Реферат по радиотехническим системам

Обновлено: 08.07.2024

Общесистемные понятия и определения
Радиотехнические системы (РТС) – сложные системы, представляющие
собой совокупность устройств, предназначенных для передачи, извлечения,
обработки и накопления информации с использованием радиоволн.
Основные показатели РТС: Назначение, точность, разрешающая способность,
дальность действия, помехоустойчивость,диапазон частот, ЭМС, скрытность,
устойчивость к внешним воздействиям, стоимость, Г/М/В, функциональная
надежность, перспективность.
РТС локации (РЛС), навигации (РНС) и радиоэлектронной борьбы (РЭБ)
относятся к радиотехническим системам извлечения и преобразования
информации с использование методов местоопределения положения объектов
в пространстве.

РЛС И ИХ КЛАССИФИКАЦИЯ
По способу локацииразличают РЛС активные (с пассивным или активным ответом),
полуактивные и пассивные.
АКТИВНАЯ РЛС. Принцип ее действия основан на излучении в направлении на объект
прямого (первичного) радиолокационного сигнала и приеме возникающего вследствие
этого обратного (вторичного) сигнала от объекта. По способу получения обратного сигнала
активные РЛС подразделяются на:
РЛС С ПАССИВНЫМ ОТВЕТОМ, в которыхобратный сигнал образуется вследствие
отражения электромагнитной энергии от объекта;
РЛС С АКТИВНЫМ ОТВЕТОМ, в которых обратный сигнал образуется в результате
ретрансляции (переизлучения) прямого сигнала на объекте.
ПОЛУАКТИВНАЯ РЛС. Принцип ее действия основан на излучении зондирующих сигналов
из одной точки пространства, а приеме отраженных сигналов в другой точке пространства.
ПАССИВНАЯ РЛС неимеет передающего устройства и в качестве информационного
сигнала использует естественное излучение объектов.
РЛС также классифицируются диапазону волн, виду сигналов, числу каналов обработки
информации, количеству измеряемых координат, способу измерения и отображения
координат, функциональному назначению и другим характеристикам.

МЕТОДЫОПРЕДЕЛЕНИЯ КООРДИНАТ В РТС
Системы координат. Местоположение объекта определяется положением центра масс в
некоторой системе координат.
Местная система координат с началом в т. расположения антенны РЛС. Применяется
при расстояниях R несколько сотен км.

Система координат,принятая в радиолокации.
Сферическими координатами объекта наблюдения (объект находится в точке М)
являются:
R – радиус-вектор (дальность);
α – азимут;
β – угол места, дополняющий полярное расстояние q до 90°.
В цилиндрической системе положение объекта определяется аппликатой z (или
высотой Н) и полярными координатами α и β (горизонтальная или наклонная
дальность Rг) проекции точки М на плоскость хОy.R

Глобальные системы координат (широта и долгота, высота) применяют в глобальных РТС (в
частности для спутниковых РНС).

РАДИОЛОКАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДАЛЬНОСТИ
Они решают часть задачи местоопределения объектов.
Вводятся условия прямолинейности и постоянства скорости распространения
радиоволн.
Основные методы РАДИОДАЛЬНОМЕТРИИ основаны на явлении запаздыванияэлектромагнитных волн при их распространении в пространстве и измерении
параметра, зависящего от запаздывания. В зависимости от измеряемого параметра
различают импульсный, частотный и фазовый методы дальнометрии.
Импульсный (амплитудный) метод измерения дальности.
Необходимо различать термины энергетическая и однозначно определяемая
дальность.
При амплитудном методе измерения определяется времязапаздывания характерного
изменения амплитуды принимаемого радиолокационного сигнала. Из различных
видов модуляции излучаемых колебаний наиболее употребительной является
импульсная.
Передатчик станции генерирует радиоимпульсы длительностью τи с периодом
повторения ТП . Антенный переключатель (АП) подсоединяет антенну к передатчику
на время генерации импульса и.

Физические основы радиотехнических методов обнаружения объектов. Радиолокационный канал. Построение и классификация радионавигационных систем. Особенности радиосистем различных диапазонов волн. Дальность действия радиосистем в свободном пространстве.

Рубрика	Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид	учебное пособие
Язык	русский
Дата добавления	27.03.2015
Размер файла	2,5 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.

