ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие к четвертому изданию ............ 3
Глава 1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ. СИГНАЛОВ И ЦЕПЕЙ............... 5
1.1. Передача сигналов на расстояние и используемые в радиотехнике частоты 5
1.2. Преобразование сигналов в радиотехнических системах...... 7
1.3. Классификация сигналов, используемых в радиотехнике ...... 9
1.4. Радиотехнические цепи и методы их анализа........ 12
1.5. Проблема помехоустойчивости и электромагнитной совместимости радиотехнических систем .............. 15
Глава 2. ХАРАКТЕРИСТИКИ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ ... 16
2.1. Энергетические характеристики............. 16
2.2. Представление произвольного сигнала в виде суммы элементарных колебаний................17
2.3. Гармонический анализ периодических сигналов........ 20
2.4. Спектры простейших периодических сигналов........ 23
2.5. Распределение мощности в спектре периодического сигнала..... 27
2.6. Гармонический анализ непериодических сигналов........ 27
2.7. Соотношение между спектрами одиночного импульса и периодической последовательности импульсов............. 30
2.8. Некоторые свойства преобразования Фурье......... 31
2.9. Распределение энергии в спектре непериодического сигнала..... 36
2.10. Примеры определения спектров непериодических сигналов..... 36
2.11. Бесконечно короткий импульс с единичной площадью (дельта-функция) . 42
2.12. Соотношение между длительностью сигнала и шириной его спектра. Скорость убывания спектра .............. 45
2.13. Спектры некоторых неинтегрируемых функций .........53
2.14. Представление сигналов на плоскости комплексной частоты .....55
2.15. Представление сигналов с ограниченной полосой частот в виде ряда Котельникова................. 59
2.16. Теорема отсчетов в частотной области........... 62
2.17. Дискретизованные сигналы............. 64
2.18. Корреляционный анализ детерминированных сигналов...... 67
2.19. Соотношение между корреляционной функцией и спектральной характеристикой сигнала................ 71
Глава 3. МОДУЛИРОВАННЫЕ КОЛЕБАНИЯ .......... 72
3.1. Общие определения................ 72
3.2. Радиосигналы с амплитудной модуляцией.......... 74
3.3. Спектр амплитудно-модулированного колебания........ 76
3.4. Угловая модуляция. Фаза и мгновенная частота колебания..... 81
3.5. Спектр колебания при угловой модуляции. Общие соотношения ... 84
3.6. Спектр колебания при гармонической угловой модуляции..... 85
3.7. Спектр радиоимпульса с частотно-модулированным заполнением ... 89
3.8. Спектр колебания при амплитудно-частотной модуляции..... 91
3.9. Огибающая, фаза и частота узкополосного сигнала ....... 93
3.10. Аналитический сигнал............... 98
3.11. Корреляционная функция модулированного колебания......103
3.12. Дискретизация узкополосного сигнала.......... 106
Глава 4. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ ... 109
4.1. Общие определения ................. 109
4.2. Виды случайных процессов. Примеры ........... 113
4.3. Спектральная плотность мощности случайного процесса...... 118
4.4. Соотношение между спектральной плотностью и ковариационной функцией случайного процесса............... 120
4.5. Взаимная корреляционная функция и взаимная спектральная плотность двух случайных процессов ............. 123
4.6. Узкополосный случайный процесс............ 126
4.7. Комплексный случайный процесс............ 133
4.8. Геометрическое представление сигналов. Пространство сигналов .. 135
4.9. Пространство случайных сигналов............ 139
Глава 5. ЛИНЕЙНЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ ЦЕПИ С ПОСТОЯННЫМИ
ПАРАМЕТРАМИ ................ 142
5.1. Определения и свойства активных цепей ..........142
5.2. Активный четырехполюсник как линейный усилитель....... 147
5.3. Частотные и временные характеристики радиоэлектронных цепей . 152
5.4. Апериодический усилитель............153
5.5. Каскадное соединение идентичных апериодических усилителей .... 154
5.6. Резонансный усилитель .............. 156
5.7. Обратная связь в активном четырехполюснике........ 158
5.8. Применение отрицательной обратной связи для улучшения характеристик усилителя................ 162
5.9. Устойчивость линейных активных цепей с обратной связью. Алгебраический критерий устойчивости................ 167
5.10. Частотные критерии устойчивости ............ 171
Глава 6. ПРОХОЖДЕНИЕ ДЕТЕРМИНИРОВАННЫХ СИГНАЛОВ ЧЕРЕЗ
ЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ С ПОСТОЯННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ ... 174
6.1. Вводные замечания ............. 174
6.2. Спектральный метод............... 174
6.3. Метод интеграла наложения............. 176
6.4. Прохождение дискретных сигналов через апериодический усилитель .. 177
6.5. Дифференцирование и интегрирование сигналов........ 180
6.6. Анализ радиосигналов в избирательных цепях. Метод огибающей ... 184
6.7. Прохождение радиоимпульса через резонансный усилитель ...... 188
6.8. Линейные искажения амплитудно-модулированного колебания в резонансном усилителе................. 192
6.9. Прохождение фазо-манипулированного колебания через резонансную цепь 195
6.10. Прохождение частотно-манипулированного колебания через избирательную цепь.................. 196
6.11. Прохождение частотно-модулированного колебания через избирательные
цепи.................. 198
Глава 7 ПРОХОЖДЕНИЕ СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ ЧЕРЕЗ ЛИНЕЙНЫЕ
ЦЕПИ С ПОСТОЯННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ........ 202
7.1. Преобразование характеристик случайного процесса в линейных цепях ..
