Asosiy radiotexnika jarayonlari va ularning xususiyatlari. Radiotexnika signallari

Asosiy radiotexnika jarayonlari

1. 
   Asl xabarni elektr signaliga aylantirish.
2. 
   Yuqori chastotali tebranishlarni hosil qilish.
3. 
   Tebranishlarni boshqarish (modulyatsiya).
4. 
   Qabul qilgichdagi zaif signallarni kuchaytirish.
5. 
   Xabarni yuqori chastotali tebranishdan ajratish (aniqlash va dekodlash).

Radio sxemalari va usullari

ularning tahlili

Sxemalarning tasnifi

Va signallar va tebranishlarning sanab o'tilgan o'zgarishlarini amalga oshirish uchun ishlatiladigan elementlarni quyidagi asosiy sinflarga bo'lish mumkin:

Doimiy parametrlarga ega chiziqli sxemalar;

O'zgaruvchan parametrlarga ega chiziqli sxemalar;

Chiziqli bo'lmagan sxemalar.
^ Doimiy parametrlarga ega chiziqli sxemalar

Siz quyidagi ta'riflardan harakat qilishingiz mumkin:

1. 
   Elektr zanjiri, agar unga kiritilgan elementlar kontaktlarning zanglashiga olib keladigan tashqi kuchga (kuchlanish, oqim) bog'liq bo'lmasa, chiziqli hisoblanadi.
2. 
   Chiziqli zanjir superpozitsiya (qoplamali) tamoyiliga bo'ysunadi.

,

Bu erda L - kontaktlarning zanglashiga olib kirish signaliga ta'sirini tavsiflovchi operator.

Chiziqli zanjirda bir nechta tashqi kuchlar harakat qilganda, kontaktlarning zanglashiga olib borishi (oqim, kuchlanish) kuchlarning har biri uchun alohida topilgan eritmalarning superpozitsiyasi (superpozitsiyasi) bilan aniqlanishi mumkin.

Aks holda: chiziqli zanjirda individual ta'sirlardan ta'sirlar yig'indisi ta'sirlar yig'indisidan ta'sirga to'g'ri keladi.

1. 
   Doimiy parametrlarga ega bo'lgan chiziqli zanjirdagi har qanday o'zboshimchalik bilan murakkab harakatlar uchun yangi chastotalarning tebranishlari paydo bo'lmaydi.

^ O'zgaruvchan chiziqli sxemalar

Bu davrlar bo'lib, ularning bir yoki bir nechta parametrlari vaqt o'tishi bilan o'zgaradi (lekin kirish signaliga bog'liq emas). Bunday zanjirlar ko'pincha chiziqli deb ataladi. parametrik.

Oldingi paragrafdagi 1 va 2 xususiyatlar ushbu sxemalar uchun ham amal qiladi. Biroq, hatto eng oddiy harmonik effekt ham o'zgaruvchan parametrlarga ega chiziqli zanjirda chastota spektri bilan murakkab tebranish hosil qiladi.
^ Chiziqli bo'lmagan sxemalar

Radio sxemasi, agar u parametrlari kirish signali darajasiga bog'liq bo'lgan bir yoki bir nechta elementlarni o'z ichiga olsa, chiziqli emas. Eng oddiy chiziqli bo'lmagan element dioddir.

Chiziqli bo'lmagan sxemalarning asosiy xususiyatlari:

1. 
   Chiziqli bo'lmagan sxemalarga (va elementlarga) superpozitsiya printsipi qo'llanilmaydi.
2. 
   Chiziqli bo'lmagan sxemaning muhim xususiyati signal spektrini o'zgartirishdir.

^ Signal tasnifi

Axborot nuqtai nazaridan signallarni deterministik va tasodifiylarga bo'lish mumkin.

Deterministik har qanday signal chaqiriladi, uning lahzali qiymatini istalgan vaqtda bir ehtimollik bilan bashorat qilish mumkin.

TO tasodifiy lahzali qiymatlari oldindan ma'lum bo'lmagan va faqat ma'lum bir ehtimollik bilan birdan kam bo'lgan holda bashorat qilinishi mumkin bo'lgan signallarni o'z ichiga oladi.

Foydali tasodifiy signallar bilan bir qatorda, nazariy va amaliyotda tasodifiy shovqin - shovqin bilan kurashish kerak. Kerakli tasodifiy signallar, shuningdek, shovqinlar ko'pincha atama bilan birlashtiriladi tasodifiy tebranishlar yoki tasodifiy jarayonlar.

Radioaloqa kanalidagi signallar ko'pincha quyidagilarga bo'linadi nazorat signallari va yana radio signallari; birinchisi modulyatsiya qiluvchi, ikkinchisi esa modulyatsiyalangan tebranishlar deb tushuniladi.

Zamonaviy radioelektronikada ishlatiladigan signallarni quyidagi sinflarga bo'lish mumkin:

Hajmi bo'yicha o'zboshimchalik va vaqt bo'yicha uzluksiz (analog);

Hajmi bo'yicha o'zboshimchalik va vaqt bo'yicha diskret (diskret);

Kattalik bo'yicha kvantlangan va vaqt bo'yicha uzluksiz (kvantlangan);

Kattalikda kvantlangan va vaqt bo'yicha diskret (raqamli).
^ Deterministik xarakteristikalar

signallari

Energiya xususiyatlari

Haqiqiy signal s (t) ning asosiy energiya xarakteristikalari uning kuchi va energiyasidir.

Bir lahzali quvvat s (t) lahzali qiymatning kvadrati sifatida aniqlanadi:

T 2, t 1 oraliqdagi signal energiyasi oniy quvvatning integrali sifatida aniqlanadi:

.

Munosabat

Bu t 2, t 1 oralig'ida o'rtacha signal kuchi uchun mantiqiy.
^ To'lqin shaklining o'zboshimchalik bilan ifodalanishi

elementar tebranishlar yig'indisi sifatida

Signallar nazariyasi va ularni qayta ishlash uchun berilgan f (x) funksiyani j n (x) funksiyalarning turli ortogonal tizimlariga kengaytirish muhim ahamiyatga ega. Har qanday signal umumiy Furye seriyasi sifatida ifodalanishi mumkin:

,

Bu erda C i - og'irlik koeffitsientlari,

J i - ortogonal kengayish funktsiyalari (asosiy funktsiyalar).

Asosiy funktsiyalar uchun quyidagi shart bajarilishi kerak:

Agar signal t 1 dan t 2 gacha bo'lgan oraliqda aniqlangan bo'lsa, u holda

Bazis funksiyasining normasi.

Agar funktsiya ortonormal bo'lmasa, uni shu tarzda kamaytirish mumkin. n ortishi bilan C n kamayadi.

Faraz qilaylik, bazis funksiyalar to‘plami (j n) berilgan. Umumlashtirilgan Furye qatorida bazis funksiyalar to‘plamini va belgilangan sonli atamalarni belgilashda Furye qatori asl funktsiyani aniqlashda minimal ildiz o‘rtacha kvadrat xatosiga ega bo‘lgan asl funktsiyaning taqribanligini beradi. Umumiy Furye qatori beradi

Bunday qator minimal o'rtacha xato (xato) beradi.

Signalni eng oddiy funktsiyalarga ajratishning ikkita muammosi mavjud:

1. 
   ^ Eng oddiy ortogonal funktsiyalarga aniq parchalanish (signal analitik modeli, signal xatti tahlili).

Bu vazifa trigonometrik asosli funktsiyalarda amalga oshiriladi, chunki ular eng oddiy shaklga ega va chiziqli zanjirlardan o'tganda o'z shakllarini saqlaydigan yagona funktsiyalardir; ushbu funktsiyalardan foydalanganda siz ramziy usuldan foydalanishingiz mumkin ().

1. 
   ^ Jarayon signallari va xarakteristikalarining yaqinlashishi umumlashtirilgan qator a'zolari sonini minimallashtirish talab qilinganda. Bularga quyidagilar kiradi: Chebishev, Ermit, Legendre ko'phadlari.

^ Davriy signallarning garmonik tahlili

Trigonometrik funktsiyalarda Furye qatoridagi davriy signal s (t) ni kengaytirganda, biz ortogonal tizim sifatida olamiz.

Ortogonallik oralig'i funksiya normasi bilan belgilanadi

Funktsiyaning davrdagi o'rtacha qiymati.

- uchun asosiy formula

Furye seriyasining ta'riflari

Modul juft funksiya, faza toq funksiyadir.

K-son uchun juftlikni ko'rib chiqing

- Furye seriyasining kengayishi


^ Davriy signallarning spektrlariga misollar

1. 
   To'rtburchaklar tebranish... Shunga o'xshash ikkilanish, tez-tez chaqiriladi mendir(Meander - yunoncha "zeb-ziynat" degan ma'noni anglatadi) o'lchash texnologiyasida ayniqsa keng qo'llaniladi.

^ Davriy bo'lmagan signallarning garmonik tahlili

Signal s (t) intervalda (t 1, t 2) noldan farq qiluvchi qandaydir funksiya ko rinishida berilsin. Bu signal integral bo'lishi kerak.

Intervalni (t 1, t 2) o'z ichiga olgan T cheksiz vaqt oralig'ini oling. Keyin. Davriy bo'lmagan signalning spektri doimiydir. Berilgan signalni Furye seriyasi sifatida ko'rsatish mumkin , qayerda

Bunga asoslanib, biz quyidagilarni olamiz:

T®µ bo‘lgani uchun yig‘indini integrallash bilan, W 1 ni dW va nW 1 ni Vt ga almashtirish mumkin. Shunday qilib, biz qo‘sh Furye integraliga o‘tamiz.

,

signalning spektral zichligi qayerda. Interval (t 1, t 2) ko'rsatilmaganda, integral cheksiz chegaralarga ega. Bu mos ravishda teskari va to'g'ri Furye konvertatsiyasi.

Davriy bo'lmagan signalning uzluksiz spektri (spektral zichlik moduli) konverti va davriy signalning chiziqli spektri konvertining ifodalarini solishtirsak, ular shakli bir-biriga mos kelishi, lekin masshtab jihatidan farq qilishi ko'rinadi. .

Binobarin, spektral zichlik S (W) kompleks Furye qatorining barcha asosiy xususiyatlariga ega. Ya'ni, siz qayerda yozishingiz mumkin

, a .

Spektral zichlik moduli gʻalati funksiya boʻlib, uni amplituda-chastota javobi sifatida koʻrish mumkin. Dalil - faza-chastota javobi sifatida qaraladigan toq funksiya.

Bunga asoslanib, signalni quyidagicha ifodalash mumkin

Modulning tekisligi va fazaning g'alatiligidan kelib chiqadiki, birinchi holatda integratsiya juft, ikkinchisida - V ga nisbatan toq bo'ladi. Shuning uchun ikkinchi integral nolga teng (toq funktsiya ichidagi g'alati funktsiya) hatto chegaralar) va nihoyat.

E'tibor bering, W = 0 da spektral zichlik ifodasi egri chiziq ostidagi maydonga teng s (t)

.
^ Furye o'zgartirish xususiyatlari

Vaqt siljishi

Ixtiyoriy shakldagi s 1 (t) signal spektral zichligi S 1 (Vt) bo'lsin. Agar bu signal t 0 vaqtga kechiktirilsa, s 2 (t) = s 1 (t-t 0) vaqtning yangi funksiyasini olamiz. Signalning spektral zichligi s 2 (t) quyidagicha bo'ladi ... Keling, yangi o'zgaruvchini kiritamiz. Bu yerdan .

Har qanday signal o'zining spektral zichligiga ega. Signalning vaqt o'qi bo'ylab siljishi uning fazasining o'zgarishiga olib keladi va bu signalning moduli signalning vaqt o'qidagi holatiga bog'liq emas.

^ Vaqt shkalasini o'zgartirish

Signal s 1 (t) vaqt ichida siqilgan bo'lsin. Yangi signal s 2 (t) asl munosabat bilan bog'liq.

Pulsning davomiyligi s 2 (t) dastlabki vaqtdan n marta qisqa. Siqilgan zarba spektral zichligi ... Keling, yangi o'zgaruvchini kiritamiz. qabul qilamiz.

Signal n marta siqilganda uning spektri bir xil songa kengayadi. Bunda spektral zichlikning moduli n marta kamayadi. Signal vaqt o'tishi bilan cho'zilganida, spektr torayadi va spektral zichlik moduli ortadi.

^ Tebranish spektrining siljishi

Signal s (t) ni garmonik signal cos (w 0 t + q 0) ga ko'paytiramiz. Bunday signalning spektri

Biz uni 2 ta integralga ajratamiz.

Olingan nisbatni quyidagi shaklda yozish mumkin

Shunday qilib, s (t) funktsiyani garmonik tebranish bilan ko'paytirish spektrning ± w 0 ga siljigan 2 qismga bo'linishiga olib keladi.

^ Signalning differentsiatsiyasi va integratsiyasi

S 1 (Vt) spektral zichlikka ega s 1 (t) signal berilsin. Ushbu signalni farqlash nisbatini beradi ... Integratsiya ifodaga olib keladi .

^ Signal qo'shilishi

s 1 (t) va s 2 (t) signallarni S 1 (V) va S 2 (Vt) spektrlari bilan qo‘shganda umumiy signal s 1 (t) + s 2 (t) S 1 spektriga to‘g‘ri keladi. (W) + S 2 (W) (chunki Furye konvertatsiyasi chiziqli operatsiyadir).

^ Ikkita signal mahsuloti

Bo'lsin. Bu signal spektrga mos keladi

Funksiyalarni Furye integrallari ko‘rinishida ifodalaylik.

Ikkinchi integralni S (W) ifodasiga qo'yib, biz hosil bo'lamiz

Shuning uchun .

Ya'ni, vaqtning ikki funksiyasi mahsulotining spektri ularning spektrlarining konvolyutsiyasiga teng (1 / 2p koeffitsienti bilan).

