Кафедра теоретической радиотехники - литература. Общие сведения об электрических и радиотехнических цепях

Учебники и учебные пособия

1. И.С. Гоноровский. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Радио и связь, 1986 г.
   Скачать:     DjVu (10.8 M)

2. Попов В.П. Основы теории цепей. – М.: Высшая школа, 1985.
   Скачать:     DjVu (3.9 M)

3. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. – М.: Высшая школа, 1998.
   Скачать:     DjVu (5.7 M)

4. Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы. В двух частях. – М.: Мир, 1988.
   Скачать:     Том 1. DjVu (2,2 M)     Том 2. DjVu (2,6 М)

5. Кузнецов Ю.В., Тронин Ю.В. Основы анализа линейных радиоэлектронных цепей (временной анализ). Учебное пособие, – М.: МАИ, 1992.
   Скачать:     PDF (1,8 M)     DjVu (672 K)

6. Кузнецов Ю.В., Тронин Ю.В. Основы анализа линейных радиоэлектронных цепей (частотный анализ). Учебное пособие. – М.: МАИ, 1992.
   Скачать:     PDF (1,5 M)     DjVu (680 K)

7. Кузнецов Ю.В., Тронин Ю.В. Линейные радиоэлектронные цепи и сигналы. Упражнения и задачи (учебное пособие). – М.: МАИ, 1994.
   Скачать:     PDF (3,3 M)     DjVu (487 K)

9. Латышев В.В. Ручьев М.К., Селин В.Я., Сотсков Б.М. Переходные процессы в линейных цепях. – М.: МАИ, 1992.

10. Латышев В.В. Ручьев М.К., Селин В.Я., Сотсков Б.М. Спектральный анализ сигналов (учебное пособие). – М.: МАИ, 1988.

11. Латышев В.В. Ручьев М.К., Селин В.Я., Сотсков Б.М. Спектральный анализ узкополосных сигналов (учебное пособие). – М.: МАИ, 1989.

12. Латышев В.В. Ручьев М.К., Селин В.Я., Сотсков Б.М., Методы анализа прохождения сигналов через радиотехнические устройства (учебное пособие). – М.: МАИ, 1991.

13. Латышев В.В., Ручьев М.К., Селин В.Я., Сотсков Б.М., Преобразование сигналов в нелинейных цепях (учебное пособие). – М.: МАИ, 1994.

Задание 2. Анализ временных и частотных характеристик периодических сигналов.
   Скачать:     PDF (257 K)     DjVu (54 K)

Задание 3. Анализ прохождения импульсных и периодических сигналов через линейные цепи.
   Скачать:     PDF (256 K)     DjVu (56 K)

Методические материалы

1. Синтез и анализ цифровых фильтров с использованием программного пакета MatLab
   Скачать:     PDF (457 K)     DjVu (248 K)

Лекция 1 . Активные линейные цепи. Основные схемы замещения линейных, активных цепей. Основные методы анализа линейных цепей.  PDF

Лекция 2 . Усилитель низких частот. Основные характеристики УНЧ.  PDF

Лекция 3 . Резонансный усилитель. Прохождения радиосигналов. Эффект демодуляции.  PDF

Лекция 4 . Обратная связь в линейных цепях. Положительная и отрицательная ОС.  PDF

Лекция 5 . Понятие нелинейных искажений. Устойчивость цепей с обратной связью.  PDF

Лекция 6 . Согласованные и частотно-избирательные фильтры (ЧИФ). Постановка задачи синтеза ЧИФ.  PDF

Лекция 7 . Фильтры Чебышева. Синтез фильтров других типов.  PDF

Лекция 8 . Реализация ЧИФ: лестничная, каскадная, АRС- реализация.  PDF

Лекция 9 . 9. Постановка задачи анализа нелинейных цепи. Аппроксимация нелинейной ВАХ: полиномиальная, линейно-ломаная.  PDF

Лекция 10 . Спектральный анализ выходного тока в режиме с отсечкой.  PDF

Лекция 11 . Амплитудный модулятор и амплитудный детектор.  PDF

Лекция 12 . Диодный детектор. Частотный, фазовый детекторы.  PDF

Лекция 13 . Нелинейное резонансное усиление. Умножение частоты. Преобразование частоты.  PDF

Лекция 14 . Дискретные сигналы и их обработка. Теорема Котельникова.  PDF

Лекция 15 . Математическое описание дискретных сигналов.  PDF

Лекция 16 . Дискретное преобразование Фурье. Прямое Z-преобразование.  PDF

Лекция 17 . Обратное Z-преобразование. Цифровые фильтры.  PDF

Лекция 18 . Анализ цифровых фильтров.  PDF

План занятий . 

