3 . Тенденции развития радиотехнических систем
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, устройства на поверхностных акустических волнах, приборы с зарядовой связью и устройства на их основе .
Усложнение функций, связанных с передачей, накоплением и обработкой информации, решается, главным образом, за счет устройств цифровой 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 секунд.
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, 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. Еще совсем недавно в России практически не было междугородних цифровых систем передачи информации. Очень слабо была развита подвижная радиотелефонная связь. Существующие сети , в основном, аналоговые. Плохо удовлетворялся спрос на услуги международной связи. В зачаточном состоянии находились телематические службы «Телетекс», «Телефакс», «Бюрофакс», «Видеотекс» и другие, играющие существенную роль в информатизации общества (телематические службы согласно определению Международного союза электросвязи, — это службы электросвязи (кроме телефонной, телеграфной и служб передачи данных), которые организуют с целью обмена информацией через сети электросвязи). Отсутствовала общенациональная сеть передачи данных с коммутацией пакетов, сотовые сети подвижной связи и т. п.
Одним из перспективных направлений совершенствования СПИ является создание высокоскоростных сетей для передачи всех видов информации. К приоритетным направлениям относятся такие направления, как создание высокоскоростных цифровых сетей связи, сетей передачи данных с коммутацией пакетов, телематических служб, совершенствование спутниковых систем связи, развитие современных систем подвижной радиосвязи: обеспечивающих как речевой, так и документальный обмен
Эффективной движущей силой радикальных изменений облика телекоммуникаций являются успехи в развитии подвижной радиосвязи. Хорошо известны возможности такой связи. Системы подвижной связи имеют исключительное значение для больших регионов с низкой плотностью населения и большим числом малых городов и деревень, для труднодоступных районов.
При решении проблем информационного обмена как внутри страны, так и с зарубежными странами важна документальная электросвязь. В последнее время открыты широкие возможности по созданию современных телекоммуникационных технологий в России, резко возрос объем и расширилась номенклатура услуг, предоставляемых документальной электросвязью.
К важнейшим средствам организации международной и междугородной телефонно-телеграфной связи, телевидения и радиовещания относится спутниковая связь. Особенно незаменимы спутниковые системы для больших территорий, для районов с малой плотностью населения, суровыми климатическими условиями. В настоящее время создана сеть телефонной связи через спутники с важнейшими районами и городами Дальнего Востока, Сибири, Крайнего Севера. Спутниковая связь позволила распространить многопрограммное телевизионное вещание из Москвы по всей территории России, создать региональное теле- и радиовещание, обеспечить ускоренную телефонизацию удаленных и труднодоступных регионов, организовать дополнительные линии связи и связь с подвижными объектами, ускорить развитие сетей передачи данных и международной спутниковой связи.
Одним из последних достижений в области развития проводной связи и радио являются службы передачи информации, получившие название телематические. Их появление стало результатом взаимопроникновения ЭВМ и новых средств связи. Развитие телематических служб идет в направлении создания новых, более совершенных услуг, что соответствует тенденциям максимального удовлетворения возрастающих потребностей пользователей сетей связи.
Дальнейшее совершенствование получили РЛС и РНС. Современные радиолокационные системы позволяют решать задачи, которые были недоступны единичным радиолокационным средствам. Они обладают высокой разрешающей способностью по дальности, угловым координатам, радиальной скорости, что обеспечивается применением сверхширокополосных сигналов, когерентных сигналов большой длительности, антенн со сверх узкими диаграммами направленности .
В развитии РЛС наблюдаются тенденции к увеличению числа измеряемых координат (в частности, к созданию трехкоординатных РЛС), многорежимности зондирования и обзора пространства, повышению когерентности сигналов и эффективному ее использованию, автоматизации обработки сигналов и построению трасс целей, сокращению энерго затрат, сочетанию перспективных антенных решеток с более дешевыми антеннами при значительном уменьшении уровня боковых лепестков, существенному повышению надежности и ресурса РЛС, диагностике и ускоренному устранению неисправностей, сокращению количества обслуживающего персонала, ограничению функций персонала применением дистанционного контроля. В области РЛС обнаружения маловысотных целей предпочтение отдается антеннам, поднимаемым на вышки (мачты) высотой 10...20 м.
Большое внимание уделяется РЛС с активным ответом. К ним относяться прежде всего РЛС управления воздушным движением. Большинство РЛС военного назначения имеют также каналы опознавания государственной принадлежности. Для этих РЛС повышенное внимание уделяется защите от помех, а в ряде случаев и от самонаводящихся на излучение снарядов. В связи с широким применением малозаметных воздушных целей существенно повысилась роль РЛС метрового диапазона. Во всех диапазонах проводятся работы по распознаванию классов (и даже типов) воздушных целей.
В последние годы значительно возрос интерес к подповерхностной радиолокации. Работа радиолокационной станции подповерхностного зондирования (георадара) основана на использовании классических принципов радиолокации. Передающая антенна излучает сверхкороткие электромагнитные импульсы, имеющие 1,0—1,5 периода квазигармонического сигнала. Такие импульсы относятся к классу широкополосных сигналов, у которых отношение ширины спектра к частоте его максимума близко к единице. Центральная частота сигнала и длительность определяются необходимой глубиной зондирования и разрешающей способностью георадара. Излучаемый импульс отражается от неоднородностей исследуемой среды и принимается приемной антенной. После обработки сигнала полученная информация отображается на индикаторе.
Подповерхностная радиолокация применяется в геофизике, инженерной геологии, транспортном, промышленном и гражданском строительстве, археологии, космических исследованиях планет Солнечной системы и их спутников, оборонной промышленности и т. д. Методы подповерхностной радиолокации используются для построения геологических разрезов и профилей дна водоемов, определения положения уровня грунтовых вод и границ распространения полезных ископаемых, измерения толщины пресноводных и морских льдов, выявления местоположения инженерных сетей (металлических и пластиковых труб, кабелей и др.), оценки качества бетонных конструкций (мостов, дамб и плотин), обнаружения утечек из нефтепроводов и захоронения экологически опасных отходов, установления местонахождения археологических объектов и тайников, исследования структуры торфяных месторождений, песчаников, известняков, мерзлых почв. В оборонной промышленности георадары могут использоваться для обнаружения мест установки мин, расположения подземных тоннелей, коммуникаций, складов, а также для выявления подкопов к охраняемым объектам.