Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003), страница 6

Масса, габариты, потребляемая мощность, удобства размещения и развертывания — характеристики, особенно важные при размещении РТС на подвижных объектах. Перспективность — способность РТС в течение длительного времени удовлетворять потребностям обшества. Многие из перечисленных характеристик РТС являются и показателями их качества.

В частности, к ним относятся такие, как дальность действия, точность, помехоустойчивость, пропускная способность и др. При рассмотрении характеристик и показателей качества РТС и возможностей нх улучшения необходимо учитывать объективные природные ограничения, к которым относятся: — ограниченный диапазон частот; — наличие помех; — особенности распространения радиоволн; — ограниченный объем размешения аппаратуры РТС (самолеты, ракеты, ИСЗ идр). Необходимо также учитывать экономические факторы (улучшение показателей качества всегда связано с увеличением стоимости аппаратуры), а также психофизиологические возможности человека-оператора, обслуживаюшего ту или иную РТС, его способность к восприятию, обработке и накоплению информации.

1.4. Энергетические соотношения в радиотехнических системах При разработке РТС возникает необходимость проведения энергетических расчетов, позволяющих гарантировать требуемые показатели качества. Для решения этой задачи учитывают дальность действия, диапазон частот, габариты антенны, предельную чувствительность приемников, мош- 28 1.4. Энергетические соотношения в радиотехнических системах ность передатчиков, а также помехи, которые всегда присутствуют в радиолинин„собственные тепловые шумы приемника и фидерного тракта и внешние шумы (шумы радиоизлучения Солнца, Земли, космические шумы, индустриальные помехи и т.

п.)„принятые антенной. Для достижения требуемых показателей качества РТС необходимо обеспечить определенное отношение Рь, !Р, „, где Р„„„и Р, мощности сигнала и шума на выходе приемника. Соответственно, отношение сигнал — шум на входе приемника должно быть не меньше порогового уровня 1г, называемого коэффициентом различимости: (1.1) Иэ выражения 11.1) при известной мощности шума на входе приемника можно определить минимальную мощность сигнала на входе, при которой обеспечиваются требуемые показатели качества: Величина Р„"„называется чувствительностью приемника.

Мощность шума на входе приемника можно определить выражением где Ф вЂ” спектральная плотность мощности шума; ЛТь — эффективная полоса пропускання приемника; й = 1,38 10 ~~ Дж/град — постоянная Больцмана; Т~ — суммарная температура шума, К. Суммарная температура шума определяется формулой Т~ —- Т„+Т, +Т, где Т„, — эффективная шумовая температура приемника, Т, — шумовая температура внешних шумов и антенны, Тф — шумовая температура антенно-фидерного тракта. Мощность шумов приемника =йт ЬУ, называется предельной чувствительностью приемника. Величина Т„р определяется входными каскадами приемника и изменяется в широком диапазоне от 1200...1900 К для кристаллического смесителя до 10...40 К для молекулярного усилителя с охлаждением жидким гелием.

Величина Т, лежит в пределах 40...120 К и зависит не только от внешних шумов, но и от тепловых шумов диэлектрического покрытия антенны. 29 !. Общие сведения о радиотехнических системах месте расположения приемника имеет вид Р„„Ч161 П = "'Р , 4яг~ а мощность сигнала на входе приемника определяется формулой )2 р яг св )„г с ) -2 где Я2 =62 — — эффективная площадь приемной антенны; Е„=~ — ) 4к 4кг~ коэффициент, учитывающий потери электромагнитной энергии при распространении в свободном пространстве. Уравнение Рр Рс.вх 2 Ч!Ч26162 св 11.2) называется уравнением радиосвязи в свободном пространстве. Из него следует, что мощность сигнала, поступающего на вход приемника, обратно пропорциональна квадрату расстояния между передатчиком и приемником. Учитывая поглощение сигнала в атмосфере и земной поверхности, уравнение радиосвязи (1.2) можно записать в виде Р.срЧ1Ч26 62 Рс.

вх свекр (1.3) где с р — коэффициент, характеризующий потери энергии при распростра- нении радиоволн в окружающей среде. 30 Величина Тф определяется конструкцией антенно-фндерного тракта и зависит от его КПД. Энергетический расчет РТС зависит от типа радиолинни. Рассмотрим сначала случай, характерный для систем радиовещания, телевидения„радиосвязи, пассивной локации, когда передатчик и приемник разнесены в пространстве на расстояние г.

