Классификация радиотехнических устройств

В данной статье дается иерархия построения любой радиотехнической системы. Кроме того приведена классификация систем по основным признакам: влияния амплитуды сигнала на их параметры и характеристики, отсутствия или наличия в них электронных приборов, взаимодействия с внешними сигналами и диапазона частот.

Иерархия построения любой радиотехнической системы может быть представлена в виде своеобразной пирамиды.


Нижний уровень этой пирамиды составляет элементная база. Элементная база – это весь набор радиодеталей из которых состоит радиотехническое устройство. То есть это все те резисторы, транзисторы, конденсаторы, микросхемы, диоды, тиристоры и многие другие радиодетали, из которых состоит электронная схема. Здесь следует заметить, если рассматривать микросхему как часть общей электрической схемы, оперируя при описании только ее маркой, типом и т.д., то можно сказать, что эта микросхема входит в элементную базу данного устройства.

Элементы могут быть объединены в более укрупненную структуру звенья. Много раз мы слышали понятие «Звено цепи» не отдавая себе отчета в том, что же оно обозначает. Звено – это один или несколько элементов электрической цепи, выполняющих определенную функцию.

Звенья объединяются воедино и образуют каскад – функционально законченную цепь, обеспечивающую преобразование сигнала. Примеры каскадов: автогенератор, преобразователь частоты, модулятор, усилитель мощности колебаний, демодулятор, усилитель высокой, сверхвысокой или низкой частоты и т.д.

Следующий уровень – блоки – законченное устройство, способное выполнять различные функции, как правило выполнено на отдельной плате, либо в отдельном корпусе. К блокам относятся: малошумящий СВЧ усилитель, модем-модулятор и демодулятор сигнала, блок обработки сигнала, блок усиления мощности, линейный тракт, антенно-фидерный тракт и т.д.

Еще более высокий этаж пирамиды включает функционально законченные устройства – радиоприемники, радиопередатчики, радиостанции, радиолокаторы и т.д., которые работают самостоятельно в составе различных радиотехнических систем.

В случае применения в устройствах только интегральных микросхем три нижних уровня объединяются в один.

Каскады и звенья, применяемые в радиотехнических устройствах, вне зависимости от их назначения, можно классифицировать по четырем основным признакам:

  • влияния амплитуды сигнала на их параметры и характеристики, что приводит к делению всех объектов на линейные и нелинейные;
  • отсутствия или наличия в них электронных приборов, что делит их на пассивные и активные;
  • взаимодействия с внешними сигналами – автономного или неавтономного типа;
  • диапазона частот и используемых в этой связи элементов – с сосредоточенными или распределенными постоянными.

Давайте более подробно разберем отличительные признаки устройств различного типа согласно данной классификации.

Линейные и нелинейные устройства. Определяющим признаком при делении устройств на линейные и нелинейные является зависимость их характеристик и параметров от амплитуды сигнала. В устройствах линейного типа она отсутствует, в нелинейных – имеется. зачастую, в устройствах линейного типа амплитуда сигнала относительно невелика, в следствие этого такой режим работы называется режимом «малого» сигнала. Как правило, нелинейным элементом является электронный прибор.

В радиоприемниках каскады до демодулятора сигнала работают как правило в режиме «малого» сигнала, что позволяет их относить к числу линейных устройств и объединить в общий линейный тракт. Мощные каскады в передатчиках, работающие в режиме «большого» сигнала, относятся к числу нелинейных.

В математическом плане деление устройств на линейные и нелинейные прослеживаются достаточно четко: работа первых описывается одним или системой линейных дифференциальных уравнений, вторых – нелинейными дифференциальными уравнениями.

Устройства пассивного и активного типа. В состав пассивных устройств входят такие элементы, как конденсаторы, индуктивности, резисторы, микрополосковые линии передачи, резонаторы и т.д. в состав активных линейных устройств помимо перечисленных обязательно входят и электронные приборы. Таким образом, отличительным признаком активного устройства является преобразование в нем энергии одного вида в другой, например, энергии источника постоянного тока в энергию высокочастотных колебаний. В устройствах пассивного типа такого преобразования не происходит, с чем и связано их название.

С помощью пассивных устройств осуществляется фильтрация сигналов, суммирование и деление мощности, согласование и связь между собой различных каскадов и звеньев. Большинство устройств пассивного типа, за исключением тех, в которых используются ферромагнетики, относятся к числу линейных.

С помощью активных устройств с электронными приборами осуществляется генерация колебаний, их усиление по мощности в различных диапазонах частот – от низких (НЧ) до сверхвысоких (СВЧ), преобразование частоты, модуляция и демодуляция, обработка сигнала и другие функции.
Устройства автономного или неавтономного типа. Два признака отличают устройства неавтономного типа: зависимость выходного сигнала от входного и изменение параметров входного сигнала при его прохождении через устройство. Так, в усилителях увеличивается мощность сигнала, в преобразователях – меняется частота.

Признаком устройств автономного типа является отсутствие внешнего воздействия, в них выходной сигнал определяется исключительно свойствами самого устройства. Так, в автогенераторе – типичном устройстве автономного типа – частота автоколебаний зависит от параметров колебательной системы, а мощность сигнала – от электронного прибора и режима его работы.

Устройства с элементами сосредоточенного и распределенного типа. К элементам сосредоточенного типа относятся конденсаторы, резисторы и индуктивности. Элементы с распределенными постоянными представляют собой сборки из отрезков фидерных линий – коаксиальных, полосковых, микрополосковых. К ним также относятся волнопроводы и объемные резонаторы.

Из-за физического различия элементов с сосредоточенными и распределенными постоянными радикально меняется аппарат исследования устройств, собранных на их основе. При использовании элементов сосредоточенного типа составляются уравнения, в которые входят полные значения тока и напряжения в различных участках схемы. При применении элементов распределенного типа уравнения, описывающие работу устройств, составляются относительно токов и напряжений падающих и отраженных волн, распространяющихся в линиях передачи.
Анализ устройств с элементами сосредоточенного типа базируется на обыкновенных дифференциальных уравнениях, с распределенными постоянными – на дифференциальных уравнениях с частотными призводными. Комплексное сопротивление является важным параметром устройств первого типа, комплексный коэффициент отраженной волны – второго типа. Эти существенные различия приводят даже к делению радиотехники на два больших класса: высокочастотную (ВЧ) и сверхвысокочастотную (СВЧ).

Поделитесь этой статьей с друзьями в социальных сетях:
Свяжитесь с автором статьи в социальных сетях:

5 комментариев на «Классификация радиотехнических устройств»

  1. :

    Хороший топик, кстати где достать Ваш темплейт?

    • Юрий Бородин:

      Спасибо за оценку проделанной мной работы. Приятно получать первые одобрения.

      А информацию об этом темплее вы найдете по ссылкам в самом низу любой страницы моего сайта (в подвале).

      Этот сайт создан на платформе WordPress, автор темы — Антон Шевчук.

  2. :

    Мне нравиться стиль написания статей в Вашем блоге. Вы сами пишите статьи или же заказываете у кого-то контент? Если заказываете можете дать контактные данные этого копирайтера?

    • Юрий Бородин:

      Статьи я пишу сам, опираясь на соответствующую литературу.

  3. :

    Предлагаю Вашему вниманию прочитать статью о том «Как защитить себя от вирусов» думаю она заставит Вас задуматься. Если Вам это не интересно просто удалите мой комментарий.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>