Agar , keyin signal spektri bo'ladi .

^ Chastota va vaqtning o'zaro teskariligi

Furye konvertatsiyasida

1. 
   Vaqtga nisbatan s (t) juft funksiya bo‘lsin.

Keyin. Nosimmetrik chegaralarda toq funksiyaning ikkinchi integrali nolga teng bo'lgani uchun. Ya'ni, S (W) funktsiyasi haqiqiy va hatto V ga nisbatan.

s (t) juft funksiya deb faraz qilsak. s (t) ni shunday yozamiz ... W ni t bilan, tni esa W bilan almashtiramiz, olamiz .

Agar spektr har qanday signalning shakliga ega bo'lsa, u holda bu spektrga mos keladigan signal shunga o'xshash signal spektrining shaklini takrorlaydi.
^ Davriy bo'lmagan signal spektrida energiya taqsimoti

f (t) = g (t) = s (t) bo'lgan ifodani ko'rib chiqaylik. Bunday holda, bu integral ga teng. Bu nisbat Parseval tengligi deyiladi.

Energiya o'tkazuvchanligini hisoblash: , qayerda , a .
^ Davriy bo'lmagan signallarning spektrlariga misollar

To'rtburchak impuls

Ifodasi bilan aniqlanadi

Spektral zichlikni toping

.
Pulsning cho'zilishi (cho'zilishi) bilan nollar orasidagi masofa kamayadi, S (0) qiymati ortadi. Funktsiya modulini chastotali javob sifatida, argumentini esa to'rtburchak impuls spektrining fazaviy javobi sifatida ko'rib chiqish mumkin. Har bir belgining teskari o'zgarishi p ga faza o'sishini hisobga oladi.

Vaqtni pulsning o'rtasidan emas, balki old tomondan hisoblaganda, impuls spektrining fazaviy javobi pulsning vaqt bo'yicha siljishini hisobga oladigan atama bilan to'ldirilishi kerak (natijadagi faza javobi nuqta chiziq bilan ko'rsatilgan. ).

Qo'ng'iroq shaklidagi (Gauss) puls

Ifodasi bilan aniqlanadi. Doimiy a puls amplitudasining e -1/2 darajasida aniqlanadigan puls davomiyligining yarmini anglatadi. Shunday qilib, pulsning to'liq davomiyligi.

Signalning spektral zichligi .

Qulaylik uchun ko'rsatkichni yig'indining kvadratiga to'ldiramiz , bu erda d miqdori shartdan aniqlanadi , qayerda. Shunday qilib, spektral zichlik ifodasi shaklga tushirilishi mumkin .

Yangi o'zgaruvchiga o'tish olish ... Ushbu ifodaga kiruvchi integral teng ekanligini hisobga olib, biz nihoyat olamiz , qayerda .

Puls spektrining kengligi

Gauss impulsi va uning spektri bir xil funktsiyalar bilan ifodalanadi va simmetriya xususiyatiga ega. Buning uchun impuls davomiyligining tarmoqli kengligiga nisbati maqbuldir, ya'ni ma'lum bir impuls davomiyligi uchun Gauss pulsi minimal tarmoqli kengligiga ega.

delta puls (bir puls)

Signal nisbat bilan beriladi ... Yuqoridagi impulslardan t ni nolga moyil qilib olish mumkin.

Ma'lumki, shuning uchun bunday signalning spektri doimiy bo'ladi (bu puls maydoni birlikka teng).

Bunday impulsni yaratish uchun barcha harmonikalar kerak.

Eksponensial impuls

Shaklning signali, c> 0.

Signal spektri quyidagicha topiladi

Signalni boshqa shaklda yozamiz .

Agar, keyin. Bu shuni anglatadiki, biz bitta sakrashni olamiz. Da signal spektri uchun quyidagi ifodani olamiz .




Shunday qilib, modul

Radio signallari
Modulyatsiya

Signal berilsin, unda A (t) - amplituda modulyatsiyasi, w (t) - chastota modulyatsiyasi, j (t) - fazali modulyatsiya. Oxirgi ikkitasi burchakli modulyatsiyani hosil qiladi. W chastotasi signal spektrining eng yuqori chastotasi W (xabar egallagan spektrning kengligi) bilan solishtirganda katta bo'lishi kerak.

Modulyatsiyalangan tebranish spektrga ega bo'lib, uning tuzilishi uzatilayotgan xabarning spektriga ham, modulyatsiya turiga ham bog'liq.

Modulyatsiyaning bir necha turlari mumkin: uzluksiz, pulsli, impuls-kod.
^ Amplituda modulyatsiyasi

Amplitudali modulyatsiyalangan tebranishning umumiy ifodasi quyidagicha

A (t) konvertining xarakteri uzatilayotgan xabar turiga qarab belgilanadi.

Agar signal xabar bo'lsa, modulyatsiyalangan to'lqin shaklining konverti sifatida ifodalanishi mumkin. Bu erda W - modulyatsiya chastotasi, g - konvertning boshlang'ich bosqichi, k - mutanosiblik koeffitsienti, DA m - amplitudaning mutlaq o'zgarishi. Munosabat - modulyatsiya omili. Bunga asoslanib, siz yozishingiz mumkin. Keyin amplituda modulyatsiyalangan tebranish quyidagi ko'rinishda yoziladi.

Buzilmagan modulyatsiya bilan (M £ 1) tebranish amplitudasi oldin .

Maksimal qiymat eng yuqori quvvatga mos keladi. Modulyatsiya davridagi o'rtacha quvvat.

Amplitudali modulyatsiyalangan signalni uzatish quvvati oddiy signalni uzatishdan kattaroqdir.

Amplituda modulyatsiyalangan signal spektri

Modulyatsiyalangan tebranish ifoda bilan aniqlansin

Biz bu ifodani o'zgartiramiz

Birinchi atama asl modulyatsiyalanmagan tebranishdir. Ikkinchi va uchinchisi modulyatsiya jarayonida paydo bo'ladigan tebranishlardir.Bu tebranishlarning chastotalari (w 0 ± Vt) yon modulyatsiya chastotalari deyiladi. Spektr kengligi 2 Vt.

Signal yig'indisi bo'lgan holatda , qayerda, va. Bundan tashqari, qayerda .

Bu erdan olamiz

Modulyatsiya qiluvchi signal spektrining tarkibiy qismlarining har biri mustaqil ravishda ikkita yon chastotani (chap va o'ng) hosil qiladi. Bu holda spektrning kengligi modulyatsiya qiluvchi signalning maksimal chastotasining 2W 2 = 2W max 2 ni tashkil qiladi.

Vektor diagrammasida vaqt o'qi burchak chastotasi bilan soat yo'nalishi bo'yicha aylanadi w 0 (hisoblash gorizontal o'qdan). Yon bo'laklarning amplitudalari va fazalari doimo bir-biriga teng, shuning uchun ularning hosil bo'lgan DF vektori doimo OD chizig'i bo'ylab yo'naltirilgan bo'ladi. Olingan OF vektori burchak holatini o'zgartirmasdan faqat amplitudada o'zgaradi.

Signal bo'lsin, uni boshqa shaklda yozamiz.

Spektr signalga mos keladi , bu erda va S A - konvertning spektral zichligi. Shunday qilib, spektrning yakuniy ifodasi keladi

Bu d-funktsiyaning strobing harakati bilan izohlanadi, ya'ni w ± w n chastotalardan tashqari barcha komponentlar nolga teng (bular d-funktsiyasi nolga teng bo'lgan qiymatlar). Spektr diskret bo'lmasa ham, yon komponentlar mavjud.
^ Chastotani modulyatsiya qilish

Chastotali modulyatsiyalangan to'lqin shakli bo'lsin. Biroq, chastota fazaning hosilasidir. Agar siz fazani o'zgartirsangiz, u holda joriy chastota ham o'zgaradi.

Chastotani modulyatsiya qilish

,

Chastotaning og'ish amplitudasi qayerda. Qisqasi, keyin nima deb ataymiz chastotali og'ish yoki oddiygina og'ish.

Bu erda w 0 t - joriy fazaning o'zgarishi; burchak modulyatsiyasi indeksidir.

Aytaylik, qayerda .

,

Bu erda m - modulyatsiya koeffitsienti.

Shunday qilib, indeks bilan harmonik faza modulyatsiyasi og'ish bilan chastotali modulyatsiyaga teng.

Harmonik modulyatsiya qiluvchi signal bilan FM va PM o'rtasidagi farq faqat aniqlanishi mumkin modulyatsiya chastotasini o'zgartirish orqali.

FM og'ishida V.

FM da, miqdor modulyatsiya qiluvchi kuchlanishning amplitudasiga mutanosib va ​​modulyatsiya chastotasiga bog'liq emasV.

Monoxromatik tayanch tarmoqli signal uchun fazali modulyatsiya va chastotali modulyatsiya farqlanmaydi.
^ Burchak modulyatsiyasidagi signal spektri

Belanchak berilsin

Ikkita amplitudali modulyatsiyalangan signal mavjud. Bir-biridan farq qiladigan bunday komponentlar deyiladi kvadratik komponentlar.

Bo'lsin. Bu xuddi shunday. Bu erda q 0 = 0, g = 0.

Cos va sin davriy funktsiyalar bo'lib, Furye qatorida kengaytirilishi mumkin

J (m) - 1-turdagi Bessel funksiyasi.

Burchak modulyatsiyasi spektri amplitudali modulyatsiya spektridan farqli ravishda cheksiz katta.

Burchak modulyatsiyasi bilan chastotali modulyatsiyalangan tebranish spektri, hatto 1 chastotali modulyatsiya bilan ham, tashuvchi chastotasi atrofida guruhlangan cheksiz sonli harmonikalardan iborat.

Kamchiliklari: spektri juda keng.

Afzalliklari: eng shovqinga qarshi.

m bo'lganda vaziyatni ko'rib chiqing<< 1.

Agar m juda kichik bo'lsa, u holda spektrda faqat 2 ta yon chastota mavjud.

Spektr kengligi (m<< 1) будет равна 2W.

Agar m = 0,5¸1 bo'lsa, u holda w ± 2 Vt bo'lgan ikkinchi yon chastotalar juftligi paydo bo'ladi. Spektr kengligi 4 Vt.

Agar m = 1¸2 bo'lsa, uchinchi va to'rtinchi harmonikalar w ± 3W, w ± 4W paydo bo'ladi.

Spektr kengligi m juda katta

SHS = 2mW = 2w d

Agar modulyatsiya indeksi birdan ancha kichik bo'lsa, bunday modulyatsiya deyiladi tez, keyin w d<< W.

Agar m >> 1 bo'lsa, bu sekin modulyatsiya, keyin w d >> W.
^ Chastotali modulyatsiyalangan RF spektri

to'ldirish

, qayerda

Qayerda,

Chiziqli chastotali modulyatsiyalangan signalning asosiy parametri (chirp) yoki chiyillash signalining asosi.

B ham ijobiy, ham salbiy bo'lishi mumkin.

Aytaylik, b> 0

Signal spektri 2 komponentdan iborat:

1 - chastotasi yaqinidagi portlash w haqida;

2 - -w o chastotasiga yaqin portlash.

Ijobiy chastotalar hududida spektral zichlikni aniqlashda ikkinchi atama bekor qilinishi mumkin.

Ko'rsatkichni to'liq kvadratga to'ldiring

, bu erda C (x) va S (x) Fresnel integrallari

Chirp spektral zichlik moduli

Chirp signalining spektral zichligi fazasi

m qanchalik katta bo'lsa, spektr shakli spektrning kengligi bilan to'rtburchaklar shakliga yaqinroq bo'ladi. Fazaviy bog'liqlik kvadratikdir.

m katta qiymatlarga moyil bo'lsa, chastota javobining shakli to'rtburchaklar shaklida bo'ladi va faza ikki qismdan iborat:

1). parabola beradi

2). uchun intiladi

Katta m uchun va:

Keyin modulning qiymati:.
Aralash amplituda-chastota modulyatsiyasi

Kosinus kvadraturasi to'lqin shakli spektral zichligi at = 0 bo'ladi

Sinus kvadratura tebranish spektrini aniqlashda faza burchagi -90 ° ga teng bo'lishi kerak. Demak,

Shunday qilib, nihoyat, tebranishning spektral zichligi ifoda bilan aniqlanadi

O'zgaruvchiga o'tsak, olamiz

.

Aralash amplituda-chastota modulyatsiyasi bilan signal spektrining tuzilishi A (t) va q (t) funktsiyalarning nisbati va shakliga bog'liq.

Chastotani modulyatsiya qilish bilan g'alati harmonikalarning fazalari 180 ° ga o'zgaradi. Ayrim A (t) va q (t) nisbatlar uchun ham chastotada, ham amplitudada bir vaqtda modulyatsiya qilish spektr simmetriyasining nafaqat fazada, balki amplitudada ham buzilishiga olib keladi.

Agar q (t) t ning toq funksiyasi bo'lsa, u holda har qanday A (t) uchun chiqish signalining spektri assimetrikdir.

A (t) juft funktsiya bo'lsin, u holda A c (t) juft, A s (t) toq, sof haqiqiy, W ga nisbatan simmetrik, juft va sof xayoliy, W ga nisbatan assimetrik va g'alati.

j omilni hisobga olgan holda chiqish tebranish spektri haqiqiydir.Natijada spektr assimetrik, lekin w = 0 ga nisbatan u simmetrikdir. Xuddi shu natijani toq funksiya A (t) uchun ham olish mumkin. Bunday holda, spektr faqat xayoliy va g'alati bo'ladi.

Chiqish spektrining simmetriyasi uchun t ga nisbatan A (t) juft yoki toq bo'lgan taqdirda, hatto q (t) talab qilinadi. Agar A (t) juft va toq funktsiyalar yig'indisi bo'lsa, u holda chiqish spektri har qanday sharoitda assimetrikdir.