Понятие «система» стало одним из наиболее распространенных в области радиотехники последних трех-четырех десятилетий. По используемым в качестве переносчиков типам колебаний физической среды и диапазону излучений волн системы подразделяются на сейсмические, акустические и электромагнитные (включая оптические). Любую техническую систему, действие которой основано на непосредственном использовании высокочастотных электромагнитных колебаний радиодиапазона для сбора, передачи, извлечения, обработки или хранения информации, называют радиотехнической системой (упрощенно радиосистемой). Упрощенную структуру построения радиотехнической системы можно представить в виде своеобразной пирамиды (рис. 1.1).

Рисунок 1.1 - Упрощенная структура построения радиотехнической системы

Фундаментом пирамиды служит элементная база , содержащая резисторы, катушки индуктивностей, конденсаторы, трансформаторы, диоды, биполярные и полевые транзисторы, аналоговые и цифровые микросхемы, микропроцессоры, резонансные цепи, монолитные фильтры, элементы СВЧ-техники и пр. Кстати, элементная база любой радиотехнической системы определяет технический уровень радиоаппаратуры.

Из элементов составляют второй уровень пирамиды - цепи (колебательные контуры, дифференцирующие и интегрирующие цепи, фильтры, ограничители уровня, формирующие цепи и пр.).

Узлы конструктивно и технологически объединяют в достаточно сложные радиотехнические цепи - каскады : автогенераторы, модуляторы, демодуляторы, преобразователи частоты, усилители сверхвысокой, высокой, промежуточной и низкой частоты и т. д.

Следующий уровень - блоки , к которым относят антенно-фидерный тракт, малошумящий СВЧ-усилитель приемника, каскады усиления мощности высокочастотных и СВЧ-колебаний, кодек, модем, линейный тракт приемника, устройство цифровой обработки принимаемого сигнала, систему управления и пр.

Наиболее сложный уровень пирамиды включает функционально законченные устройства - приемники, передатчики и другую аналогичную радиоаппаратуру, которые работают самостоятельно в составе различных радиосистем.

Венцом пирамиды является -радиосистема .

В последние годы в элементной базе резко возросла доля микросхем большой и сверхбольшой интеграции. Поэтому в радиотехнических устройствах зачастую применяют только интегральные микросхемы, что позволяет три нижних уровня пирамиды (см. рис. 1.1) технологически объединить в один.

Классификация РТС:

1) По информационному назначению радиотехнические системы делят на четыре основных класса:

Передача информации (радиосвязь, радиовещание, телевидение);

Извлечение информации (обнаружение и измерение - радиолокация, радионавигация, радиоастрономия, радиоизмерения и т.д.);

Радиотелеуправление (беспилотные летательные аппараты и др.);

Разрушение информации (радиопротиводействие).

В настоящее время широкое применение находят радиотехнические комплексы, состоящие из нескольких радиосистем, в которых для обработки информации и управления различными объектами используют мощные компьютеры. К ним относят системы спутниковой и космической связи, глобальные системы связи, системы контроля и управления воздушным движением, ракетные и космические комплексы и т. д. Такие системы можно назвать комплексными .

2) По виду применяемых сигналов различают непрерывные, импульсные и цифровые радиосистемы. В непрерывных системах информация отображается изменением параметров (амплитуды, частоты, фазы) непрерывного, обычно гармонического сигнала. В импульсных системах сигнал представляет собой последовательность радиоимпульсов, в которой информацию могут нести как изменяющиеся параметры отдельных импульсов (амплитуда, частота, фаза, длительность), так и всей последовательности (число импульсов в последовательности, интервал между ними). В цифровых системах передаваемый сигнал предварительно дискретизируется во времени и квантуется по уровню. Каждому уровню соответствует кодовая группа импульсов, которые и модулируют несущее колебание. Цифровые системы легко сопрягаются с ЭВМ, осуществляющими обработку и запоминание информации, воспроизводимой затем устройством отображения.

