Основы радиотехники и связи

Министерство образования и науки Российской Федерации
Уральский федеральный университет
имени первого Президента России Б. Н. Ельцина

П. П. Березовский

ОСНОВЫ РАДИОТЕХНИКИ
И СВЯЗИ

Учебное пособие

Рекомендовано методическим советом
Уральского федерального университета
для студентов вуза, 
обучающихся по направлениям подготовки: 
10.03.01 — Информационная безопасность;
11.03.01 — Радиотехника;
11.05.01 — Радиоэлектронные системы и комплексы

Екатеринбург
Издательство Уральского университета
2017

УДК 621.396(075.8)
ББК 32.84я73+32.884я73
          Б48
Рецензенты:
Заместитель заведующего кафедры ОПД ТС УрТИСИ, канд. техн. наук, 
доц. Н. В. Будылдина;
профессор кафедры физико-математических дисциплин РГППУ, 
д-р физ.-мат. наук А. Д. Ивлиев

Научный редактор — проф., д-р техн. наук Л. Г. Доросинский

Изображение на обложке с сайта http://ukr-24.com/uploads/posts/2017-03/ 
1490096884_stockvault-cirquit-board116782.jpg.

 
Березовский, П. П.
Б48    Основы радиотехники и связи : учебное пособие / П. П. Березовский. – 
Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2017.– 212 с.

ISBN 978-5-7996-2093-6

Излагаются основные сведения, посвященные методам модуляции сигналов в аналоговых системах с амплитудно-импульсной, импульсно-кодовой, частотной, фазовой 
модуляцией и их преобразованиям, а также методам установления устойчивой связи, 
передачи и приема своевременной и достоверной информации при решении практических задач по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 
10.03.01 — Информационная безопасность.

Библиогр.: 8 назв. Табл. 5. Рис. 21.

УДК 621.396(075.8)
ББК 32.84я73+32.884я73

ISBN 978-5-7996-2093-6 
 © Уральский федеральный
 
      университет, 2017

Учебное издание

Березовский Петр Петрович

ОснОвы радиОтехники и связи

Редактор Н. П. Кубыщенко
Верстка О. П. Игнатьевой

Подписано в печать 22.05.2017. Формат 60×84 1/16. Бумага писчая. Печать цифровая. 
Гарнитура Newton. Уч.-изд. л. 9,8. Усл. печ. л. 12,3. Тираж 50 экз. Заказ 154

Издательство Уральского университета
Редакционно-издательский отдел ИПЦ УрФУ
620049, Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 5. Тел.: 8 (343)375-48-25, 375-46-85, 374-19-41
E-mail: rio@urfu.ru

Отпечатано в Издательско-полиграфическом центре УрФУ
620075, Екатеринбург, ул. Тургенева, 4. Тел.: 8 (343) 350-56-64, 350-90-13. Факс: 8 (343) 358-93-06
E-mail: press-urfu@mail.ru

Введение

В 

современных условиях системы связи, своевременность 
и достоверность получаемой информации в основном 
обеспечиваются:
— своевременной и устойчивой организацией связи и оповещения, в соответствии с требованиями руководящих 
документов, и с учетом местных условий решения практических задач по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций;
— функциональными возможностями и наиболее эффективными методами и способами практического использования систем связи и оповещения;
— применением организационных, технических и программных методов и способов защиты информации в сетях связи и оповещения;
— надежным функционированием систем связи и оповещения в процессе выполнения практических задач по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций.
И, наконец, следует особо заметить, что установление устойчивой связи, передача и прием своевременной и достоверной 
информации при решении практических задач по предупреждению и ликвидации чрезвычайных ситуаций, в конечном счете, определяется:
— во-первых, конкретными знаниями места и роли систем 
связи и оповещения в Российской системе чрезвычайных 
ситуаций (РСЧС) практически всеми должностными лицами управлений по делам ГО и ЧС, а также руководите

. Введение

лями и сотрудниками подразделений гражданской защиты других ведомств и объектов народного хозяйства;
— во-вторых, высокой квалификацией специалистов подразделений связи и оповещения, отвечающих за организацию связи и оповещения и обеспечивающих требуемую эффективность их функционирования на всех этапах 
практической работы и во всех звеньях прохождения информации от момента ее передачи до момента приема 
и документирования.
Таким образом, возникает практическая необходимость формирования профессиональных знаний по системам связи и оповещения у сотрудников штабов ГОЧС, а также подразделений 
гражданской защиты других ведомств и объектов народного хозяйства в объеме их функциональных обязанностей.