Chirpning fazasi juft, amplitudasi esa teng.

Va

Chiqish spektri nosimmetrikdir.

1. 
   A (t) = juft funksiya + toq funksiya, q (t) esa juft funktsiyadir.

Aytaylik, qaerda .

Spektr assimetrik bo'lib chiqdi.
Tor polosali signal

Bu signal egallagan chastota diapazoni tashuvchining chastotasidan sezilarli darajada past bo'lgan har qanday signalni anglatadi:.

Bu erda A s (t) - faza ichidagi amplituda, B s (t) - kvadratura amplitudasi.

Tor polosali signalning murakkab amplitudasi .

,

Aylanish operatori qayerda.

Eng oddiy ikkilanish shaklida taqdim etilishi mumkin , qayerda. Bu ifodada konvert A (t), taxminan A dan farqli o'laroq, vaqtning funksiyasi bo'lib, uni berilgan a (t) funktsiyani saqlash shartidan kelib chiqib aniqlash mumkin.

Ushbu iboradan ko'rinib turibdiki, yangi A (t) funksiya mohiyatan an'anaviy ma'noda "konvert" emas, chunki u a (t) egri chizig'ini kesishi mumkin (A (t) nuqtalarga tegish o'rniga). maksimal qiymat). Ya'ni, biz konvert va chastotani to'g'ri aniqlamadik. Bir lahzali chastota usuli mavjud - chastotani aniqlash uchun Gilbert usuli.

Agar signal bo'lsa

Signalning to'liq fazasi va oniy chastotasi

Jismoniy konvert .

Faraz qilaylik, biz mos yozuvlar chastotasini w o emas, balki w o + Dw tanladik, keyin

, qayerda.

Birinchidan

Murakkab konvertning moduli jismoniy konvertga teng va chastotani tanlashga bog'liq bo'lmagan doimiydir.

Ikkinchi murakkab konvert xususiyati:

Signal moduli s (t) har doim u s (t) dan kichik yoki teng. Tenglik cos w o t = 1 bo'lganda yuzaga keladi. Bu momentlarda signal hosilasi va konvert hosilasi teng bo'ladi.

Jismoniy konvert maksimal signal amplitudasiga mos keladi.

Murakkab konvertni bilib, siz uning spektrini va u orqali signalning o'zini topishingiz mumkin.

,

.

G (w) ni bilib, biz U s (t) ni topamiz.

(-b-jt) ga ko'paytiring va mos ravishda haqiqiy va xayoliy qismlarni oling , ... Bu erdan amplituda bo'ladi .
^ Analitik signal

s (t) sifatida belgilangan signal bo'lsin ... Keling, uni ikki qismga ajratamiz .

Bu ifodada –– analitik signal. Agar siz o'zgaruvchini kiritsangiz. Ya'ni, oldik ... Haqiqiy signal bor , Hilbert konjugat signali ... Analitik signal mavjud .

, –– to‘g‘ridan-to‘g‘ri va teskari Hilbert konvertatsiyasi.
Gilbert usulida tashuvchi va konvertni aniqlash

Signal amplitudasi , uning bosqichi ... Bir lahzali chastota qiymati .

Misol: . .

–– konvertning aniq ta’rifi. Hilbert usulidan foydalanish konvertning aniq va mutlaqo ishonchli qiymatlarini va signalning oniy chastotasini berishga imkon beradi.

–– har qanday signal Furye seriyasida kengaytirilishi mumkin.

–– Hilbert konjugat signali.

Agar signal Furye qatori bilan emas, balki Furye integrali bilan ifodalansa, quyidagi munosabatlar o‘rinli bo‘ladi. , .
^ Analitik signal xususiyatlari

1. 
   Analitik signalning z s (t) konjugat signali z s * (t) ko'paytmasi dastlabki (fizik) signal s (t) konvertining kvadratiga teng.

Aks holda, qayerda.
Tor polosali jarayon uchun Hilbert transformatsiyasi

Keling, keyin Hilbert konjugat signali .

Bunga asoslanib, biz olamiz

Gilbert transformlarining xossalari

–– Hilbert konvertatsiyasi, bu yerda N () transformatsiya operatori.

Misol... s (t) signali ideal past chastotali signaldir.

Chastota va vaqt xususiyatlari

radio sxemalari

Chiziqli faol bipolyar tarmoq bo'lsin.

1. Transfer funksiyasi ... U kirish signaliga nisbatan chiqish signalining o'zgarishini tavsiflaydi. Modul chastotali javob yoki oddiygina chastotali javob deb ataladi. Argument faza-chastotali javob yoki oddiygina fazadir.

2. Impulsli javob –– zanjirning bitta impulsga reaktsiyasi. Vaqt o'tishi bilan signalning o'zgarishini tavsiflaydi. O'tkazish funktsiyasi bilan bog'lanish teskari va to'g'ridan-to'g'ri Furye konvertatsiyasi (mos ravishda) orqali amalga oshiriladi. ... Yoki Laplas konvertatsiyasi orqali .

3. Vaqtinchalik funktsiya zanjirning bir marta sakrashga reaktsiyasidir. Bu t vaqt ichida signalning to'planishi.
^ Aperiodik kuchaytirgich

Eng oddiy aperiodik kuchaytirgichning ekvivalent sxemasi. Kuchaytiruvchi qurilma ichki o'tkazuvchanlik G i = 1 / R i bo'lgan oqim manbai SE 1 shaklida taqdim etiladi. Imkoniyat C faol elementning elektrodlararo sig'imini va R n yuk qarshiligini manyovrlovchi tashqi kontaktlarning zanglashiga olib keladigan sig'imini o'z ichiga oladi.
Bunday kuchaytirgichning uzatish funktsiyasi

,

bu erda S - faol elementning qiyaligi, E 1 - kirishdagi kuchlanish.

Maksimal daromad (da) ... Bu yerdan , kechikish vaqti qayerda.

O'tkazish xarakteristikasi moduli –– OFK. Ya'ni, bu kuchaytirgich faqat ma'lum bir chastota diapazonidagi signalni o'tkazadi. PFC –– .

Yuqoridagilardan ko'rinib turibdiki, aloqa kanali orqali uzatish jarayonida signal qanday turli xil o'zgarishlarga duchor bo'ladi. Ushbu jarayonlarning ba'zilari, ularning maqsadi, shuningdek, uzatiladigan xabarlarning tabiatidan qat'i nazar, aksariyat radiotexnika tizimlari uchun majburiydir. Keling, ushbu asosiy jarayonlarni sanab o'tamiz va shu bilan birga, ularning asosiy xususiyatlarini 2-rasmda ko'rsatilgan radiotexnika kanalining umumlashtirilgan sxemasiga bog'liq holda qayd etamiz. 1.1.

Asl xabarni elektr signaliga aylantirish va kodlash... Nutq va musiqani uzatishda bunday o'zgartirish mikrofon yordamida, tasvirlarni (televidenie) uzatishda - uzatuvchi quvurlar (masalan, superortikon) yordamida amalga oshiriladi. Yozma xabarni (radiotelegrafiya) uzatishda birinchi navbatda kodlash amalga oshiriladi, ya'ni matnning har bir harfi standart belgilar kombinatsiyasi (masalan, Morze alifbosidagi nuqta, tire va pauzalar) bilan almashtiriladi, keyin esa standartga aylantiriladi. elektr signallari (masalan, turli xil davomiylikdagi impulslar yoki turli xil polarite).

Shuni ta'kidlash kerakki, shakldagi sxema. 1.1 ma'lumot aloqa kanalining "boshida", ya'ni to'g'ridan-to'g'ri uzatuvchida kiritilgan holatga mos keladi. Vaziyat biroz boshqacha, masalan, radioto'lqinning nishondan bo'sh kosmosda aks etishi natijasida nishon haqidagi ma'lumotlar (diapazon, balandlik, tezlik va boshqalar) kiritilgan radar kanalida.

Yuqori chastotali tebranishlarni yaratish... Yuqori chastotali generator tashuvchi chastotali tebranishlarning manbai hisoblanadi. Radioaloqa kanalining maqsadiga qarab, tebranish kuchi vattning mingdan bir qismidan millionlab vattgacha o'zgaradi. Tabiiyki, ushbu generatorlarning dizayn shakllari va o'lchamlari har xil - eng oddiy kichik o'lchamli elementdan ulkan texnik tuzilishgacha.

Yuqori chastotali generatorning asosiy xarakteristikalari chastota va diapazon (bir ish chastotasidan ikkinchisiga tez o'tish qobiliyati), quvvat va samaradorlikdir. Vibratsiya chastotasining barqarorligi ayniqsa muhimdir. Bu borada radiotexnika alohida mavqega ega. Radio to'lqinlarining tarqalish shartlari va signal chastotalarining keng spektri juda yuqori tashuvchi chastotalardan foydalanishni talab qiladi. Interferentsiya fonida signalni qayta ishlash shartlari va turli radiokanallar o'rtasidagi o'zaro shovqinlarni yumshatish zarurati chastotaning mutlaq o'zgarishining maksimal mumkin bo'lgan qisqarishiga erishish zarurligini ta'minlaydi. Bu nisbiy chastota barqarorligi uchun juda qattiq talablarga olib keladi.

Tebranishlarni boshqarish (modulyatsiya)... Modulyatsiya jarayoni uzatilayotgan xabar qonuniga muvofiq yuqori chastotali tebranishning bir yoki bir nechta parametrlarini o'zgartirishdan iborat. Modulyatsiya qiluvchi signalning chastotalari, qoida tariqasida, generatorning tashuvchi chastotasiga nisbatan kichikdir Modulyatsiyani amalga oshirish uchun odatda radio zanjiriga kiritilgan elektron qurilmalar elektrodlari potentsialini o'zgartirishga asoslangan turli xil usullar qo'llaniladi. uzatuvchi qurilma. Modulyatsiya jarayonining asosiy xarakteristikasi yuqori chastotali tebranish parametrining o'zgarishi va modulyatsiya qiluvchi signal o'rtasidagi muvofiqlik darajasidir.

Qabul qiluvchida zaif signallarni kuchaytirish... Qabul qiluvchi antenna uzatuvchi antenna tomonidan chiqariladigan energiyaning arzimas qismini ushlaydi.Uzatish va qabul qilish stansiyalari orasidagi masofaga, antenna nurlanishining yo'nalishi darajasiga va radioto'lqinlarning tarqalish shartlariga qarab, qabul qiluvchining kirish qismidagi quvvat. 10 -10 ... 10 -14 Vt. Qabul qilgichning chiqishida signalni ishonchli ro'yxatdan o'tkazish uchun millivatt, vatt birliklari yoki undan ko'p quvvat talab qilinadi. Bundan ko'rinib turibdiki, qabul qilgichdagi daromad quvvat bo'yicha 10 7 ... 10 14 yoki kuchlanish bo'yicha 10 4 ... 10 7 ga yetishi kerak.

Zamonaviy qabul qiluvchilarda mikrovolt tartibidagi kirish kuchlanishlarida ishonchli signalni ro'yxatga olish ta'minlanadi. Ushbu murakkab muammoni hal qilish zamonaviy elektronika yutuqlari tufayli mumkin bo'ldi. Qabul qilgichning barqarorligini ta'minlashda yuqori daromadni ta'minlaydigan qabul qiluvchi davrlarini qurishning maxsus usullari ham muhim rol o'ynaydi. Ushbu usullar qabul qiluvchi yo'lda tebranish chastotasini konvertatsiya qilishni (pasaytirishni) o'z ichiga oladi, uzatiladigan signalning strukturasi saqlanib qoladigan tarzda amalga oshiriladi (1.1-rasmdagi diagrammada chastotani o'zgartirish jarayoni ko'rsatilmagan). Qabul qiluvchi qurilmalardan tashqari, chastotani o'zgartirish jarayoni turli xil radiotexnika va radio o'lchash asboblarida keng qo'llaniladi.

Qabul qilgichdagi daromad muammosi signalni fon shovqinidan ajratish muammosidan ajralmasdir. Shuning uchun qabul qiluvchining asosiy parametrlaridan biri selektivlikdir, ya'ni chastotada signaldan farq qiluvchi signal va begona ta'sirlar (aralashuv) yig'indisidan foydali signallarni ajratish qobiliyati. Chastotaning selektivligi rezonansli tebranish davrlari yordamida amalga oshiriladi.

Xabarni yuqori chastotali to'lqin shaklidan ajratish (aniqlash va dekodlash)... Aniqlash modulyatsiyaning teskari jarayonidir. Aniqlash natijasida modulyatsiyalangan tebranishning parametrlaridan biri (amplituda, chastota yoki faza) o'zgarishi bilan bir xil tarzda o'zgarib turadigan kuchlanish (oqim) olinishi kerak. Boshqacha qilib aytganda, uzatilgan xabar qayta tiklanishi kerak. Detektor, qoida tariqasida, qabul qilgichning chiqishida yoqiladi, shuning uchun qabul qiluvchining oldingi qadamlari bilan kuchaytirilgan modulyatsiyalangan tebranish unga qo'llaniladi. Detektorga qo'yiladigan asosiy talab - bu to'lqin shaklining aniq takrorlanishi.

Aniqlangandan so'ng, signal dekodlanadi, ya'ni jarayon kodlashning teskarisidir. Bir qator radiotexnika kanallarida kodlash va dekodlash qo'llanilmaydi.

