Что такое радиотехнические системы и их классификация

Радиотехнические системы (РТС) – это совокупность электронных устройств, осуществляющих передачу, извлечение или разрушение информации с помощью радиоволн.

В общем случае, РТС включает в свой состав радиопередающее и радиоприёмное устройства.

Два ключевых слова это информация и радиоволны.

Характерным признаком РТС является использование радиосигнала в качестве носителя информации. Если у нас не идет речь об информации, а просто о распространение радиоволн, то такое распространение никакого отношения к РТС не имеет. Обязательно, волны должны нести в себе информацию, тогда мы можем говорить о РТС.

Но не каждый источник радиоволн можно отнести к РТС. На картинке представлена установка Герца и радио Попова.

Герц доказал существование электромагнитных волн. Его установка состояла из двух вибраторов, на первом вибраторе с помощью высокого напряжения формировалась искра, а на втором вибраторе, эта искра тоже появлялась, хоть и вибратор находился на некотором удалении. Тем самым он доказал существование электромагнитных волн, которые распространяются в пространстве.

Но почему мы считаем изобретателем не Герца, а Попова? Потому что Герц доказал, что электро магнитные волны есть, но не применил их для передачи информации. А когда Попов взял за основу установку Герца, сделал радио и применил передачу информации, тогда мы и заговорили про изобретение радио. На самом деле радио Попова, повторяет установку Герца. В передающей части вибратор с разрядником, Вы можете посмотреть на картинке, а в приемной вибратор, но в искровом промежутке был добавлен когерер.

Когерер это стеклянная колба в которой находится металлический порошок. В стеклянной колбочке есть два электрода, изначально сопротивление между электродами высокое, ток через неё не течет. Но когда на вибраторе наводится высокое напряжение, между частичками электрического порошка проскакивает искра, они спекаются и сопротивление резко уменьшается. И оно начинает проводить электрический ток.

Не все источники радиоволн являются радиотехническими системами или ее частью.

Микроволновка по прямому назначению генерирует электромагнитные волны, СВЧ диапазон. Но они генерируются, чтобы нагревать пищу, а информации в радиоволнах нет. Поэтому к РТС мы ее не относим.

В линии электропередач идет обычное излучение радиоволн, НЧ помехи, эл.маг. волны есть, но к РТС не относятся.

Старые пылесосы, там крутится ротор, щетки искрят, как только возникает искра, там широкий спектр эл.маг. излучений. Электро магнитные волны есть, информации они никакой не передают, к РТС их не относим.

Классификация РТС

По назначению

РТС передачи информации. Информация передается от передатчика к приемнику, информация возникает в передатчике.

РТС извлечения информации. Сюда относятся радиолокационная, радионавигация установки, информация возникает не в радиопередающем устройстве, а в процессе распространения радиоволны.

Смотрите на картинку ниже. ПРДУ излучило импульс, но этот радиоимпульс сам по себе никакой информации не несет. Но, как только у нас возникнет какой-то объект, например самолет, и от этого объекта радиоволна отразилась и пришла обратно, в приемник радиолокационной станции, вот тут уже информация и возникала.

Информация возникла в тот момент, когда радиосигнал отразился от объекта. В процессе распространения радиоволны.

Какая может быть информация?

То что радиосигнал отразился, уже понятно, что там есть объект.
Время прибытия, т.е. с какой задержкой пришел этот радиосигнал. Это говорит о дальности объекта.
Смещение частоты, мы передали с одной частотой F1, а приняли со сдвигом частоты F1+ΔF. Говорит о том, с какой скоростью двигается объект.

Радионавигация, спутники излучают радиосигналы сами по себе, эти сигналы не несут информации о нашем местоположении. Эта информация появляется, когда мы приняли эти сигналы от нескольких спутников, оценили время распространения от каждого спутника и только тогда у нас возникает информация о нашем местоположении.

РТС разрушения информации. Это глушилки, например когда наш условный противник пытается помешать нам установить нашу связь или мы мешаем ему. Излучаем в эфир настолько мощную помеху, которая блокирует процесс передачи информации по радиоканалу.

РТС радиоуправления. Это комбинация РТС передачи информации и извлечения информации. Например, головка самонаведения в ракетах. Там мини радиолокационная станция, которая оценивает пространство кругом и исходя из этого корректирует свое местоположение.

По виду применяемых сигналов

непрерывные, когда идет непрерывная передача;
импульсные, как в радиолокационных станциях;
цифровые.

По используемым частотам (частотному диапазону)

Использование того или иного диапазона радиочастот для систем различного назначения регламентировано Международной Комиссией Распределения Радиочастот (МКРР), так же как и ширина спектра частот.

Существует огромный спектр эл.маг волн. начиная с длинных волн, короткие, средние, ультра короткие, СВЧ диапазон и тд. То в каком диапазоне мы работаем, накладывает специфику на радиотехнические системы. Какие-то волны огибают земную поверхность, какие-то распространяются по прямой видимости, другие отражаются от ионосферы. Для НЧ нужны большие антенны, для ВЧ маленькие, даже такие, которые помещаются с сотовые телефоны.

Обобщенная схема РТС

Источник сообщения может быть какой угодно, например, речь человека, цифровой носитель информации.

Вместо преобразователя сообщения в электрический сигнал, может быть любой преобразователь, например преобразователь в цифровой сигнал, в тот сигнал, который будет понятен модулятору.

Модулятор выполняет операцию модуляции. Модуляция это изменение параметров сигнала под действием другого модулирующего сигнала. Так как мы говорим о радиоволнах, мы измеряем один из трёх параметров (амплитуда, частота и фаза).

ВОПРОС. Для чего нам вообще нужна модуляция?

Модуляция это процесс преобразования НЧ сигнала в ВЧ. Можем ли мы излучать НЧ сигнал в эфир? Да, можем, но вопрос с антенной, она должна быть соизмерима с длиной волны. Когда у нас ВЧ колебания, длина волны, не очень большая (сотни метров), а если у нас частота килогерцы, то у нас размер антенны станет настолько большой, что смысл в радиосвязи теряется. А когда мы с помощью модуляции преобразовали НЧ сигнал в ВЧ, тогда у нас появляется возможность сделать малогабаритные антенны.

С помощью усилителя мощности усиливаем сигнал. Далее излучаем его в эфир. Радиосигнал распространяется в пространстве, где на него действуют различные шумы и помехи.

Приняли сигнал приемником. Мы должны отфильтровать сигнал, убрать все ненужное, помехи и сигналы других станций. Далее усилить сигнал, так как он приходит ослабленным.

После этого сигнал поступает на демодулятор, где выполняется обратная функция модуляции. Смотрим на один или несколько параметров ВЧ гармонического сигнала, например на амплитуду, извлекаем из этого параметра информацию и передаем ее получателю.