Основы радиоэлектроники

УДК 621.37/.39(075.8) 
ББК           32я73 
                    П27 

Р е ц е н з е н т ы: кафедра последипломного образования Минского 
высшего государственного колледжа связи (заведующий кафедрой доктор технических наук, профессор Л.Л. Клюев); главный научный сотрудник Института электроники НАН Республики Беларусь, доктор 
технических наук В.А. Зайка  

Все права на данное издание защищены. Воспроизведение всей книги или любой ее части не может быть осуществлено без разрешения 
издательства. 

 

 

 
 

Першин, В. Т. 
Основы радиоэлектроники : учеб. пособие / 
В. Т. Першин. – Мн. : Выш. шк., 2006. – 399 с. : ил. 
ISBN 9850610549. 

Учебное пособие отражает наиболее важные идеи курса «Основы радиоэлектроники».  
В книге на современном уровне изложена теория обработки 
сигналов (усиление, модуляция, детектирование, умножение и 
преобразование частоты, корреляционный прием и др.), рассмотрены особенности построения схем супергетеродинных вещательных и специальных радиоприемников, в том числе телевизионных. 
Представлен ряд примеров практических расчетов, выполненных с помощью математического пакета Mathcad 2000 Professional, использующего средства символьной алгебры. 
Для студентов вузов, учащихся радиотехнических колледжей 
и училищ. 

 
УДК 621.37/.39(075.8) 
 
                                             ББК 32я73 

 
© Першин В.Т., 2006 
ISBN 9850610549 
© Издательство «Вышэйшая школа», 2006 

П27

ПРЕДИСЛОВИЕ 

Радиоэлектроника представляет собой область науки и 
техники, решающей вопросы получения, хранения, преобразования и передачи информации на расстояние с помощью излучения электромагнитных колебаний. Она непрерывно обогащается новейшими научнотехническими достижениями, находится в состоянии совершенствования и развития. За почти столетний период сформировались основные принципы радиоэлектроники как науки 
и как области научнотехнических знаний.  
Автор стремился охватить основные идеи использования теоретических результатов в области создания усилительных, радиопередающих и радиоприемных устройств 
(в том числе телевизионных) и достаточно глубоко изложить теорию и обработку сигналов (усиление, модуляцию, 
детектирование, умножение и преобразование частоты, 
корреляционный прием и др.), рассмотрел особенности 
построения схем супергетеродинных вещательных и специальных радиоприемников, в том числе телевизионных. 
Предполагается, что читатель владеет элементами 
высшей математики, знаком с основами теории цепей, 
понимает принципы работы вакуумных и полупроводниковых приборов. 
Книга служит основным источником информации 
по курсу «Основы радиоэлектроники» для студентов 
специальностей, учебные планы которых не предусматривают отдельных дисциплин по усилительным, радиоприемным и радиопередающим устройствам, но отводят достаточное время для изучения основ радиоэлектроники в одном курсе.  
Конечно, в одной книге невозможно отразить содержание и методику проведения практических и лабораторных занятий. Отметим только, что они всецело подчинены задаче хорошего усвоения студентами идей лекционного курса «Основы радиоэлектроники». Критерием 
выполнения этой задачи является изучение практических вопросов, связанных с построением схем супергетеродинных вещательных приемников первого или второго 
классов и телевизионных приемников 4–5го поколений 
на уровне их принципиальных электрических схем. По