Ro'yxatda keltirilgan jarayonlarga qo'shimcha ravishda, radiotexnika qurilmalarida turli kuchaytirgichlarda amalga oshiriladigan chastota spektrlarini o'zgartirish, tebranishlarni chastotani o'zgartirmasdan kuchaytirish bilan bog'liq u yoki bu usul keng qo'llaniladi. Ushbu kuchaytirgichlarga quyidagilar kiradi:

Transmitter modulyatori oldida, shuningdek qabul qiluvchining chiqishida ishlatiladigan nazorat signallarining past chastotali kuchaytirgichlari;

Televizion va radar texnologiyasida, shuningdek impulsli radioaloqa tizimlarida qo'llaniladigan qisqa impulslarni kuchaytirgichlar;

Radio uzatuvchi qurilmalarda ishlatiladigan yuqori chastotali yuqori quvvatli kuchaytirgichlar;

Radio qabul qilish va o'lchash asboblarida qo'llaniladigan zaif signallarning yuqori chastotali kuchaytirgichlari.

Yuqorida ta'kidlanganidek, har qanday radiotexnika liniyasiga xos bo'lgan yuqorida aytib o'tilgan jarayonlarga qo'shimcha ravishda, bir qator maxsus holatlarda boshqa ko'plab jarayonlar keng qo'llaniladi: chastotani ko'paytirish va bo'lish, qisqa impulslarni yaratish, turli xil impulslarni modulyatsiya qilish, va boshqalar.

1-bob Radiotexnika signallarining umumiy nazariyasi elementlari

"Signal" atamasi ko'pincha ilmiy-texnik masalalarda emas, balki kundalik hayotda ham uchraydi. Ba'zan, terminologiyaning jiddiyligi haqida o'ylamasdan, biz signal, xabar, ma'lumot kabi tushunchalarni aniqlaymiz. Bu odatda tushunmovchiliklarga olib kelmaydi, chunki "signal" so'zi lotincha "signum" - "belgi" so'zidan kelib chiqqan bo'lib, keng semantik diapazonga ega.

Shunga qaramay, nazariy radiotexnikani tizimli o'rganishni boshlash, iloji bo'lsa, "signal" tushunchasining ma'nosini aniqlashtirish kerak. Qabul qilingan an'anaga ko'ra, signal xabarlarni ko'rsatish, ro'yxatga olish va uzatish uchun xizmat qiladigan ob'ektning jismoniy holatini vaqt o'tishi bilan o'zgartirish jarayoni deb ataladi. Inson faoliyati amaliyotida xabarlar ulardagi ma'lumotlar bilan uzviy bog'liqdir.

“Xabar” va “axborot” tushunchalariga asoslangan masalalar doirasi juda keng. Bu muhandislar, matematiklar, tilshunoslar, faylasuflarning diqqat markazida. 40-yillarda K. Shennon chuqur ilmiy yoʻnalish – axborot nazariyasini rivojlantirishning dastlabki bosqichini yakunladi.

Aytish kerakki, bu erda tilga olingan muammolar, qoida tariqasida, "Radiosxema va signallar" kursi doirasidan tashqariga chiqadi. Shuning uchun, bu kitob signalning jismoniy ko'rinishi va undagi xabarning ma'nosi o'rtasidagi munosabatlarni tasvirlamaydi. Bundan tashqari, xabardagi va oxir-oqibat signaldagi ma'lumotlarning qiymati masalasi muhokama qilinmaydi.

1.1. Radiotexnika signallarining tasnifi

Har qanday yangi ob'ektlar yoki hodisalarni o'rganishni boshlaganda, fan doimo ularning dastlabki tasnifini amalga oshirishga intiladi. Quyida bunday urinish signallarga nisbatan amalga oshiriladi.

Asosiy maqsad - tasniflash mezonlarini ishlab chiqish, shuningdek, keyingisi uchun juda muhim bo'lgan ma'lum bir terminologiyani o'rnatish.

Matematik modellar yordamida signallarni tavsiflash.

Signallarni jismoniy jarayonlar sifatida turli asboblar va qurilmalar - elektron osiloskoplar, voltmetrlar, qabul qiluvchilar yordamida o'rganish mumkin. Ushbu empirik usul sezilarli kamchilikka ega. Eksperimenter tomonidan kuzatilgan hodisalar har doim o'ziga xos, alohida ko'rinishlar sifatida namoyon bo'ladi, ularning asosiy xususiyatlarini baholash, o'zgargan sharoitlarda natijalarni bashorat qilish imkonini beradigan umumlashtirish darajasidan mahrum.

Signallarni nazariy o'rganish va hisoblash ob'ektiga aylantirish uchun ularni matematik tavsiflash usulini ko'rsatish yoki zamonaviy fan tili bilan aytganda, o'rganilayotgan signalning matematik modelini yaratish kerak.

Signalning matematik modeli, masalan, argumenti vaqt bo'lgan funktsional bog'liqlik bo'lishi mumkin. Qoida tariqasida, kelajakda signallarning bunday matematik modellari lotin alifbosining s (t), u (t), f (t) va boshqalar belgilari bilan belgilanadi.

Modelni yaratish (bu holda fizik signal) hodisaning xususiyatlarini tizimli o'rganish yo'lidagi birinchi muhim qadamdir. Avvalo, matematik model signal tashuvchining o'ziga xos xususiyatidan mavhum bo'lishga imkon beradi. Radiotexnikada xuddi shu matematik model oqim, kuchlanish, elektromagnit maydon kuchi va boshqalarni teng muvaffaqiyat bilan tasvirlaydi.

Mavhum usulning matematik model kontseptsiyasiga asoslangan muhim tomoni shundaki, biz signallarning ob'ektiv ravishda hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lgan xususiyatlarini aniq tasvirlash imkoniyatiga ega bo'lamiz. Shu bilan birga, ko'p sonli ikkilamchi belgilar e'tiborga olinmaydi. Misol uchun, aksariyat hollarda eksperimental ravishda kuzatilgan elektr tebranishlariga mos keladigan aniq funktsional bog'liqliklarni tanlash juda qiyin. Shuning uchun tadqiqotchi o'zi uchun mavjud bo'lgan barcha ma'lumotlar to'plamiga asoslanib, signallarning matematik modellari mavjud arsenalidan ma'lum bir vaziyatda jismoniy jarayonni eng yaxshi va eng sodda tarzda tasvirlaydiganlarini tanlaydi. Shunday qilib, modelni tanlash juda ijodiy jarayondir.

Signallarni tavsiflovchi funksiyalar ham real, ham murakkab qiymatlarni qabul qilishi mumkin. Shuning uchun, biz ko'pincha haqiqiy va murakkab signallar haqida gapiramiz. U yoki bu tamoyildan foydalanish matematik qulaylik masalasidir.

Signallarning matematik modellarini bilgan holda, bu signallarni bir-biri bilan solishtirish, ularning o'ziga xosligini va farqini aniqlash va tasniflashni amalga oshirish mumkin.

Bir o'lchovli va ko'p o'lchovli signallar.

Radiotexnika uchun odatiy signal zanjirning terminallaridagi kuchlanish yoki filialdagi oqimdir.

Vaqtning bir funktsiyasi bilan tavsiflangan bunday signal odatda bir o'lchovli deb ataladi. Ushbu kitobda bir o'lchovli signallar ko'pincha o'rganiladi. Biroq, ba'zida shaklning ko'p o'lchovli yoki vektorli signallarini hisobga olish qulay

ba'zi bir o'lchovli signallar to'plamidan hosil bo'ladi. N butun soni bunday signalning o'lchami deb ataladi (terminologiya chiziqli algebradan olingan).

Ko'p o'lchovli signal, masalan, ko'p kutupli terminallardagi kuchlanishlar tizimi.

E'tibor bering, ko'p o'lchovli signal bir o'lchovli signallarning tartiblangan to'plamidir. Shuning uchun, umumiy holatda, komponentlarning har xil tartibidagi signallar bir-biriga teng emas:

Ko'p o'zgaruvchan signal modellari, ayniqsa, murakkab tizimlarning ishlashi kompyuter yordamida tahlil qilingan hollarda foydalidir.

Deterministik va tasodifiy signallar.

Radiotexnik signallarni tasniflashning yana bir printsipi istalgan vaqtda ularning lahzali qiymatlarini aniq bashorat qilish imkoniyati yoki mumkin emasligiga asoslanadi.

Agar signalning matematik modeli shunday bashorat qilishga imkon bersa, u holda signal deterministik deb ataladi. Uni tayinlash usullari har xil bo'lishi mumkin - matematik formula, hisoblash algoritmi va nihoyat, og'zaki tavsif.

Qat'iy aytganda, deterministik signallar, shuningdek, ularga mos keladigan deterministik jarayonlar mavjud emas. Tizimning atrofdagi jismoniy ob'ektlar bilan muqarrar o'zaro ta'siri, xaotik termal tebranishlarning mavjudligi va tizimning dastlabki holati to'g'risida shunchaki to'liq bo'lmagan ma'lumotlar - bularning barchasi bizni haqiqiy signallarni vaqtning tasodifiy funktsiyalari sifatida ko'rib chiqishga majbur qiladi.

Radiotexnikada tasodifiy signallar ko'pincha interferentsiya sifatida namoyon bo'lib, olingan to'lqin shaklidan ma'lumot olishning oldini oladi. Interferentsiyaga qarshi kurashish, radio qabul qilishning shovqinga chidamliligini oshirish muammosi radiotexnikaning asosiy muammolaridan biridir.

"Tasodifiy signal" tushunchasi munozarali bo'lib tuyulishi mumkin. Biroq, unday emas. Masalan, radioteleskop qabul qiluvchining chiqishidagi kosmik nurlanish manbasiga yo'naltirilgan signal xaotik tebranishlardir, ammo ular tabiiy ob'ekt haqida turli xil ma'lumotlarni olib yuradi.

Deterministik va tasodifiy signallar o'rtasida engib bo'lmaydigan chegara yo'q.

Ko'pincha, shovqin darajasi ma'lum shaklga ega bo'lgan foydali signal darajasidan ancha past bo'lgan sharoitlarda, oddiyroq deterministik model topshiriq uchun juda mos keladi.

So'nggi o'n yilliklarda tasodifiy signallarning xususiyatlarini tahlil qilish uchun ishlab chiqilgan statistik radiotexnika usullari ko'plab o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lib, ehtimollik nazariyasi va tasodifiy jarayonlar nazariyasining matematik apparatiga asoslangan. Ushbu kitobning bir qancha bo'limlari to'liq ushbu savollarga bag'ishlanadi.

Impuls signallari.

Radiotexnika uchun signallarning juda muhim sinfi - bu impulslar, ya'ni faqat cheklangan vaqt oralig'ida mavjud bo'lgan tebranishlar. Bunday holda, video impulslar (1.1-rasm, a) va radio impulslari (1.1-rasm, b) o'rtasida farqlanadi. Ushbu ikki asosiy turdagi impulslar o'rtasidagi farq quyidagicha. Agar - video impuls, keyin mos keladigan radio puls (chastota va boshlang'ich o'zboshimchalik bilan). Bunda funksiya radio impulsning konverti, funksiya esa uni to'ldirish deb ataladi.

Guruch. 1.1. Impuls signallari va ularning xarakteristikalari: a - video impuls, b - radio impuls; c - pulsning raqamli parametrlarini aniqlash

Texnik hisob-kitoblarda pulsning "nozik tuzilishi" tafsilotlarini hisobga oladigan to'liq matematik model o'rniga, ular ko'pincha uning shakli haqida soddalashtirilgan fikrni beradigan raqamli parametrlardan foydalanadilar. Shunday qilib, shakli trapezoidga yaqin bo'lgan video impuls uchun (1.1-rasm, c), uning amplitudasini (balandligini) aniqlash odatiy holdir A. Vaqt parametrlaridan pulsning davomiyligi, oldingi davomiyligi va kesish davomiyligini ko'rsatadi.

Radiotexnikada ular kuchlanish impulslari bilan shug'ullanadilar, ularning amplitudalari mikrovoltning fraktsiyalaridan bir necha kilovoltgacha, davomiyligi esa nanosekundning fraktsiyalariga etadi.

Analog, diskret va raqamli signallar.

Radiotexnika signallarini tasniflash tamoyillarining qisqacha sharhini yakunlab, biz quyidagilarni ta'kidlaymiz. Ko'pincha signalni ishlab chiqaradigan jismoniy jarayon vaqt o'tishi bilan signal qiymatlarini o'lchash mumkin bo'lgan tarzda rivojlanadi. har qanday lahzalar. Ushbu sinfning signallari odatda analog (uzluksiz) deb ataladi.

"Analog signal" atamasi bunday signalning "analog" ekanligini ta'kidlaydi, uni hosil qiluvchi jismoniy jarayonga butunlay o'xshaydi.

Bir o'lchovli analog signal uning grafigi (oscillogram) bilan aniq ifodalanadi, u doimiy yoki uzilish nuqtalari bilan bo'lishi mumkin.

Dastlab, radiotexnikada faqat analog turdagi signallar ishlatilgan. Bunday signallar nisbatan oddiy texnik muammolarni (radioaloqa, televizor va boshqalar) muvaffaqiyatli hal qilish imkonini berdi. Analog signallarni yaratish, qabul qilish va o'sha paytda mavjud vositalar yordamida qayta ishlash oson edi.

Radiotexnika tizimlariga talablarning ortishi, turli xil ilovalar ularni qurishning yangi tamoyillarini izlashga majbur qildi. Ba'zi hollarda analog tizimlar impuls tizimlari bilan almashtirildi, ularning ishlashi diskret signallardan foydalanishga asoslangan. Diskret signalning eng oddiy matematik modeli vaqt o'qi bo'yicha sanab o'tiladigan nuqtalar to'plami - butun son) bo'lib, ularning har birida signalning mos yozuvlar qiymati aniqlanadi. Odatda, har bir signal uchun namuna olish tezligi doimiydir.

Diskret signallarning analog signallarga nisbatan afzalliklaridan biri shundaki, signalni har doim uzluksiz takrorlashning hojati yo'q. Shu sababli, bir xil radioaloqa orqali turli manbalardan xabarlarni uzatish, kanallarning vaqt bo'linishi bilan ko'p kanalli aloqani tashkil qilish mumkin bo'ladi.

