Лекция
Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про радиотехнические системы, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое радиотехнические системы, ртс, радиолокатор, радиолокация , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Радиотехнические системы.
радиотехнические системы ( ртс ) – это класс информационно-управляющих систем, осуществляющих передачу, извлечение или разрушение информации с помощью радиоволн. В общем случае, РТС включает в свой состав радиопередающее и радиоприѐмное устройства
Любая радиотехническая система передает информацию через радиоканал. На рис. 1.1. дан обобщенный состав канала.
Генератор 1 несущей частоты генерирует электрические высокочастотные (ВЧ) колебания. На них накладывается информация от источника 2, или иначе – происходит модуляция в элементе 3. Несущая, имеющая в своем составе информацию, в антенне 4 преобразуется в электромагнитные волны и распространяются в пространстве. Часть из них попадает в приемную антенну 5 и преобразуется в электрические колебания, затем усиливаются в приемнике 6. Детектор 7 извлекает информацию и передает ее потребителю – приемнику информации 8. Помимо переданной из источника 2 информации, при прохождении пространства, радиоволна приобретает еще и свойства пространства. Они могут быть как полезными, так и вредными при решении основной задачи.
Отсюда можно отметить два вида радиотехнических системы: системы для передачи-приема информации и системы, информацию в которых извлекают из несущей, прошедшей через среду.
Рис. 1.1. Общая структура радиоканала: 1 – генератор несущей; 2 – источник информации; 3 – устройство наложения информации на несущую; 4,5 – передающая и приемная антенны; 6 – приемник несущей; 7 – детектор информации; 8 – приемник информации.
рис 1.2. Обобщенная структурная схема РТС
В состав РТС входит радиопередающее (РПдУ) и радиоприѐмное (РПУ) устройства. Излучаемый РПдУ сигнал распространяется во внешней среде, где подвергается воздействию помех, что нарушает его информационную структуру. Сигнал рассматривается как физический процесс, несущий информацию. На
приѐмной стороне он доступен лишь в аддитивной смеси с помехой и задачей РПУ является извлечение с наибольшей достоверностью, полезной информации, содержащейся в сигнале. (Под извлечением информации понимают процедуры обнаружения, различения или оценивания параметров сигналов).
К первому виду относятся системы радиосвязи, радио и теле вещания и другие. Ко второму виду – системы радиолокации и радионавигации. Например, радиолокационная станция извлекает информацию из пространства, элементом которого является лоцируемый объект – цель.
Рис. 1.2. Радиолокационная система (двух антенный вариант)
К основным показателям радиотехнической системы можно отнести:
В качестве характеристик РТС рассматривают тактические и технические характеристики.
Тактические характеристики определяют функциональные возможности РТС при еѐ практическом использовании. Перечислим основные тактические характеристики РТС.
1. Показатель качества РТС. Качество РТС обнаружения характеризуют вероятностями правильного обнаружения цели и ложной тревоги. Вероятность правильного обнаружения представляет собой вероятность события, при котором в системе принимается решение о наличие цели при условии, что цель действительно
присутствует в рабочей зоне. Вероятность ложной тревоги соответствует событию, при котором принимается решение о наличии цели, при условии, что цель отсутствует. Качество РТС различения сигналов характеризуется вероятностью ошибочного различения сигналов – это вероятность того, что в различитель принял неправильное решение о том, какой из сигналов передавался. При оценивании параметров сигналов качество системы характеризуется дисперсией оценки параметра.
2. Рабочая зона РТС. Это часть пространства, в которой система обеспечивает показатели качества не хуже заданных. Рабочая зона определятся дальностью действия РТС – это максимальное расстояние, на котором обеспечиваются показатели качества не хуже заданных.
3. Разрешающая способность. Это способность РТС отдельно обнаруживать или измерять параметры движения двух близкорасположенных в пространстве объектов. Разрешающую способность оценивают минимальным расстоянием между двумя отдельно обнаруживаемыми объектами или минимальной разностью значений отдельно измеряемых параметров.
4. Помехоустойчивость. Это минимальное отношение сигнал/шум, при котором РТС обеспечивает показатели качества не хуже заданных.
К техническим характеристикам РТС относят:
1. Методы обзора рабочей зоны и определения координат цели;
2. Вид используемых сигналов, ширина спектра, рабочие частоты, их стабильность, мощность передающего устройства.
3. Чувствительность, динамический диапазон и полоса пропускания приѐмника.
4. Форма и ширина диаграммы направленности антенн, их коэффициент направленного действия.
Характерным признаком РТС является использование радиосигнала в качестве носителя информации. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . По виду применяемых сигналов различают непрерывные, импульсные и цифровые радиотехнические системы.
В непрерывных (аналоговых) РТС информация отображается непрерывным изменением одного или нескольких параметров
несущего колебания, таких как амплитуда, частота, фаза.
В импульсных РТС сигнал представляет собой последовательность радиоимпульсов, в которой информацию могут представлять как параметры отдельных импульсов (частота, фаза, длительность), так и параметры самой последовательности (число импульсов в последовательности, интервал между ними).