Подобные документы

Свойства электромагнитных волн, лежащие в основе работы радиосистем извлечения информации. Измерение расстояния, угловых координат и радиальной скорости. Влияние кривизны земной поверхности и атмосферной рефракции на точность радиолокационных наблюдений.

реферат [1,7 M], добавлен 13.10.2013

Использование радиолокационных и оптических тепловых пеленгационных систем. Борьба за дальность обнаружения при разработке теплопеленгационных систем и их применение для обнаружения объектов по излучению выхлопных газов их двигателей и нагретых частей.

курсовая работа [997,5 K], добавлен 24.11.2010

Сущность проблемы электромагнитной совместимости радиоэлектронных систем. Техническое несовершенство радиопередатчиков. Обзор современных радиосистем, сверхширокополосные системы связи. Пример расчета электромагнитной совместимости сотовых систем связи.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.01.2014

Методы оптимизации характеристик радиоэлектронных систем. Системный подход к созданию математических и физических моделей. Предварительное, эскизное и техническое проектирование PC. Тактические характеристики радиосистем первичной обработки информации.

реферат [62,1 K], добавлен 14.02.2016

Основные составные части радиосистемы. Совокупность функционально связанных радиосистем. Типичная функциональная схема одноканальной радиоэлектронной системы передачи информации. Системы передачи цифровой информации и спутниковая система связи.

Радиотехнические системы (РТС) – это совокупность электронных устройств, осуществляющих передачу, извлечение или разрушение информации с помощью радиоволн.

p, blockquote 1,0,0,0,0 -->

p, blockquote 2,0,0,0,0 -->

В общем случае, РТС включает в свой состав радиопередающее и радиоприёмное устройства.

p, blockquote 3,0,0,0,0 -->

Два ключевых слова это информация и радиоволны.

Характерным признаком РТС является использование радиосигнала в качестве носителя информации. Если у нас не идет речь об информации, а просто о распространение радиоволн, то такое распространение никакого отношения к РТС не имеет. Обязательно, волны должны нести в себе информацию, тогда мы можем говорить о РТС.

p, blockquote 5,0,0,0,0 -->

Но не каждый источник радиоволн можно отнести к РТС. На картинке представлена установка Герца и радио Попова.

p, blockquote 6,0,0,0,0 -->

p, blockquote 7,0,0,0,0 -->

Герц доказал существование электромагнитных волн. Его установка состояла из двух вибраторов, на первом вибраторе с помощью высокого напряжения формировалась искра, а на втором вибраторе, эта искра тоже появлялась, хоть и вибратор находился на некотором удалении. Тем самым он доказал существование электромагнитных волн, которые распространяются в пространстве.

p, blockquote 8,0,1,0,0 -->

Но почему мы считаем изобретателем не Герца, а Попова? Потому что Герц доказал, что электро магнитные волны есть, но не применил их для передачи информации. А когда Попов взял за основу установку Герца, сделал радио и применил передачу информации, тогда мы и заговорили про изобретение радио. На самом деле радио Попова, повторяет установку Герца. В передающей части вибратор с разрядником, Вы можете посмотреть на картинке, а в приемной вибратор, но в искровом промежутке был добавлен когерер.

p, blockquote 9,0,0,0,0 -->

p, blockquote 10,0,0,0,0 -->

Когерер это стеклянная колба в которой находится металлический порошок. В стеклянной колбочке есть два электрода, изначально сопротивление между электродами высокое, ток через неё не течет. Но когда на вибраторе наводится высокое напряжение, между частичками электрического порошка проскакивает искра, они спекаются и сопротивление резко уменьшается. И оно начинает проводить электрический ток.

p, blockquote 11,0,0,0,0 -->

Не все источники радиоволн являются радиотехническими системами или ее частью.

p, blockquote 12,0,0,0,0 -->

p, blockquote 13,0,0,0,0 -->

Микроволновка по прямому назначению генерирует электромагнитные волны, СВЧ диапазон. Но они генерируются, чтобы нагревать пищу, а информации в радиоволнах нет. Поэтому к РТС мы ее не относим.

p, blockquote 14,0,0,0,0 -->

В линии электропередач идет обычное излучение радиоволн, НЧ помехи, эл.маг. волны есть, но к РТС не относятся.

p, blockquote 15,0,0,0,0 -->

Старые пылесосы, там крутится ротор, щетки искрят, как только возникает искра, там широкий спектр эл.маг. излучений. Электро магнитные волны есть, информации они никакой не передают, к РТС их не относим.

p, blockquote 16,1,0,0,0 -->

Классификация РТС

По назначению

РТС передачи информации. Информация передается от передатчика к приемнику, информация возникает в передатчике.