7.2. Спектральная плотность мощности и корреляционная функция случайного процесса на выходе цепи.............. 203
7.3. Характеристики собственных шумов в радиоэлектронных цепях ... 204
7.4. Дифференцирование случайной функции ......... 210
7.5. Интегрирование случайной функции ........... 213
7.6. Параметры распределения случайного процесса на выходе линейной цепи Характеристическая функция............. 214
7.7. Нормализация случайных процессов в узкополосных линейных цепях .. 218
Глава 8. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЦЕПИ И МЕТОДЫ ИХ АНАЛИЗА...... 220
8.1. Нелинейные элементы................ 220
8.2. Аппроксимация нелинейных характеристик......... 222
8.3. Воздействие узкополосного радиосигнала на безынерционные нелинейные элементы................. 225
8.4. Воздействие бигармонического колебания на нелинейный резистивный элемент ..........229
8.5. Нелинейное резонансное усиление............ 231
8.6. Умножение частоты ............... 234
8.7. Амплитудное ограничение............. 235
8.8. Нелинейная цепь с фильтрацией постоянного тока (выпрямление) ... 239
8.9. Амплитудное детектирование ............ 242
8.10. Частотное и фазовое детектирование........... 247
8.11. Преобразование частоты сигнала............ 252
8.12. Синхронное детектирование............. 254
8.13. Получение амплитудно-модулированных колебаний ....... 255
8.14. Резонанс в колебательном контуре с нелинейной емкостью ..... 257
8.15. Воздействие гармонического сигнала на нелинейную емкость. Умножитель частоты на варакторе ................ 259
8.16. Воздействие двух гармонических колебаний на цепь с нелинейным энергоемким элементом................ 262
8.17. Теорема Мэнли—Роу................ 264
8.18. Моделирование процессов в нелинейных цепях по заданному дифференциальному уравнению............... 266
Глава 9. ГЕНЕРИРОВАНИЕ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ....... 270
9.1. Автоколебательная система ............ 270
9.2. Возникновение колебания в автогенераторе......... 273
9.3. Стационарный режим автогенератора ........... 276
9.4. Мягкий и жесткий режимы самовозбуждения......... 279
9.5. Примеры схем автогенераторов............. 280
9.6. Нелинейное уравнение автогенератора........... 282
9.7. Метод фазовой плоскости.............. 285
9.8. Фазовые портреты автогенератора............ 289
9.9. Автогенераторы с внутренней обратной связью........ 291
9.10. Автогенератор с линией задержки в цепи обратной связи..... 293
9.11. RC-генераторы................. 295
9.12. Действие гармонической ЭДС на цепи с положительной обратной связью. Регенерация ................ 299
9.13. Действие гармонической ЭДС на автогенератор. Захватывание частоты .. 301
9.14. Угловая модуляция в автогенераторе........... 304
Глава 10. ЦЕПИ С ПЕРЕМЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ......... 306
10.1. Общие характеристики цепей с переменными параметрами..... 306
10.2. Прохождение сигналов через линейные цепи с переменными параметрами 309
10.3. Пример определения импульсной характеристики параметрической цепи . 310
10.4. Передаточная функция цепи с периодически изменяющимся параметром 312
10.5. Принцип параметрического усиления сигналов........ 314
10.6. Одноконтурный параметрический усилитель............... 318
10.7. Двухконтурный параметрический усилитель ........ 320
10.8. Параметрическое возбуждение колебаний.......... 324
10.9. Сопоставление параметрических и нелинейных преобразований сигналов 328
Глава 11 ВОЗДЕЙСТВИЕ СЛУЧАЙНЫХ КОЛЕБАНИЙ НА НЕЛИНЕЙНЫЕ И
ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ............ 329
11.1. Вводные замечания............... 329
11.2. Преобразование случайного процесса в безынерционных нелинейных цепях 329
11.3. Преобразование спектра случайного процесса в безынерционном нелинейном элементе................. 332
11.4. Воздействие узкополосного шума на амплитудный детектор ..... 334
11.5. Совместное воздействие гармонического сигнала и гауссовского шума на амплитудный детектор............... 338
11.6. Совместное воздействие гармонического сигнала и гауссовского шума на частотный детектор ............... 342
11.7. Взаимодействие гармонического сигнала и гауссовского шума в амплитудном ограничителе с резонансной нагрузкой ......... 344
11.8. Корреляционная функция и спектр случайного процесса в линейной параметрической цепи................ 346
11.9. Влияние мультипликативной помехи на закон распределения сигнала .. 349
Глава 12. ДИСКРЕТНАЯ ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ. ЦИФРОВЫЕ ФИЛЬТРЫ . 351
12.1. Вводные замечания................. 351
12.2. Принцип дискретной фильтрации............ 353