Intuitiv ravishda, tez vaqt o'zgaruvchan analog signallar namuna olish uchun kichik qadamlarni talab qiladi. ch.da. 5 Bu fundamental muhim masala batafsil o'rganiladi.

Diskret signallarning alohida turi raqamli signallardir. Ular o'qish qiymatlari raqamlar shaklida taqdim etilganligi bilan ajralib turadi. Amalga oshirish va qayta ishlashning texnik qulayligi sababli, odatda cheklangan va odatda unchalik ko'p bo'lmagan raqamlarga ega ikkilik raqamlar qo'llaniladi. So'nggi paytlarda raqamli signallarga ega tizimlarni keng qo'llash tendentsiyasi kuzatildi. Bu mikroelektronika va integral mikrosxemalarning sezilarli yutuqlari bilan bog'liq.

Shuni yodda tutish kerakki, mohiyatan har qanday diskret yoki raqamli signal (biz signal haqida - matematik model emas, balki fizik jarayon) analog signaldir. Shunday qilib, asta-sekin o'zgaruvchan analog signalni uning bir xil davomiylikdagi to'rtburchaklar video impulslar ketma-ketligi shakliga ega bo'lgan diskret tasviri bilan solishtirish mumkin (1.2-rasm, a); etnik impulslarning balandligi mos yozuvlar nuqtalaridagi qiymatlarga proportsionaldir. Shu bilan birga, siz impulslarning balandligini doimiy ravishda ushlab, lekin ularning davomiyligini joriy o'qish qiymatlariga muvofiq o'zgartirib, boshqacha harakat qilishingiz mumkin (1.2-rasm, b).

Guruch. 1.2. Analog signalni diskretlashtirish: a - o'zgaruvchan amplitudada; b - hisoblash impulslarining o'zgaruvchan davomiyligi bilan

Bu erda keltirilgan ikkita analog signalni tanlash usuli, agar biz namuna olish nuqtalaridagi analog signal qiymatlari alohida video impulslarining maydoniga mutanosib bo'lsa, ekvivalent bo'ladi.

Namuna qiymatlarini raqamlar ko'rinishida aniqlash, shuningdek, ikkinchisini video impulslar ketma-ketligi ko'rinishida ko'rsatish orqali amalga oshiriladi. Ikkilik sanoq tizimi bu protsedura uchun juda mos keladi. Siz, masalan, yuqori darajani bitta bilan, past potentsial darajani esa nol bilan bog'lashingiz mumkin, f Diskret signallar va ularning xossalari Chda batafsil o'rganiladi. 15.

Asosiy radiotexnika jarayonlari - bu xabarlarni o'z ichiga olgan va uzatuvchi signallarni o'zgartirish jarayonlari. Asosiy jarayonlar barcha radioelektron tizimlar uchun taxminan bir xil (o'xshash), bu tizimlar qaysi sinfga va texnologiyaning qaysi avlodiga tegishli bo'lishidan qat'i nazar, ushbu tizimlarning tuzilishi va maqsadidan qat'i nazar.

13. Yuqori chastotali radiosignallarning nurlanishi va radioto'lqinlarning tarqalishi

13.1. Radio signallari va elektromagnit to'lqinlar

Elektromagnit induktsiya qonuniga muvofiq, o'zgaruvchan magnit maydonni o'rab turgan kontaktlarning zanglashiga olib keladigan EMF paydo bo'lib, bu kontaktlarning zanglashiga olib keladigan oqimni qo'zg'atadi. Bu erda qo'llanma muhim rol o'ynamaydi. U faqat induksiyalangan oqimni aniqlashga imkon beradi. J.K.Maksvell tomonidan asoslab berilgan induksiya hodisasining asl mohiyati shundan iboratki, magnit maydon o‘zgargan fazoda vaqt o‘tishi bilan o‘zgaruvchan elektr maydon paydo bo‘ladi. Bu vaqt o'zgaruvchan elektr maydoni Maksvell elektr siljishi oqimi deb ataladi.

Statsionar zaryadlar maydonidan farqli o'laroq, vaqt bo'yicha o'zgaruvchan elektr maydonining kuch chiziqlari (elektr siljishi oqimi) magnit maydonning kuch chiziqlari bilan bir xil tarzda yopilishi mumkin. Shuning uchun elektr va magnit maydonlar o'rtasida yaqin aloqa va o'zaro ta'sir mavjud. U quyidagi qonunlar bilan belgilanadi.

1. Fazoning istalgan nuqtasida vaqt o'zgaruvchan elektr maydoni o'zgaruvchan magnit maydon hosil qiladi. Magnit maydonning kuch chiziqlari uni yaratgan elektr maydonining kuch chiziqlarini qoplaydi, rasm. 13.1, a). Kosmosning har bir nuqtasida elektr maydon kuchining vektori E va magnit maydon kuchining vektori N bir-biriga ortogonaldir.

2. Kosmosning istalgan nuqtasida vaqt o'zgaruvchan magnit maydon o'zgaruvchan elektr maydonini hosil qiladi. Elektr maydonining kuch chiziqlari 3.1-rasmdagi o'zgaruvchan magnit maydonning kuch chiziqlarini qoplaydi. b). Ko'rib chiqilayotgan fazoning har bir nuqtasida magnit maydon kuchining vektori N va elektr maydon kuchining vektori E o'zaro perpendikulyar.

3. Oʻzgaruvchan elektr maydoni va u bilan ajralmas bogʻlangan oʻzgaruvchan magnit maydon elektromagnit maydon hosil qiladi.

Guruch. 13.1. Birinchidan a) va ikkinchisi b) elektromagnit maydon qonunlari (Maksvell qonunlari)

Elektromagnit energiyaning kosmosdagi to'lqin bilan uzatilishi vektor bilan tavsiflanadi NS elektr va magnit maydon kuchlarining vektor mahsulotiga teng:

.

Vektor yo'nalishi NS toʻlqin tarqalish yoʻnalishiga toʻgʻri keladi va modul son jihatdan toʻlqin tarqalish yoʻnalishiga perpendikulyar joylashgan birlik maydon orqali toʻlqinning vaqt birligida oʻtkazadigan energiya miqdoriga teng. Har qanday turdagi energiya oqimi tushunchasini birinchi marta N.A. Umov 1874 yilda Vektor formulasi NS 1884 yilda Poynting tomonidan elektromagnit maydon tenglamalari asosida olingan.Shuning uchun vektor NS, moduli to'lqin quvvati oqimi zichligiga teng bo'lgan, Umov-Poynting vektori deyiladi.

Elektromagnit maydonning eng muhim xususiyati shundaki, u fazoda paydo bo'lgan nuqtadan boshlab barcha yo'nalishlarda harakat qiladi. Maydon elektromagnit buzilish manbai harakatni to'xtatgandan keyin ham mavjud bo'lishi mumkin. O'zgaruvchan elektr va magnit maydonlar, kosmosdagi nuqtadan nuqtaga o'tib, vakuumda yorug'lik tezligida (310 8 m / s) tarqaladi.

Vaqti-vaqti bilan o'zgarib turadigan elektromagnit maydonning tarqalish jarayoni to'lqin jarayonidir. Nurlangan maydonning elektromagnit to'lqinlari yo'lda o'tkazgichlarni uchratib, ularda induktsiyalangan EMFni yaratadigan elektromagnit maydon chastotasi bilan bir xil chastotadagi EMFni qo'zg'atadi. Elektromagnit to'lqinlar tomonidan olib boriladigan energiyaning bir qismi o'tkazgichlarda paydo bo'ladigan oqimlarga o'tkaziladi.

Elektromagnit tebranishning bir davriga teng vaqt ichida to'lqin frontining harakat qiladigan masofasi to'lqin uzunligi deb ataladi.

.

Radioto'lqinlar, issiqlik va ultrabinafsha nurlanish, yorug'lik, rentgen nurlari va -nurlanish - bularning barchasi elektromagnit tabiatga ega, ammo turli uzunlikdagi to'lqinlardir. Va bu to'lqinlarning barchasi turli elektron tizimlar tomonidan qo'llaniladi. Elektromagnit to'lqinlar shkalasi, chastota bo'yicha tartiblangan f, to'lqin uzunligi va diapazonning nomi shaklda ko'rsatilgan. 4.2.

Elektromagnit maydonning tarqalish shartlarini bilish radioelektron tizimlarning diapazoni va qamrovini, tutib olingan signallarda mavjud bo'lgan ma'lumotlarga texnik razvedka vositalari bilan ruxsatsiz kirish mumkin bo'lgan xavfli masofalarni aniqlash uchun juda muhimdir. Iloji bo'lsa, texnik razvedka uskunalari mavjudligini istisno qilish uchun ushlab turish xavfi mavjud bo'lgan hudud nazorat qilinadi. Boshqa hollarda, elektromagnit maydonlarni razvedka qilish uchun axborot signallari orqali uzatiladigan ma'lumotlarni himoya qilish uchun boshqa choralar ko'rish kerak.

Elektromagnit maydonlarning tarqalish shartlari sezilarli darajada chastotaga (to'lqin uzunligiga) bog'liq. Radioto'lqinlarning tarqalishi infraqizil nurlanish, ko'rinadigan yorug'lik va kuchliroq nurlanishning tarqalishidan sezilarli darajada farq qiladi.

Radioto'lqinlarning vakuumdagi bo'sh fazoda tarqalish tezligi yorug'lik tezligiga teng. Radioto'lqin tomonidan olib boriladigan umumiy energiya doimiy bo'lib qoladi va energiya oqimining zichligi manbadan masofa r ortishi bilan teskari proportsional ravishda kamayadi. r 2. Radio to'lqinlarining boshqa ommaviy axborot vositalarida tarqalishi faza tezligidan farq qiladigan tezlik bilan sodir bo'ladi bilan va elektromagnit energiyaning yutilishi bilan birga keladi. Ikkala ta'sir ham to'lqinning elektr maydonining ta'sirida g'ovak muhitning elektronlari va ionlarining tebranishlarining qo'zg'alishi bilan izohlanadi. Agar maydon kuchi | E | garmonik to'lqin muhitning o'zidagi zaryadlarga (masalan, atomdagi elektronga) ta'sir qiluvchi maydon kuchiga nisbatan kichik bo'lsa, u holda tebranishlar ham kiruvchi to'lqinning chastotasi bilan garmonik qonunga muvofiq sodir bo'ladi. Tebranuvchi elektronlar bir xil chastotali, ammo amplitudalari va fazalari har xil bo'lgan ikkilamchi radio to'lqinlarni chiqaradi. Ikkilamchi to'lqinlarning kiruvchi bilan qo'shilishi natijasida yangi amplituda va fazaga ega bo'lgan natijaviy to'lqin hosil bo'ladi. Birlamchi va qayta chiqarilgan to'lqinlar o'rtasidagi faza almashinuvi faza tezligining o'zgarishiga olib keladi. To'lqinning atomlar bilan o'zaro ta'sirida energiya yo'qotishlari radio to'lqinlarining yutilishiga sabab bo'ladi.

To'lqinning elektr (va, albatta, magnit) maydonining amplitudasi qonunga muvofiq masofa bilan kamayadi.

,

va to'lqinning fazasi sifatida o'zgaradi

qayerda  – so'rilish tezligi va n- dielektrikga qarab sindirish ko'rsatkichi o'tkazuvchanlik muhit, uning o'tkazuvchanligi o va to'lqin chastotasi:

,

Muhit dielektrik kabi harakat qiladi , agar
va agar dirijyor sifatida
... Birinchi holda
, yutilish kichik, ikkinchisida
.

 va chastotaga bog'liq bo'lgan muhitda to'lqin tarqalishi kuzatiladi . Chastotaga bog'liqlik turi va muhitning tuzilishi bilan belgilanadi. Radioto'lqinlarning tarqalishi, ayniqsa, to'lqin chastotasi muhitning xarakterli tabiiy chastotalariga yaqin bo'lgan hollarda, masalan, radioto'lqinlar ionosfera va kosmik plazmada tarqaladigan hollarda juda muhimdir.

Radioto'lqinlar erkin elektronlar bo'lmagan muhitda (troposferada, Yerning ichki qismida) tarqalganda, muhit atomlari va molekulalarida bog'langan elektronlarning to'lqin maydoniga qarama-qarshi yo'nalishda siljishi sodir bo'ladi. E, unda n> 1 va faza tezligi v f<bilan(energiya tashuvchi radio signal guruh tezligi bilan tarqaladi v gr<bilan). Plazmada to'lqin maydoni erkin elektronlarning yo'nalishda siljishiga olib keladi E, unda n<1 иv f<bilan.

Bir hil muhitda radioto'lqinlar yorug'lik nurlari kabi to'g'ri chiziqda tarqaladi. Bu holda radioto'lqinlarning tarqalishi geometrik optika qonunlariga bo'ysunadi. Erning sferikligini hisobga olgan holda, ko'rish chizig'i diapazoni nisbati bo'yicha oddiy geometrik konstruktsiyalar asosida baholanishi mumkin.

,

qayerda h prd va h prm - qabul qiluvchi va uzatuvchi antennalarning joylashuv balandligi metrlarda; R - kilometrlarda ko'rish diapazoni.

Biroq, haqiqiy muhitlar bir hil emas. Ularda n va shuning uchun v ph muhitning turli qismlarida farqlanadi, bu esa radioto'lqin traektoriyasining egriligiga olib keladi. Radioto'lqinlarning sinishi (sinishi) sodir bo'ladi. Radioto'lqinlarning normal sinishi hisobga olingan holda, maksimal diapazon nisbatdan ko'ra aniqroq aniqlanadi

Agar NS bir koordinataga bog'liq, masalan, balandlik h(tekis qatlamli muhit), keyin har bir tekis qatlamdan to'lqin o'tganda, nur bir xil bo'lmagan muhitga bir nuqtada tushadi. n Fazoda 0 burchak ostida 0 = 1 shunday egri bo'ladiki, muhitning ixtiyoriy nuqtasida h nisbati kuzatiladi:

.

