)

Рис. 5.2

Это обобщённое выражение позволяет провести классификацию радиотехнических цепей (рис. 5.2).

В первую очередь, отметим, что оператор преобразования с течением времени может оставаться постоянным, либо изменяться. Поскольку оператор преобразования целиком определяется параметрами цепи, то очевидно, неизменный во времени оператор характеризуется постоянными параметрами и цепи называются цепями с постоянными параметрами. Если же оператор изменяется во времени, то выходной сигнал описывается выражением

, (5.2)

а цепь называется цепью с переменными параметрами или параметрической цепью.

По виду оператора преобразования цепи делятся на линейные и нелинейные. Если оператор удовлетворяет условиям

, (5.3)

, (5.4)

то он является линейным оператором и цепь соответственно является линейной. В противном случае цепь относится к нелинейным цепям.

Условия (5.3) и (5.4) отражают фундаментальный принцип суперпозиции, который состоит в том, что реакция, т.е. выходной отклик цепи на сумму сигналов равен сумме откликов на эти сигналы, поступившие на вход цепи по отдельности. Простейшие линейные цепи (резисторный делитель напряжения и RC-цепь) изображены на рис. 5.3. Если выходной сигнал радиотехнической цепи в некоторый момент времени определяется только значением входного сигнала в тот же момент времени, то такая цепь называется безынерционной. Если же выходной сигнал зависит не только от значения входного сигнала в данный момент времени , но и от значений в предыдущие моменты времени, то такая цепь является инерционной. Очевидно, резисторный делитель (рис. 5.3, а) является безынерционной. Инерционность цепи определяется наличием в её составе ёмкостей и индуктивностей, поэтому RC-цепь, изображённая на рис. 5.3, б является инерционной цепью.

Завершим классификацию цепей по признаку наличия в составе цепи источника энергии. Если источник энергии в составе цепи отсутствует, такая цепь называется пассивной. Приведённые выше линейные цепи являются пассивными. При наличии же источника энергии в составе цепи цепь является активной. В качестве активных элементов радиотехнических цепей выступают электронные лампы, транзисторы и т. д. С этой точки зрения усилитель электрических сигналов является активной цепью.

8. Классификация радиотехнических цепей . Радиотехника. Шпаргалка

Радиотехничесая электрическая цепь, предназначенную для выполнения каких-либо операций с сигналом сообщения и радиосигналами. Радиотехнические цепи принято разделять на два класса – (линейные и нелинейные цепи), отличающиеся по своим свойствам и математическому описанию.

Цепь является линейной, если линейны составляющие ее элементы. Элемент, подчиняющийся закону Ома, называют линейным. Жестких границ в природе нет. Один и тот же элемент в одних условиях проявляет себя как линейный, в других – как нелинейный.

Типичными нелинейными элементами, часто используемыми в радиотехнических цепях и устройствах, являются электронные приборы (электронные лампы, полупроводниковые диоды, транзисторы).

Электрические свойства линейной радиотехнической цепи определяются индуктивностью L, емкостью C и сопротивлением R.

Если эти параметры не зависят от времени, радиотехническую цепь называют цепью с постоянными параметрами. Важную роль в радиотехнике играют цепи, параметры которых являются функцией времени.

Цепь с зависящими от времени параметрами называют параметрической. В реальной системе имеются как сосредоточенные, так и распределенные по ее длине параметры L, R, C (проводники, соединяющие элементы между собой и т. д.).

Системы с сосредоточенными параметрами называют квазистационарными. Напряжение на различных участках квазистационарной системы и силы тока в них зависят только от времени и не зависят от координат.

В ряде случаев L, R, C – параметры системы – принципиально нельзя считать сосредоточенными, так как они равномерно распределены по всей длине системы (например, длинные линии и антенны). Размеры систем с распределенными параметрами сравнимы с длиной волны, поэтому сила тока в них и напряжение зависят не только от времени, но и от координат.

Линейные системы описываются линейными алгебраическими или дифференциальными уравнениями в полных производных по времени в случае квазистационарных систем или в частных производных по времени и координате в случае волновых систем.

Параметрические системы описываются линейными дифференциальными уравнениями с переменными (т. е. зависящими от времени) коэффициентами.

Важным свойством линейных систем как с постоянными, так и с переменными параметрами является справедливость для них принципа суперпозиции: отклик линейной системы на внешнее воздействие, являющееся суммой нескольких воздействий, может быть получен как сумма (суперпозиция) откликов на каждое воздействие в отдельности.

В нелинейной системе принцип суперпозиции не выполняется, что с математической точки зрения обусловлено нелинейностью уравнений, описывающих систему.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Типы радиоприемников » Примечания по электронике

Существует множество различных типов радиоприемников, которые можно использовать и проектировать, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки

Учебное пособие по радиоприемникам Включает:
Типы приемников
TRF-приемник
Хрустальный радиоприемник
Приемник регенерации
Суперрегенерация
Супергетеродинное радио

За прошедшие годы было разработано множество различных типов радиоприемников.

Различные типы приемников возникли в зависимости от потребностей дня и доступных технологий.