РТС извлечения информации. Сюда относятся радиолокационная, радионавигация установки, информация возникает не в радиопередающем устройстве, а в процессе распространения радиоволны.

Смотрите на картинку ниже. ПРДУ излучило импульс, но этот радиоимпульс сам по себе никакой информации не несет. Но, как только у нас возникнет какой-то объект, например самолет, и от этого объекта радиоволна отразилась и пришла обратно, в приемник радиолокационной станции, вот тут уже информация и возникала.

p, blockquote 17,0,0,0,0 -->

p, blockquote 18,0,0,0,0 -->

Информация возникла в тот момент, когда радиосигнал отразился от объекта. В процессе распространения радиоволны.

Какая может быть информация?

То что радиосигнал отразился, уже понятно, что там есть объект.
Время прибытия, т.е. с какой задержкой пришел этот радиосигнал. Это говорит о дальности объекта.
Смещение частоты, мы передали с одной частотой F1, а приняли со сдвигом частоты F1+ΔF. Говорит о том, с какой скоростью двигается объект.

Радионавигация, спутники излучают радиосигналы сами по себе, эти сигналы не несут информации о нашем местоположении. Эта информация появляется, когда мы приняли эти сигналы от нескольких спутников, оценили время распространения от каждого спутника и только тогда у нас возникает информация о нашем местоположении.

РТС разрушения информации. Это глушилки, например когда наш условный противник пытается помешать нам установить нашу связь или мы мешаем ему. Излучаем в эфир настолько мощную помеху, которая блокирует процесс передачи информации по радиоканалу.

РТС радиоуправления. Это комбинация РТС передачи информации и извлечения информации. Например, головка самонаведения в ракетах. Там мини радиолокационная станция, которая оценивает пространство кругом и исходя из этого корректирует свое местоположение.

По виду применяемых сигналов

непрерывные, когда идет непрерывная передача;
импульсные, как в радиолокационных станциях;
цифровые.

По используемым частотам (частотному диапазону)

Использование того или иного диапазона радиочастот для систем различного назначения регламентировано Международной Комиссией Распределения Радиочастот (МКРР), так же как и ширина спектра частот.

p, blockquote 22,0,0,0,0 -->

Существует огромный спектр эл.маг волн. начиная с длинных волн, короткие, средние, ультра короткие, СВЧ диапазон и тд. То в каком диапазоне мы работаем, накладывает специфику на радиотехнические системы. Какие-то волны огибают земную поверхность, какие-то распространяются по прямой видимости, другие отражаются от ионосферы. Для НЧ нужны большие антенны, для ВЧ маленькие, даже такие, которые помещаются с сотовые телефоны.

p, blockquote 23,0,0,0,0 -->

Обобщенная схема РТС

p, blockquote 24,0,0,1,0 -->

p, blockquote 25,0,0,0,0 -->

p, blockquote 26,0,0,0,0 -->

Модулятор выполняет операцию модуляции. Модуляция это изменение параметров сигнала под действием другого модулирующего сигнала. Так как мы говорим о радиоволнах, мы измеряем один из трёх параметров (амплитуда, частота и фаза).

p, blockquote 27,0,0,0,0 -->

ВОПРОС. Для чего нам вообще нужна модуляция?

p, blockquote 28,0,0,0,0 -->

Модуляция это процесс преобразования НЧ сигнала в ВЧ. Можем ли мы излучать НЧ сигнал в эфир? Да, можем, но вопрос с антенной, она должна быть соизмерима с длиной волны. Когда у нас ВЧ колебания, длина волны, не очень большая (сотни метров), а если у нас частота килогерцы, то у нас размер антенны станет настолько большой, что смысл в радиосвязи теряется. А когда мы с помощью модуляции преобразовали НЧ сигнал в ВЧ, тогда у нас появляется возможность сделать малогабаритные антенны.