Agar NS ortishi bilan kamayadi h, keyin, sinishi natijasida, nur tarqalayotganda, vertikal va ma'lum bir balandlikdan chetga chiqadi. h m gorizontal tekislikka parallel bo'ladi va keyin pastga cho'ziladi. Maksimal balandlik h m, bu nurning bir jinsli bo'lmagan tekis qatlamli muhitga kirishi mumkin bo'lgan, tushish burchagi 0 ga bog'liq. Bu burchakni quyidagi shartdan aniqlash mumkin:

Hududga h>h m nurlar kirmaydi va geometrik optika yaqinlashuviga ko'ra, bu mintaqadagi to'lqin maydoni 0 ga teng bo'lishi kerak. Aslida, tekislik yaqinida. h=h m to'lqin maydoni ortadi va da h> h m eksponent ravishda kamayadi. Radioto'lqinlarning tarqalishi paytida geometrik optika qonunlarining buzilishi to'lqin diffraktsiyasi bilan bog'liq, buning natijasida radioto'lqinlar geometrik soya hududiga kirib borishi mumkin. Geometrik soya mintaqasi o6 chegarasida to'lqin maydonlarining kompleks taqsimoti hosil bo'ladi. Radioto'lqinlarning diffraksiyasi ularning yo'lida to'siqlar (shaffof yoki shaffof jismlar) mavjud bo'lganda sodir bo'ladi. To'siqlarning o'lchami to'lqin uzunligi bilan taqqoslanadigan bo'lsa, diffraktsiya ayniqsa muhimdir.

Agar radioto'lqinlarning tarqalishi turli xil elektr xususiyatlariga ega bo'lgan ikkita muhit (masalan, atmosfera, Yer yuzasi yoki troposfera - etarlicha uzun to'lqinlar uchun ionosferaning pastki chegarasi) o'rtasidagi keskin chegara ( shkalasida) yaqinida sodir bo'lsa. , keyin radio to'lqinlar o'tkir chegaraga tushganda, aks ettirilgan va singan (uzatilgan) radio to'lqinlari.

Bir hil bo'lmagan muhitda radioto'lqinlarning to'lqin yo'nalishi bo'yicha tarqalishi mumkin, bunda energiya oqimi ma'lum sirtlar o'rtasida lokalizatsiya qilinadi, buning natijasida ular orasidagi to'lqin maydonlari bir hil muhitga qaraganda sekinroq masofa bilan kamayadi. Atmosfera to'lqin o'tkazgichlari shunday hosil bo'ladi .

Tasodifiy mahalliy notekisliklarni o'z ichiga olgan muhitda ikkilamchi to'lqinlar turli yo'nalishlarda tasodifiy ravishda tarqaladi. Tarqalgan to'lqinlar asl to'lqinning energiyasini qisman olib ketadi, bu esa uning zaiflashishiga olib keladi. Hajmining bir xilligi bo'yicha tarqalish uchun l<<рассеянные волны распространяются почти изотропно. В случае рассеяния на крупномасштабных прозрачных неоднородностях рассеянные волны распространяются правлениях, близких к направлению исходной волны. Приl kuchli rezonansli sochilish sodir bo'ladi.

Yer yuzasining radioto'lqinlarning tarqalishiga ta'siri unga nisbatan uzatuvchi va qabul qiluvchining joylashishiga bog'liq. Radio tarqalishi - bu kosmosning katta maydonini qamrab oladigan jarayon, ammo radioto'lqinlarning tarqalishida eng muhim rolni tarqaladigan ellipsoid ko'rinishidagi sirt bilan chegaralangan maydon o'ynaydi, uning o'choqlarida masofa. r uzatuvchi va qabul qiluvchi joylashgan.

Agar balandliklar h 1 va h 2, er yuzasi ustidagi uzatuvchi va qabul qiluvchi antennalarni umumlashtiradi, to'lqin uzunligi bilan solishtirganda katta bo'lsa, u radio to'lqinlarining tarqalishiga ta'sir qilmaydi. . Radio yo'lining ikkala yoki oxirgi nuqtalaridan biri tushirilganda, Yer yuzasidan yaqin atrofdagi aks etish kuzatiladi. Bunday holda, qabul qilish nuqtasidagi radio to'lqin to'g'ridan-to'g'ri va aks ettirilgan to'lqinlarning aralashuvi bilan aniqlanadi. . Interferentsiyaning maksimal va minimallari qabul qilish sohasidagi maydonning lob tuzilishini aniqlaydi. Bu naqsh, ayniqsa, metr va undan qisqaroq radio to'lqinlar uchun xosdir. Bu holda radioaloqa sifati tuproqning o'tkazuvchanligi bilan belgilanadi. Yer qobig'ining sirt qatlamini tashkil etuvchi tuproqlar, shuningdek, dengiz va okeanlar suvlari elektr o'tkazuvchanligiga ega. Ammo beri NS va chastotaga bog'liq, keyin santimetr to'lqinlar uchun er yuzasining barcha turlari dielektrik xususiyatlariga ega. Metr va uzunroq to'lqinlar uchun Yer to'lqinlar chuqurlikka kiradigan o'tkazgichdir
( 0 - vakuumdagi to'lqin uzunligi). Shuning uchun er osti va suv osti radioaloqa uchun asosan uzun va o'ta uzun to'lqinlar qo'llaniladi.

Yer yuzasining bo'rtib chiqishi transmitterning qabul qilish nuqtasidan (ko'rish chizig'idan) ko'rinadigan masofani cheklaydi. Biroq, radio to'lqinlar soya maydoniga ko'proq masofaga kirib borishi mumkin.
(R h - Yerning radiusi), diffraktsiya natijasida Yer atrofida egilish. Amalda, diffraktsiya tufayli bu hududga faqat kilometr va undan uzunroq to'lqinlar kirib borishi mumkin. Ufqda dala balandligi ortib boraveradi h 1, bunda emitent ko'tariladi va undan masofa bilan tez (deyarli eksponent ravishda) kamayadi.

Er yuzasi relyefining radioto'lqinlarning tarqalishiga ta'siri tartibsizliklar balandligiga bog'liq. h, ularning gorizontal uzunligi l, to'lqin uzunligi va sirtdagi to'lqinning tushish burchagi. Agar tartibsizliklar etarlicha kichik va sayoz bo'lsa kh cos<1(
– to'lqin raqami) va Rayleigh mezoniga javob beradi: k 2 l 2 cos<1, то они слабо влияют на распространение радиоволн. Влияние неровностей зависит, также от поляризации волн. Например, для горизонтально поляризованных волн оно меньше, чем для волн, поляризованных вертикально. Когда не ровности не малы и не пологи, энергия радиоволны может рассеиваться (радиоволна отражается от них). Высокие горы и холмы сh> soyali joylarni hosil qiladi. Tog' tizmalarida radioto'lqinlarning diffraksiyasi ba'zan to'g'ridan-to'g'ri va aks ettirilgan to'lqinlarning aralashuvi tufayli to'lqin kuchayishiga olib keladi: tog 'cho'qqisi tabiiy takrorlovchi bo'lib xizmat qiladi.

Emitent yaqinida er yuzasi bo'ylab tarqaladigan radioto'lqinlarning fazaviy tezligi (yer to'lqinlari) uning elektr xususiyatlariga bog'liq. Biroq, emitentdan bir necha  masofada v f  c. Agar radioto'lqinlar elektr bir jinsli bo'lmagan sirt ustida tarqalsa, masalan, avval quruqlikda, keyin dengizda, so'ngra qirg'oq chizig'ini kesib o'tganda, radioto'lqinlarning tarqalish amplitudasi va yo'nalishi keskin o'zgaradi (qirg'oq sinishi kuzatiladi).

Troposferada radioto'lqinlarning tarqalishi. Troposfera - havo harorati odatda balandlik bilan pasayadigan hudud h. Tropopauzaning yer shari ustidagi balandligi bir xil emas: u qutblardan koʻra ekvatordan kattaroq, kuchli gʻarbiy shamollar tizimi boʻlgan oʻrta kengliklarda esa keskin oʻzgaradi. Troposfera gazlar va suv bug'lari aralashmasidan iborat;  bir necha santimetrdan ortiq bo'lgan radioto'lqinlar uchun uning o'tkazuvchanligi ahamiyatsiz. Troposfera vakuumga yaqin xususiyatlarga ega, chunki Yer yuzasiga yaqin sinish ko'rsatkichi
va faza tezligi faqat bir oz kamroq bilan... Balandligi oshishi bilan havo zichligi pasayadi va shuning uchun NS kamayib, birlikka yanada yaqinlashmoqda. Bu radio nurlarining Yerga traektoriyalarining og'ishiga olib keladi. Ushbu normal troposfera sinishi radioto'lqinlarning ko'rish chizig'idan tashqariga tarqalishiga yordam beradi, chunki sinishi tufayli to'lqinlar Yerning bo'rtiq atrofida egilishi mumkin. Amalda, bu ta'sir faqat VHF uchun rol o'ynashi mumkin. Uzunroq toʻlqin uzunliklari uchun diffraktsiya taʼsirida Yer boʻrtib chiqishining egilishi ustunlik qiladi.

Meteorologik sharoitlar odatdagiga nisbatan sinishi zaiflashishi yoki kuchayishi mumkin, chunki havo zichligi bosim, harorat va namlikka bog'liq. Odatda troposferada gaz bosimi va harorat balandlikda pasayadi, suv bug'ining bosimi esa ortadi. Biroq, ba'zi meteorologik sharoitlarda (masalan, havo dengiz ustida quruqlikda qizdirilganda) havo harorati balandlik bilan ortadi (harorat inversiyasi). Ayniqsa, yozda 2 ... 3 km balandlikda og'ishlar katta. Bunday sharoitda ko'pincha harorat inversiyasi va bulut qatlamlari hosil bo'ladi va radioto'lqinlarning troposferadagi sinishi shunchalik kuchli bo'lishi mumkinki, ma'lum bir balandlikda gorizontga kichik burchak ostida chiqarilgan radio to'lqin yo'nalishini o'zgartiradi va yana qaytib keladi. Yer. Pastdan yer yuzasi bilan, yuqoridan esa troposferaning sindiruvchi qatlami bilan chegaralangan fazoda to‘lqin juda uzoq masofalarga tarqalishi mumkin (to‘lqin o‘tkazgichning tarqalishi). Troposfera to'lqin o'tkazgichlarda, qoida tariqasida,  bilan to'lqinlar<1 м.

Troposferadagi radioto'lqinlarning yutilishi santimetr diapazonigacha bo'lgan barcha radioto'lqinlar uchun ahamiyatsiz. Tebranish chastotasi havo molekulalarining tabiiy tebranish chastotalaridan biriga to'g'ri kelganda santimetr va undan qisqaroq to'lqinlarning yutilishi keskin ortadi (rezonansli yutilish). Molekulalar kiruvchi to'lqindan energiya oladi, u issiqlikka aylanadi va faqat qisman ikkilamchi to'lqinlarga o'tadi. Troposferada rezonansli yutilishning bir qator chiziqlari ma'lum: = 1,35 sm, 1,5 sm, 0,75 sm (suv bug'ida yutilish) va = 0,5 sm, 0,25 sm (kislorodda yutilish). Zaifroq assimilyatsiya zonalari (shaffoflik oynalari) rezonans chiziqlari orasida joylashgan.

Radioto'lqinlarning susayishi havo massalarining turbulent harakatidan kelib chiqadigan bir hil bo'lmaganlarga tarqalishi ham sabab bo'lishi mumkin. . Yomg'ir, qor, tuman ko'rinishidagi havoda tomchilab turuvchi tartibsizliklar mavjud bo'lganda, tarqalish keskin ortadi. Deyarli izotropik Rayleighning kichik o'lchamdagi nosimmetrikliklar bo'yicha tarqalishi ko'rish chizig'idan ancha uzoq masofalarda radio aloqasini amalga oshirishga imkon beradi. Shunday qilib, troposfera VHF tarqalishiga sezilarli darajada ta'sir qiladi. Dekametrli va uzunroq toʻlqinlar uchun troposfera amalda shaffof boʻlib, ularning tarqalishiga yer yuzasi va atmosferaning yuqori qatlamlari (ionosfera) taʼsir koʻrsatadi.

Radioto'lqinlarning ionosferada tarqalishi. Ionosfera er atmosferasining yuqori qatlamlari tomonidan hosil bo'lib, unda gazlar ultrabinafsha, rentgen va korpuskulyar quyosh nurlari ta'sirida qisman (1% gacha) ionlanadi. Ionosfera elektr neytral bo'lib, u teng miqdordagi musbat va manfiy zaryadlangan zarralarni o'z ichiga oladi, ya'ni. plazma hisoblanadi .

Radio to'lqinlarining tarqalishiga ta'sir qiluvchi etarlicha katta ionlanish 60 km (qatlam) balandlikda boshlanadi. D), 300 ... 400 km balandlikka ko'tarilib, qatlamlarni hosil qiladi E, F 1 , F 2 , va keyin asta-sekin kamayadi. Asosiy maksimalda, elektron kontsentratsiyasi N 10 2 m -3 ga etadi. Giyohvandlik N balandlikdan kun, yil vaqtiga, quyosh faolligiga, shuningdek kenglik va uzunlikka qarab o'zgaradi.

