1. Класификация систем Классификация систем
По назначению (содержанию сообщений)
Передача информации: -малоканальная радиосвязь между подвижными объектами, -радиорелейная связь, -через искусственный спутник Земли, -телеметрия, - командные радиолинии
Системы извлечения информации: -Радиолокация, -радионавигация, -радиоразведка ископаемых и поверхности земли, -радиоастрономия, -разведка
Радиоуправление: -подвижными объектами, -радиоуправлениями ракетами и космическими аппаратами, -подрыв боевых частей заряда.
Разрушение информации: -генераторы помех
По характера сообщений
Непрерывные системы – радиовещание
Импульсные системы – имп. Радиостанции и системы связи
Дискретные и цифровые системы – получение информации последовательностью символов
По используемым частотам
Радиотехнические системы работают в диапазоне 2КГц…300ГГц
Диапазоны: очень низкие частоты (ОНЧ), низкие частоты (НЧ), средние частоты (СЧ), высокие частоты (ВЧ), очень высокие частоты (ОВЧ), ультравысокие частоты (УВЧ), сверхвысокие частоты (СВЧ), крайне высокие частоты (КВЧ)
Мириаметровые волны, очень низкие частоты (ОНЧ) - от 3 до 30 кГц, λ=10-100км, ширина диапазона 27КГц. Проникают внутрь почвы и воды. Мало поглощаются в земле, огибают Землю отражаясь от ионосферы. Системы оповещения
Километровые волны и низкие частоты (НЧ) - от 30 до 300 кГц, λ=1-10км, ширина диапазона 270 КГц. Огибают Землю, частично поглощаются, отражаются от ионосферы только ночью.
Гектометровые волны и средние частоты (СЧ) - от 300 до 3000 кГц, λ=100-1000м, ширина диапазона 2.7 МГц. Радиовещание, некоторые системы связи, поглощаются в земле, интенсивно отражаются ночью.
Декаметровые волны и высокие частоты (ВЧ) - от 3 до 30 МГц, λ=10-100м, ширина диапазона 27МГц. Радиовещание отдаленных участков и связь, сильно поглощаются в земле, сильно отражаются от ионосферы но избирательно.
Метровые волны и очень высокие частоты (ОВЧ) -от 30 до 300 МГц, λ=1-10м, ширина диапазона 270МГц. Телевидение, некоторые системы связи и радиолокации. Сильно поглощаются в земле, не отражаются от ионосферы, распространяются в прямой видимости.
Дециметровые волны и ультравысокие частоты (УВЧ) -от 300 до 3000 МГц, λ=0,1-1м, ширина диапазона 2.7ГГц. Распространяются в пределах прямой видимости, не отражаются от ионосферы, отражаются от объектов. Радиолокаторы кругового обзора.
Сантиметровые волны и сверхвысокие частоты (СВЧ)- отЗ до 30 ГГц, λ=1-10см, ширина диапазона 27ГГц. Распространяются только в пределах прямой видимости, в атмосфере распространяются плохо. Радиолокация, системы обнаружения защиты.
миллиметровые волны и крайне высокие частоты (КВЧ) - от 30 до 300 ГГц, λ=1-10мм, ширина диапазона 270 ГГц. Диапазон еще не освоен до конца.
Классификация по модулированному параметру: АМ, ЧМ, ФМ, ВИМ, ШИМ.
2. Принципы измерения относительных координат и первых производных
В основу измерения относительных координат объектов в радиосистемах положено постоянство вектора скорости электромагнитных волн, распространяющихся в однородной среде. Т.е. постоянство скорости с=108 м/с и прямолинейность распространения волн.
Измерение дальности R производится из одной точки пространства. В беззапросных системах (а) время запаздывания сигнала прямого излучения τ=R/c. Для его отсчета необходимо знать момент излучения сигнала объектом. Ввиду этого в пунктах излучения и приема нужно распологать высокостабильными эталонами времени – генераторами колебаний, согласованными по частоте и фазе. Любое скольугодно малое расхождение частот этих двух колебаний с течением времени приводит к расхождению их по фаае (т.е. по времени), в результате через достаточно большое время после сверки эталонов правильный отсчет времени запаздывания сигнала становится невозможным. Таким образом, реализация беззапросного метода измерения дальности связана с большими трудностями.