В цифровых РТС аналоговый сигнал, несущий информацию, преобразуется в цифровой, который модулирует несущее колебание.
По назначению РТС подразделяются на:
РТС передачи информации предназначены для передачи информации из одной точки пространства в другую. К ним относятся системы радиосвязи, телеметрии, радиовещания и телевидения.
РТС извлечения информации предназначены для извлечения информации о каком-либо объекте. К ним относятся радиолокационные и радионавигационные системы, а также системы радиоразведки радиотехнических средств противника.
радиолокация , объединяет методы и технические средства обнаружения объектов и измерения параметров их движения, основанные на использовании радиоволн. Радиолокационные измерения основаны на обработке сигналов, отражѐнных от объекта (радиолокационной цели) или излучаемых объектом.
Радионавигация охватывает радиотехнические методы навигации кораблей, летательных аппаратов и других мобильных объектов. Радионавигационные измерения основаны на обработке сигналов, излучаемых специальными радиопередающими устройствами (радиомаяками), местоположение которых известно.
Радиолокация и радионавигация тесно связаны общностью решаемых задач: определение координат объектов и параметров их движения.
Радиоразведка включает методы и технические средства обнаружения факта активной работы радиотехнических средств противника, определение их местоположения, а также измерение параметров и анализ структуры используемых ими сигналов.
К основным задачам, решаемым РТС извлечения информации можно отнести:
РТС разрушения информации предназначены для создания
условий затрудняющих или делающих невозможной работу радиотехнических средств противника.
РТС радиоуправления предназначены для дистанционного
управления работой различных объектов с помощью радиосигналов, сочетают передачу и извлечение информации.
Обработка сигналов, осуществляемая в приѐмных устройствах РТС в соответствии с их предназначением, включает решение следующих задач:
Задача обнаружения сигнала характерна для радиолокационных систем обнаружения объектов. Радиопередающее устройство излучает сигнал известной формы. Когда радиолокационная цель присутствует в зоне обслуживания РТС, сигнал отражается от цели и в смеси с помехами поступает на вход приѐмного устройства. В случае отсутствия объекта, на входе приѐмного устройства присутствуют только помехи. От приѐмного устройства требуется оптимальным (по какому-либо критерию) образом принять решение о наличии или отсутствии сигнала на входе.
Задача различения сигналов характерна для цифровых РСПИ. Передаваемая информация представляется в двоичном виде, то есть в виде последовательностей двух символов. Каждому символу ставятся в соответствие отличающиеся друг от друга (формой или параметрами) сигналы, которые, распространяясь от радиопередающего устройства к радиоприѐмному, искажаются помехами. От приѐмника РСПИ требуется определить, какой из сигналов поступил на вход. В соответствии с этим принимается решение о том, какой из символов содержался в текущей позиции передаваемого информационного сообщения. В более общем случае рассматривается различение не двух, а большего количества сигналов.
Задача оценивания параметров характерна для РТС измерения координат объектов и параметров их движения. При измерении дальности антенна радиопередающего устройства системы в известный момент времени излучает сигнал, который распространяется в направлении цели и, отражаясь от неѐ, поступает на вход приѐмной антенны. Измерение времени запаздывания сигнала позволяет определить дальность до цели. Для измерения радиальной скорости движения цели требуется измерить смещение несущей частоты радиосигнала.
Рассмотренные задачи тесно между собой взаимосвязаны.
Обнаружение сигнала можно рассматривать как различение двух сигналов, один из которых равен нулю, а другой является обнаруживаемым сигналом. При оценивании параметров можно формально ввести в рассмотрение ансамбль сигналов, отличающихся друг от друга возможными значениями оцениваемого параметра. Тогда при оценке параметра достаточно будет указать, какой из сигналов ансамбля поступает на вход приѐмного устройства – задача, таким образом, сводится к различению сигналов. Обнаружение и оценивание параметров сигналов осуществляется в условиях воздействия помех и неопределѐнности относительно радиолокационных целей. Различение сигналов с РСПИ осуществляется на фоне помех, вероятность появления каждого
из различаемых сигналов на входе приѐмного устройства определяется свойствами источника информации. Это означает, что указанные задачи должны рассматриваться с привлечением методов теории вероятностей.
Радиолока́ция — область науки и техники, объединяющая методы и средства локации (обнаружения и измерения координат) и определения свойств различных объектов с помощью радиоволн. Близким и отчасти перекрывающимся термином является радионавигация, однако в радионавигации более активную роль играет объект, координаты которого измеряются, чаще всего это определение собственных координат. Основное техническое приспособление радиолокации — радиолокационная станция (РЛС, англ. radar).
Различают активную, полуактивную, активную с пассивным ответом и пассивную радиолокацию. Радиолокаторы различаются по используемому диапазону радиоволн, по виду зондирующего сигнала, числу применяемых каналов, числу и виду измеряемых координат, месту установки РЛС.