этому объяснение теоретических вопросов привязано к 
практическим решениям, реализованным в принципиальных схемах радиопередатчиков и радиоприемников 
различного назначения. 
Отметим, что при изучении данного курса широко используется практика решения задач в среде пакета символьной алгебры Mathcad 2000 Professional. В книге содержится ряд примеров выполнения таких расчетов. 
Курс «Основы радиоэлектроники» формально можно 
разделить на две части.  
В первой изучаются вопросы сугубо теоретического характера. Здесь рассматриваются: спектральный анализ периодических и непериодических сигналов; измерительные 
радиотехнические сигналы; случайные сигналы; модулированные по амплитуде, частоте и фазе колебания; дискретизация и квантование сигналов. В дополнение к спектральным представлениям рассмотренных при изучении амплитудномодулированных колебаний разновидностям колебаний с амплитудной модуляцией (двухполосной, однополосной, балансной, с подавленной одной боковой полосой, с 
частично подавленной боковой полосой, квадратурной) на 
примере анализа спектра сигнала, полученного с помощью 
амплитудноимпульсной модуляции, поясняются принципы импульсной модуляции. Кроме того, рассмотрено прохождение сигналов через линейные радиотехнические цепи 
с применением возможностей универсального математического пакета Mathcad, а также изложена теория усиления и 
генерирования колебаний. 
Вторая часть курса в большей степени наполнена 
практическим содержанием. Как правило, результаты 
теоретического анализа здесь рассматриваются в практических схемных решениях, позволяющих студентам  
овладеть практическими схемами радиовещательных и 
телевизионных радиоприемников. 
В работе над книгой помощь автору оказали сотрудники кафедры электроники Белорусского государственного 
университета информатики и радиоэлектроники. Особенно 
большую помощь оказали С.В. Дробот и В.Т. Мыхлик. 
Многочисленные и ценные замечания сделали при рецензировании рукописи настоящего учебного пособия заведующий кафедрой последипломного образования Минского высшего государственного колледжа связи доктор технических наук, профессор Л.Л. Клюев и главный научный 

сотрудник Института электроники НАН Республики Беларусь доктор технических наук В.А. Зайка. 
Выражаю своим коллегам по работе и рецензентам искреннюю благодарность. 
Автор 

 

ЗАДАЧИ И НАПРАВЛЕНИЯ  
РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ 

1.1. Радиоэлектроника как область науки и техники 

В качестве составных частей радиоэлектроники 
можно выделить радиотехнику, электронику и микроэлектронику.  
Одна из важнейших задач радиотехники – осуществление связи на большие расстояния с помощью излучения электромагнитных волн.  
Электроника – это область науки и техники, занимающаяся вопросами взаимодействия электронов с 
электромагнитными полями и методами создания вакуумных, газоразрядных и полупроводниковых приборов и устройств.  
Микроэлектроника представляет собой раздел электроники, связанный с созданием электронных функциональных узлов, блоков и отдельных устройств в микроминиатюрном исполнении на основе группового изготовления радиоэлементов и печатного монтажа. 
Основные направления современной радиоэлектроники. К числу основных направлений современной 
радиоэлектроники можно отнести: 
• связь (проводную связь, фототелеграфную связь, 
радиосвязь и т.д.); 
• радиоэлектронную аппаратуру широкого применения (звукозапись, звуковоспроизведение, усилительную аппаратуру, радиоприемную аппаратуру, телевидение, электронные часы и т.д.); 

• промышленную электронику (управление промышленными процессами, измерительную аппаратуру, устройства электропитания, автоматики, телеуправления, медицинскую аппаратуру и т.д.); 
• вычислительную технику и техническую кибернетику (электронные устройства вычислительной техники, автоматические системы управления, обучающие и 
контролирующие машины и т.д.);  
• специальную технику (радиолокацию, радионавигацию, инфракрасную технику, ядерную электронику, 
биологическую электронику, оптические квантовые 
генераторы и т.д.). 
Из этого перечня основных направлений радиоэлектроники можно сделать вывод о многообразии вопросов, которыми в той или иной степени занимается радиоэлектроника. 