Ранние радиоприемники имели низкую производительность по сравнению с теми, которые используются сегодня. В настоящее время с передовыми технологиями, такими как цифровая обработка сигналов, высокопроизводительные полупроводники и другие компоненты, радиоприемники с очень высокими характеристиками стали обычным явлением.

Профессиональный супергетеродинный радиоприемник типа
Изображение предоставлено Icom UK

Приложения для радиоприемников

Сегодня существует множество различных приложений для радиоприемников. Все, от более традиционного вещательного радиоприемника до профессиональных приемников связи. Вдобавок к этому стремительное развитие сотовой и беспроводной связи привело к тому, что для различных приложений требуется очень много различных радиоприемников.

Каждое приложение имеет свои собственные требования, поэтому требуется множество различных типов радиоприемников.

Некоторые типы радиоприемников намного проще, чем другие, в то время как некоторые из них имеют более высокий уровень производительности и не так сильно ограничены пространством.

Ввиду огромной разницы в требованиях и требуемых уровнях производительности в наши дни можно увидеть множество различных типов радиостанций.

Типы радиоприемников

Многие из различных типов радиоприемников существуют уже много лет. Компонентная технология, и в частности полупроводниковая технология, продвинулась вперед, позволяя достичь гораздо более высоких уровней производительности в гораздо меньшем пространстве.

Существует несколько различных типов радио:

Настроенная радиочастота, TRF : Этот тип радиоприемника был использован одним из первых. Самые первые радиоприемники этого типа просто состояли из настроенного контура и детектора. Наборы Crystal были ранними формами радиоприемников TRF. . . . . . . Подробнее о Как работает кристаллический радиоприемник
Позже были добавлены усилители для повышения уровня сигнала, как на радиочастотах, так и на звуковых частотах. С этой формой приемника было несколько проблем. Главным из них было отсутствие избирательности. Усиление/чувствительность также было полезным. . . . . . Подробнее о радиоприемнике TRF
Регенеративный приемник: Регенеративный радиоприемник значительно улучшил уровни усиления и селективности. Он использовал положительную обратную связь и работал в точке непосредственно перед возникновением колебаний. Таким образом, было получено значительное увеличение уровня «добротности» настроенного контура. Также таким образом были получены значительные улучшения в усилении. . . . . . Подробнее о Регенерирующий радиоприемник
Суперрегенеративный приемник: Суперрегенеративный радиоприемник выводит концепцию регенерации на новый уровень. Используя второе низкочастотное колебание на том же этапе, это второе колебание гасит или прерывает колебание основной регенерации — обычно на частотах около 25 кГц или около того выше звукового диапазона. Таким образом, основная регенерация может выполняться таким образом, что ступень эффективно находится в состоянии колебаний, что обеспечивает гораздо более высокие уровни усиления. При использовании второго гасящего колебания эффекты работы каскада в режиме колебаний незаметны для слушателя, хотя он излучает ложные сигналы, которые могут вызывать локальные помехи. Уровни усиления более миллиона не редкость при использовании радиоприемников этого типа. . . . . . Подробнее о сверхрегенеративном радиоприемнике
Супергетеродинный приемник: Радиоприемник супергетеродинной формы был разработан для обеспечения дополнительных уровней избирательности. Он использует гетеродин или процесс микширования для преобразования сигналов на фиксированную промежуточную частоту. Изменение частоты гетеродина эффективно настраивает радио. . . . . . Узнайте больше о супергетеродинном радиоприемнике
Приемник с прямым преобразованием: Этот тип радиоформата преобразует сигнал непосредственно в основную полосу частот. Первоначально он использовался для передач AM, Морзе (CW) и SSB, но теперь он широко используется для цифровой связи, где демодуляторы IQ используются для использования преимуществ различных фазовой манипуляции, PSK и квадратурной амплитудной модуляции, сигналов QAM.

Многие из этих различных типов радиоприемников широко используются сегодня. Каждый тип радиоприемника имеет свои особенности, которые позволяют использовать его для конкретных приложений.

Другие основные темы радио:
Радиосигналы
Типы и методы модуляции
Амплитудная модуляция
Модуляция частоты
OFDM
ВЧ микширование
Петли фазовой автоподстройки частоты
Синтезаторы частоты
Пассивная интермодуляция
ВЧ аттенюаторы
ВЧ-фильтры
РЧ циркулятор
Типы радиоприемников
Суперхет радио
Избирательность приемника
Чувствительность приемника
Приемник с сильным сигналом
Динамический диапазон приемника

Вернуться в меню тем радио. . .

