Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
1.2. Радиотехнические системы: основные параметры и характеристики
1.2.1. В п. 1.1 было показано, что информационные технологии относятся к основным тенденциям мирового технологического развития в ближайшем будущем, что определило выделение их Правительством Российской Федерации в приоритетное направле- ние [1.4]. Внедрение инфокоммуникационных технологий в различные области человеческой деятельности приводит к изменению объёмов передаваемой информации. Так, по данным [1.6] они ежегодно возрастают на 10–15 %. Сказанное выше обуславливает повышение требований к системам, обеспечивающим передачу информации по одному из видов каналов передачи – радиоканалу, т.е. к радиотехническим системам. Так, появляется необходимость разработки новых систем, в большей степени удовлетворяющих требования получателя информации. При этом разрабатываемые системы должны обладать лучшими показателями качества по сравнению с существующими, а также более широкими функциональными возможностями. Для того чтобы можно было продемонстрировать возможности применения инноваций при разработке радиотехнических систем, приведём известные положения теории радиотехнических систем из [1.9–1.19]. Начнём с понятий основных параметров и характеристик радиотехнических систем.
1.2.2. Радиотехнические системы (РТС), относящиеся, как известно из [1.9–1.12], к классу информационно-управляющих технических систем, предназначенных для извлечения, передачи или разрушения информации с помощью радиоволн, широко используются практически во всех сферах повседневной деятельности. В широком смысле радиотехнической системой называют совокупность радиотехнических комплексов, выполняющих общую задачу и работающих во взаимоувязанной информационной сети.
Классификация радиотехнических систем осуществляется по нескольким признакам. Так, по признаку назначения различают:
– системы передачи информации по радиоканалам (системы радиосвязи, телеметрии, передачи команд, радиовещания и телевидения);
– системы извлечения информации (радиолокационные и радионавигационные системы, системы радиоастрономии, радиоразведки радиотехнических средств противника);
– системы разрушения информации;
– системы радиоуправления.
При классификации по виду используемых сигналов выделяют
– непрерывные системы (информация отображается применением гармонического сигнала);
– импульсные системы (с последовательностью радиоимпульсов);
– цифровые системы (для передачи используются цифровые сигналы).
По своему составу радиотехнические системы являются сложными системами и могут объединять совокупность радиотехнических систем второго уровня.
1.2.2. В общем виде структурная схема радиотехнической системы имеет вид, показанный на рис. 1.3.
Как следует из данного рисунка, основными элементами РТС являются [1.9–1.12]:
Рис. 1.3. Структурная схема радиотехнической системы
– передатчик, включающий источник информации и кодер, преобразующий информацию в сигнал;
– радиоканал, в котором могут существовать помехи, создаваемые в структурной схеме источником помех (атмосферные помехи в радиоканале, помехи от сторонних радиосредств и электроустановок различного назначения, собственные шумы в радиоприемной аппаратуре на передающей и приемной сторонах);
– приемник, объединяющий в своем составе декодер, преобразующий сигнал в сообщение, и получателя информации.
1.2.3. Для описания свойств и возможностей радиотехнических систем используются следующие параметры (т.е. физические величины, описывающие количественно свойство системы, процесса или явления) и характеристики (графические или табличные выражения зависимости одного параметра от дру- гого) [1.9–1.13]:
– назначение (выдаваемая информация, многофункциональность, информационные характеристики, количество и скорость выдачи информации, пропускная способность и т.д.);
– диапазон частот, занимаемых РТС;
– точность (степень искажения информации);
– разрешающая способность (свойство РТС разделять и независимо воспринимать информацию при сдвиге радиосигналов по частоте, задержке, направлению приходя радиоволн);
– дальность действия и направленность при заданной точности;
– помехозащищенность (включает скрытность и помехоустойчивость и представляет способность системы связи противостоять воздействию помех);
– скрытность (способность противостоять обнаружению и измерению параметров);
– помехоустойчивость (способность РТС противостоять мешающему воздействию помех);
– электромагнитная совместимость (ЭМС) (возможность совместного функционирования с другими радиосредствами и РТС);
– устойчивость против внешних воздействий и надёжность аппаратуры;
– функциональная надёжность (вероятность обеспечения основных показателей качества при заданных условиях функционирования и использования);
– стоимость (затраты на проектирование, изготовление и эксплуатацию);
– масса и габариты, потребляемая мощность.
Характеристики радиотехнических систем разделяются на тактические и технические [1.9–1.12]. Тактические характеристики определяют функциональные возможности РТС:
– вероятность правильного обнаружения цели и ложной тревоги;
– рабочая зона РТС (часть пространства, в которой система обеспечивает показатели качества не хуже заданных, т.е. дальность действия РТС);
– разрешающая способность;
– помехоустойчивость;
– перспективность (способность РТС в течение длительного времени удовлетворять потребностям общества).
К техническим характеристикам радиотехнических систем относятся [1.9–1.13]:
– методы обзора рабочей зоны и определения координат цели;
– вид используемых сигналов, ширина спектра, рабочие частоты, их стабильность, мощность передающего устройства;
– чувствительность, динамический диапазон и полоса пропускания приёмника;
– форма и ширина диаграммы направленности антенн, их коэффициент направленного действия.
В большинстве своём перечисленные выше параметры и характеристики радиотехнических систем являются и показателями качества. Для их значений существуют ограничения, а между рядом отдельных параметров и характеристик, кроме того, существуют и противоречия. Ограничения обычно обусловлены особенностями распространения радиоволн различных частот, конечными размерами области размещения аппаратуры на подвижных объектах, особенностями технического обслуживания аппаратуры и т.д. Противоречия же наблюдаются между параметрами и характеристиками, описывающими противоположные свойства. Например, пропускная способность прямо пропорциональна объему переданной информации, а помехоустойчивость – обратна пропорциональна. В то же время требование обеспечения максимального объема передаваемой информации при высоком качестве извлечения информации становится не только обязательным, но и более жестким для современных радиотехнических систем.