ГлаВа 1
Способы передачи речевых сообщений.  
аналоговые системы связи. 
Основные характеристики аналоговых сигналов. 
Методы модуляции в аналоговых системах связи

П

ередача сообщений на расстояние осуществляется 
с помощью какого-нибудь материального носителя 
или физического процесса.
Реальный физический процесс преобразуется в электрический сигнал, отражающий сообщение и являющийся функцией времени даже в случае, если само сообщение ею не является. 
Сигналы делятся на детерминированные и случайные. К детерминированным сигналам относятся такие сигналы, значения 
которых в любой момент времени полностью известны, т. е. 
предсказуемы с вероятностью, равной 1.

Случайными называются сигналы, значение которых в любой момент времени невозможно предсказать с вероятностью, 
равной 1. Детерминированные сигналы информации не несут, 
так как они просто могут быть восстановлены в точке приема. 
Следовательно, передавать по линии связи имеет смысл лишь 
те сообщения, которые заранее точно не определены на приемном конце линии. Для получателя сообщений они случайные, и это позволяет утверждать, что только случайные колебания несут информацию. Между сообщением и сигналом 
должно быть однозначное соответствие, чтобы при обратном 
преобразовании в пункте приема можно было получить пере

Глава 1. Способы передачи речевых сообщений. аналоговые системы связи

данное сообщение. Микрофон преобразует звук в изменения 
тока. Переменный ток, переданный по проводам, вызывает 
изменение магнитного поля в катушке телефона и колебания 
связанной с ней мембраны, формирующие акустическую волну. Подведенный к антенне переменный ток излучается в пространство в виде радиоволн. Радиоволны наведут токи в приемной антенне. Их можно усилить с помощью электронных ламп 
и транзисторов. Энергия усиленного тока заставит вибрировать 
диффузор динамика. Чего еще не хватает? А не хватает, пожалуй, главного звена, без которого нельзя все остальные звенья 
связать в единую цепь. Как обеспечить информационную емкость электромагнитного поля, как обеспечить обмен сообщениями между максимальным количеством корреспондентов? 
Все знают, что звуковые колебания, воспринимаемые человеческим ухом, колеблются в диапазоне от 20 до 20000 Гц. А приемник все время настроен на одну и ту же частоту. Если можно 
было бы излучать в пространство звуковые частоты, то вопрос 
и в самом деле был бы решен. Можно было бы усиливать ток, 
возникающий в цепи микрофона, и направлять его в антенну 
для создания радиоволн. Управляющие (модулирующие) сигналы — это сравнительно низкочастотные сигналы, содержащие информацию, которые не могут быть непосредственно использованы для передачи на большое расстояние с помощью 
электромагнитных колебаний. Управляющие сигналы делятся на три группы:
— аналоговые (непрерывные) сигналы, являющиеся функцией времени, повторяющей закон изменения соответствующей физической величины;
— дискретные сигналы, представляющие собой последовательность импульсов, амплитуды которых соответствуют 
значениям физической величины в дискретные моменты 
времени;
— дискретные по времени и квантованные (ограниченные) 
по уровню сигналы, являющиеся последовательностью 

