Что такое радиотехническая система

Классификация радиотехнических систем

Понятие «система» стало одним из наиболее распространенных в области радиотехники последних трех-четырех десятилетий. По используемым в качестве переносчиков типам колебаний физической среды и диапазону излучений волн системы подразделяются на сейсмические, акустические и электромагнитные (включая оптические). Любую техническую систему, действие которой основано на непосредственном использовании высокочастотных электромагнитных колебаний радиодиапазона для сбора, передачи, извлечения, обработки или хранения информации, называют радиотехнической системой (упрощенно радиосистемой). Упрощенную структуру построения радиотехнической системы можно представить в виде своеобразной пирамиды (рис. 1.1).

Фундаментом пирамиды служит элементная база, содержащая резисторы, катушки индуктивностей, конденсаторы, трансформаторы, диоды, биполярные и полевые транзисторы, аналоговые и цифровые микросхемы, микропроцессоры, резонансные цепи, монолитные фильтры, элементы СВЧ-техники и пр. Кстати, элементная база любой радиотехнической системы определяет технический уровень радиоаппаратуры.

Из элементов составляют второй уровень пирамиды — цепи (колебательные контуры, дифференцирующие и интегрирующие цепи, фильтры, ограничители уровня, формирующие цепи и пр.).

Узлы конструктивно и технологически объединяют в достаточно сложные радиотехнические цепи — каскады: автогенераторы, модуляторы, демодуляторы, преобразователи частоты, усилители сверхвысокой, высокой, промежуточной и низкой частоты и т. д.

Следующий уровень — блоки, к которым относят антенно-фидерный тракт, малошумящий СВЧ-усилитель приемника, каскады усиления мощности высокочастотных и СВЧ-колебаний, кодек, модем, линейный тракт приемника, устройство цифровой обработки принимаемого сигнала, систему управления и пр.

Наиболее сложный уровень пирамиды включает функционально законченные устройства — приемники, передатчики и другую аналогичную радиоаппаратуру, которые работают самостоятельно в составе различных радиосистем.

Венцом пирамиды является —радиосистема.

В последние годы в элементной базе резко возросла доля микросхем большой и сверхбольшой интеграции. Поэтому в радиотехнических устройствах зачастую применяют только интегральные микросхемы, что позволяет три нижних уровня пирамиды (см. рис. 1.1) технологически объединить в один.

1) По информационному назначению радиотехнические системы делят на четыре основных класса:

• передача информации (радиосвязь, радиовещание, телевидение);

• извлечение информации (обнаружение и измерение — радиолокация, радионавигация, радиоастрономия, радиоизмерения и т.д.);

• радиотелеуправление (беспилотные летательные аппараты и др.);

• разрушение информации (радиопротиводействие).

В настоящее время широкое применение находят радиотехнические комплексы, состоящие из нескольких радиосистем, в которых для обработки информации и управления различными объектами используют мощные компьютеры. К ним относят системы спутниковой и космической связи, глобальные системы связи, системы контроля и управления воздушным движением, ракетные и космические комплексы и т. д. Такие системы можно назвать комплексными.

2) По виду применяемых сигналов различают непрерывные, импульсные и цифровые радиосистемы. В непрерывных системах информация отображается изменением параметров (амплитуды, частоты, фазы) непрерывного, обычно гармонического сигнала. В импульсных системах сигнал представляет собой последовательность радиоимпульсов, в которой информацию могут нести как изменяющиеся параметры отдельных импульсов (амплитуда, частота, фаза, длительность), так и всей последовательности (число импульсов в последовательности, интервал между ними). В цифровых системах передаваемый сигнал предварительно дискретизируется во времени и квантуется по уровню. Каждому уровню соответствует кодовая группа импульсов, которые и модулируют несущее колебание. Цифровые системы легко сопрягаются с ЭВМ, осуществляющими обработку и запоминание информации, воспроизводимой затем устройством отображения.

3) По используемым частотам (диапазонам радиоволн). Для создания радиосистем различного назначения используется практически весь диапазон радиоволн от мириаметровых (λ = 10…100 км) до миллиметровых (λ = 1…10 мм); лазерные системы, тесно примыкающие по принципу действия и назначению к радиотехническим, работают в инфракрасном и видимом диапазонах электромагнитных волн. Таким образом, применяется почти весь спектр электромагнитных колебаний. Следует подчеркнуть, что использование того или иного диапазона радиочастот для систем различного назначения регламентировано Международной комиссией распределения радиочастот (МКРР), так же как и ширина спектра частот, отводимого системе того или иного типа. Эти ограничения влияют на выбор вида радиосигнала и построение радиосистемы и, в конечном счёте, сказываются на её тактико-технических характеристиках.