Chastotaga qarab, radio to'lqinlarning tarqalishida asosiy rolni ma'lum turdagi tabiiy tebranishlar o'ynaydi. Shuning uchun radio diapazonining turli qismlari uchun elektr xususiyatlari har xil. Yuqori chastotalarda ionlar maydon o'zgarishlarini kuzatishga vaqtlari yo'q va radio to'lqinlarining tarqalishida faqat elektronlar ishtirok etadi. Ionosferaning erkin elektronlarining majburiy tebranishlari ta'sir qiluvchi kuch bilan antifazada chiqadi va to'lqinning elektr maydoniga qarama-qarshi yo'nalishda plazmaning qutblanishiga olib keladi. E... Shuning uchun ionosferaning dielektrik o'tkazuvchanligi<1. Она уменьшается с уменьшением частоты:
... Elektronlarning atomlar va ionlar bilan to'qnashuvini hisobga olgan holda, ionosferaning dielektrik o'tkazuvchanligi va o'tkazuvchanligi uchun aniqroq formulalar beriladi:

,

bu erda  - samarali to'qnashuv chastotasi.

Ionosferaning ko‘p qismidagi dekametr va undan qisqaroq to‘lqinlar uchun     va sindirish ko‘rsatkichlari n va yutilishlar qiymatlarga yaqinlashadi:

.

Chunki ionosfera uchun n> 1, keyin radio to'lqin tarqalishining faza tezligi
, va guruh tezligi
.

Ionosferada yutilish  ga proporsionaldir, chunki qancha to'qnashuv bo'lsa, elektron qabul qilgan energiya shunchalik ko'p issiqlikka aylanadi. Shuning uchun ionosferaning pastki qismlarida (qatlam) so'rilish ko'proq bo'ladi D), gaz zichligi yuqori bo'lgan joyda. Chastotaning ortishi bilan absorbsiya kamayadi. Qisqa to'lqinlar zaif so'riladi va uzoq masofalarni bosib o'tishi mumkin.

Radioto'lqinlarning ionosferadagi sinishi. Ionosferada faqat chastotasi 0 bo'lgan radioto'lqinlar tarqalishi mumkin. 0 da sinishi ko'rsatkichi n sof xayoliy holga keladi va elektromagnit maydon plazmaga chuqurroq kirib boradi. Ionosferaga vertikal ravishda tushadigan chastotali radioto'lqin 0 va bo'lgan darajadan aks etadi n= 0. Ionosferaning pastki qismida elektron kontsentratsiyasi u0 balandlik bilan ortadi, shuning uchun ortishi bilan Yerdan chiqarilgan to'lqin ionosferaga chuqurroq kirib boradi. Vertikal tushish vaqtida ionosfera qatlamidan aks ettiriladigan radioto'lqinning maksimal chastotasi qatlamning kritik chastotasi deb ataladi:

.

Kritik qatlam chastotasi F 2 (asosiy maksimal) kun va yil davomida keng diapazonda (3 ... 5 dan 10 MGts gacha) o'zgarib turadi. cr bo'lgan to'lqinlar uchun sindirish ko'rsatkichi yo'qolmaydi va vertikal tushayotgan to'lqin ionosferadan aks ettirilmasdan o'tadi.

To'lqinning ionosferaga qiya tushishi bilan troposferada bo'lgani kabi sinishi sodir bo'ladi. Ionosferaning pastki qismida faza tezligi balandlik bilan ortadi (elektron kontsentratsiyasining ortishi bilan birga). N). Shuning uchun nurning traektoriyasi Yer tomon buriladi. Ionosferaga 0 burchak ostida tushgan radioto'lqin balandlikda Yerga buriladi h, buning uchun shart =  cr. To'lqinning 0 burchak ostida tushganda ionosferadan aks ettirilgan maksimal chastotasi maksimal foydalanish chastotasi deyiladi max =
...  bilan toʻlqinlar< max отражаясь от ионосферы, возвращаются на Землю. Этот эффект что используется для дальней радиосвязи и загоризонтной радиолокации. Вследствие сферичности Земли величина угла 0 ограничена и дальность связи при однократном отражении от ионосферы не превосходит 3500…4000 км. Связь на большие расстояния осуществляется за счет нескольких последовательных отражений от ионосферы и Земли (скачков). Возможны и более сложные, волноводные траектории, возникающие за счет горизонтального градиентаN yoki chastota >  max bo'lgan radioto'lqinlarning tarqalishi paytida ionosfera tartibsizliklariga tarqalish. Tarqalishi natijasida qatlamga nurning tushish burchagi F 2 an'anaviy taqsimotga qaraganda kattaroq bo'lib chiqadi. Nur qatlamdan bir qator ketma-ket ko'zgularni boshdan kechiradi F 2 shunday gradientli maydonga tushmaguncha. N, bu energiyaning bir qismini Yerga qaytarilishiga olib keladi.

Yer magnit maydonining H intensivligi bilan ta'siri 0 tushadi Kimga bunga , tezlikda harakatlanadigan elektron haqida nima deyish mumkin? v, Lorents kuchi harakat qiladi
, uning ta'siri ostida u perpendikulyar tekislikda aylana bo'ylab aylanadi N 0, giroskopik chastotasi bilan N. Har bir zaryadlangan zarrachaning traektoriyasi oʻqi boʻylab joylashgan spiral chiziqdir. N 0. Lorents kuchining ta'siri to'lqinning elektr maydoni ta'sirida elektronlarning majburiy tebranishlari tabiatining o'zgarishiga va natijada muhitning elektr xususiyatlarining o'zgarishiga olib keladi. Natijada, ionosferaning elektr xossalari radioto'lqinlarning tarqalish yo'nalishiga bog'liq bo'lib, skalyar kattalik bilan emas, balki o'tkazuvchanlik tenzori ij ​​bilan tavsiflanadi. Bunday muhitda sodir bo'lgan to'lqin ikki sindirishni boshdan kechiradi , ya'ni tarqalish tezligi va yo'nalishi, yutilishi va qutblanishi bilan farq qiluvchi ikki to'lqinga bo'linadi. Agar radioto'lqinlarning tarqalish yo'nalishi perpendikulyar bo'lsa N 0 bo'lsa, u holda tushayotgan to'lqinni ikkita chiziqli qutblangan to'lqinlarning yig'indisi deb hisoblash mumkin EN 0 va E || H 0 . Birinchi "g'ayrioddiy" to'lqin uchun to'lqin maydoni ta'sirida elektronlarning majburiy harakatining tabiati o'zgaradi (tezlanish komponenti perpendikulyar ko'rinadi). E) va shuning uchun o'zgaradi NS. Ikkinchi "oddiy" to'lqin uchun majburiy harakat maydonsiz bir xil bo'lib qoladi N 0 .

Past chastotali (LF) va juda past chastotali (VLF) radioto'lqinlar energiyasining katta qismi amalda ionosferaga kirmaydi. To'lqinlar uning pastki chegarasidan (kunduzi - D-qatlamdagi kuchli sinishi tufayli, kechasi - E-qatlamdan, turli elektr xususiyatlariga ega bo'lgan ikkita muhit chegarasidan) aks etadi. Ushbu to'lqinlarning tarqalishi model tomonidan yaxshi tasvirlangan, unga ko'ra bir hil va izotropik Yer va ionosfera o'tkir sferik devorlarga ega bo'lgan sirt to'lqin o'tkazgichni hosil qiladi. Aynan shu to'lqin yo'nalishida radioto'lqinlar tarqaladi. Ushbu model masofa bilan maydonning kuzatilgan pasayishini va balandlik bilan maydonning amplitudasining oshishini tushuntiradi. Ikkinchisi to'lqinlarning to'lqin yo'nalishining konkav yuzasi bo'ylab siljishi bilan bog'liq bo'lib, bu maydonning bir xil fokuslanishiga olib keladi. Radio to'lqinlarining amplitudasi Yerning manbaga antipod bo'lgan nuqtasida sezilarli darajada oshadi. Bu Yer atrofida barcha yo'nalishlarda egilib, qarama-qarshi tomonda birlashadigan radioto'lqinlarning qo'shilishi bilan bog'liq.

Yer magnit maydonining ta'siri LF to'lqinlarining ionosferada tarqalishining bir qator xususiyatlarini aniqlaydi: ultra uzun to'lqinlar sirt to'lqin yo'nalishini ionosferadan tashqarida qoldirishi mumkin, bu esa geomagnit maydonning konjugatsiya nuqtalari orasidagi kuch chiziqlari bo'ylab tarqaladi. A va V Yer.

Radioto'lqinlarning ionosferada tarqalishidagi nochiziqli ta'sirlar nisbatan past intensivlikdagi radioto'lqinlar uchun ham o'zini namoyon qiladi va to'lqinning elektr maydoniga muhitning qutblanishining chiziqli bog'liqligini buzish bilan bog'liq. . "Isitish" nochiziqliligi elektr maydoni tomonidan bezovtalanadigan plazma hududining xarakterli o'lchamlari elektronlarning o'rtacha erkin yo'lidan bir necha baravar katta bo'lganda asosiy rol o'ynaydi. Plazmadagi elektronlarning o'rtacha erkin yo'li muhim bo'lganligi sababli, elektronning bir yo'l davomida maydondan sezilarli energiya olish vaqti bor. To'qnashuvlarda energiyani elektrondan ionlarga, atomlarga va molekulalarga o'tkazish ularning massalaridagi katta farq tufayli qiyin. Natijada, plazma elektronlari nisbatan zaif elektr maydonida allaqachon kuchli "isitiladi", bu esa samarali to'qnashuv chastotasini o'zgartiradi. Shuning uchun plazmalar elektr maydonining kuchiga bog'liq bo'ladi E to'lqinlar va radioto'lqinlarning tarqalishi chiziqli bo'lmagan bo'ladi.

Nochiziqli effektlar o'zini to'lqinning o'z-o'zidan ta'siri va to'lqinlarning bir-biri bilan o'zaro ta'siri sifatida namoyon qilishi mumkin. Kuchli to'lqinning o'z-o'zidan harakati uning so'rilishi va modulyatsiya chuqurligining o'zgarishiga olib keladi. Kuchli radioto'lqinning yutilishi uning amplitudasiga nochiziqli bog'liqdir. To'qnashuv chastotasi  ortib borayotgan harorat (elektron energiyasi) bilan ham ortishi (neytral zarralar bilan to'qnashuvlar asosiy rol o'ynaydigan pastki qatlamlarda) va kamayishi (ionlar bilan to'qnashuvlar bilan) mumkin. Birinchi holda, to'lqin kuchining ortishi (plazmadagi maydonning to'yinganligi) bilan yutilish keskin ortadi. Ikkinchi holda, yutilish pasayadi (bu ta'sir yuqori quvvatli radio to'lqin uchun plazma oqartirish deb ataladi). Yutishning chiziqli bo'lmagan o'zgarishi tufayli to'lqinning amplitudasi tushayotgan maydonning amplitudasiga nochiziqli bog'liqdir, shuning uchun uning modulyatsiyasi buziladi (to'lqinning o'z-o'zini modulyatsiyasi va demodulyatsiyasi). Sinishi indeksining o'zgarishi n kuchli to'lqin sohasida nurlar traektoriyasining buzilishiga olib keladi. Radio to'lqinlarining tor yo'naltirilgan nurlari tarqalganda, bu ta'sir o'z-o'zidan fokuslanishga o'xshash nurning o'z-o'ziga qaratilishiga olib kelishi mumkin. yorug'lik va plazmadagi to'lqin o'tkazgich kanalining shakllanishiga.

To'lqinlarning chiziqli bo'lmagan sharoitda o'zaro ta'siri superpozitsiya printsipining buzilishiga olib keladi . Xususan, agar chastotasi 1 bo'lgan kuchli to'lqin amplituda modulyatsiyalangan bo'lsa, u holda yutilishning o'zgarishi tufayli bu modulyatsiya ionosferaning bir xil hududidan o'tuvchi 2 chastotali boshqa to'lqinga uzatilishi mumkin. Ushbu hodisa o'zaro faoliyat modulyatsiya deb ataladi.

Kosmosda radioto'lqinlarning tarqalishi koinotdan Yerga keng ko'lamli elektromagnit iroda kelib chiqishi bilan bog'liq bo'lgan xususiyatlarga ega bo'lib, ular kosmosdan yo'lda ionosfera va troposfera orqali o'tishi kerak. Ikki asosiy chastota diapazonidagi to'lqinlar Yer atmosferasi bo'ylab sezilarli darajada zaiflashmasdan tarqaladi: "radio oyna" ionosfera kritik chastotasidan aerozollar va atmosfera gazlari tomonidan kuchli yutilish chastotalari (10 MGts ... 20 GGts) oralig'iga mos keladi. "optik oyna" ko'rinadigan va IR radiatsiya (1 THz ... 10 3 THz) diapazonini qamrab oladi. Atmosfera 300 kHz gacha bo'lgan past chastota diapazonida ham qisman shaffof bo'lib, u erda hushtak chalinadigan atmosferalar va magnit gidrodinamik to'lqinlar tarqaladi.

Turli diapazondagi radioto'lqinlarning tarqalishi. Radio to'lqinlari juda past(3 ... 30 kHz) va past (30 ... 300 kHz) chastotalar to'lqin o'tkazgichning tarqalishi va diffraktsiyasi tufayli er yuzasi atrofida egilib, ionosferaga nisbatan zaif kirib boradi va u tomonidan kam so'riladi. Ular yuqori fazali barqarorlik va katta maydonlarni, shu jumladan qutbli hududlarni bir xilda qoplash qobiliyati bilan ajralib turadi. Bu atmosfera shovqinlarining yuqori darajasiga qaramay, ulardan barqaror uzoq va ultra uzoq masofali radioaloqa va radionavigatsiya uchun foydalanish imkonini beradi. 150 kHz dan 300 kHz gacha bo'lgan chastota diapazoni eshittirish uchun ishlatiladi. Juda past chastota diapazonidan foydalanishdagi qiyinchiliklar atmosfera shovqinlarining yuqori darajasiga ega bo'lgan antenna tizimlarining noqulayligi, nisbatan cheklangan ma'lumot uzatish tezligi bilan bog'liq. Juda past chastotali to'lqinlarning sekin tebranishlarini yuqori tezlikda ma'lumot tashuvchi tezkor jarayonlar bilan modulyatsiya qilish mumkin emas. Bu haqda N. Wiener yozganidek, "Organning pastki registrida jig chalib bo'lmaydi".