Активная радиолокация бывает двух видов:
По предназначению радиолокационные станции можно классифицировать:
По сфере применения различают
По характеру носителя:
По типу действия:
В соответствии с видом излучения РЛС делятся на:
По диапазону волн:
Рис. . Классификация радаров в соответствии со сферой использования.
Рис. 1.6. Упрощенные схемы формирования радиолокационных сигналов:
а – при активной локации с пассивным ответом; б – при активной локации с активнымответом; в – при пассивной локации; г – при полуактивной локации
Радиотеплолокация использует собственное излучение объектов, вызываемое тепловым движением электронов.
Блок-схема бистатического радара
Бистатический радар - это система радар, состоящая из передатчика и приемника, которые разделены расстоянием, сопоставимым с ожидаемым расстоянием до цели. И наоборот, радар, в котором передатчик и приемник совмещены, называется моностатическим радаром. Система, содержащая несколько пространственно разнесенных моностатических радаров или компонентов бистатических радаров с общей зоной покрытия, называется мультистатическим радаром. Многие системы дальнего действия "воздух-воздух" и ракет "земля-воздух" используют полуактивный радар самонаведения, который является разновидностью бистатического радара.
Некоторые радарные системы могут иметь отдельные передающие и приемные антенны, но если угол между передатчиком, целью и приемником (бистатический угол ) близок к нулю, тогда они все равно будут считаться моностатическими или псевдомоностатическими . Например, некоторые ВЧ радиолокационные системы очень большой дальности могут иметь передатчик и приемник, разделенные несколькими десятками километров для обеспечения электрической изоляции, но, поскольку ожидаемая дальность действия составляет порядка 1000-3500 км, они не считаются действительно бистатические и называются псевдомоностатическими.
В некоторых конфигурациях бистатические радары могут быть спроектированы для работы в виде ограждения, обнаруживая цели, проходящие между передатчиком и приемником, с бистатическим углом около 180 градусов.. Это частный случай бистатического радара, известного как радар прямого рассеяния, по механизму, с помощью которого передаваемая энергия рассеивается целью. В прямом рассеянии рассеяние может быть смоделировано с использованием принципа Бабине и является потенциальной мерой противодействия самолету-невидимке в качестве поперечного сечения радара ( RCS) определяется исключительно силуэтом самолета, видимого передатчиком, и не подвержен влиянию невидимых покрытий или форм. RCS в этом режиме рассчитывается как σ = 4πA² / λ², где A - площадь силуэта, а λ - длина волны радара. Однако цель может варьироваться от места к месту, и отслеживание очень проблематично в радарах прямого рассеяния, так как информационное наполнение измерений дальности, пеленга и доплеровского сдвига становится очень низким (все эти параметры стремятся к нулю, независимо от местоположения цели. в заборе).
Иллюстрация геометрии прямого рассеяния
Мультистатическая радарная система - это система, в которой есть как минимум три компонента - например, один приемник и два передатчика или два приемника и один передатчик, или несколько приемников и несколько передатчиков. Это обобщение бистатической радиолокационной системы с одним или несколькими приемниками, обрабатывающими сигналы от одного или нескольких географически разделенных передатчиков.
Бистатический или мультистатический радар, который использует нерадиолокационные передатчики возможностей, называется пассивной когерентной системой определения местоположения или пассивным скрытым радаром .
Любой радар, который не посылает активный электромагнитный импульс, известен как пассивный радар. Пассивное когерентное определение местоположения, также известное как PCL, представляет собой особый тип пассивного радара, который использует передатчики возможностей, особенно коммерческие сигналы в окружающей среде.
К основным преимуществам бистатического и мультистатического радара относятся:
К основным недостаткам бистатических и мультистатических радаров относятся:
Пассивные радары системы (также называемые пассивными когерентными локациями, системами пассивного наблюдения и пассивный скрытый радар ) охватывают класс радарных систем, которые обнаруживают и отслеживают объекты, обрабатывая отражения от несовместимых источников освещения в окружающей среде, таких как коммерческое вещание. и сигналы связи. Это частный случай бистатического радара, последний также включает использование кооперативных и некооперативных радарных передатчиков.
Типовые осветители
Были разработаны пассивные радиолокационные системы, использующие следующие источники освещения:
Аналоговое телевидение сигналы
В традиционной радиолокационной системе время передачи импульса и форма передаваемого сигнала точно известны. Это позволяет легко вычислить расстояние до объекта и использовать согласованный фильтр для достижения оптимального отношения сигнал / шум в приемнике. Пассивный радар не имеет этой информации напрямую и, следовательно, должен использовать выделенный канал приемника (известный как «опорный канал») для отслеживания каждого используемого передатчика и динамически выборки передаваемого сигнала. Пассивный радар обычно использует следующие этапы обработки:
Более подробно они описаны в ctions ниже.
Сторонники технологии называют следующие преимущества:
Противники технологии называют следующие недостатки:
Статью про радиотехнические системы я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развитие теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое радиотехнические системы, ртс, радиолокатор, радиолокация и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Радиотехнические системы
Комментарии
Оставить комментарий
Радиотехнические системы
Термины: Радиотехнические системы