импульсов, амплитуды которых могут принимать только 
ограниченное число фиксированных значений. Высокочастотные немодулированные сигналы — это высокочастотные колебания, которые способны распространяться в виде электромагнитных волн на большие расстояния. 
Модулированные сигналы — это высокочастотные колебания, один или несколько параметров которых промодулированы (изменены) управляющим сигналом. Модуляция несущих высокочастотных колебаний дискретным 
сигналом называется манипуляцией.
Различают две группы манипулированных и модулированных сигналов:
— узкополосные (УПС);
— широкополосные (ШПС).
Различая непрерывные и дискретные сигналы, необходимо 
иметь в виду, что в ряде случаев непрерывные сигналы используются для передачи дискретных сообщений, а дискретные — 
для передачи непрерывных сообщений.
Аналоговые системы связи — это система связи, предназначенная для передачи непрерывных сообщений. Непосредственная передача сообщений по линии связи возможна лишь 
в некоторых случаях — по проводным и кабельным линиям одноканальной связи. В большинстве случаев передаваемые сообщения необходимо преобразовывать в сигналы, которые исполняют роль переносчика информации по физическим линиям 
связи. Такое преобразование в аналоговых системах связи называется модуляцией.
Модуляция представляет собой операцию формирования 
сигналов, находящихся в однозначном соответствии с передаваемыми сообщениями. Эта операция связана с изменением одного из параметров сигнала-переносчика в соответствии 
с передаваемым сообщением и выполняется с помощью модулятора. Сигналом-переносчиком (несущей) обычно являются 
периодические колебания.

Глава 1. Способы передачи речевых сообщений. аналоговые системы связи

1.1. Двухполосная амплитудная модуляция (АМ)

Существует несколько методов модуляции, где амплитуда 
несущей изменяется под воздействием информационного сигнала. Чаще всего используется 2-полосная амплитудная модуляция (АМ). На рис. 1.1 можно видеть радиочастотную несущую, модулированную низкочастотным сигналом.

 
Входной сигнал       
 
 
 
 
 
 

____________________________________________________Em 
Немодулированная 
несущая                                                                                       

 
 
 
 
 
 
 
 
Eс 
 
 
            
Модулированная 

 
        несущая 

Рис. 1.1. Амплитудная модуляция

Уровень или глубина модуляции выражается как процентное отношение (m %) максимума к минимуму амплитуды глубины модуляции:

m%
.
.
.
.
=
+
макс  амплитуда
мин  амплитуда
макс  амплитуда
мин  амплитуда
%.
Ч100При увеличении модуляции до точки, где минимум амплитуды падает до нуля, возникает 100 % модуляция. Любое дальнейшее увеличение модуляции вызывает расширение боковых 
полос АМ сигнала, что является источником помех (интерференции) для других радиопользователей. По этой причине глубина амплитудной модуляции обычно ограничивается 70 %.

1.2. Распределение мощностей в аМ волне

В результате амплитудной модуляции появляются полосы 
частот выше и ниже несущей частоты — верхняя и нижняя боковые полосы (рис. 1.2). Ширина каждой боковой полосы равна наивысшей частоте модуляции; ширина полосы от АМ равна удвоенной максимальной частоте модуляции.
Чтобы сохранить спектр, необходимо ограничить диапазон 
модулирующих частот. Так, например, пределы для качественной передачи речи в радиосвязи — от 300 до 3000 Гц. Ширина 
полосы, занимаемая двойной полосой при амплитудной модуляции несущей, в этом случае равна 6 кГц.

        Входной 
 
Нижняя 
Верхняя 
Вход           сигнал  
 
боковая    ƒc    боковая 
 
 
 
 
полоса             полоса 
 
 
 
 
 
 
 
   Выход 

     300 Гц   3 кГц 
 
 
 100 МГц 
 Выходные опции 
         
Двойная боковая полоса  
                 6 кГц 
Боковая полоса 
Боковая полоса  
 
    
 
 
 
 
c подавленной несущей 

Рис. 1.2. Боковые полосы при амплитудной модуляции

1.2. Распределение мощностей в АМ волне

Общая мощность АМ волны равна сумме мощностей несущей, верхней боковой и нижней боковой полос. При 2-полосной амплитудной модуляции происходит бесполезная трата 
мощности и энергии. Две трети мощности содержится в несущей, которая не содержит информации, и одной боковой полосе, которая отбрасывается приемником. К тому же процесс 
модуляции должен выполняться либо на оконечном усилите