Излучение и прием сверхкоротких импульсов

Астайкин А. И.

Излучение и прием сверхкоротких импульсов

Монография. Саров: ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ», 2008, 475 с. ISBN 978-5-9515-0098-4

Рассмотрены физические процессы и модели для описания законов излучения и приема сверхкоротких импульсов без несущей частоты. Такие сигналы широко применяются в радиоголографии, радиотомографии, геолокации, акустике и связи. Рассмотрены законы электромагнетизма, формы представления квазигармонических и импульсных сигналов на временной и частотной шкалах представления сигналов. Выбраны и обоснованы физические и математические модели систем связи с импульсными сигналами, схемы замещения и ее составляющие. Рассмотрены переходные процессы в частотно-избирательных цепях и микроволновых структурах, приведены экспериментальные данные по скин- эффекту и экранированию импульсных сигналов. Особое внимание уделено импульсным характеристикам линейных и апертурных антенн в режиме передачи и приема, законам межсимвольной и деструктивной интерференции.
Книга предназначена для инженеров, научных сотрудников, аспирантов и студентов радиотехнических специальностей.

Категория:

СОДЕРЖАНИЕ

Список условных обозначений

1. Законы электромагнетизма
1.1. Заряды, токи и поля
1.2. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности
1.3.Электрический ток и магнитное поле
1.4. Закон электромагнитной индукции
1.5. Токи проводимости и токи смещения. Система уравнений Максвелла
1.6. Энергия и мощность электромагнитного поля
1.7. Емкость, индуктивность и сопротивление
1.8. Некоторые задачи электро- и магнитостатики
1.8.1. Теорема взаимности (принцип обратимости) в электростатике
1.8.2. Электрический диполь
1.8.3. Проводящий шар в электрическом поле
1.8.4. Принцип взаимозаменяемости электрических и магнитных диполей

2. Импульсные и гармонические сигналы
2.1. Силовые, энергетические и информационные ресурсы электромагнитных полей и волн
2.2. Сигналы и сообщения
2.3. Представление сигналов во временной области. Временная селекция
2.4. Спектральное представление сигналов
2.5. Гармонические колебания
2.6. Использование функций комплексного переменного
2.7. Элементы спектрального анализа
2.7.1. Преобразования Фурье
2.7.2.Основные теоремы спектрального анализа
2.8. Спектры импульсных сигналов
2.8.1. Прямоугольные импульсы
2.8.2. Импульсные сигналы фиксированной длительности
2.8.3. Импульсы «бесконечной» длительности
2.8.4. Интерференция когерентных и импульсных сигналов
2.9. Амплитудная модуляция и биения гармонических сигналов
2.10. Временная и частотная селекция. Теоремы Котельникова

3. Моделирование импульсной системы связи и ее компонентов
3.1. Постановка задачи
3.2. Физическая модель системы связи
3.3. Каскадная схема замещения системы связи
3.4. Пассивные линейные четырехполюсники
3.5. Селективные фильтры
3.6. Колебательные контуры

4. Переходные процессы в частотно-избирательных цепях
4.1. Законы коммутации цепей. Вынужденные и свободные колебания
4.2. Методы решения задач о переходных процессах
4.2.1. Классический метод
4.2.2. Операторный метод
4.2.3. Спектральный метод анализа переходных процессов
4.3. Особые точки в характеристиках многорезонансных цепей
4.4. Переходные процессы в цепях с одним энергоемким элементом
4.4.1. Свободный разряд конденсатора и катушки индуктивности через резистор
4.4.2. Переходные (вынужденные и свободные) процессы в RC- и RL- цепях
4.4.3. Включение в RC-цепь прямоугольного импульса
4.4.4. Включение в RC-цепь экспоненциального импульса
4.4.5. Включение гармонического сигнала в RC-цепь
4.5. Переходные процессы в цепях с двумя энергоемкими элементами
4.6. Свободные процессы в колебательных контурах
4.6.1. Идеальный контур
4.6.2. Реальный контур
4.6.3. Влияние избирательности и добротности контура на характеристики свободного процесса
4.6.4. Разряд конденсатора на RLC-контур
4.7. Резонанс в колебательном контуре
4.8. Общие свойства узкополосных сигналов

5. Связанные волны в закрытых микроволновых структурах
5.1. Цепи с распределенными параметрами
5.2. Телеграфные и волновые уравнения длинной линии. Их решения
5.3. Уравнения Гельмгольца для волноводов. Быстрые волны и критические частоты
5.4. Микроволновые структуры из отрезков линий передачи
5.5. Частотная селекция импульсных сигналов
5.5.1. Биения равноамплитудных колебаний
5.5.2. Амплитудная и частотная модуляция
5.5.3 Линейная частотная модуляция
5.5.4. Частотная селекция широкополосных сигналов
5.6. Прохождение шумовых сигналов через линейные частотно-избирательные цепи
5.6.1. Задачи расчета случайных выходных сигналов
5.6.2. Спектральный метод анализа прохождения случайных сигналов
5.6.3. Метод импульсной характеристики
5.6.4. Прохождение широкополосных случайных сигналов через узкополосные линейные цепи
5.6.5. Воздействие белого шума на дифференцирующие и интегрирующие цепи
5.6.6. Воздействие белого шума на последовательный колебательный контур
5.6.7. Источники шумов в радиотехнических устройствах
5.7. Эффективность экранирования связанных волн. Скин-эффект и низкочастотная селекция импульсных сигналов
5.7.1. ЭМС-номограмма и спектральный КПД
5.7.2. Явление скин-эффекта в проводниках. Экранирование волн
5.7.3. Низкочастотная селекция. Фильтр-имитатор скин-эффекта
5.7.4. Излучение через оплетку стандартного кабеля

6. Излучение, распространение и прием импульсных сигналов
6.1. Формулы идеальной радиопередачи и эффективная площадь антенн
6.2. Теорема взаимности в антенных задачах
6.3. Энергетические соотношения в простейших электротехнических цепях
6.4. Поле обратного излучения и его роль в формировании характеристик приемных антенн
6.4.1. Симметричный электрический вибратор в режиме передачи
6.4.2. Вибратор в режиме приема
6.4.3. Апертурные антенны в режиме передачи и приема
6.5. К вопросу о точности антенных измерений
6.6. Импульсные характеристики линейных и апертурных антенн
6.7. Интерференция импульсных сигналов
6.7.1. Законы межсимвольной интерференции
6.7.2. Деструктивная интерференция
Список литературы