В системах с разнесенными передатчиком и приемником (б), в которых сигнал проходит суммарный путь передатчик-объект и объект приемник (суммарно-дальномерных), время запаздывания.
τ= (R1+R2)/с
Для его отсчета в общем случае также необходимы эталоны времени. Однако при известном расстоянии между передатчиком и приемником для отсчета можно использовать сигнал, принимаемый от передатчика непосредственно, с поправкой за время его запаздывания и необходимость в эталонах времени отпадает.
Наиболее удобно измерять дальность R запросным методом (в), когда передатчик и приемник совмещены. Время запаздывания отраженного или переизлученного сигнала (без учета задержки в ответчике)
τ=2R/c
При этом запросный сигнал является опорным для отсчета времени запаздывания. Измерение разности расстояний или угловых координат (г) производится сравнением времени прихода сигналом объекта в разнесенных точках приема.
∆τ= (R1-R2)/с
Разнос b называют базой. При малых базах лучи в точках приема можно считать параллельными и разпостно-дальномерная система становится угломерной где направляющие косинусы относительно баз, направленных вдоль осей x или y, а углы, отсчитываемые относительно базы или нормали к базе соответственно. Разность времен приема сигналов в разнесенных точках угломерной системы пропорциональна направляющему косинусу. Направление на объект характеризуется двумя направляющими косинусами и отсчитываемыми от взаимно перпендикулярных баз.
Таким образом, угломерные системы являются вырожденным случаем разностно-дальномерных систем: на больших удалениях от центра базы гиперболы совпадают с их асимптотами проходящими через центр базы. Разностно-дальномерные системы используют большие базы, соизмеримые с расстоянием до объекта, а угломерные — очень малые. Поэтому первые относятся к многопунктным системам, вторые — к однопунктным.
При отсчете разности времен запаздывания двух принимаемых сигналов один из них используется в качестве опорного. Поэтому В угломерных в разностно-дальномерных системах не имеет значения, какой сигнал принимается — прямой, отраженный или переизлученный. Разностно-дальномерные системы удобны для навигация по сигналам наземных пунктов, поскольку на борту достаточно иметь приемно-измерительное устройство,
В основу измерения производных от координат по времени (составляющих вектора скорости объекта) положен эффект Доплера - дополнительный набег фазы при взаимном перемещении источника и приемника колебаний, равносильный смещению частоты принимаемых колебаний относительно излучаемых. Точные формулы для нахождения доплеровского сдвига частоты могут быть получены только в рамках теории относительности.
Для намерения радиальной скорости по сигналу прямого излучения в пункте приема необходим опорный сигнал, имеющий частоту излучаемых колебаний. Для этого на передающем и приемном концах используют высокостабильные эталоны частоты-кварцевые или молекулярные генераторы. Требования к стабильности частоты этих эталонов значительно ниже, чем для эталовов времени: небольшое расхождение частот двух эталонов сохраняется в заданных пределах, в то время как забег фазы эталонов времени вызванный этим расхождением, непрерывно нарастает. Поэтому реализовать беззапросные системы измерения радиальной скорости значительно проще, чем беззапросные системы измерения дальности. При работе по отраженному (или ответному) сигналу запросный сигнал выполняет функции опорного, а требования к стабильности его частоты существенно снижаются, так как за малое время запаздывания она не успевает заметно измениться. При измерение угловой скорости по разности доплеровских частот один из принимаемых сигналов играет роль опорного, поэтому требования к стабильности частоты колебаний также невысокие
Итак, принцип измерения относительных координат и их производных радиотехническими методами состоит в том, что аналогом дальности является время запаздывания, аналогом радиальной скорости — доплеровский сдвиг частоты принимаемого сигнала, аналогом направляющего косинуса — разность времен запаздывания в аналогом производной направляющих косинусов — разность доплеровских частот сигналов, принимаемых в разнесенных точках приема:
Никакие другие принципы измерений относительных координат объектов и их первых производных в измерительных радиосистемах не используются.