12.3. Передаточная функция цифрового фильтра......... 355
12.4. Характеристики цифровых сигналов............ 358
12.5. Применение метода z-преобразования для анализа дискретных сигналов
и цепей................... 361
12.6. z-преобразование временных функций........... 362
12.7. z-преобразование передаточных функций дискретных цепей..... 365
12.8. Примеры анализа цифровых фильтров.......... 367
12.9. Цифровые фильтры с комплексными весовыми коэффициентами .... 374
12.10. Преобразование аналог — цифра. Шумы квантования...... 376
12.11. Преобразование цифра — аналог и восстановление континуального сигнала 380
12.12. Быстродействие арифметического устройства цифрового фильтра ... 383
12.13. Алгоритм цифровой фильтрации во временной и частотной областях .. 385
12.14. Быстрое преобразование Фурье............ 386
12.15. Спектральный анализ на базе быстрого преобразования Фурье ... 391
12.16. Применение быстрого преобразования Фурье в устройствах обработки сигналов .................. 395
Глава 13 ПРИНЦИПЫ ОПТИМАЛЬНОЙ ЛИНЕЙНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ СИГНАЛА НА ФОНЕ ПОМЕХ............... 396
13.1. Постановка задачи................ 396
13.2. Передаточная функция оптимального фильтра........ 397
13.3. Импульсная характеристика согласованного фильтра. Физическая осуществимость...... 401
13.4. Сигнал и помеха на выходе согласованного фильтра....... 403
13.5. Примеры построения согласованных фильтров........ 405
13.6. Формирование сигнала, сопряженного с заданным фильтром ....414
13.7. Фильтрация заданного сигнала при небелом шуме........ 416
13.8. Фильтрация сигнала с неизвестной начальной фазой ....... 417
13.9. Согласованная фильтрация комплексного сигнала. Квадратурная обработка 418
13.10. Цифровой согласованный фильтр ............ 421
Глава 14 ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СИГНАЛОВ НЕКОТОРЫМИ СПЕЦИАЛЬНЫМИ
ФУНКЦИЯМИ ............... 423
14.1. Вводные замечания ................ 423
14.2. Ортогональные полиномы и функции непрерывного типа ...... 424
14.3. Функции Уолша................. 429
14.4. Различные способы нумерации функций Уолша........ 434
14.5. Примеры применения функций Уолша........... 436
14.6. Дискретные функции Уолша............. 440
Глава 15. ЭЛЕМЕНТЫ СИНТЕЗА ЛИНЕЙНЫХ РАДИОЦЕПЕЙ..... 444
15.1. Вводные замечания.............:.. 444
15.2. Представление аналогового четырехполюсника каскадным соединением элементарных четырехполюсников ............ 445
15.3. Реализация безындуктивностной цепи второго порядка ... ... 447
15.4. Особенности синтеза четырехполюсника по заданной амплитудно-частотной характеристике ................ 448
15.5. Синтез фильтра нижних частот. Фильтр Баттерворта...... 450
15.6. Пример синтеза фильтра Баттерворта второго порядка ....... 452
15.7. Фильтр Чебышева (нижних частот).......... 453
15.8. Синтез различных фильтров на основе фильтра нижних частот .... 456
15.9. Связь между амплитудно- и фазо-частотной характеристиками в цифровых цепях.................... 457
15.10. Примеры определения ФЧХ цифрового фильтра по заданной АЧХ 460
15.11. Синтез цифровых фильтров. Общие замечания........ 462
15.12. Синтез цифровых фильтров по аналоговому прототипу...... 463
15.13. Метод инвариантных частотных характеристик........ 466
Глава 16 ОБОБЩЕННАЯ ЛИНЕЙНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ СИГНАЛОВ. КЕПСТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ .............. 468
16.1. Обобщенный принцип суперпозиции........... 468
16.2. Обобщенная схема гомоморфной обработки сигналов ...... 470
16.3. Гомоморфная обработка мультипликативного сигнала...... 473
16.4. Гомоморфная обработка свернутого сигнала.......... 475
16.5. Кепстральный анализ сигналов. Кепстр мощности....... 477
16.6. Определение задержки сигнала ............ 480
16.7. Пример определения задержки сигнала.......... 483
16.8. Влияние помех................. 485
16.9. Комплексный кепстр............... 487
16.10. Свойства комплексного кепстра............ 489
16.11. Некоторые свойства кепстральных преобразований....... 492
Приложение 1. Правила перехода от изображения по Лапласу Ls(p) к спектральной плотности S (ω) .......... 496
Приложение 2. Правило преобразования спектральной плотности при интегрировании сигнала ............. 497
Приложение 3. Согласованная фильтрация узкополосного сигнала с неизвестной
начальной фазой ............. 498
Приложение 4. Согласованная фильтрация комплексного сигнала .... 499
Приложение 5. О неоднозначности определения фазочастотной характеристики
спектра сигнала ............. 499
Список литературы................. 501
Условные обозначения................ 503
Предметный указатель................ 505