Основные параметры и характеристики РТС:

Чтобы описать свойства и возможности РТС, необходимо сформулировать её параметры и характеристики. Под параметром будем понимать величину, описывающую количественно то или иное свойство РТС, например: потребляемую мощность, массу, стоимость и др. Характеристикой будем именовать описание свойства РТС в тех случаях, когда оно выражено более развёрнуто, какой-либо зависимостью, графиком и т.п.

Обычно рассматриваются следующие параметры и характеристики РТС:

• Назначение – выдаваемая информация, многофункциональность, информационные характеристики, количество и скорость выдачи информации, пропускная способность РТС.

• Точность – степень искажения информации при определённых характеристиках сообщений, дальностях, условиях эксплуатации и помеховой обстановке.

• Разрешающая способность – свойство РТС разделять и независимо воспринимать информацию при сдвиге радиосигналов по частоте, задержке, направлению прихода радиоволн.

• Дальность действия и направленность при заданной точности.

• Помехоустойчивость – способность РТС обеспечивать дальность действия и точность при действии различных помех.

• Диапазон частот, занимаемых РТС.

• Электромагнитная совместимость (ЭМС) – возможность совместного функционирования с другими радиосредствами и РТС.

• Устойчивость против внешних воздействий (температуры, вибраций и т.п.) и надёжность аппаратуры.

• Стоимость – сложность, затраты на проектирование, изготовление и эксплуатацию.

• Масса, габариты, удобство размещения и развертывания аппаратуры, потребляемая мощность.

• Скрытность действия – способность РТС функционировать, не обнаруживая себя.

• Функциональная надёжность – вероятность обеспечения основных показателей качества при заданных условиях функционирования и использования.

• Перспективность – способность к удовлетворению потребности общества в течение длительного времени.

Большая часть указанных параметров и характеристик РТС, вместе с тем, является и показателями качества РТС, т.е. показывает возможности в отношении дальности действия, точности, помехоустойчивости, скорости выдачи информации, разрешающей способности и др., и затраты, которыми сопровождается обеспечение этих возможностей (стоимость оборудования, масса, габариты, потребление энергии, занимаемый диапазон частот, количество и квалификация обслуживающего персонала и т.д.).

Источник

РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

объединение разнесённых в пространстве и взаимодействующих между собой радиотехн. средств для решения определённых задач. Подразделяются на радиоразвед., радиолокац., радиотелевиз., радионавигац., радиосвязи, радиоэлектрон. подавления, радиоуправления ЛА и др. Совр. Р.с. имеют высокую степень автоматизации. К ним относятся, напр., отеч. косм. навигац. система ГЛОНАСС, системы посадки самолётов «Курс МП-70» и «Ось-1», амер. навигац. системы «Лоран С» и «Навстар».

Смотреть что такое РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА в других словарях:

РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА БЛИЖНЕЙ НАВИГАЦИИ

13 радиотехническая система ближней навигации; РСБН: Азимутально-дальномерная радиосистема ближней навигации, работающая в дециметровом диапазоне вол. смотреть

РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА БЛИЖНЕЙ НАВИГАЦИИ

РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА БЛИЖНЕЙ НАВИГАЦИИ (РСБН)

наземный комплекс радиотехнического обеспечения полетов, предназначенный для формирования и передачи на борт воздушных судов, оборудованных аппара­турой РСБН, сигналов, необходимых для измерения азимута и наклонной дальности от воздушного судна до места установки РСБН (АДРМ), а также передачи информации о местоположении воздушных судов на выносные ин­дикаторы. смотреть

РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДАЛЬНЕЙ НАВИГАЦИИ (РСДН)

комплекс наземных средств навигационно-временного обеспечения, предназначенный для определения навигационных параметров (местоположения) подвижных объектов в любое время суток и года при неограниченной пропускной спо­собности в заданной зоне действия. Является основой построения системы дальнего радионавигационного обеспечения (ДРНО). смотреть

РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ОПОЗНАВАНИЯ

radio identification system

РАДИОТЕХНИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ПОСАДКИ

комплекс бортовых и наземных радиотехнических средств, используемых при осуществлении посадки Л А.