Передача информации ведется из пункта, где находится передатчик, в пункт, где находится приемник. Пусть 6, и 62 — коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, Ч, н Ч2 — КПД антенно-фидерных устройств передатчика и приемника, Р, — мощность передатчика. Тогда плотность потока мощности в !.4. Энергетические соотношения в радиотехнических системах Рассмотрим другой тип радиолинии, в которой излученный радиосигнал отражается от объекта и поступает в приемное устройство. В радиосвязи такими объектами являются ионосфера, тропосфера, ионизированные следы метеоров, в активной радиолокации — корабли, самолеты, ракеты и т.

д, Радиолинии такого типа применяются и в полуактивной радиолокации. Далее приводится методика энергетического расчета импульсных радиолокационных систем, в которых излучение и прием сигналов ведется одной антенНОй С КОЭффИцИЕНтОМ уСИЛЕНИя 421. ПуСтЬ Р вЂ” ИМПУЛЬСиая МОщНОСтъ ПЕ- редатчика, т„— длительность импульса. Плотность потока мощности П в точке нахождения объекта определяется следующим равенством: Рнер Ч11 П= 4л1 2 Мощность отраженного от цели сигнала имеет вил Р =Пан = ! нер31161пн 4ю2 где пн — эффективная площадь рассеяния цели. Плотность потока мощности в точке приема при предположении, что отраженная электромагнитная энергия рассеивается равномерно во всех направлениях, будем определять по формуле Р Р ерг14Б,п„ 1 2 4лг (4лг ) Мощность сигнала на входе приемника имеет вид Р ц'б,п„~2 Р„„Ч1О1Х'и„ е.вк 1 (4 2)2 (4 )3 4 Уравнение Р 31~12~Х~п (4л)3 г (1.4) 31 называется уравнением радиолокации о свободном пространстве.

Из него следует, что мощность сигнала, поступающего на вход приемника, обратно пропорциональна четвертой степени расстояния. 1. Общие сеедения о радиотехнических системах С учетом потерь при распространении радиоволн в окружающей среде уравнение радиолокации можно записать в виде Р„„Ч,'6з1.'оп ~> пеп (4к)з 4 (1.5) Приведенные соотношения (1.3) и (1.5) связывают дальность действия соответствующих РТС с их основными техническими характеристиками. 1.5.

Тенденции развития радиотехнических систем 32 Научно-технический прогресс в области РТС проявляется в обновлении технической структуры РТС, в замене устаревших технических средств новыми. Вновь создаваемые РТС должны обладать лучшими показателями качества, более широкими функциональными возможностями и в большей степени удовлетворять требованиям получателя информации.

Основой развития РТС являются как достижения фундаментальных наук, открывающие новые физические принципы функционирования устройств и систем, так и успехи современной электроники. В развитии РТС выделяют следующие принципиальные направления: — интеллектуализация РТС на основе вычислительных средств; — освоение в создаваемой радиоэлектронной технике широкого диапазона радиоволн: от миллиметрового до сверхдлинных; — переход в современной аппаратуре от отдельных электронных элементов узкого назначения (транзисторов, логических ячеек, ячеек памяти) к функциональным сложным интегральным микросхемам; — повышение роли устройств обработки информации в РТС; — расширение областей применения РТС. Развитие РТС в значительной мере определяется достижениями в области электроники.

Для современной электроники характерным является все возрастающая степень интеграции, достигающая в настоящее время нескольких миллионов транзисторов на кристалл. Большой интерес вызывают разработки монолитных интегральных схем сантиметрового и миллиметрового диапазонов на базе биполярных и полевых транзисторов с гетеропереходами, в частности приемопередающих модулей систем с активными фазированными антенными решетками. Продолжает развиваться функциональная электроника: появились акустоэлектронные процессоры, приборы с зарядовой связью и устройства на их основе. Усложнение функций, связанных с передачей, накоплением и обработкой информации, решается, главным образом, за счет устройств цифро- 1.5.

Тенденции рыеития радиотекническш систем вой техники. Цифровая техника используется в устройствах обработки сигналов, системах формирования луча и управления его сканированием в устройствах с фазированными антенными решетками, в системах связи, радиовещания и телевидения. Наряду с микропроцессорной техникой быстро развиваются цифровые процессоры сигналов (ЦПС) — приборы, где цифровая техника наиболее тесно взаимодействует с аналоговой.

Современные ЦПС характеризуются производительностью в несколько десятков миллионов операций в секунду. Таким образом, РТС идут в своем развитии по пути повышения степени функциональной интеграции, что достигается увеличением в системе числа ячеек, выполняющих логические функции или функции хранения информации. Повышение степени интеграции позволяет повысить надежность и быстродействие системы, снизить стоимость, перейти на высокоскоростные методы передачи и обработки информации, создать интегрированные многофункциональные комплексы с высоким уровнем искусственного интеллекта, адаптивные к помеховой обстановке. За последнее десятилетие особенно существенные изменения претерпели РТС передачи информации.