МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
 
СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Г. Я. Шайдуров 

ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ  

РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ 
 
 
 
Рекомендовано учебно-методическим объединением вузов  
Российской Федерации по образованию в области радиотехники,  
электроники, биомедицинской техники и автоматизации  
в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, 
 обучающихся по направлению 210300 «Радиотехника» 

 
Красноярск  
СФУ 
2010 

УДК 621.396.96 (07) 
ББК
32.84я73
Ш12

Рецензенты:

Г. С. Шарыгин, доктор технических наук, профессор заведующий кафедрой 
радиотехнических систем Томского государственного университета систем
управления и радиоэлектроники;
А. А. Спектор, доктор технических наук, профессор заведующий кафедрой 
теоретических основ радиотехники Новосибирского государственного техни-
ческого университета;
В. К. Орлов, кандидат технических наук, доцент кафедры радиотехнических 
систем Санкт-Петербургского электротехнического университета ЛЭТИ 
им. В. И. Ульянова (Ленина)

Шайдуров Г. Я.

Ш12
Основы теории и проектирования радиотехнических систем : 

учеб. пособие / Г. Я. Шайдуров.  Красноярск : Сибирский феде-
ральный университет, 2010.  283 с.

ISBN 978-5-7638-2047-8

Изложены системные проблемы создания сложных радиотехнических 

комплексов, теоретические основы анализа и синтеза оптимальных сис-
тем, приведены основы энергетических расчетов радиоканалов передачи и 
извлечения информации в различных диапазонах частот.

Содержание соответствует требованиям одноименного курса, читаемого ин-

женерам и магистрам радиотехнических специальностей.

УДК 621.396.96(07)
ББК 32.84я73

Учебное издание

Шайдуров Георгий Яковлевич

ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ 

РАДИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Учебное пособие

Редактор А. В. Прохоренко

Компьютерная верстка: А. Б. Филимонова

Подписано в печать 20.10.2010. Печать плоская. Формат 60×84/16
Бумага офсетная. Усл. печ. л. 16,16. Тираж 500 экз.  Заказ № 1432

Редакционно-издательский отдел БИК
Сибирского федерального университета
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79

Отпечатано полиграфическим центром БИК
660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а

© Сибирский федеральный 

ISBN 978-5-7638-2047-8
университет, 2010

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ПВО – противовоздушная оборона
НИР – научно-исследовательская работа
ОКР – опытно-конструкторские работы
ОИ – обработка информации
ОАО – открытое акционерное общество
ОП – опытное производство
КБ – конструкторское бюро
НТУ – научно-технический уровень
ТС – техническое средство
БТС – базовое техническое средство
ТР – техническое решение
ТО – технический объект
САПР – система автоматического проектирования
САПРб/у/сх/с – соответственно САПР блоков, узлов, схем, систем
КНЧ – крайне низкие частоты
СДВ – сверхдлинные волны
ДВ – длинные волны
КВ – короткие волны
УКВ – ультракороткие волны
СВЧ – сверхвысокие частоты
НВС – нехудший вариант системы
МШУ – малошумящий усилитель
ППРЧ – псевдослучайная перестройка радиочастоты (прыгающая частота)
МПС – модуляция псевдослучайным сигналом
ЭМ – электромагнитная волна
РПИ – радиоканал передачи информации
РП – радиопередатчик 
РПР – радиоприемник
РЛС – радиолокационная система
КНД – коэффициент направленного действия
МПЧ – максимально применяемые частоты
КПД – коэффициент полезного действия
ЧМН – частотная модуляция несущей
ФМН – фазовая модуляция несущей
ЗГ – задающий генератор
БМ – балансный модулятор
ПФ – полосовой фильтр
УсМ – усилитель мощности
Гет. – гетеродин

УВЧ – усилитель высокой частоты
ЧД – частотный детектор
УПЧ – усилитель промежуточной частоты
ФСС – фильтр сосредоточенной селекции
Преобр. – преобразователь частоты
ИКМ – импульсно-кодовая модуляция
ИСЗ – искусственный спутник Земли
МККР – международный консультативный комитет по радиосвязи
ПЧ – промежуточная частота
ДН – диаграмма направленности
П – передатчик
ПР – приемник
РРВ – распространение радиоволн
СП – синхронные помехи
ЗС – зондирующий сигнал
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика
С/П – отношение сигнал/помеха
Ш/П – отношение шум/помеха

ВВЕДЕНИЕ

В учебном пособии изложены и обобщены как оригинальные мате-

риалы, касающиеся данного курса, так и опубликованные в различных ис-
точниках – учебниках, учебных пособиях, монографиях, научных статьях. 
Поскольку некоторые из них были изданы 30–40 лет назад и в библиотеках 
остались как раритеты, но содержание относится к классическим разделам 
радиотехники, особенно это касается методик расчетов, то в данное учеб-
ное пособие они введены в виде отдельных глав и параграфов в той редак-
ции, в которой были опубликованы ранее. Разумеется, каждый из этих раз-
делов отмечен ссылкой на оригинальный источник.