Источник

3 Основные термины, определения и классификация радиотехнических систем

1 основные термины, определения и классификация радиотехнических систем

1.1 Основные термины и определения

Метрологическое обеспечение (МО) – деятельность метрологических и других служб, направленная на создание (в стране) необходимых эталонных образцов и рабочих средств измерений, на правильный их выбор и применение, на разработку и применение метрологических правил и норм, которые необходимы для обеспечения требуемого качества измерений (на рабочем месте, предприятии, отрасли и в народном хозяйстве в целом).

Различают глобальное МО, осуществляемое в рамках страны, и локальное, осуществляемое в рамках предприятия, отрасли, группы однородной продукции (например, телекоммуникационных устройств, радиотехнических систем и т.п.).

Локальное МО представляет собой совокупность видов деятельности, направленных на обеспечение единства измерений и испытаний с требуемой точностью и достоверного применения к конкретному типу продукции (системы, процесса и т.п.). В частности, локальное МО включает: 1) выбор и обоснование системы показателей и свойств продукции и условий ее использования по назначению; 2) выбор и обоснование методов и средств измерений этих показателей (при необходимости – разработку специальных средств измерений), а также разработку методик выполнения измерений, контроля и испытаний; 3) разработку методик поверки, калибровки и метрологической аттестации СИ; 4) разработку подсистем диагностики, контроля, обнаружения неисправностей и ремонт (восстановление) как самой продукции, так и специализированных средств измерений (испытаний) и др.

Задачи, решаемые в ходе МО, удобно разделить на два класса: синтез и анализ. При синтезе определяются оптимальные значения каких-либо характеристик. Например, число и вид измеряемых показателей целесообразно минимизировать с учетом их коррекции и стабильности. Предельно допускаемая погрешность результатов измерений Δ_∑Д оптимизируется путем построения так называемой целевой функции потерь F_Ц(Δ_∑g) и ее минимизации

где F_Ц(Δ_∑g) – функция потерь от снижения качества продукции вследствие погрешности измерений Δ_∑Д, а F_З(Δ_∑Д) – функция затрат на приобретение (разработку) и обслуживание СИ, обеспечивающих такую Δ_∑Д. Очевидно, Δ_∑Д → Δ_{∑Д ОПТ} при dF_Ц/dΔ_∑Д → 0: d 2 F_Ц/dΔ 2 _∑Д > 0.

Рекомендуемые файлы

При анализе – производится оценка соответствия измеряемых показателей их оптимальным значениям.

Можно выделить три составляющие МО:

– техническая – средства измерений.

Средство измерений (СИ) – техническое средство (или их комплекс), предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики, воспроизводящее и (или) хранящее единицу физической величины, размер которой считается неизменным в пределах установленной погрешности в течении известного интервала времени.

Информационно-измерительная система (ИИС по ГОСТ 8.437-81) – совокупность измерительных, вычислительных и вспомогательных технических средств, предназначенных для получения измерительной информации, ее преобразования и обработки с целью предоставления потребителю, управления и классификации (контроль, диагностика, обнаружение и распознавание).

Измерительный канал (по МИ 1999-89) – функционально объединённая линиями связи совокупность компонентов ИИС, по которой проходит один преобразуемый сигнал измерительной информации.

Измерительная система (ИС по МИ 2438-97 и МРБ 001-2002) – совокупность определенным образом соединенных между собой СИ и других технических средств (компонентов ИС), образующих измерительные каналы и реализующих процесс измерения, которые обеспечивают автоматическое и автоматизированное получение результатов измерений в виде числа или кода изменяющихся во времени и распределенных в пространстве физических величин, характеризующих определенные свойства или состояния объекта измерения.

ИС и измерительные каналы могут быть как автономными, так и входить в состав более сложных систем контроля, диагностики, распознавания образов и других информационно-измерительных систем, а также автоматических систем контроля технологическими процессами.

Радиотехническая система (РТС) – совокупность технических средств, которые выполняют свои основные функции с помощью электромагнитных колебаний.

Всю совокупность РТС делят на 2 класса:

Информационные РТС выполняют свои функции, которые связаны с передачей и/или приемом различной информации с помощью электромагнитных колебаний.

Неинформационные РТС (энергетические) используются только для создания высокочастотной энергии, а не для передачи или приема информации. Примером могут служить СВЧ – установки для сушки древесины, зерна, технологические установки (индукционный нагрев) и т.п.

1.2 Классификация информационных РТС

Информационные РТС классифицируются по следующим признакам:

1) По сложности различают:

· Большая РТС – это совокупность нескольких простых РТС, которые выполняют комплексную (сложную) задачу (общегосударственная система связи, ПВО страны, система контроля над траекториями движения искусственных спутников земли).