Радиотехника | История, принципы, типы и факты

Связанные темы:: Wi-Fi
Bluetooth
спутниковое радио
любительское радио
коротковолновое радио

См. весь связанный контент →

Основные физические принципы

Электромагнитное излучение включает в себя свет, а также радиоволны, и у них много общих свойств. Оба распространяются в пространстве примерно по прямым линиям со скоростью около 300 000 000 метров (186 000 миль) в секунду и имеют амплитуды, которые циклически меняются со временем; то есть они колеблются от нулевой амплитуды до максимальной и обратно. Количество повторений цикла за одну секунду называется частотой (обозначается как 9).0134 f ) в циклах в секунду, а время, необходимое для завершения одного цикла, составляет 1/ f секунд, иногда называемое периодом. В память о немецком первооткрывателе Генрихе Герце, который провел некоторые из первых экспериментов с радио, цикл в секунду теперь называется герцем, так что частота одного цикла в секунду записывается как один герц (сокращенно Гц). Более высокие частоты обозначены аббревиатурой, как показано в таблице 3.

Частотные термины и их сокращения
срок	циклов в секунду	Сокращенное название	эквивалент
1 герц	1	1 Гц
1 килогерц	1000	1 кГц	1000 Гц
1 мегагерц	1 000 000 (10 ⁶)	1 МГц	1000 кГц
1 гигагерц	1 000 000 000 (10 ⁹)	1 ГГц	1000 МГц

Радиоволна, распространяющаяся в пространстве, в любой момент времени будет иметь изменение амплитуды в направлении своего распространения, аналогичное изменению ее во времени, подобно волне, распространяющейся по водной поверхности. Расстояние от одного гребня волны до другого известно как длина волны.

Длина волны и частота связаны. Разделив скорость электромагнитной волны ( c ) на длину волны (обозначаемую греческой буквой лямбда, λ), мы получим частоту: ф = с/ λ. Таким образом, длина волны 10 метров имеет частоту 300 000 000, деленное на 10, или 30 000 000 герц (30 мегагерц). Длина волны света намного короче, чем у радиоволн. В центре светового спектра длина волны составляет около 0,5 микрона (0,0000005 метра), или частота 6 × 10 ¹⁴ герц или 600 000 гигагерц (один гигагерц равен 1 000 000 000 герц). Максимальная частота в радиоспектре обычно принимается равной примерно 45 гигагерцам, что соответствует длине волны примерно 6,7 мм. Радиоволны можно генерировать и использовать на частотах ниже 10 кГц (λ = 30 000 метров).

Механизм распространения волн

Радиоволна состоит из электрических и магнитных полей, взаимно вибрирующих под прямым углом друг к другу в пространстве. Когда эти два поля работают синхронно во времени, говорят, что они находятся в фазе времени; то есть оба достигают своего максимума и минимума вместе и оба проходят через ноль вместе. По мере увеличения расстояния от источника энергии площадь, по которой распространяется электрическая и магнитная энергия, увеличивается, так что доступная энергия на единицу площади уменьшается. Интенсивность радиосигнала, как и интенсивность света, уменьшается по мере увеличения расстояния от источника.

Передающая антенна — это устройство, которое проецирует радиочастотную энергию, генерируемую передатчиком, в космос. Антенна может быть спроектирована таким образом, чтобы концентрировать радиоэнергию в луч, подобный прожектору, и, таким образом, повышать ее эффективность в заданном направлении ( см. электроника).

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.

Подписаться сейчас

Радиочастотный спектр условно делится на ряд полос от очень низких частот до сверхвысоких частот ( см. Таблица 4). Участки спектра были распределены между различными пользователями ( см. Нажмите здесь, чтобы увидеть таблицу 5 в полном размере), такими как телеграф, телефонная речь, телеметрия, радио- и телевещание.

Обозначения полос частот
обозначение частоты	Диапазон частот	диапазон длин волн
*Также называется короткими волнами.
очень низкие частоты (VLF)	3–30 кГц	100 000–10 000 м
низкие частоты (НЧ)	30–300 кГц	10 000–1 000 м
средние частоты (СЧ)	300–3000 кГц	1000–100 м
высокие частоты (ВЧ)*	3–30 мегагерц	100–10 м
очень высокие частоты (УКВ)	30–300 мегагерц	10–1 м
сверхвысокие частоты (УВЧ)	300–3000 мегагерц	1 м–10 см
сверхвысокие частоты (СВЧ)	3–30 гигагерц	10–1 см

Ширина полосы радиочастот – это диапазон частот, охватываемый модулированным радиочастотным сигналом. Информация, переносимая сигналом, имеет определенную полосу пропускания, связанную с ней, и несущая должна иметь ширину канала, по крайней мере, такую же, как ширина полосы пропускания информации. Для обычного радиовещания с амплитудной модуляцией (AM) ширина полосы радиочастот должна быть в два раза больше ширины полосы информационных частот. Для работы телетайпа и телекса требуется лишь небольшая полоса пропускания, порядка 200 герц, в зависимости от максимальной скорости импульсов, формирующих информационный код. Телефонная речь должна обладать высокой разборчивостью, но естественность (высокая точность воспроизведения) не имеет большого значения. Испытания показали, что основные компоненты речи находятся в диапазоне от 300 до 3500 герц, поэтому телефонные каналы, передаваемые по радио, обычно ограничены полосой пропускания около четырех килогерц. Чем меньше используемая информационная полоса пропускания, тем больше речевых каналов может быть передано в заданной полосе пропускания несущей, и тем более экономичной будет система.