- •Нестационарные процессы в электрических цепях
- •1. Основы теории сигналов
- •1.1 Сигналы и формы их представления
- •Классификация сигналов
- •Сигналы во временной области. Типовые сигналы, применяемые в радиотехнике
- •Сигналы в спектральной области
- •Свойства преобразований Фурье
- •Ширина спектра сигналов
- •1.2. Одиночные сигналы и их спектры
- •1.2.1. Одиночные видеосигналы и их спектры
- •Спектр дельта-функции
- •Спектр функции включения
- •Спектр одиночного прямоугольного видеоимпульса (опви)
- •Спектр видеоимпульса колоколообразной формы (окви)
- •Спектр треугольного видеоимпульса
- •1.2.2 Одиночный радиосигналы и их спектры. Одиночный прямоугольный радиоимпульс (опри)
- •Одиночный колокольный радиоимпульс (окри)
- •1.3. Периодические сигналы и их спектры Периодическая последовательность прямоугольных видеоимпульсов (пппви).
- •1.4. Переодические радиосигналы и их спектры
- •1.4.1. Радиосигнал с однотональной амплитудной модуляцией
- •Радиосигнал с однотональной амплитудной модуляцией с подавленной несущей
- •1.4.2. Периодическая последовательность прямоугольных радиоимпульсов (пппри)
- •1.4.3. Радиосигнал с однотональной угловой модуляцией
- •1.5. Сложные сигналы и их спектры
- •1.5.1. Пачки импульсов
- •Колокольная пачка прямоугольных видеоимпульсов
- •Прямоугольная пачка прямоугольных видеоимпульсов
- •Спектры пачек прямоугольных радиоимпульсов
- •1.5.2. Сигналы с внутриимпульсной модуляцией
- •Радиоимпульс с линейной частотной модуляцией
- •Фазо-кодо-манипулированные импульсы (фкм)
- •3. Общие сведения о спектральном методе анализа
- •3.1. Связь между спектрами сигналов на входе и на выходе линейной электрической цепи
- •3.1.1. Прохождение сигналов с дискретными спектрами
- •3.1.2. Если сигнал имеет сплошной спектр, то можно установить аналогичную связь между элементарными гармониками входного и выходного сигнала
- •3.2. Особенности передачи сигналов с дискретным спектром через линейные цепи
- •3.2.1. Прохождение сигнала с однотональной am через настроенный колебательный контур
- •3.2.2. Прохождение периодической последовательности прямоугольных радиоимпульсов через настроенный колебательный контур
- •3.3. Понятие о квазистационарном методе
- •3.3.1. Прохождение радиосигнала с однотональной угловой модуляцией через колебательный контур
- •3.3.2. Прохождение радиосигнала с лчм через электрические цепи
- •3.4. Особенности передачи сигналов со сплошными спектрами через линейные электрические цепи
- •3.4.1. Общие сведения о неискажающей цепи
- •3.4.2. Использование линейных цепей для задержки сигналов
- •3.4.3. Понятие о сжатии лчм и фм сигналов рэт
- •3.5. Влияние ограниченности полосы пропускания цепи и неравномерности ее ачх на форму выходных сигналов
- •3.5.1. Влияние ограниченности полосы пропускания цепи на форму передаваемых сигналов
- •3.5.2. Влияние неравномерности ачх цепи на форму передаваемых сигналов
- •Оглавление нестационарные процессы в электрических цепях
- •1. Основы теории сигналов.
- •1.1 Сигналы и формы их представления
- •3. Общие сведения о спектральном методе анализа.
Нестационарные процессы в электрических цепях
1. Основы теории сигналов
В радиотехнике, радиолокации, электрической связи, в системах и сетях передачи информации, автоматическом управлении и других областях техники основными проблемами являются получение, передача и обработка информации.
Термин «сигнал» часто встречается не только в областях науки и техники, но и в повседневной жизни. Не задумываясь о строгости, мы иногда отождествляем такие понятия, как сигнал, сообщение, информация. Занимаясь систематическим изучением теории электрических цепей (ТЭЦ), необходимо уточнить содержательный смысл понятия «сигнал».
Сигналом называется процесс изменения во времени физического состояния какого-либо объекта, служащий для отображения, регистрации и передачи сообщений.
Электрический сигнал – это изменяющееся во времени физическая величина (ток, ЭДС, напряжение, напряженность электрического или магнитного полей и т.д.), способная распространяться по проводам или в пространстве, в законе изменения которой содержится сообщение или информация.
1.1 Сигналы и формы их представления
В связи с тем, что понятие «информация» наряду с материей и энергией принадлежит к фундаментальным философским категориям естествознания, то в курсе ТЭЦ не рассматривается вопрос о ценности информации, заключенного в нем сообщения и, в конечном счете, в сигнале.
В процессе преобразования сообщения в электрический сигнал имеет место модуляция, т. е. управление параметрами некоторой электрической величины, называемой в дальнейшем модулирующей функцией. В результате модуляции соответствующий параметр становится функцией времени, а несущая функция превращается в сигнал. На рисунке 1.1 показан процесс формирования сигнала в модуляторе.
Рис. 1.1
Приняты следующие обозначения:
V (t) – несущий процесс, U (t) – модулирующая функция, u (t) – сигнал.
Классификация сигналов
В радиотехнике используют большое число различных сигналов. Для выявления общих свойств сигналов их классифицируют по ряду признаков.
По возможности предсказания мгновенных значений сигналов в любые моменты времени различают случайные и детерминированные сигналы.
Случайный сигнал представляет собой функцию времени, значения которой заранее неизвестны и могут быть предсказаны с вероятностью меньше единицы.
Детерминированный сигнал представляет собой функцию времени, все значения которой заранее известны или могут быть предсказаны с вероятностью равной единице.
В дальнейшем мы будем вести рассмотрение детерминированных сигналов и их прохождение через электрические цепи.
По величине интервала времени, в котором существуют отличные от нуля значения сигналов, различают непрерывные и импульсные сигналы.
По повторяемости мгновенных значений различают периодические и непериодические сигналы. Для периодических сигналов выполняется условие:
, где - период, - любое целое число.
К непериодическим сигналам относят одиночные и групповые (пачечные) сигналы.
В зависимости от выбора несущего процесса различают видеосигналы и радиосигналы.
Видеосигналы – это такие сигналы, у которых несущими процессами являются постоянные токи и напряжения.
Радиосигналы – это такие сигналы, у которых несущими процессами являются гармонические колебания и электромагнитные волны.
Кроме постоянных или синусоидальных токов и напряжений в качестве несущих процессов могут использоваться последовательности видеоимпульсов и радиоимпульсов.
Сигналы с такими несущими процессами являются импульсно-модулированными сигналами.
В зависимости от того, какой параметр несущего электромагнитного процесса подвергается модуляции, различают:
амплитудно-модулированные радиосигналы (АМ);
частотно-модулированные радиосигналы (ЧМ);
фазомодулированные радиосигналы (ФМ);
сигналы с модуляцией длительности импульсов;
сигналы с модуляцией частоты следования импульсов;
сигналы с модулированной модуляцией.