СИСТЕМ

Скачати 187.11 Kb.

Назва	СИСТЕМ
Дата	25.03.2013
Розмір	187.11 Kb.
Тип	Документи

bibl.com.ua > Журналістика > Документи

Міністерство освіти та науки України

НУ „Львівська політехніка”

Кафедра РЕПС

Розрахункова робота
З курсу: ОСНОВИ ТЕОРІЇ РАДІОТЕХНІЧНИХ СИСТЕМ

Виконав: ст.гр.РТЕ-41

ОСТАШ Р.Д.

Прийняв викл.каф.РЕПС

СУМИК М.М.

ЛЬВІВ-2003

1.Дайте визначення радіолокаційних систем . Опишіть де використовуються р/т системи.
Радiотехнічною системою називається сукупнiсть технiчних засобiв, призначених для виконання певного кола задач, в якiй при обмiнi iнформацiєю мiж окремими її частинами використовуються радiосигнали, здатнi переносити iнформацiю.

Власне в радiотехнiчних системах рiзного призначення реалiзуються можливостi радiотехнiки. Радiосистеми є пiдкласом сформованого в технiчнiй кiбернетицi поняття “система”.

Термiн “система” походить вiд латинського слова “systema” , яке означає “цiле, складене з окремих частин” . Тому пiд системою i розумiють сукупнiсть взаємопов'язаних частин, якi виконують чiтко визначену задачу чи функцiю.

Iнформацiйна сутнiсть, що є важливою характеристикою радiосистем, визначає їх функцiональне призначення. З цiєї точки зору радiосистеми дiляться на наступнi класи:

1.Системи передавання iнформацiї;

2.Системи добування iнформацiї;

3.Системи радiорозвiдки;

4.Системи радiопротидiї;

5.Системи радiокерування рухом.

Системи передавання iнформацiї, (їх ще називають системами зв'язку), забезпечують передавання iнформацiї (повiдомлень) вiд джерела iнформацiї до одержувача iнформацiї (абонента). Основними складовими частинами таких систем є радiопередавач РПД, передавальна антена АРПД, радiоканал РК, приймальна антена АПРМ та радiоприймальний пристрiй РПМ.

Системи добування iнформацiї, до яких вiдносяться радiолокацiйнi, радiонавiгацiйнi системи та системи радiорозвiдки, забезпечують виявлення сигналiв, оцiнку (вимiрюавання) їх параметрiв i на основi цього визначають параметри руху об'єктiв. Основними складовими частинами таких систем є також РПД, АРПД, АРПМ, РПМ, але принципи формування структурної схеми системи є складнiшими нiж в системах передачi iнформацiї.

Системи радiопротидiї, ( їх ще називають системами знищення iнформацiї), шляхом створення завад на входi радiоприймальних пристроїв створюють такі складні умови роботи останнiх , що на виході приймача виникають помилки в прийнятих повiдомленнях, в результатi чого прийнята iнформацiя стає недостовiрною.

Системи радiокерування рухом та станом об’єктів використовують добуту iнформацiю для керування рухом рiзних об'єктiв на вiддалi, а також для керування рiзними технологiчними процесами.

Для розв'язку практичних задач окремi радiосистеми об'єднуються в комплекси, якi виконують загальнi комплекснi завдання. Сучаснi радiокомплекси складаються з багатьох радiосистем з перерахованих вище класiв. Прикладом таких комплексiв є системи керування повiтряним рухом, системи протиповiтряної оборони, системи вимiрювання траєкторiй та керування штучними супутниками Землi i космiчними кораблями.

Побудова таких радiосистем базується на рiзних фiзичних принципах, якi будемо розглядати окремо для кожного класу радiосистем.

При розгляді принципів побудови радіотехнічних систем різного призначення треба враховувати, що одночасно з корисними сигналами, за допомогою яких добувається або передається інформація, діють шуми. Тому методи побудови радіотехнічних систем треба визначати з врахуванням випадкового характеру як сигналів так і шумів, оптимізуючи ці системи з метою забезпечення якнайкращих показників їх роботи.