· Простая РТС – это система, которая выполняет одну функцию, но при этом состоит из нескольких пространственно разнесенных частей, которые называются радиоприборами или радиоаппаратами.

· Радиоприбор выполняет одну функцию и является конструктивно и эксплуатационно автономным (радиовещательный приемник).

· Радиоустройство – это часть радиоприбора, которая конструктивно автономна и выполняет ограниченную функцию.

· Радиоблок – это часть радиоустройства, которая конструктивно и технологически автономна.

2) По назначению различают РТС для:

РТС для передачи информации (РТСПИ) или СПИ предполагает передачу сообщения и его прием. При этом под сообщением понимается совокупность каких-либо сведений об объекте, представленная в виде символов, знаков, звуков, подвижных и неподвижных изображений, и в другой форме.

В большинстве случаев сведения (сообщения) о состоянии объектов имеют неэлектрическую природу и неудобны для передачи на большие расстояния и за короткое время, что характерно для электрических сигналов. Потому в состав СПИ обязательно входят первичные преобразователи сообщений (ППС) или электрофизические преобразователи. Аналогично для ИИС вводят первичный измерительный преобразователь. Он преобразует измеряемую величину в сигнал измерительной информации, который удобен для обработки, хранения, дальнейших преобразований, индикации или передачи и имеет нормированные метрологические характеристики. В тех случаях, когда получателю нужно принять сообщение также неэлектрической природы, на приёмной стороне применяют обратный первичный преобразователь. Таким образом, прямой ППС преобразует сообщение в первичный электрический сигнал, обратный ППС- первичный электрический сигнал в сообщение. Далее первичный электрический сигнал может претерпевать различные электрические преобразования: кодирование (из аналоговой формы в цифровую с устранением избыточности, помехокоррекцией и т.п.),уплотнение, модуляцию несущей (несущих) частот, преобразование частоты, формы и т.п. Передача может происходить по проводной (металлический или оптический кабель) или беспроводной (радио или оптической) линии связи.

Например, структурная схема передающего устройства приведена на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Структурная схема передающего устройства

Передающее устройство осуществляет следующие преобразования:

Источник сообщения→Прямой ППС→Кодер (U в F(U))→Устройство объединения →Преобразователь частоты→Модулятор (U1 в F(U1)) →Антенна либо проводная ЛС.

На приемной стороне преобразования идут в зеркальном порядке.

Система передачи может быть односторонняя (симплексная) или двусторонняя (дуплексная), или комбинированная (полудуплексная). Практически все системы вещания работают в режиме «точка – много точек» по циркулярному принципу. Во всех односторонних циркулярных системах необходимо предусмотреть измерительные системы контроля, диагностики и управления. В двусторонних системах (например, телефонной связи) сделать это легче, так как посланный сигнал приходит обратно и его, если он искажен, можно подправить.

Для повышения надёжности и качества передачи в условиях изменения обстановки в состав РТСПИ вводят дополнительные системы:

контроля (диагностики), управления (ручного или автоматического) и измерения. В этих системах используются специальные системные электрические сигналы известного вида на передаче. По искажениям этих измерительных сигналов на приёмной стороне осуществляются корректирующие действия.

· РТС извлечения информации (РТСИИ) имеют несколько типов: пассивные, активные и полуактивные.

Пассивные строятся по схеме, приведенной на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Пассивная РТС извлечения информации

Активные строятся по схеме, приведенной на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – Активная РТС извлечения информации

Отличаются тем, что состоят из двух компонентов. Передающее устройство работает взаимосвязано с приёмным устройством и формирует специальный зондирующий сигнал (сигнал “подсветки” объекта).

Полуактивные. Отличаются от активных тем, что радиопередающие и радиоприемные устройства разнесены на значительное расстояние. Полуактивные РТС строятся по схеме, приведенной на рисунке 1.4.

· РТС разрушения информации предназначены для создания помех РСТПИ и РТСИИ. Они разделяются:

— РТС для подавления информации, создаваемой источником сообщения (рисунок 1.5);

— РТС для создания дезинформирующего сигнала (рисунок 1.6).

· Комбинированные РТС необходимы для передачи и извлечения информации. Например, центр управления полётами (ЦУП) и несколько РТС для слежения за искусственными спутниками Земли (ИСЗ), разнесённые в пространстве и связанные через РТСПИ.