1.2. Структурная схема радиоканала 

Структурная схема радиоканала связи (рис. 1.1) 
включает передающее и приемное устройства, разделенные свободным пространством. Эта схема отражает  
основную особенность радиоэлектроники – передачу информации на расстояние с помощью электромагнитного излучения, распространяющегося в свободном пространстве.  
Информация передается в виде сообщений. При передаче электронным способом сообщение преобразуется в 
электрический сигнал. Под электрическим сигналом мы 
будем понимать электрическое напряжение или ток, содержащие в себе информацию о какомлибо событии либо изменяющиеся во времени с заранее известными характеристиками. Например, для передачи на расстояние 
звучания камертона методами радиоэлектроники нужно 
преобразовать акустические колебания в электрические. 
Это легко реализуется с помощью микрофо

Рис. 1.1. Структурная схема канала связи 
на. При передаче на расстояние информации об изображении объекта можно воспользоваться видеокамерой, 
которая создаст электрический сигнал, называемый видеосигналом, закон изменения которого будет повторять 
закон изменения яркости передаваемого объекта. В результате таких преобразований мы каждый раз получаем электрическое напряжение, изменяющееся по 
тому же закону, что и передаваемое сообщение. 
Электрическое напряжение или ток, используемые 
для измерения характеристик радиотехнических цепей и их контроля, называются измерительным радиотехническим сигналом. В практике такие сигналы 
называются испытательными, хотя ГОСТ 1646570 не 
рекомендует использовать такое название. 
Конечно, электрический сигнал можно усилить и 
подвести к передающей антенне. Однако, будучи медленно меняющимся процессом, он не может вызвать 
существенного излучения. Поэтому на передающем 
узле радиоканала осуществляется модуляция – процесс запечатления информации о передаваемом сообщении в изменении одного или нескольких параметров 
высокочастотного колебания, которое создает заметное 
излучение антенны и может распространяться в свободном пространстве с небольшими потерями. Процесс 
модуляции осуществляется в модуляционном устройстве, на один вход которого подается электрический 
сигнал, представляющий собой сообщение в электрической форме, а на другой – высокочастотное гармоническое колебание 
=
ω
+ ϕ
( )
cos(
),
m
U t
U
t
 где 
,
m
U
ω, ϕ  
– амплитуда, частота и начальная фаза высокочастот

ного колебания соответственно. Модуляционное устройство создает на своем выходе модулированное колебание, которое, являясь высокочастотным, может с 
малыми потерями распространяться в окружающем 
антенну пространстве и содержит информацию о передаваемом сообщении в изменении одного из своих параметров. Это колебание называется радиосигналом. В 
зависимости от того, какой параметр высокочастотного колебания изменяется в соответствии с законом передаваемого сообщения, различают три основных вида 
модуляции: амплитудную, частотную и фазовую. 
На приемном конце канала связи осуществляется 
прием излученного радиосигнала и выполняется процесс выделения из радиосигнала переданного сообщения, который называется демодуляцией или детектированием. После детектирования сигнал подвергается 
усилению и затем подается на оконечный аппарат, 
представляющий собой динамическую головку, кинескоп, реле и т.п. 
Связь частоты сигнала с длиной электромагнитной 
волны. Поскольку скорость распространения электромагнитных волн совпадает со скоростью света с =  
300 000 км/с, то легко установить связь частоты F сигнала с длиной λ  его электромагнитной волны. Длина 
волны представляет собой путь, который проходит 
волна за один период 
1/
T
F
=
 своего колебания: 

/ .
cT
c F
λ =
=
 

1.3. Диапазоны используемых в радиоэлектронике  
частот и особенности распространения радиоволн  
различных диапазонов 

Деление радиоволн на диапазоны в радиосвязи установлено Международным регламентом радиосвязи. 
Диапазоны радиоволн и радиочастот следующие: 

Декамегаметровые 
100…10 Мм 
3…30 Гц 
Мегаметровые 
10…1 Мм 
30…300 Гц 
Гектокилометровые 
1000...100 км 
0,3…3,0 кГц 

