Введение в предмет. Обобщенная структурная схема передачи информации.

Электронные устройства. Общие сведения.

Элементы зонной теории проводимости. Проводимость в полупроводниках.

 

1. Термин радиоэлектроника появился сравнительно недавно. Наряду с ним широко используются термины радиотехника и электроника.

Под радиотехникой будем понимать область науки и техники, связанную с разработкой систем и устройств, обеспечивающих передачу информации и ее извлечение из электромагнитных колебаний, то есть методы и средства передачи и приема сигналов без проводов.

Под электроникой – область науки и техники, связанных с разработкой и производством электронных компонентов (электронных ламп, диодов, транзисторов и т.д.), то есть совокупность технических решений, связанных с обработкой информации и автоматическим управлением.

Радиоэлектроника – в современном понимании этого термина – решает вопросы, относящие к радиотехнике и электронике.

В отличие от электротехники, главной задачей которой является максимизация эффективности использования энергии, в радиоэлектронике на первый план выходит проблема получения, передачи и обработки информации с минимальными потерями.

Наиболее упрощенная схема выглядит так:

Поскольку для передачи сигнала в радиотехнике используются радиоволны, характер связи существенно зависит от их свойств.

По своей физической природе радиоволны относятся к электромагнитным поперечным волнам и на шкале электромагнитных волн (рис. 1.4) занимают участок от 100 км до 0,1 мм.

Радиоволны распространяются в пространстве со скоростью света, равной 300 000 км/сек. Определенной частоте или периоду колебаний в антенне соответствует определенная длина волны. Длиной волны называется расстояние, на которое распространяется электромагнитная энергия в течение одного периода

Таблица 1.

Классификация радиоволн

 

Название	Диапазон длин волн	Диапазон частот	Нерекомендуемый термин
Мириаметровые	100...10 км	3...30 кГц	Сверхдлинные
Километровые	10...1 км	30...300 кГц	Длинные (ДВ)
Гектометровые	1000...100м	300...3000 кГц	Средние (СВ)
Декаметровые	100...10 м	3...30 МГц	Короткие (КВ)
Метровые	10...1 м	30...300 МГц	Ультракороткие (УКВ)
Дециметровые	100...10 см	300...3000 МГц
Сантиметровые	10...1 см	3...30 ГГц
Миллиметровые	10...1мм	30...300 ГГц
Децимиллиметровые	1...0,1 мм	300...3000 ГГц	Субмиллиметровые
Световые	< 0,1 мм	> 3000 ГГц

 

Рис.2. Обобщенная функциональная схема радиолинии.

Наиболее общей задачей решаемой радиотехникой является передача на расстояние информации и ее извлечение из ЭМ колебания.

Информация может быть любая: изменение температуры, давления, человеческая речь. Перенос информации в пространстве осуществляется с помощью ЭМ волн.

На рис.1 представлена наиболее типичная линия радиосвязи.

Обычно информация источника неэлектрического происхождения, да и скорость изменения передаваемой информации достаточно низка. Поэтому нужно устройство преобразования неэлектрической величины в электрическое колебание. Также требуется его усиление.

Однако низкочастотный сигнал невыгодно непосредственно излучать в открытое пространство. Герц считал бесперспективным использовать ЭМВ для передачи на большие расстояния.

Высокочастотные колебания (начиная со 100 кГц) при  приемлемых размерах передающих антенн эффективно излучают. Поэтому было предложено использовать высокочастотное колебание как вспомогательное (несущее), необходимую для передачи информацию закладывать в один из параметров этого колебания: амплитуду, частоту или фазу. (модуляция).

Модуляция – процесс изменения амплитуды. Частоты или фазы под действием низкочастотного эклектического сигнала, в котором заключается полезное сообщение – осуществляется в модуляторе.

Данный сигнал или усиленный подводится к антенне, преобразующей энергию электрического тока в энергию ЭМ поля.

Мощность сигнала в приемной антенне нужно усиливать. Поскольку работает большое число передатчиков одновременно, то в приемной антенне существует множество электрических сигналов, различающихся несущими частотами, то есть должна быть обеспечена частотная избирательность (селекция) для необходимости выделения полезного сигнала по частотному признаку.

Далее сигнал усиливают (10⁵-10⁷) и полезную информацию переносят на другую несущую частоту – промежуточную.

Детектор извлекает полезную информацию и опять усиление мощности сигнала.

Таким образом можно заключить, что наиболее частые операции в радиоэлектронной аппаратуре: генерирование электрических колебаний, частотную селекцию сигналов, усиление, модуляцию, детектирование и преобразование частоты. Также часто нужно ограничивать колебания на определённом уровне и проводить сравнение двух и более сигналов.

Так как все устройства в которых реализуются вышеперечисленные операции содержат электронные приборы и пассивные цепи то рассмотрим работу и свойства электронных приборов и некотрых пассивных цепей, содержащих катушки индуктивности, конденсаторы и резистры.