На наш взгляд, это дает возможность познакомить студентов со сти-

лем и образом мыслей специалистов научных школ разных лет.

Безусловно, на формирование курса, который автор читает студен-

там радиотехнических специальностей много лет, отложили основопола-
гающий след книги Л. С. Гуткина и работы его учеников по оптимальному 
скалярному и векторному синтезу параметров и структуры радиосистем.

Поскольку системный подход включает в себя как эвристические, 

так и математические методы проектирования, то в настоящем учебном 
пособии они изложены в той последовательности, которую проходит ра-
диоинженер в процессе создания проекта.

Это касается постановки задачи, составления плана мероприятий по 

организации процесса проектирования, оценки энергетических соотноше-
ний в радиоканалах, использования основополагающих сведений по мате-
матическому анализу и оптимальному синтезу радиосистем, перспективам 
развития адаптивных и обучаемых систем. Автор счел также необходимым 
обратить внимание будущих радиоспециалистов на рыночный характер 
создаваемых проектов в условиях жесткой конкуренции наукоемких тех-
нологий, на развитие малого бизнеса в этой области, изобретательства 
и предпринимательства.
После изучения данного курса студент должен уметь:

1. Составить техническое задание на НИР и ОКР, план проектирова-

ния системы.

2. Составить план организационных мероприятий – количественный 

и качественный состав бригад, материальное и ресурсное обеспечение, 
взаимодействие с субподрядчиками и т. п.

3. Работать с информационными документами – составлять каталог 

патентной литературы и публикаций, ориентироваться в нормалях и госу-
дарственных стандартах, пользоваться техническими справочниками.

4. Составить функциональную и структурную схемы системы.
5. Произвести энергетические расчеты радиоканалов.

6. Оценить качественные показатели работы системы – пропускную 

способность, точность, помехозащищенность, надежность, стоимость, 
электромагнитную совместимость.

7. Произвести скалярный синтез оптимальной системы по выбран-

ному критерию качества.

8. Произвести векторный синтез оптимальной системы по совокуп-

ности критериев качества.

9. Составить структурную схему адаптивных и обучающихся систем 

для задач обнаружения, распознавания, фильтрации и идентификации.

10. На основе системного подхода дать нестандартное решение по-

ставленной задачи в области проектирования радиосистем.

Базовые вопросы

1. Принципы системного подхода к проектированию и организации 

разработок новой радиоэлектронной техники.

2. Методы идентификации линейных систем с использованием гар-

монических, импульсных и случайных сигналов.

3. Энергетические соотношения в радиоканалах различного назначе-

ния.

4. Метод правдоподобия в задачах оптимального синтеза систем об-

наружения, фильтрации и оценки параметров.

5. Методы скалярного синтеза оптимальной радиосистемы при огра-

ничениях типа равенств на основе метода Лагранжа.

6. Методы векторного синтеза оптимальной радиосистемы с исполь-

зованием диаграмм обмена между показателями качества.

7. Методы синтеза адаптивных и обучающихся систем.
Список литературы для изучения данного курса приведен в конце 

каждой главы.

1. ВВЕДЕНИЕ В СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ 

И ОПТИМАЛЬНАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ РАЗРАБОТОК 

НОВОЙ РАДИОЭЛЕКТРОННОЙ ТЕХНИКИ

В настоящем разделе изучаются основы системного подхода к реше-

нию различных проблем технического, экономического, военного характе-
ра и, в частности, к созданию новой радиоэлектронной техники.

В понятие система включаются как вновь создаваемые радиоэлек-

тронные средства, так и предприятия разработчика или заказчика, полная 
совокупность организаций, создающих новую технику или решающих но-
вую проблему.

В последние годы определилось понятие большой системы как ком-

плекса частных подсистем, решающих определенную задачу. Под частны-
ми подсистемами можно понимать, например, машины, приборы, коллек-
тивы и организации людей.

Большая система характеризуется следующими особенностями:

 определенной целостностью, т. к. строится для достижения опреде-

ленной цели;

 взаимным влиянием действующих факторов: изменение одной пере-

менной будет влиять на многие другие переменные системы, зачас-
тую нелинейно и лишь редко линейным образом;

 наличием множественных петель обратной связи;
 наличием состязающихся и соперничающих сторон. Иными словами –

наличием некой разумной силы (противника), пытающегося умень-
шить эффективность системы.
Примерами больших систем могут служить: система ПВО, системы 

космической радиосвязи, система управления запуском, слежением и по-
садкой космических кораблей, завод, объединение, министерство и т. п.

Перечисленные выше особенности больших систем вызвали необходи-

мость разработки специального аппарата их исследования и создания. Дейст-
вительно, сегодня стоимость риска при создании больших систем настолько 
велика, что чисто интуитивный бессистемный подход, могущий на самом на-
чальном этапе предопределить ее участь, становится бессмысленным.