Це означає, що теорія побудови радіотехнічних систем повинна базуватись на статистичних методах, узагальнення яких набуває виду статистичної теорії радіотехнічних систем. Використовуючи цю статистичну теорію, визначають алгоритми оптимального виявлення, розділення, розрізнення сигналів та оптимальної оцінки їх параметрів. Реалізації цих алгоритмів дозволяють побудувати оптимальні радіотехнічні системи, які при найменших енергетичних та технічних затратах дозволяють добути або передати інформацію з найбільшою ефективність ( з мінімально можливими помилками при мінімальних енергетичних та та технічних затратах).
2.В чому суть кутомірного методу визначення місце знаходження обекта в просторі.

В основi всiх методiв вимiрювання кутових координат лежить перша властивicть електромагнiтних хвиль- їх здатнiсть поширюватись у просторi рiвномiрно та прямолiнiйно. Вимiрювання кутових координат об'єктiв базується на визначенi напряму приходу вiдбитого або випромiненого об'єктом сигналу. Основною характеристикою радiопеленгатора є його пеленгацiйна характеристика U() —залежнiсть нормованої напруги на виходi приймача вiд напряму (кута) приходу радiохвиль. В залежностi вiд того, який параметр радiосигналу найбiльше впливає на формування пеленгацiйної характеристики розрiзняють такi методи радiопеленгування: амплiтуднi, фазовi, частотнi та комбiнованi (амплiтудно—фазовi). Основними з цих методiв, якi широко застосовуються на практицi, є фазовi та амплiтуднi методи радiопеленгацiї.

3.Нарисувати структурну схему кутоміра(пелінгатора),описати функцію кожного із блоків кутоміра .

Фазовий метод пеленгацiї грунтується на вимiрюваннi рiзницi фаз електромагнiтних коливань, якi приймаються двома рознесенними в просторi антенами. Нехай в точках A i B, вiддаль мiж якими d (база системи) розмiщенi антени (рис. 3.1).

R_a R_b

/2



R

A d B

Рис.3,1Фазовий метод пеленгації
Рiзниця фаз прийнятих цими антенами коливань

 = (2/)(R_а- R_b), (3,2)

де R_a та R_b —вiдстанi вiд антен, розмiщених в точках A i B, до об'єкта. Якщо R_a>>d, R_b>>d, то справедливим є спiввiдношення

 =(2/)d sin, (3.3)

де  —кут мiж нормаллю до бази i напрямом на об'єкт.

Вимiрявши рiзницю фаз , визначимо

 = arcsin[ /(2d /)] . (3.4)

При пеленгуваннi об'єкта не в площинi, а в просторi, коли необхiдно визначити двi кутовi координати, необхiдна ще одна пара антен, база яких перетинається з базою першої пари. Як фазочутливий елемент може використовуватися фазовий детектор. Напруга на його виходi пропорцiйна косинусу рiзницi фаз U_фд =kcos(). Тодi пеленгацiйна характеристика

U() = cos[(2 /)d sin].

При малих кутах sin   i тому можна вважати, що
U() = cos[(2  )d ] (3.5)

Оскiльки поблизу точки =0 крутість пеленгацiйної характеристики мала, то i точнiсть пеленгацiї буде низькою. Крiм цього, ця пеленгацiйна характеристика є парною функцiєю кута i тому визначення кута буде двозначним, що не дозволяє визначити напрям змiщення об'єкта вiдносно перпендикуляра до бази.

Цi недолiки усуваються, якщо ввести в один з приймальних каналiв фазозсувач на /2 (рис.31). Завдяки змiщенню фази сигналу в одному з приймальних каналiв на /2, пеленгацiйна характеристика стає непарною функцiєю кута 

U()= sin[(2  ) d ]  (2) d  , (3.6)
при цьому її крутість S_п =2 d /.

Рис. 1. 9 .Структурна схема фазового пеленгатора
З наведених спiввiдношень видно, що пеленгацiйна чутливiсть i, вiдповiдно, точнiсть пеленгацiї збiльшуються при збiльшенi вiдношення d/. Однак при цьому буде зменшуватись дiапазон однозначного вимiрювання кута _max.