Рисунок 1.4 – Полуактивная РТС извлечения информации

Рисунок 1.5 – Схема РТС для подавления информации, создаваемой источником

Рисунок 1.6 – Схема РТС для создания дезинформирующего сигнала

· РТС управления – это сочетание системы извлечения информации и двусторонней передачи информации. Здесь приходится работать с несколькими объектами. Например, РТС управления для ПВО, приведенная на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 – Схема РТС управления для ПВО

3) По области применения применяют следующую классификацию:

· РТС передачи информации делятся на:

Системы радиосвязи. Их различают по количеству объектов: «точка – точка» (типичная схема обмена звуковой информацией), «точка – много точек» (используется в командных системах), «много точек – много точек» (сотовая связь). По взаимному расположению субъектов связи: системы фиксированной радиосвязи (например, радиорелейная связь, спутниковая связь) и системы подвижной радиосвязи (морская, авиационная, наземная сотовая, спутниковая).

Системы радиовещания – это пример передачи информации по принципу «точка – много точек». В настоящее время радиовещание в основном аналоговое и покрывает диапазон длинных волн (ДВ, λ ≈ единицы км), средних (СВ, λ≈ сотни м), коротких (КВ, λ ≈ 20 ¸ 70 м), ультракоротких (УКВ или ФМ, λ ≈ 3 м),дециметровых (ДЦВ, λ = 100 ¸ 30 см) волн. Здесь λ = с/f, с = 3·10 8 м/с – скорость света, f – частота.

Тенденцией является переход к цифровому вещанию, так как аналоговое вещание плохо принимается в городах с многоэтажной застройкой и на подвижных объектах (DVB- цифровое видео вещание, DAV- цифровое аудио вещание).

в) Системы передачи изображения. Они делятся на вещательные и прикладные (невещательные).

г) Системы радиотелеметрии. Они относятся к системам передачи информации, хотя могут быть, и отнесены к информационно-измерительным системам. Их включают в класс РТС передачи информации, т.к. там основные проблемы связаны именно с передачей на большие расстояния измерительной информации.

· РТС извлечения информации по применению делятся на:

Радиолокационные системы – это РТС, предназначенные для обнаружения, распознавания и определения координат и параметров движения (разрешения) различных движущихся и неподвижных объектов.

Обнаружение – это процедура принятия решения о наличии или отсутствии объектов в заданной области пространства.

Распознавание – это процедура установления принадлежности объекта к определенному классу (напрмер, свой – чужой).

Разрешение – это процедура обнаружения и измерения координат при наличии в исследуемом пространстве других объектов.

Радионавигационные системы. Они предназначены для определения местоположения движущихся объектов и обеспечения заданных траекторий движения с помощью радиосредств, расположенных на этих же движущихся объектах. Различают два типа радионавигационных систем:

Автономные – независимые, обеспечивающие сами себя. Это комбинация радиопередающих и радиоприемных устройств, расположенных на одном объекте. Автономная радионавигационная система представляет собой форму активной РТСИИ, которая работает по отражению от земной поверхности.

Радиометеорологические системы – это системы, предназначенные для сбора информации о состоянии погоды в различных местах земного шара с помощью радиосредств (например, радиозондов), представляют собой комбинированные РТС: РТСИИ+РТСПИ.

Система радиоастрономии – это система получения информации о космических объектах с помощью радиосредств. Используются различные диапазоны электромагнитных колебаний для работы этих средств.

Система радиоразведки – это система, предназначенная для получения данных о радиосредствах противника, а именно для определения расположения и направления движения радиосредств (объекта); анализа и измерения их параметров.

Система радиоизмерений – это система, предназначенная для измерения одной из двух групп характеристик: измерение радиотехнических параметров сигналов (пассивная радиоизмерительная система) либо измерение характеристик отдельных блоков и устройств РТС (активная радиоизмерительная система).

4) По информационным признакам источника сообщения РТС классифицируют следующим образом:

– по числу состояний источника сообщений: может быть дискретное (счетное) или непрерывное (несчетное) число состояний (очевидно, после ППС имеем дискретный или аналоговый электрический сигнал);

Состояние источника может изменяться по времени и по местоположению:

– по изменению во времени источника сообщений: может быть независимое или зависимое от времени состояние;

– по зависимости источника сообщения от пространственных координат: может зависеть от одной, двух либо трех координат (например, одноточечный подвижный в пространстве);

– по пространственно-временной зависимости источника сообщений могут быть одноточечные или многоточечные, изменяющиеся во времени.

5) По показателям качества.

В рамках одного класса РТС разделяют по таким показателям, как, например, точность, дальность, разрешающая способность, скрытность, помехозащищённость, пропускная способность (для РТСПИ) и др.

Источник