Определение и основные понятия

Классификация радиосигналов.

Модели в радиоэлектронике

Классификацию радиосигналов можно вести с различных позиций:

· По принадлежности к РЭС;

· По временной структуре;

· Простые и сложные сигналы;

· По энергетическим свойствам;

· Детерминированные и случайные и т.д.

Наиболее естественной следует считать классификацию радиосигналов по их принадлежности к РТС. Вместе с тем иногда полезно рассмотреть некоторые обобщенные свойства сигналов, независимо от их принадлежности к РТС. В первую очередь обратим внимание на возможность классификации по временной структуре.

На рисунке 14.1 приведены эпюры сигналов (показаны видеосигналы). На рисунке 14.1, а изображен непрерывный сигнал. Это такой процесс, время существования которого превосходит продолжительность наблюдения. Такие сигналы свойственны многим типам систем радиовещания, радиосвязи, радиотелевидения, радионавигации и т.д.

а) – непрерывный сигнал; б) – отрезки непрерывных сигналов; в) – продолжительная импульсная последовательность; г) – группы импульсов; д) – моноиспульсы

Рисунок 14.1 – Эпюры сигналов. Временная классификация сигналов.

Отрезки непрерывных сигналов изображены на рисунке 14.1, б. Они не могут называться импульсами, поскольку, как это принято в радиотехнике, под импульсом понимают электрический сигнал, длительность которого соизмерима с продолжительностью переходных процессов в рассматриваемых цепях. Отрезки же непрерывных сигналов имеют длительность, существенно превосходящую время протекания переходных процессов. Сигналы такого типа встречаются в системах связи, работающих в телеграфном режиме (код Морзе), в радиомаяках, при выполнении радиообмена в телефонном режиме и т.д.

С помощью рисунка 14.1, в можно получить представление о временной структуре продолжительной импульсной последовательности. Различают регулярные и нерегулярные импульсные последовательности. Во втором случае интервал между импульсами будет случайной величиной. Продолжительные импульсные последовательности характерны для линий связи с временной импульсной модуляцией, импульсных радиолокаторов автосопровождения целей по дальности и угловым координатам, а также для ряда других РТС.

На рисунке 14.1, г изображены группы импульсов, свойственных РЛС обзора пространства и обзора земли. В этом случае группы образуются за счет направленности излучения вращающейся антенны. Такие сигналы применяются, кроме того, в системах кодово-импульсной связи.

На рисунке 14.1, д показаны эпюры сигналов (названных моноимпульсными), которые встречаются прежде всего в моноимпульсной радиолокации. Наблюдая сигналы лишь на одной частоте, получаем моноимпульсные сигналы также от РТС, меняющих несущую частоту от импульса к импульсу.

Приведенная классификация очень полезна при излучении простых сигналов. Для сложных сигналов существует другая классификация. Вспомним, что под понятие «сложные сигналы» в данном случае попадают сигналы с большой базой B = FT, где F – ширина спектра сигнала, Τ – длительность сигнала, несущего единицу информации при приеме в целом. База простого сигнала – число одного порядка с единицей. Сложные сигналы характеризуются в общем случае неравенством В >> 1. Эти сигналы имеют множество ветвей классификации. Среди сложных сигналов выделяют сигналы с относительно малой базой (В = 3 … 10, названные дискретно-импульсными) и сигналы с большой базой (база может принимать значения до многих тысяч единиц). Сигналы с большой базой чрезвычайно разнообразны. Назовем некоторые их виды: частотно-модулированный, многочастотный, фазоманипулированный (сигнал с кодовой фазовой модуляцией), дискретный частотный (сигнал с кодовой частотной модуляцией), дискретный составной частотный с фазовой манипуляцией (сигнал с кодовой частотной модуляцией и фазовой манипуляцией), дискретный составной с частотной манипуляцией (сигнал с кодовой частотной модуляцией и частотной манипуляцией) и т.д.

Следует отметить еще одну ветвь классификации сигналов по их энергетическим свойствам. В соответствии с принадлежностью к РТС различают сигналы систем непосредственной радиосвязи и сигналы РЛС, при этом имеются в виду такие РЛС, в которых используется отраженный от цели радиосигнал. Если под R понимать протяженность радиолинии (в первом случае от точки излучения радиосигнала до точки приема, а во втором – от РЛС до цели), то можно отметить существенные различия в энергетике радиолиний. В СНР сигнал в точке приема обратно пропорционален R ², а в РЛС – R ⁴. Это различие отражается на многих показателях эффективности РТС, особенно на скрытности, помехозащищенности и т.д.

Приведенные дополнительные сведения о сигналах весьма существенны при проектировании РТС (начиная с построения математических моделей сигналов до оценки эффективности РТС). При построении моделей обычно используется вся совокупность излучений в данной точке пространства, при этом не всегда различают среди этих излучений сигналы и помехи. Поэтому в дальнейшем будем применять лишь термины «радиоизлучения» или «радиосигналы», а слово «радиопомеха» используем лишь там, где оно соответствует своему наименованию.

Модель сигнала (шума, помехи) – это формализованное его представление в виде упрощенной копии или описания объекта, сохраняющее только наиболее важные его свойства.

Выбор модели – очень ответственный шаг в любом исследовании или проектировании.

Требования к детальности, точности отображения моделями обстановки различны при решении задач. Во всех случаях модели лишь приблизительно отображают реальные условия работы. Верные результаты можно получить только для тех условий, для которых составлена данная модель (ограничения модели).

Структура моделей должна отличаться простотой; в этом случае решение задачи возможно. Более сложные модели лучше отображают исследуемый объект, но задачи, сформулированные с применением таких моделей, могут оказаться неразрешимыми.

Описание с помощью моделей – один из видов идеализации, применяющихся в науке. На базе моделей строятся теории, проводятся экспериментальные исследования. Но лишь практика позволяет сделать окончательное заключение о правильности теории и ее моделей.

Можно выделить описательные и физические модели.

Описательные модели – это графические, аналитические, алгоритмические.

Достоинства: относительная быстрота построения, многовариантность, дешевизна.

Недостатки: меньшая наглядность и убедительность.

Физические модели – непосредственная реализация упрощенной копии объекта.

Достоинства: хорошая наглядность и убедительность (достоверность).

Недостатки: большая сложность и стоимость.

Целесообразно все параметры, характеризующие излучения, разделить на неэнергетические и энергетические. Под неэнергетическими параметрами сигналов будем понимать несущую частоту, направление прихода по азимуту и углу места, временные характеристики, поляризацию и т.д. Энергетическими параметрами будем считать энергию сигнала (или его части), плотность потока мощности, напряженность поля, мощность, силу тока, напряжение и т.д.

Неэнергетические параметры, как правило, используются для селекции (выделения) полезного сигнала из общей совокупности. Их можно применить также для модуляции.

Энергетические параметры указывают на возможность приема радиосигналов за счет обеспечения необходимого отношения сигнал/шум. Широко применяются также методы модуляции сигналов по этим параметрам.

Поскольку между энергетическими и неэнергетическими параметрами трудно установить статистические связи, сигналы по этим параметрам описываются независимо друг от друга.

Дата добавления: 2014-01-11