Не менее важно изучение основ системного анализа и синтеза для 

оптимального функционирования любого вида бизнеса в условиях рыноч-
ной экономики.

Особенное значение это приобретает в конкурирующей среде для 

наукоемкого производства, поскольку стоимость проектной ошибки на 
ранних стадиях работы нелинейно возрастает по мере ее окончания.

По статистическим данным США ошибка стоимостью в 1 долл. на

стадии НИР приводит к 10 долл. на стадии ОКР, к 100 – на производстве, 
к 1000 – в эксплуатации.

Это требует как от руководства, так и от исполнителя освоения 

и понимания научного подхода к организации ведения разработок, бази-
рующихся на новой кибернетической дисциплине – «Теории анализа сис-
тем».

Исторически основные идеи системного анализа начали складывать-

ся в период Второй мировой войны как интуитивная и математическая база 
планирования военных операций.

Основы этой новой науки были заложены работами корпорации 

REND CORPORATION. Одной из первых задач, послуживших основой 
создания методов системного анализа, была задача, предложенная коман-
дованием ВВС США Гарвардским курсам деловой администрации: «найти 
способ увеличения в течение года существующего состава ВВС с 4 тыс. 
самолетов и 300 тыс. чел. до 80 тыс. самолетов и 2,5 млн чел., но так, что-
бы это обошлось не более 10 млрд долл.». Была создана секция статисти-
ческого контроля, в работе которой принял участие бывший министр обо-
роны США Роберт Макнамара. К концу года поставленная проблема была 
решена.

Дальнейшее развитие этой методологии проводилось главным обра-

зом силами компании REND. В настоящее время методология анализа 
принята в США официально как необходимое условие планирования стра-
тегии, операций, разработок военной техники.

Разработка сверхзвукового бомбардировщика В-58 впервые постав-

лена как система.

Анализ систем является необходимой составной частью учебной 

программы курсов руководителей, школ менеджеров и других учебных за-
ведений, готовящих организаторов и руководителей различных рангов.

1.1. Основные понятия

Системный анализ базируется на целом ряде обобщенных понятий 

и философских категорий, таких как связь, свойства, процесс, качество, 
познание и др. [1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5].

Как и всякая наука, системный анализ обобщает понятие «система» 

и оперирует не с конкретным содержанием системы, а с их наиболее об-
щими свойствами. Это позволяет сформулировать целый ряд рекоменда-
ций, позволяющих методически оптимально подходить к решению любой 
проблемы и свести к минимуму ошибочные решения.

Всякая система или проблема описывается следующими параметра-

ми, являющимися объектами системы: вход – процесс – выход – обратная
связь – ограничение и управление. Их взаимоотношение можно предста-
вить следующей функциональной схемой, являющейся одновременно 
и моделью системы (рис. 1.1).

В большую систему входит множество подобных приведенных на 

схеме (рис. 1.2) подсистем.

Входы – это внешние и внутренние возмущения, нарушающие дей-

ствие системы.

Выходы – это результаты действия системы, ее цели, критерии, 

оценки и т. п.

Процесс – совокупность операций, проводимых системой над каж-

дым из входов.

Управление
Ограничение
потребителя

Процессор
Выход
Вход

Обратная связь

Рис. 1.1. Модель системы

Рис. 1.2. Схема связей в большой системе

Вход
Процессор
Выход

Обратная связь

Процессор
Выход
Вход

Обратная связь

Обратная связь

Ограничение – это выходы потребителя системы, складывающиеся 

из целей и принуждающихся связей.

Обратная связь – операции по управлению входами в зависимости от 

результата, т. е. выхода.

Управление – прямое действие ограничений потребителя на входы, 

процесс и выходы.

В качестве примера технической системы можно взять командную 

систему наведения управляемого снаряда на цель (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Система командного управления наведения снаряда на цель:

1 – РЛС цели; 2 – РЛС снаряда; 3 – линия командного управления; 4 – ЭВМ; 

5 – управляемый снаряд; 6 – цель

Здесь в качестве возмущающихся входов являются цель, помехи, ус-

ловия окружающей среды, возможность поражения снарядом класса воз-
дух-земля и др.

Выходы – положение снаряда относительно цели (ошибка управления).
Система должна быть спроектирована так, чтобы она удовлетворяла 

ряд критериев, например таких, как максимальное количество поражаемых 
целей в единицу времени при заданных ограничениях на входы (скорость 
цели, маневр, параметры движения) и при заданных ограничениях потре-
бителя (заказчика). Например, стоимость разработки и эксплуатации сис-
темы не должна превышать заданной. Нужно учесть также сроки ввода 
в строй системы, неопределенности политической, военной, тактической 
ситуации в будущем. Ведь система может быть создана через 5–10 лет по-
сле начала ее разработки. За это время многое может измениться.

Неопределенность входов и выходов является главной особенностью 

разработки новых систем оборонной техники.

6

1
2
3

4

6

5