p, blockquote 29,0,0,0,0 -->

С помощью усилителя мощности усиливаем сигнал. Далее излучаем его в эфир. Радиосигнал распространяется в пространстве, где на него действуют различные шумы и помехи.

p, blockquote 30,0,0,0,0 -->

Приняли сигнал приемником. Мы должны отфильтровать сигнал, убрать все ненужное, помехи и сигналы других станций. Далее усилить сигнал, так как он приходит ослабленным.

p, blockquote 31,0,0,0,0 --> p, blockquote 32,0,0,0,1 -->

После этого сигнал поступает на демодулятор, где выполняется обратная функция модуляции. Смотрим на один или несколько параметров ВЧ гармонического сигнала, например на амплитуду, извлекаем из этого параметра информацию и передаем ее получателю.

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;

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);

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);

– 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.

ГОСТ

Классификация радиотехнических систем

Радиотехническая система — это совокупность технических средств и сетей, выполняющих свои основные функции при помощи электромагнитных колебаний.

Радиотехнические системы классифицируются по трем основным признакам:

Назначение.
Вид принимаемых сигналов.
Частотный диапазон

По виду принимаемых сигналов радиотехнические системы делятся на импульсные, цифровые и непрерывные. Использование того или иного диапазона частот регламентируется Международной комиссией Распределения Радиочастот. Спектр электромагнитных волн включает в себя длинные, средние, короткие, ультракороткие, сверхвысокие и прочие диапазон. На работу радиотехнических систем оказывает то, в каких частотах она функционирует. Некоторые волны способны огибать земную поверхность, другие распространяются только по прямой, а третьи отражаются от ионосферы. Для низких частот необходимы длинные антенны, а для высоких наоборот маленькие, некоторые из которых помещаются в мобильный телефон.

Основные характеристики радиотехнических систем и сетей. Структурная схема

Все характеристики радиотехнической системы делятся на технические и тактические.

Тактические характеристики радиотехнической системы — это характеристики, определяющие функциональные возможности системы в случае ее практического использования.

Готовые работы на аналогичную тему

К основным тактическим характеристикам относятся: показатель качества, рабочая зона, помехоустойчивость и разрешающая способность. Качество системы обнаружения характеризуется вероятностями правильного обнаружения цели и ложной тревоги. Вероятность правильного обнаружения является вероятностью события, в случае которого системой принимается решение о наличии цели при условии, что она действительно присутствует в рабочей зоне. Вероятность ложной тревоги является событием, при котором принимается решение о присутствии цели, при ее отсутствии. Качество различения сигналов характеризуется вероятностью ошибочного различия, то есть разделителем принимается неверное решение о том, какой сигнал передавался. В случае оценки параметров сигнала качество радиотехнической системы характеризуется дисперсией их оценки.

Рабочая зона радиотехнической системы представляет собой часть пространства, в котором система способна обеспечивать показатели качества, не ниже установленных. Данная зона определяется дальностью действия системы, то есть максимальным расстоянием, при котором обеспечиваются показатели качества не хуже установленных. Под разрешающей способностью радиотехнической системы подразумевается ее способность обнаруживать отдельно или измерять параметры перемещения в пространстве двух объектов, находящихся близко к друг другу. Эта характеристика оценивается минимальным расстоянием между двумя объектами, которые были обнаружены отдельно или минимальной разностью значений между отдельно измеряемыми параметрами. Помехоустойчивость представляет собой отношение сигнала к шуму, при котором радиотехническая система может обеспечивать показатели качества не ниже установленных.

К техническим характеристикам радиотехнической системы относятся:

Методы определения координат цели.
Методы обзора рабочей зоны.
Ширина и форма диаграммы направленности антенны.
Коэффициенты направленного действия антенны.
Чувствительность.
Динамический диапазон.

На рисунке ниже представлен пример обобщенной структурной схемы радиотехнической системы.

Рисунок 1. Структурная схема радиотехнической системы. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

1 - радиопередающее устройство; 2 - радиоприемное устройство

Сигнал, который излучает радиопередающее устройство, распространяется во внешней среде, в которой подвергается воздействию помех, нарушающих его структуру. Задача радиоприемного устройства заключается в извлечении достоверных и полезных данных, содержащихся в сигнале.

Читайте также: