Вопрос 2. Основные тактико-технические характеристики радиотехнических систем
Характеристики РТС можно разделить на тактические, определяющие назначение и практические возможности системы (зона действия, разрешающая способность, точность, помехоустойчивость, пропускная способность, электромагнитная совместимость и др.), и технические, определяющие основные устройства систем (значение и стабильность частоты несущей, вид и параметры модуляции, используемых колебаний, диаграммы направленности антенн, мощность передатчика, чувствительность приемника и др.).
Технические параметры характеризуют средства, необходимые для обеспечения заданных тактических параметров. Отклонение любого технического параметра от номинального значения оказывает влияние на те или иные тактические параметры, что может вызвать их выход за пределы установленных допусков (отказ системы).
Рассмотрим основные характеристики РТС.
Зона действия РТС — область пространства, в пределах которой возможны передача, извлечение или разрушение информации, либо область, в пределах которой возможно управление объектом. В сферической системе координат эта область ограничивается минимальной и максимальной дальностями и предельными значениями углов азимута и места. Иногда область действия приходится рассматривать в многомерном фазовом пространстве, координатами которого являются дальность, углы азимута и места, а также скорость и ускорение. Подобная ситуация встречается, в частности, в РТС управления, нормально функционирующих лишь при условии, что скорость и ускорение цели не превышают некоторых заданных значений.
Другим примером могут служить доплеровские РЛС, в которых обнаружение движущихся целей на фоне малоподвижных и неподвижных отражателей осуществляется благодаря различию их скоростей движения. Поэтому четвертой координатой, определяющей зону действия РЛС, является радиальная скорость цели.
Для РТС передачи информации зона действия ограничена только дальностью достоверного приема, которая в настоящее время измеряется сотнями миллионов километров (системы связи с космическими аппаратами).
Для РЛС зона действия ограничивается максимальной дальностью обнаружения с заданной вероятностью, минимальной дальностью, определяемой так называемой «мертвой зоной», и предельными углами азимута и места, определяемыми диаграммой направленности антенны и границами сканирования.
Разрешающая способность — свойство РТС разделять и независимо воспринимать информацию, заключенную в радиосигналах, мало отличающихся друг от друга значениями одного или нескольких параметров, например сдвигами по частоте, задержке и направлению прихода радиоволн.
Точность получаемой информации — степень искажения информации (величина ошибки) при определенных характеристиках сообщений, помеховой обстановки, дальностях, условиях эксплуатации.
Если извлекается информация о некоторой изменяющейся величине, принимающей конечное число значений, то качество системы целесообразно характеризовать вероятностью ошибки. Это имеет место, например, в РТС передачи дискретных сообщений.
В РТС передачи аналоговых сообщений и во многих РТС извлечения информации ошибка имеет непрерывный характер и качество системы целесообразно определять величиной ошибки.
Различают систематические ошибки и случайные. Систематические ошибки обусловливаются известными и закономерными факторами. Поэтому их можно оценить расчетным путем или экспериментально, а затем учесть при проведении измерений. Случайные ошибки возникают из-за действия помех: шумов приемника, помех в среде распространения радиоволн, случайного изменения отражающих свойств объектов и т. п. Важными характеристиками случайных ошибок являются плотность распределения вероятностей, математическое ожидание, дисперсия, корреляционная функции или спектральная плотность мощности.
Пропускная способность системы — максимальное количество информации, которое может быть передано или извлечено системой за единицу времени. Термин «пропускная способность» обычно применяют к РТС передачи информации и радиолокационным системам.
Быстродействие системы — длительность переходного процесса при подаче на вход системы единичного скачка. Термин «быстродействие системы» применяют к РТС управления. При этом под быстродействием системы понимают способность системы отслеживать быстрые изменения параметров входной величины.
Помехоустойчивость — способность РТС сохранять показатели качества (дальность, точность и т. п.) при воздействии помех. Она зависит от способов кодирования, модуляции, метода приема и т. п.
Для РТС передачи дискретных сообщений помехоустойчивость можно характеризовать вероятностью ошибки при заданном отношении средней: мощностей сигнала и помехи в полосе частот, занимаемой сигналами, или требуемым отношением средних мощностей сигнала и помехи на входе приемника системы, при котором обеспечивается заданная вероятность ошибки.
Помехоустойчивость РТС передачи непрерывных сообщений или РТС извлечения непрерывных сообщений удобно оценивать средним квадратом ошибки или отношением средних мощностей сигнала и помехи на вход приемника системы, при котором обеспечивается заданный средний квадрат ошибки.
При сравнительной оценке РТС часто используют обобщенный выигрыш, определяемый по формуле
где (РС/РШ)вых, (РС/РШ)вх — отношения сигнал—шум на выходе и входе приемника соответственно; Fcoo6, Fc — ширина соответственно спектра сообщения и сигнала, используемого для передачи сообщения.
Электромагнитная совместимость — способность РТС функционировать совместно с другими РТС.
Надежность аппаратуры — способность РТС выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.
Скрытность действия — способность системы противостоять мерам радиотехнической разведки, направленным на обнаружение сигнала (энергетическая скрытность), определение его структуры (структурная скрытность) и раскрытие смысла передаваемой с помощью сигналов информации (информационная скрытность). Скрытность возрастает, в частности, при увеличении направленности, уменьшении мощности излучения, уменьшении длительности непрерывного функционирования, усложнении структуры сигналов, изменении параметров сигналов.
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 общества.
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 их улучшения необходимо учитывать объективные природные ограничения, к которым относятся:
— ограниченный диапазон частот;
— наличие помех;
— особенности распространения радиоволн;
— ограниченный объем размещения аппаратуры РТС (самолеты, ракеты, ИСЗ и др.).
Необходимо также учитывать экономические факторы (улучшение показателей качества всегда связано с увеличением стоимости аппаратуры), а также психофизиологические возможности человека-оператора, обслуживающего ту или иную РТС, его способность к восприятию, обработке и накоплению информации.