3) По используемым частотам (диапазонам радиоволн). Для создания радиосистем различного назначения используется практически весь диапазон радиоволн от мириаметровых (λ = 10…100 км) до миллиметровых (λ = 1…10 мм); лазерные системы, тесно примыкающие по принципу действия и назначению к радиотехническим, работают в инфракрасном и видимом диапазонах электромагнитных волн. Таким образом, применяется почти весь спектр электромагнитных колебаний. Следует подчеркнуть, что использование того или иного диапазона радиочастот для систем различного назначения регламентировано Международной комиссией распределения радиочастот (МКРР), так же как и ширина спектра частот, отводимого системе того или иного типа. Эти ограничения влияют на выбор вида радиосигнала и построение радиосистемы и, в конечном счёте, сказываются на её тактико-технических характеристиках.

Основные параметры и характеристики РТС:

Чтобы описать свойства и возможности РТС, необходимо сформулировать её параметры и характеристики. Под параметром будем понимать величину, описывающую количественно то или иное свойство РТС, например: потребляемую мощность, массу, стоимость и др. Характеристикой будем именовать описание свойства РТС в тех случаях, когда оно выражено более развёрнуто, какой-либо зависимостью, графиком и т.п.

Обычно рассматриваются следующие параметры и характеристики РТС:

Назначение – выдаваемая информация, многофункциональность, информационные характеристики, количество и скорость выдачи информации, пропускная способность РТС.

Точность – степень искажения информации при определённых характеристиках сообщений, дальностях, условиях эксплуатации и помеховой обстановке.

Разрешающая способность – свойство РТС разделять и независимо воспринимать информацию при сдвиге радиосигналов по частоте, задержке, направлению прихода радиоволн.

Дальность действия и направленность при заданной точности.

Помехоустойчивость – способность РТС обеспечивать дальность действия и точность при действии различных помех.

Диапазон частот , занимаемых РТС.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) – возможность совместного функционирования с другими радиосредствами и РТС.

Устойчивость против внешних воздействий (температуры, вибраций и т.п.) и надёжность аппаратуры .

Стоимость – сложность, затраты на проектирование, изготовление и эксплуатацию.

Масса, габариты, удобство размещения и развертывания аппаратуры, потребляемая мощность .

Скрытность действия – способность РТС функционировать, не обнаруживая себя.

Функциональная надёжность – вероятность обеспечения основных показателей качества при заданных условиях функционирования и использования.

Перспективность – способность к удовлетворению потребности общества в течение длительного времени.

Большая часть указанных параметров и характеристик РТС, вместе с тем, является и показателями качества РТС, т.е. показывает возможности в отношении дальности действия, точности, помехоустойчивости, скорости выдачи информации, разрешающей способности и др., и затраты, которыми сопровождается обеспечение этих возможностей (стоимость оборудования, масса, габариты, потребление энергии, занимаемый диапазон частот, количество и квалификация обслуживающего персонала и т.д.).

Москва 2007

Курс лекций

Основы теории

радиотехнических систем

ББК 32.88; 32.845.7

УДК 681.7.068

Рецензенты: проф. МГУ, д.ф-м.н. А.С.Чиркин,

проф. РГТУ, д.т.н. В.И.Шанин

Б 64 В.Ш. Берикашвили. Основы теории радиотехнических систем.: Курс лекций / Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)». –М., 2004 – 100 с.

Рассмотрены основные типы радиотехнических систем (РТС): передачи и извлечения информации, управления, навигации и радиопротиводействия. Проведена классификация РТС по используемым частотам (длинам волн), типу модуляции, назначению, методам обработки информации, функциональным особенностям. Выделены последние достижения в области спутниковой связи и навигации, создании сотовых и волоконно-оптических систем связи. Отмечена тенденция к переходу РТС в область более высоких частот и цифровых высокоскоростных систем передачи информации. Детально рассмотрена роль разработчиков, конструкторов и технологов в создании и эксплуатации новых видов радиосистем.