Оскільки для однозначного вимiрювання рiзницi фаз за допомогою фазового детектора необхiдно, щоб   , а при малих 
 d   , то _max =  / 2 d.

Для забезпечення високої точностi i однозначностi вимiрювань застосовують багатошкальний метод (як i в фазовiй вiддалеметрiї). При двошкальному методi вводять третю антену та створюють велику i малу бази. Пара антен з малою базою забезпечує грубе, але однозначне, вимiрювання кута ( в дiапазонi  _max). Антени з бiльшою базою забезпечують бiльш точне вимiрювання.

Легко переконатися в тому, що при одночасному прийманнi сигналiв, вiдбитих вiд двох i бiльше об'єктiв, покази вимірника будуть помилковими. Тому така система не забезпечує роздiльної здатностi за кутовою координатою.
4.Фазовий пеленгатор приймає коливаня з частотою 250МГц на дві неспрямовані антени рознесені на відаль 4 м . Якою є пелінгаційна чутливісьть радіопелінгатора .

5.Сформувати задачу виявлення сигналів .Які помилки виникають при виявлені сигналів і чим вони викликані.
Перша задача радiолокацiйних систем — задача виявлення сигналiв -ставить за мету вияснення наступного: чи прийняте коливання мiстить в собi вiдбитий сигнал чи лише шум. ЇЇ можна сформулювати наступним чином.

На вхiд приймача надходить завада n(t) (випадковий процес) i можливий прихiд сигналу s(t). Сигнал та шум адитивнi, тобто:

 n(t) ; (а)

y(t)=  (5.1)

 n(t)+s(t t_з) . (б)

Сигнал може бути повнiстю вiдомим, коли вiдомi всi його параметри, в тому числi i час приходу сигналу. Вiдомими повинні бути і статистичнi характеристики завади. Сигнал може бути і з випадковими параметрами, коли один або декілька його параметрів зазделегідь невідомі (випадкові).

Суть задачi в тому, щоб шляхом аналiзу прийнятої реалiзацiї випадкового процесу y(t) встановити наявнiсть сигналу s(t t_з) в данiй реалiзацiї, або, що є теж саме, визначити апостерiорнi iмовiрностi наявностi чи вiдсутностi сигналу на входi приймача. Iншими словами, суть задачi в тому, щоб шляхом аналiзу прийнятої реалiзацiї визначити, чи вона є реалiзацiєю (а) чи реалiзацiєю (б). Апостерiорнi iмовiрностi наявностi та вiдсутностi сигналу позначають вiдповiдно P(s/y) та P(o/y).

P(s/y) —це умовна iмовiрнiсть наявностi сигналу s(t t_з) в прийнятiй реалiзацiї, визначена шляхом аналiзу y(t), тобто пiсля проведення дослiду. P(o/y) — це умовна iмовiрнiсть вiдсутностi сигналу, визначена шляхом аналiзу прийнятої реалiзацiї y(t). Апостерiорними (пiслядослiдними) цi iмовiрностi називають тому, що вони розраховуються (визначаються) пiсля проведення дослiду, тобто пiсля прийняття реалiзацiї y(t).

На противагу до апостерiорних iмовiрностей — апрiорнi iмовiрностi наявностi або вiдсутностi сигналу позначають вiдповiдно P(s) та P(o).

Апрiорнi iмовiрностi мають бути вiдомими до проведення дослiду, тобто до прийняття реалiзацiї y(t). Якщо апрiорнi iмовiрностi зазделегiдь невiдомi (а це буває в бiльшостi випадкiв у радiолокацiї), то вважають, що цi iмовiрностi є рiвними: P(s)=P(o)= 0.5; P(s)+P(o) =1.
6.Визначення ф-цію правдоподібності для випадку відсутності сигналу на вході приймача ,вважаючи на вході БГШ.
Будемо вважати, що на вхiд оптимального приймача надходить повнiстю вiдомий сигнал та завада у виглядi стацiонарного нормального випадкового процесу з нульовим середнiм значенням i енергетичним спектром G(), постiйним в межах вiд -F_max до +F_max та рiвним нулю за межами F_max.
 No/2 ,  _max = 2F_max,

G()= (6.1)

 0 , _max.
Функцiя кореляцiї завади n(t), вiдповiдно до теореми Вiнера-Хiнчина,

Дисперсiя шуму

D_n = ²_n = B(0) = NoF_max

Коефiцiєнт кореляцiї

R()=B()/B(0)={sin(_max)/_max}

Якщо F_max є значно бiльша, нiж смуга пропускання приймача, то вибрану заваду можна розглядати як бiлий гаусiвський шум (БГШ).

Беручи вибiрки неперервного випадкового процесу n(t) через iнтервал kt, де t=1/2F_max (вiдлiки за Котельнiковим), одержуємо

B(kt)=F_maxNo{sin(2_maxk/2F_max)/(2_maxk/2F_max)}=

 N₀F_max ,k=0

= 

0 , k 0 .
Наведенi спiввiдношення показують, що вибiрки, вiддаленi на iнтервал kt, к≠0 , є незалежними.Тому

________

n(t_i)n(t_j)=B{(i j)t}= No F_max коли i=j, або 0 , коли ij.
Коли F_ma_x прямує до безмежностi, то

.
Одержана функцiя кореляцiї B()є функцiєю кореляцiї бiлого шуму, для якого двi якнайближче розмiщенi вибiрки n(t_i) некорельованi, а тому є незалежними.

Розглянемо обмежене число Н вибiркових значень реалiзацiї n(t), взятих через iнтервал t=1/2F_max i послiдовно пронумерованих.

Тодi, враховуючи, що y_i, i=[1,Н] незалежнi, одержуємо

(2.45)

Аналогiчно

Вiдношення правдоподiбностi

(2.47)

де

;

.
Вираз визначає структуру оптимального дискретного приймача виявлення детермінованого сигналу. Оптимальний дискретний приймач повинен складатися з пристрою, який обчислює вiдношення правдоподiбностi за вибiрковими значеннями вхiдної реалiзацiї та очiкуваного сигналу вiдповiдно до алгоритму та порогового пристрою , в якому порiвнюється одержане значення L(Y) з порогом. Очевидно, збiльшуючи число вибiрок (вiдлiкiв) можна краще використати знання сигналу. Якщо вибiрки взяти через безмежно малi iнтервали часу, то число вiдлiкiв зростатиме до безмежностi.

Таким чином вибираючи t0, Н, здiйснимо граничний перехiд вiд вибiркових значень до неперервних функцiй i одержимо

i L=L[y(t)] = lim L(Y) = exp{ — 0.5 m} .

t0, н

Зауважимо, що m є постiйною величиною, рiвною 2Es/No. Величина

 випадкова, бо до її складу входить випадкова (зазделегiдь невiдома) реалiзацiя y(t). Тому вiд конкретного вигляду реалiзацiї y(t) залежитиме , а через  i вiдношення правдоподiбностi L. Залежнiсть L вiд  монотонна, тому можна обчислювати величину , а не L, враховуючи при цьому, що власне нею i визначається структура оптимального приймача. Для кращого розумiння останього твердження, запишемо правило, за яким приймається рiшення про наявнiсть сигналу в такому виглядi

L = exp{ —0.5 m}  Lo .
Прологарифмувавши лiву та праву частини цiєї нерiвностi, одержуємо:
 — 0.5 m  ln Lo;   0.5 m+ln Lo;

7.Нарисувати схему оптимального виявника повністю відомого сигналу за критерієм Неймана-Пірсона .
Оптимальний приймач повнiстю вiдомого сигналу повинен забезпечити визначення величини Z в момент часу T_c (в момент закiнчення сигналу).

Одержати величину Z можна рiзними шляхами, тому можливi рiзнi структурнi схеми таких приймачiв.

