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).

Рисунок 1.1 - Упрощенная структура построения радиотехнической системы

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.

Классификация РТС:

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.).