Курс лекций предназначен для студентов и аспирантов высших учебных заведений, обучающихся по специальностям: «Радиотехника», «Радиофизика», «Конструирование радиоэлектронной аппаратуры», «Основы метрологии, стандартизации и измерительной техники».

Табл. 5 Илл. 55. Библиогр.: 20 назв.

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета.

ISBN 5-7339-0333-3 ÓВ.Ш. Берикашвили, 2007

Радиотехнические системы (РТС), представляют собой комплекс взаимодействующих между собой радиотехнических устройств, предназначенных для выполнения задач, связанных с передачей или извлечением информации.

Особенностью радиотехнических систем, в отличие от электронных комплексов (ЭВМ, видео и звукозаписывающая аппаратура), является наличие протяжённой линии связи, в которой распространяются сигналы.

Это обстоятельство обуславливает напряжённый энергетический режим, необходимость учёта условий распространения сигналов в линии связи, подверженность внешним воздействиям (помехам), возможность утечки информации (открытость). При проектировании их приходится сталкиваться с необходимостью учёта многих факторов разнообразного характера.

Использования радиотехнических систем и сфера их действия быстро расширяются. Растёт их сложность и удельная стоимость на объектах (60% стоимости в самолёте и 80% в спутнике). Возникают проблемы необходимости сочетания технических, тактических и стоимостных характеристик. Роль разработчика радиотехнических систем, конструктора и технолога, представляются в равной мере существенными и постоянно требуются специалисты данных направлений.

Конструкторы и технологи должен знать не только общие принципы работы РТС, но и факторы, влияющие на их качественные характеристики, предельные возможности и современные достижения.

Материал лекций дает представление о принципах построения, возможностях, параметрах и характеристиках современных РТС. Для изучения этой дисциплины необходимо изучить курсы: “Общая физика”, “Теория вероятности”, “Основы радиоэлектроники”, “Конструкция экранов и СВЧ устройств”, “Волновые процессы”.

Общие сведения о радиотехнических системах

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ

__________________________________________________________

В. В. Филинов

Электротехника и схемотехника.

Основы радиотехнических цепей и сигналов

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

(КУРС ЛЕКЦИЙ)

Учебное пособие

Курс лекций

Рецензент:

д.т.н, профессор Покровский А.Д., профессор кафедры «Электротехника и интроскопия» МЭИ (Национальный исследовательский университет)

Филинов В.В.

Электротехника и схемотехника. Основы радиотехнических цепей и сигналов.

Учебное пособие (курс лекций). М.: МГУПИ, 2014.

Учебное пособие предназначено для студентов (бакалавров и специалистов) специальностей по радиотехнике и информационной безопасности, слушающих курс лекций «Электроника и схемотехника», полезно для изучения лекционных материалов по разделу «Радиотехнические цепи и сигналы», выполнения практических, расчетно-графических и лабораторных работ.

Учебное пособие написано в соответствии с Государственным стандартом Минобрнауки РФ по дисциплине «Электроника и схемотехника» для студентов факультетов информационной безопасности и подготовлена с использованием специальных курсов . Полезно преподавателям, аспирантам и магистрам этих факультетов.

© Московский Государственный Университет Приборостроения и Информатики, 2014

© Филинов В. В., 2014

Глава 1.Общие сведения об электрических и радиотехнических цепях 5

1.1Главные задачи электротехники и радиотехники 5

1.2Радиотехнический канал связи 10

1.3Классификация сигналов 13

1.4Вопросы и задания для самопроверки: 14

Глава 2.Сигналы и их основные характеристики 16

2.1Энергетические характеристики вещественного сигнала 16

2.2Корреляционные характеристики детерминированных сигналов 19

2.3Вопросы и задания для самопроверки: 26

Глава 3.Сигналы и спектры 28

3.1Спектры сигналов 28

3.2Простейшие разрывные функции 32

3.3Методы анализа электрических цепей 36

3.4Вопросы и задания для самопроверки 40

Глава 4.Спектральный анализ сигналов 42

4.1Представление периодического воздействия рядом Фурье 42

4.2Спектры амплитуд и фаз периодических сигналов 54

4.3Спектральный анализ цепи 63

4.4Представление непериодического воздействия интегралом Фурье 64

4.5Спектральные плотности амплитуд и фаз непериодических сигналов 69

4.6Примеры определения спектральной плотности сигналов 89

4.7Определение активной длительности сигнала и активной ширины его спектра 100

4.8Вопросы и задания для самопроверки: 102

Глава 5.Комлексная передаточная функция и частотные характеристики цепи 104

Глава 6.Спектральный анализ цепей при непериодических воздействиях 110

6.1Вопросы и задания для самопроверки гл. 5, 6: 113

Глава 7.Представление непериодических сигналов интегралом лапласа 114

7.1Вопросы и задания для самопроверки: 127

Глава 8.Электрические цепи радиотехнических сигналов 128

8.1Цепи с распределенными параметрами 128

8.1.1 Длинные линии и телеграфные сигналы 128

8.1.2. Коэффициент отражения, стоячие и смешанные волны 134

8.1.3. Задерживающие цепи (Линия задержки) 138

8.2Частотный принцип преобразования радиотехнических сигналов 145

8.2.1 Модулированные сигналы и их спектры 145

8.2.2. Электрические фильтры 153

8.2.3. Нелинейный элемент и воздействие на него одного сигнала. 157

8.2.4. Воздействие на нелинейный элемент двух сигналов. 160

8.3Вопросы и задания для самопроверки: 167

Литература 169

1. Общие сведения об электрических и радиотехнических цепях

   1. Главные задачи электротехники и радиотехники

Электротехника и радиотехника являются науками, изучающими физические процессы в электромагнитном поле и технические методы использования его энергии для практических целей.

Электромагнитное поле представляет собой один из видов материи. Оно характеризуется связанными между собой электрическими и маг­нитными явлениями, которые следует рассматривать как две стороны единого процесса.

Радиотехника, возникшая и первоначально развивавшаяся как часть электротехники, имеет с ней много общих черт, что дает основа­ние для изучения в этой книге как электрических цепей, применяемых и в электротехнике, и в радиотехнике, так и тех цепей, которые пред­назначены для решения специфических задач радиотехники. Однако назначение современной радиоаппаратуры и физические процессы, положенные в ее основу, во многом отличаются от целей и принципов действия электротехнических устройств.

Главной задачей электротехники является передача и использование электромагнитного поля для приведения в действие мощных машин, механизмов, источников света, тепла и для других энергетических преобразований.

Основная задача современной радиотехники заключается в использовании электромагнитного поля для передачи на расстояние различного рода информации , т. е. сообщений о тех или иных процессах, фактах, событиях и т.п. Аналогичные цели преследует и электропроводная связь , однако, в отличие от нее, радиотехника осуществляет передачу информации без посред­ства проводов между отправителем и получателем сообщений. С этой целью радиотехника использует свободно распространяющееся в пространстве электромагнитное поле, называемое полем излу­чения .

Рассмотрим несколько подробнее основные задачи, являющиеся общими для электротехники и радиотехники, а затем остановимся на тех конкретных особенностях, которые отличают их друг от друга.

Из сказанного выше следует, что как в электротехнике, так и в ра­диотехнике должны изучаться методы передачи электромагнитного поля из одной точки пространства в другую и способы последующего преобразования энергии поля в какой-либо иной вид энергии (механи­ческую, акустическую, тепловую и т.п.).

Обычно говорят о передаче энергии из одного пункта в другой. Однако эти слова следует понимать условно; в действительности речь идет о перемещении в пространстве определенного вида материи, являющейся носителем энергии. В самом деле, энергия наряду с мас­сой является неотъемлемым свойством материи, мерой ее движения. Нет материи, не обладающей, массой, так же как не может быть энер­гии, не связанной с тем или иным материальным объектом. В электро­технике и радиотехнике таким видом материи, несущим электромаг­нитную энергию, и является электромагнитное поле.

Итак, общими для электротехники и радиотехники являются три основные научно-технические проблемы.

1. Генерирование электромагнитного поля посредством устройств, называемых генераторами , или передающими уст­ ройствами .

2. Передача электромагнитного поля от генератора к потребителю через разделяющую их среду, которая может быть названа линией передачи .

3. Преобразование и использование отправленного передающим устройством электромагнитного поля и несомой им энергии в терри­ториально отдаленном пункте для тех или иных практических целей при помощи специального приемного устройства .

В электротехнике электромагнитное поле передается из одной точки пространства в другую вдоль проводов, соединяющих эти точки. Благодаря наличию проводов удается осуществить высокую степень концентрации электромагнитного поля и носимой им энергии в пространстве диэлектрика, окружающего провода. Поэтому прием­ного пункта достигает почти вся энергия, поступающая на вход ли­нии, соединяющей генератор с потребителем. Лишь относительно небольшая часть ее расходуется (бесполезно теряется) в соединительной линии. Эти замечательные свойства переноса электромагнитного поля вдоль проводов позволяют осуществить в электротехнических системах эффективную передачу на значительные расстояния мощных электромагнитных полей, энергия которых используется для приве­дения в действие мощных машин, приборов, источников света, тепла и т. п.

Радиотехника позволяет решить проблему передачи элект­ромагнитного поля без помощи соединительных проводов. Излучаемое электромагнитное поле, распространяясь в свободном пространстве, рассеивается в значительном объеме, и только небольшая часть энер­гии поля достигает места приема. Поэтому переданная без проводов энергия не может быть непосредственно использована для приведения в действие сколько-нибудь мощных механизмов. Она служит для передачи сигналов , несущих ту или иную информацию. Характер и форма сигналов соответствуют передаваемому сообщению; их источ­ником является отправитель информации. Так, например, речевые сигналы производятся голосовыми связками говорящего человека.

Первичные сигналы, несущие передаваемое сообщение, преобра­зуются в электрические (вторичные) сигналы, т. е. в электрические колебания, изменяющиеся во времени по тому же закону, что и пер­вичные сигналы.

В радиотехнике сигналы того или иного назначения (телеграф­ные, телефонные, телевизионные и т. п.) передаются от отправителя к получателю без проводов. Главная цель, которая здесь преследуется, состоит в том, чтобы принятые сигналы были по возможности совер­шенно подобны отправленным (неискаженная передача) и чтобы дей­ствие неизбежных внешних помех было минимальным. Энергетиче­ские соображения при этом отодвигаются на второй план. Даже нич­тожно малая энергия принятого сигнала оказывается достаточной для приведения в действие очень чувствительных приборов современ­ного радиоприемного устройства. В нем осуществляется обратное преобразование электрических сигналов в исходные. Так, при приеме речевых сигналов телефон на выходе приемника преобразует электри­ческие колебания в звуковые, которые воспринимаются ухом человека.

В электротехнике и радиотехнике широко используются процессы, при которых напряженность поля, напряжение, ток и т. д. изменяются во времени по синусоидальному закону. Промежуток времени, по исте­чении которого значения этих величин повторяются, носит название периода Т . Величина, обратная периоду

называется частотой и измеряется в герцах (циклах в секунду).

В некоторых случаях удобно пользоваться более крупными еди­ницами:

1 килогерц (кГц) = 10 3 Гц; 1 мегагерц (МГц) = 10 3 кГц

1 гигагерц (ГГц) = 10 3 МГц; 1 терагерц (ТГц) = 10 3 ГГц.

Электромагнитное поле, распространяющееся в пространстве с не­которой скоростью , называют электромагнитной вол ной . За период Т электромагнитная волна распространяется на расстояние длины волны

Для вакуума и воздуха скорость и длина волны

где f - в герцах.

В ряде случаев оказывается удобным количественно характеризо­вать периодичность процесса не частотой, а длиной волны. Вместо того, чтобы говорить о частоте колебаний f , говорят об их длине волныпереход от одной величины к другой может быть произведен при помощи формулы (1.3).

Как доказывается в теории электромагнитного поля, эффективное излучение электромагнитных волн с целью последующего их распро­странения без проводов возможно лишь в том случае, если размеры излучающей системы, называемой антенной , соизмеримы с дли­ной волны электрических колебаний. Ввиду того, что практически осуществимые размеры антенных систем ограничены конструктивными (габаритными) соображениями, в радиотехнике в большинстве случаев используют достаточно короткие электромагнитные волны, т.е. до­статочно высокие частоты колебаний .

Электромагнитные волны, используемые для передачи информа­ции радиотехническими методами, называются радиоволнами .

Наиболее низкими частотами, которые находят применение в ра­диотехнике для беспроводной передачи сигналов, являются частоты порядка 5-10 кГц. Им соответствуют волны длиной 6000-30000 м.

С точки зрения эффективности излучения радиоволн желательно применять возможно более высокие частоты. Однако при выборе и оценке величины, радиочастот необходимо учитывать их некоторые специфические особенности. Важнейшими из них являются условия распространения радиоволн при их движении вдоль (или внутри) земли и в пространстве, ее окружающем, а также методы генерирова­ния и использования колебаний различных частот.

Таблица 1.1

Примечание. Частоты, соответствующие длинным и средним волнам, иногда называют умеренно высокими , а частоты, соответствующие ультра­коротким волнам - сверхвысокими (СВЧ).

Современная радиотехника имеет дело с чрезвычайно широким диапазоном частот, которые можно классифицировать согласно табл. 1.1.

Приведенную в таблице классификацию радиочастот и соответствую­щих им волн нельзя считать твердо установившейся. Для развития радиотехники характерно освоение все новых диапазонов. В частности, включение в таблицу радиоволн колебаний инфракрасного и световогодиапазонов стало возможным благодаря успехам, достигнутым в последние годы электроникой и радиотехникой.

Если для осуществления эффективного излучения радиоволн необходимы очень высокие частоты, то для решения многих других радиотехнических задач требуются как постоянные токи (f = 0), так и токи низких частот. Таким образом, для радиотехники харак­терно использование самых различных колебаний, имеющих частоты, лежащие в пределах от нуля до величин, превышающих миллиарды герц.

Естественно, что электротехника, имеющая дело с передачей энер­гии вдоль проводов, свободна от высказанных выше требований в от­ношении частоты колебаний. Наряду с постоянными токами чаще всего здесь находят применение колебания стандартной частоты 50 Гц (в США – 60 Гц). Наибольшие частоты, с которыми мы встречаемся в электротехнике, не превышают немногих сотен или тысяч герц.

Столь большое количественное различие в частотах, используемых в электротехнике и радиотехнике, приводит к тому, что технические приемы, которые с успехом применяются в электротехнических си­стемах, оказываются совершенно непригодными в радиотехнике. Более того, многие физические представления, основанные на неко­торых допущениях и удовлетворительно характеризующие явления при низких частотах, становятся несправедливыми при переходе к высоким частотам. Количественные изменения приводят к необходимости качественного изменения ряда представлений и методов осуществления технических устройств. Эти отличия заставляют говорить о радиотехнике как о большой самостоятельной отрасли науки.

В последние годы в развитии радиотехники наметились тенденции, которые, возможно, приведут к некоторому уменьшению отмеченных выше различий между электротехникой и радиотехникой. Так следует отметить, что в настоящее время проводятся опыты применения для подземной и подводной радиосвязи весьма низких частот, которые уже мало отличаются от используемых в электротехнике. С другой стороны создание генераторов, излучающих узкий пучок световых лучей (лазеров), открывает новые пути для построения систем беспроводной передачи не только сигналов, несущих информацию, но и значительного количества энергии при высоком коэффициенте полезного действия.

Роль электротехники и радиотехники в современной жизни не ограничивается решением задач передачи электромагнитной энергии на расстояние; электротехнические и в особенности радиотехниче­ские методы находят все более широкое применение в современной науке, технике и промышленности. Успехи радиотехники привели к возникновению такой широкой науки как радиоэлектро­ника , которая развивает методы радиотехники и электроники (науки об электронных приборах и их применениях) для решения многих разнообразных задач, возникающих в самых различных отраслях науки и техники. Наконец, радиотехника положила начало разви­тию некоторых новых наук, в числе которых может быть названа радиоастрономия , чрезвычайно расширившая возможности познания и изучения вселенной, радиоспектроскопия , играющая большую роль визучении строения атома всовременной физике, и другие.