З) видно, що величину Z можна одержати за допомогою схеми рис.7.1

Строб t=T_c
y
Перемножувач

Інтегратор

Пороговий пристрій
(t) Z Z  Z₀ –сигнал є

Z0 –cигналу нема

s(t) Z₀
Рис.7,1.Структурна схема виявника повністю відомого сигналу.
Cтруктурна схема оптимального приймача виявлення повнiстю вiдомого сигналу складається з перемножувача вхiдної реалiзацiї y(t) i опорного сигналу s(t), iнтегратора та порогового пристрою. Порiвняння вихiдної напруги з виходу iнтегратора з пороговим значенням Z_o вiдбувається в момент закiнчення сигналу. Момент закінчення сигналу фіксується поданням на пороговий пристрiй стробу. Якщо вихiдна напруга з виходу iнтегратора Z перевищує порогове значення Z_o, то на виходi фiксується наявнiсть сигналу; якщо Z є меншим вiд Z_o - фiксується вiдсутнiсть сигналу. Опорний сигнал є копiєю очiкуваного сигналу.

Оптимальний приймач, структурна схема якого зображена на рис.7.1 називається кореляцiйним приймачем, бо цей приймач визначає функцiю взаємокореляцiї мiж прийнятою реалiзацiєю i очiкуваним сигналом. Чим бiльшою буде подiбнicть мiж прийнятою реалiзацiєю та очiкуваним сигналом, тим бiльшим буде значення функцiї взаємокореляцiї в момент закiнчення сигналу i тим достовiрнішим буде ствердження “сигнал є“.

8.Як реалізувати схему накопичення імпульсів при виявлені сигналів у вигляді когерентних

y
ПФ1

Лінійний детектор

Лінія затримки
(t)

T_п

A

A

A

A

…..

N-1 N-2 N-3 0

Суматор

Пороговий пристрій
Z₀

Рис. Структурна схема оптимального приймача виявлення некогерентної нефлуктуючої пачки сильних сигналів.
В радiолокацiйних станцiях з вiзуальною iндикацiєю некогерентне накопичення вiдбувається на екранi iндикатора з великим часом пiслясвiчення. Таке накопичення за своїм ефектом наближується до квадратичного, хоч i вiдрiзняється вiд оптимального.

Схеми оптимальних приймачiв виявлення дружно флуктуючих некогерентних пачок iмпульсiв є такими ж , як i для нефлуктуючих некогерентних пачок iмпульсiв (як для слабих так i для сильних сигналiв).

Схема оптимального приймача виявлення швидко флуктуючої некогерентної пачки має такий же вигляд , як i схема оптимального приймача виявлення флуктуючої некогерентної пачки для слабих сигналiв. Рiзниця буде лише в значеннях вагових коефiцiєнтiв вiдеосуматора.

Як показують результати досліджень, дроблення сигналу при некогерентній обробці викликає енергетичні втрати ( збільшення порогової енергії кожного імпульса) порівняно до випадку когерентної обробки. При цьому втрати зростають при збільшені N - числа імпульсів у пачці.
9.Характеристики виявлення сигналу з невідомою фазою. Як вони розраховуються.
Цi графiки називають ще характеристиками виявлення.

В тих випадках, коли P_х.т.< 0.1; P_пр.в.>0.9, можна скористатися наближеною формулою для розрахунку q² за заданими P_х.т_. та P_пр.в_.
_..
Для хибної тривоги

та

помилка визначення q² за допомогою цієї формули не перевищує 5%. Коли ,

, то помилка асимптотично прямує до нуля.

P_пр.в. 1

P_х.т.

10^-2

10^-3 10^-4

0.5

q ²

1 4 9 16 25
Рис. Характеристики виявлення невідомою фазою

10.Що таке роздільна здатність РЛС за відалю . Від чого залежить .
В залежностi вiд виду використовуваних лiнiй положення розрiзняють такi позицiйнi методи: пеленгацiйний (кутомiрний); вiддалемiрний, коли мiсцезнаходження об'єкта —точка перетину двох кiл; рiзницево- вiддалемiрний, коли мiсцезнаходження об'єкта —точка перетину двох гiпербол; вiддалемiрно- пеленгацiйний (комбiнований), при якому мiсцезнаходження об'єкта —точка перетину прямої i кола.