Мириаметровые 
100…10 км 
3…30 кГц 
Километровые 
10…1 км 
30…300 кГц 
Гектометровые 
1…0,1 км 
0,3…3,0 МГц 
Декаметровые 
100…10 м 
3…30 МГц 
Метровые 
10…1 м 
30…300 МГц 
Дециметровые 
1...0,1 м 
0,3…3,0 ГГц 
Сантиметровые 
10…1 см 
3…30 ГГц 
Миллиметровые 
1,0…  1 м 
30…300 ГГц 
Децимиллиметровые
1,0…0,1 мм 
0,3…3,0 ТГц 

Для современной радиоэлектроники характерна 
тенденция перехода на более короткие волны, т.е. на 
более высокие частоты. При этом более коротковолновые диапазоны занимают более широкий диапазон 
частот. 
Заметим, что в бытовой практике существует несколько иное распределение волн по диапазонам. Так, 
к длинным волнам относят волны, частоты которых не 
превышают 500 кГц, к средним волнам – частоты которых находятся в пределах 500…1600 кГц, к коротким волнам – частоты которых лежат в пределах от 1,6 
МГц до 30 МГц, к ультракоротким волнам – частоты 
которых лежат в пределах от 30 МГц до 300 МГц, и 
волны СВЧдиапазона, частоты которых превышают 
300 МГц. Однако эта классификация не рекомендуется 
к применению государственными стандартами. 
Деление радиоволн на диапазоны обусловлено в основном особенностями их распространения, что главным образом и определяет область применения того 
или иного из них. При этом учитываются технические 
возможности генерирования радиосигналов данного 
диапазона и уровень шумов и помех, действующих в 
данном диапазоне. 
Длинные волны обладают хорошей дифракцией, 
сравнительно слабо поглощаются земной поверхностью и могут распространяться на расстояния до 
3000 км. 
Средние 
волны 
характеризуются 
значительно 
меньшей дифракцией по сравнению с длинными волнами и быстро затухают за счет поглощения их земной 

поверхностью. Поэтому радиус действия радиостанций, работающих на средних волнах, является сравнительно небольшим и не превышает 1000 км. Днем 
средние волны сильно поглощаются в слоях ионосферы вследствие высокой концентрации электронов, создаваемой солнечной радиацией. Ночью средние волны 
распространяются на большие расстояния за счет отражения от ионосферы. 
Распространение коротких волн сильно зависит от 
длины волны при дневных и ночных сеансах связи. 
Так, к дневным относятся волны длиной от 10 до 25 м, 
которые отражаются от ионосферы. В ночное время 
при пониженной концентрации электронов в слоях 
ионосферы дневные волны уходят в мировое пространство. Радиоволны длиной от 25 до 35 м применяются 
для радиосвязи в часы полуосвещенности. К ночным 
относятся волны длиной от 35 до 100 м, которые распространяются на гораздо большие расстояния при 
слабой ионизации слоев ионосферы.  
Следует отметить, что для вещательных целей используется диапазон коротких волн путем выбора 
сравнительно небольших полос частот: 

Диапазон, м 
Частота, МГц 
Длина волны, м 

75 
3,95...5,25 
75,9...57,1 

49 
5,95...6,20 
50,4...48,4 

41 
7,10...7,30 
42,2...41,1 

31 
   9,50...9,775 
31,6...30,7 

25 
 11,70...12,10 
25,6...24,8 

19 
 15,10...15,45 
19,9...19,4 

16 
             17,70...17,9 
16,9...16,0 

13 
        21,45...21,75 
14,0…13,8 

11 
        25,60…26,10 
11,7…11,5 

Дальность радиосвязи на коротких волнах даже при 
малых мощностях передатчиков может достигать 5000 
км и более. Однако такой радиосвязи присущ ряд недостатков, среди которых следует выделить наличие 
зон молчания и замираний сигналов в месте приема. 
Регулярная связь на ультракоротких волнах на 
Земле возможна только в пределах прямой видимости,