O'rta to'lqinlar(300 kHz ... 3000 kHz) kun davomida Yer yuzasi bo'ylab tarqaladi (er yoki to'g'ridan-to'g'ri to'lqin). Ionosferadan aks ettirilgan to'lqin deyarli yo'q, chunki to'lqinlar qatlamda kuchli so'riladi. D ionosfera. Kechasi quyosh radiatsiyasi qatlami yo'qligi sababli D yo'qoladi, qatlamdan aks ettirilgan ionosfera to'lqini paydo bo'ladi E... Shu bilan birga, tarqalish diapazoni va shunga mos ravishda qabul qilish ortadi. To'g'ridan-to'g'ri va aks ettirilgan to'lqinlarning qo'shilishi qabul qilish nuqtasida kuchli maydon o'zgaruvchanligini keltirib chiqaradi. Shuning uchun ionosfera to'lqini yer to'lqinining tarqalishidan foydalangan holda ko'plab xizmatlar uchun shovqin manbai hisoblanadi.

Qisqa to'lqinlar(3 MGts ... 30 MGts) yomon so'riladi D- va E- qatlamlar va qatlamdan aks ettirilgan F ularning chastotalari< max . В результате отражения от ионосферы возможна связь как на малых, так и на больших расстояниях при значительно меньшем уровне мощности передатчика и гораздо более простых антеннах, чем в более низкочастотных диапазонах. Особенность радиосвязи в этом диапазоне – наличие замираний (фединга) сигнала из-за изменений условий отражения от ионосферы и интерференционных эффектов. Коротковолновые линии связи подвержены влиянию атмосферных помех. Ионосферные бури вызывают прерывание связи.

Uchun juda yuqori chastotalar va VHF (30 ... 1000 MGts) troposfera ichida radio to'lqin tarqalishining ustunligi va ionosfera orqali kirib borishi bilan tavsiflanadi. Yer to'lqinining roli pasayib bormoqda. Ushbu diapazonning past chastotali qismidagi shovqin maydonlari hali ham ionosferadan ko'zgular bilan aniqlanishi mumkin va 60 MGts gacha bo'lgan ionosfera tarqalishi muhim rol o'ynashda davom etmoqda. Radio tarqalishining barcha turlari, troposfera tarqalishi bundan mustasno, bir necha MGts tarmoqli kengligi bilan signallarni uzatish imkonini beradi.

UHF va mikroto'lqinli to'lqinlar (1000 MHz ... 10 000 MGts) asosan ko'rish chizig'ida tarqaladi va past shovqin darajasi bilan ajralib turadi. Ushbu diapazonda radioto'lqinlarning tarqalishida kimyoviy elementlarning maksimal yutilish va nurlanish chastotasining ma'lum hududlari rol o'ynaydi (masalan, vodorod molekulalari tomonidan 1,42 gigagertsli chastotaga yaqin rezonansli yutilish chiziqlari).

Mikroto'lqinli to'lqinlar (> 10 gigagertsli) faqat ko'rish chizig'ida tarqaladi. Ushbu diapazondagi yo'qotishlar past chastotalarga qaraganda bir oz yuqoriroqdir va ularning qiymati yog'ingarchilik miqdoridan kuchli ta'sir ko'rsatadi. Ushbu chastotalarda yo'qotishlarning ko'payishi antenna tizimlarining samaradorligini oshirish bilan qisman qoplanadi. Turli diapazonlarda radioto'lqinlarning tarqalish xususiyatlarini ko'rsatadigan diagramma shaklda ko'rsatilgan. 13.3.

Guruch. 13.3. Elektromagnit to'lqinlarning sirt fazoda tarqalishi

Tarixan to'lqinlarning optik diapazonining nurlanishi insoniyat tomonidan boshqa elektromagnit maydonlarga qaraganda ancha oldin qo'llanila boshlaganiga qaramay, optik to'lqinlarning atmosfera orqali tarqalishi radiodagi har qanday to'lqinlarning tarqalishiga nisbatan eng kam o'rganilgan. diapazon. Bu tarqalish hodisalarining yanada murakkab tasviri, shuningdek, ushbu hodisalarni kengroq o'rganish yaqinda, optik kvant generatorlari - lazerlar ixtiro qilingandan va keng qo'llanila boshlanganidan keyin boshlanganligi bilan izohlanadi.

Atmosfera orqali optik to'lqinlarning tarqalishi qonunlarini uchta asosiy hodisa aniqlaydi: yutilish, tarqalish va turbulentlik. Birinchi ikkitasi qat'iy atmosfera sharoitida elektromagnit maydonning o'rtacha zaiflashishini va meteorologik sharoitlar o'zgarganda maydonning nisbatan sekin o'zgarishini (sekin so'nishi) aniqlaydi. Uchinchi hodisa - turbulentlik har qanday ob-havoda kuzatiladigan tez dala o'zgarishlarini (tez so'nish) keltirib chiqaradi. Bundan tashqari, turbulentlik tufayli, qabul qilingan nurning tuzilishi transmitterning chiqishidagi nurning tuzilishiga nisbatan sezilarli darajada o'zgarishi mumkin bo'lganda, ko'p yo'nalishli effekt kuzatiladi.

Axborotni manbadan iste'molchiga o'tkazish uchun radiotexnika jarayonlari deb ataladigan bir qator o'zgarishlarni amalga oshirish kerak.

1. Xabarni elektr energiyasiga aylantirish

funktsiyasi. Ushbu harakat konvertorlar deb ataladigan qurilmalarda amalga oshiriladi. Masalan, tovush bosimi p (t) ning elektr tokiga aylanishi i (t) qachon sodir bo'ladi

Guruch. 1.1. Konverter

mikrofonning kuchi va tasvirni potentsialga aylantirish - televizor uzatish yordamida

berish trubkasi. Shu tarzda olingan signal b (t) birlamchi deyiladi

nym. Transduserning belgilanishi rasmda ko'rsatilgan. 1.1.

2. Garmonik tebranishlarni hosil qilish. Bu transformatsiya

generatorlar deb ataladigan qurilmalarda keladi. Ularda doimiy oqim manbai P0 quvvati harmonik tebranishlarning P1 kuchiga aylanadi.

Shunisi qiziqki, radiotexnika va aloqa rivojlanishining butun tarixi tobora yuqori chastotali to'lqin diapazonlarining, shu jumladan optik diapazonning rivojlanish tarixidir. Chiroq generatorlaridan optik kvant generatorlarigacha (LQG) ko'plab generatorlar ishlab chiqilgan. Bunday generatorlar uchun asosiy talab yuqori chastotali barqarorlikdir.

3. Modulyatsiya. Ushbu jarayonsiz bu mumkin emas

odatda past chastotali tebranishlar to'plamidan iborat bo'lgan xabarlarni uzoq masofalarga uzatadi. "Elektr zanjirlari nazariyasi" kursi pozitsiyasidan modulyator oltitali

qutb, uning kirishlariga birlamchi

signal b (t) va yuqori chastotali harmonik

Guruch. 1.2. Modulyator

tebranish u (t) (1.2-rasm). Natijada yuqori chastotali signal s (t),

parametrlaridan biri b (t) qonuniga muvofiq o'zgaradi.

4. Aniqlash. Bu jarayon

S (t) b (t)

Guruch. 1.3. Detektor

Guruch. 1.4. Kuchaytirgich

modulyatsiya jarayonining teskarisi, uning yordamida uzatilgan xabar chiqariladi. Ushbu konvertatsiyani amalga oshiradigan qurilma detektor deb ataladi, uning turi modulyatsiya usuliga mos kelishi kerak (1.3-rasm).

5. Daromad. Ushbu jarayonning maqsadi

shaklini saqlab qolgan holda qabul qilingan signalning kuchini oshirish. Ushbu radiotexnika jarayonini amalga oshiradigan qurilma kuchaytirgich deb ataladi (1.4-rasm).

Ro'yxatga olingan jarayonlarga qo'shimcha ravishda, CEA foydalanadi

boshqalar ham ishlatiladi: chastota konvertatsiyasi, ko'paytirish

chastotalar bo'linishi va bo'linishi, rektifikatsiya va boshqalar. Lekin faqat yuqorida qayd etilgan beshta radiotexnika jarayonlari asosiy hisoblanadi, chunki ular manbadan iste'molchiga xabarlarni uzatish imkoniyatini belgilaydi.

Aloqa kanali - radiotexnika qurilmalari majmuasi, qachon

ular orqali ma'lumot uzatiladi va olinadi, shuningdek, ular orasidagi muhit (1.5-rasm). Aloqa kanali barcha asosiy radiotexnik jarayonlarni amalga oshiradigan qurilmalarni, shuningdek, uzatuvchi va qabul qiluvchi antennalarni o'z ichiga oladi. Bunday holda, ma'lumot to'lqin empedansi 377 Ohm (radio kanal) bo'lgan bo'sh joy orqali uzatiladi. Agar signal kabel orqali uzatilsa, u holda aloqa liniyasining xarakterli impedansi kabel turiga qarab belgilanadi va antennalar o'rniga maxsus mos keladigan qurilmalar (simli kanal) ishlatiladi.

Qurilmalar to'plami, ular yordamida signal ishlab chiqariladi va radiatsion antenna (yoki mos keladigan qurilma) radio uzatish moslamasini (uzatuvchisini) tashkil qiladi.

Qabul qiluvchi antenna (mos moslama) va signalni qayta ishlash qurilmalari

naqd pul radio qabul qiluvchi qurilmani (qabul qiluvchini) tashkil qiladi. Jismoniy muhit, dasturiy ta'minot

signal tarqaladigan aloqa liniyasi deyiladi. Shunday qilib, vosita turiga qarab, aloqa kanallari simli va simsiz (radio kanallar) bo'lishi mumkin.

7

Guruch. 1.5. Aloqa kanalining strukturaviy diagrammasi:

1 - xabar manbai, 2 - konvertor, 3 - modulyator, 4 - o'z-o'zidan osilator,

5 - radio signal kuchaytirgichi, 6 - uzatuvchi antenna (mos qurilma),

7 - aloqa liniyasi, 8 - qabul qiluvchi antenna (mos moslama),

9 - chastota selektiv qurilma, 10 - radio signal kuchaytirgich, 11 - detektor,

12 - video signal kuchaytirgich, 13 - xabarni qabul qiluvchi

Bitta aloqa liniyasi orqali bir nechta signallarni uzatishda ko'p kanalli aloqa deb ataladigan narsa amalga oshiriladi (1.6-rasm). Bunday holda, kanalni ajratish bilan bog'liq muammolar mavjud. Hozirgi vaqtda kanallarni ajratishning chastota, vaqt va manzil usullari keng qo'llaniladi. Chastota usulining mohiyati shundaki, har bir signalga o'ziga xos chastota diapazoni tayinlanadi va signal maxsus filtrlar bilan chiqariladi. Chastota usulining afzalligi yuqori tezlikdir, chunki ma'lumot parallel ravishda uzatiladi. Chastota usulining kamchiligi aloqani tashkil qilish uchun zarur bo'lgan keng chastota diapazoni hisoblanadi. Vaqt usuli bilan har bir signal bir xil chastota diapazoni bo'ylab uzatiladi, lekin har xil vaqt oralig'ida. Ushbu usul aloqa kanalini murakkablashtiradigan maxsus vaqtinchalik tarqatish va sinxronlash qurilmalari mavjudligini nazarda tutadi. Chastotadan tejamkor foydalanish bilan biz ishlashda yo'qotishlarga duch kelamiz. Manzilli aloqa tizimlarida kanallar uzatiladigan signallar shaklida farqlanadi.

Aloqa tashkil etish turiga qarab, turli xil aloqa rejimlari mumkin. Agar xabarlarni uzatish dan bir yo'nalishda amalga oshirilsa

qabul qiluvchiga manba, keyin bu rejim simpleks deb ataladi, masalan, avtomatik ob-havo stantsiyasidan ma'lumotlarni uzatish. Bir vaqtning o'zida to'g'ridan-to'g'ri va xabarlarni uzatish mumkin bo'lgan aloqa rejimi

qarama-qarshi yo'nalish dupleks deb ataladi. Klassik misol - telefoniya. Axborot almashinuvi navbatma-navbat amalga oshiriladigan aloqa rejimi yarim dupleks deb ataladi, masalan, televizordagi diktorning ishi.

zionic studio va voqea joyida jurnalist.

S St.

Guruch. 1.6. Ko'p kanalli aloqa tizimining blok diagrammasi:

IsN - xabar manbalari, KN - aloqa kanallari, S - adder,

FN - qabul qiluvchi qurilma filtrlari, DN - detektorlar, AN - xabarni qabul qiluvchilar.

Haqiqiy aloqa kanallarida turli sabablarga ko'ra signalga tasodifiy ta'sir qilish mumkin, bu interferentsiya n (t) deb ataladi. Bunday ta'sir natijasida xabarni qayta ishlab chiqarishning ishonchliligi yomonlashadi. Qabul qiluvchi qurilmaning kirish signali z (t) foydali signal s (t) va n (t) interferensiya yig'indisi bo'lsa, u holda interferensiya qo'shimcha deb ataladi, ya'ni z (t) = s (t) + n. (t). Kirish signalini z (t) = k (t) · s (t) shaklida ifodalashda interferensiya multiplikativ deb ataladi. Haqiqiy aloqa kanallarida turli xil kelib chiqadigan qo'shimcha va multiplikativ interferensiyalar ishlaydi. Agar aloqa kanalida hech qanday shovqin bo'lmasa, unda bunday aloqa kanali ideal kanal hisoblanadi.