Пеленгацiйний i рiзницево-вiддалемiрний методи широко застосовуються в радiонавiгацiї для визначення власного положення рухомого об'єкта вiдносно радiомаякiв, що встановленi в радiонавiгацiйних точках. Вiддалемiрно —пеленгацiйний метод найчастiше використовується в однопозицiйних РЛС, бо лише вiн один iз розглянутих методiв дозволяє визначити мiсцезнаходження об'єкта з однiєї точки простору. При визначенi мiсцезнаходження об'єкта в просторi постiйному значенню кожної з перерахованих геометричних величин вiдповiдає поверхня можливих мiсцезнаходжень об'єкта, яка називається поверхнею положення.

Постiйному значенню вiддалi вiд фiксованої точки до шуканої вiдповiдає поверхня положення у виглядi сфери (кулi). При постiйному значенi суми вiддалей вiд шуканої точки до фiксованих точок поверхнею положення є елiпсоїд. При постiйному значенi пеленга в горизонтальнiй площинi, коли визначається напрям до шуканої точки з фiксованої, поверхнею положення буде вертикальна площина, яка проходить через цi точки.

Перетин двох поверхонь положень дає лiнiю положення в просторi. Точка перетину лiнiї положення i третьої поверхнi положення визначає мiсцезнаходження об'єкта.

Якщо, наприклад, використовується вiддалемiрно —пеленгацiйний метод, то мiсцезнаходження об'єкта визначається точкою перетину прямої лiнiї та кулi. У цьому випадку для однозначного визначення напряму на об'єкт необхiдно здiйснити пеленгацiю у двох площинах, якi перетинаються. Це, як правило, горизонтальна та вертикальна площини. Тому задача визначення мiсцезнаход-ження об'єкта в просторi вiддалемiрно-пеленгацiйним методом реалiзується шляхом вимiрювання трьох координат: похилої вiддалi, азимута та кута мiсця.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ:

1. Сумик Маркіян Миколайович

Основи теорії радіотехнічних систем: Навчальний посібник. -Львів, 2003. – 230 с.:іл.

(ЕЛЕКТРОНИЙ ВАРІАНТ)

Схожі:

ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН з предмета " Основи роботи на ПК " Обмін даними між зовнішніми пристроями та мікропроцесорною системою. Інтерфейси: системний, розподілених систем керування, локальних...	Обмін даними між зовнішніми пристроями та мікропроцесорною системою.... Мета: Дати учням поняття про склад і структуру персонального комп'ютера та ознайомитися з обміном даними між зовнішніми пристроями...
1. Сутність концепції ЖЦ реально існуючих технічних та соціально... Концеція життєвого циклу соціально-економічних систем є теоретичним піднрунтям анггикризового управління підприємством	Про затвердження Порядку надання дозволу на встановлення індивідуальних... Вання індивідуальних (автономних) систем опалення і гарячого водопостачання” та з метою врегулювання питання надання дозволів на...
Лекція 9 Перспективи розвитку наземних цифрових телевізійних та радіомовних систем В результаті злиття мовних і інфокомунікацийних технологій термінал може включати телебачення, радіо, кіно, телефонні, мультимедійні...	2. Поняття про інформацію та повідомлення Саме системи другої групи будуть основним предметом розгляду в даному навчальному посібнику. І основна увага при розгляді таких систем...
Тема. Підсумковий урок-гра «Поле чудес» з розділу «Апаратне забезпечення... Повторити і узагальнити знання учнів з теми «Апаратне забезпечення інформаційних систем»	Тема: Економічна ефективність. Розподіл, обмін та споживання. Мета Розкрити роль основних суб'єктів економічного процессу; пояснити сутність економічних систем, їх фундаментальні засади; знати, як...
“Ітераційні методи розв’язання систем лінійних рівнянь” Мета роботи: Вивчення ітераційних методів розв’язання систем лінійних рівнянь і набуття навичок їх реалізації за допомогою математичного...	ЧИСЕЛЬНІ МЕТОДИ РОЗВ’ЯЗУВАННЯ СИСТЕМ НЕЛІНІЙНИХ РІВНЯНЬ Ужгород –... Мета роботи: Вивчення методів розв’язання систем нелінійних рівнянь і набуття навичок їх реалізації за допомогою математичного пакету...

Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання