Системный подход в проектировании

Иерархия в радиотехнике. Классификация РЭС.

Радиоэлектронная система как объект проектирования

Иерархия в радиотехнике.

Таблица 12.1

Иерархия
Функциональная	Конструктивная	Грамматическая
Комплекс	Комплекс	Сложное предложение
Система	Станция	Предложение
Устройство	Блок	Слово
Цепь	Узел (плата)	Слог
Элемент	Деталь	Буква

РЭС классифицируются по различным признакам, наиболее важные из которых – функциональное назначение системы, определяющее принцип действия, частотный диапазон, дальность действия, помехоустойчивость и т.д.

1) По функциональному назначению:

Таблица 12.2

Система	Вид системы
Передачи информации	Системы связи (многоканальная радиосвязь, радиорелейная связь, связь через искусственные спутники Земли, мобильная радиосвязь, оптические линии связи); Радиовещание и телевидение; Телеметрия; Передача команд.
Извлечения информации (обнаружения и измерения) информации	Локация Навигация Астрономия Разведка
Управления	Радио-, лазерное управление ракетами Радиоуправление космическим аппаратом
Разрушения информации	Радио, оптическое противодействие
Информационные системы	ПЭВМ, вычислительные комплексы, вычислительные сети
Комбинированные системы (комплексирование систем).	Комплексы военного назначения, автоматизированные и автоматические системы управления. Комбинированные системы осуществляют выполнение функций, свойственных двум или более системам, различным по функциональному назначению (передачи, извлечения, разрушения информации, управления).

2) По частотному диапазону:

К радиоволнам относят электромагнитные волны с частотой колебаний f = 3 кГц... (3-6) ТГц и длиной волны в свободном пространстве λ = c/f = 100 км... (0,1-0,05) мм. Здесь с = 3·10⁸ м/с = 300 Мм/с – скорость света в вакууме. Более точно с = (299 792 458±1,2) м/с.

К оптическим волнам относят электромагнитные волны с нижней границей оптического диапазона 1 мм (300 ГГц) и до 10 нм () – его верхней границей, где начинается область рентгеновского излучения. В свою очередь сам оптический диапазон в соответствии с уменьшением длины волны делят на поддиапазоны (или чаще – диапазоны): инфракрасный (ИК), видимый и ультрафиолетовый (УФ). При этом видимый диапазон, находящийся между ИК и УФ диапазонами занимает область от 0,75 до 0,38 мкм.

На сегодняшний момент из всего оптического диапазона освоены видимая область, в ИК области диапазон от (30-15) мкм до 0,76 мкм и в УФ области ее длинноволновая часть [[1]].

К акустическим волнам относят волны акустической природы, от инфразвукового диапазоны до ультрозвукового. Скорость звука зависит от среды распространения (в металлах скорость звука в несколько раз больше, чем в воздухе), температуры, влажности, плотности среды. Для температуры воздуха 15 … 20 ºС и давления 101,3 кПа скорость звука в воздухе составляет 340 … 343 м/с.

Таблица 12.3

Диапазон радиочастот (волн). Ширина диапазона	Наименование диапазона	Особенности диапазона
I
Радиодиапазоны
3 – 30 кГц (10 – 100 км) Df = 27 кГц	Очень низкие частоты Сверхдлинные волны Мириаметровые волны	Проникают в глубь почвы и воды. Очень мало поглощаются Землей и огибают ее. Отражаются от ионосферы. Огибают, не отражаясь, обычные объекты
30 – 300 кГц (1 – 10 км) Df = 270 кГц	Низкие частоты Длинные волны Километровые волны	Мало поглощаются Землей и частично ее огибают. Отражаются от ионосферы ночью. Огибают, не отражаясь, обычные объекты
0,3 – 3 МГц (100 – 1000 м) Df = 2,7 МГц	Средние частоты Средние волны Гектометровые волны	Поглощаются Землей. Отражаются от ионосферы ночью. Огибают, не отражаясь, обычные объекты
3-30 МГц (10 – 100 м) Df = 27 МГц	Высокие частоты Короткие волны Декаметровые волны	Сильно поглощаются Землей. Избирательно отражаются от ионосферы. Слабо отражаются от обычных объектов
30 – 300 МГц (1 – 10 м) Df = 270 МГц	Очень высокие частоты Ультракороткие волны Метровые волны	Очень сильно поглощаются Землей. Не отражаются от ионосферы. Распространяются в пределах прямой видимости. Отражаются от обычных объектов. Антенны компактные, легко достигается их направленность
0,3 – 3 ГГц (0,1 – 1 м) Df =2,7 ГГц	Ультравысокие частоты Ультракороткие волны Дециметровые волны	Распространяются в пределах прямой видимости. Не отражаются от ионосферы, отражаются от обычных объектов. Легко достигается направленность излучения и приема
3 – 30 ГГц (1 – 10 см) Df = 27 ГГц	Сверхвысокие частоты Ультракороткие волны Сантиметровые волны	Распространяются только в пределах прямой видимости. Избирательно поглощаются в атмосфере. Хорошо отражаются от объектов. Высокая направленность излучения и приема
30 – 300 ГГц (0,1-1 см) Df = 270 ГГц	Крайне высокие частоты Ультракороткие волны Миллиметровые волны	Сильно поглощаются в атмосфере. Очень высокая направленность излучения и приема
Оптические диапазоны
6 – 400 ТГц 0,75 – 50 мкм (0,75 – 14 мкм)	Инфракрасные волны	Слабо поглощаются в атмосфере
0,4 – 0,75 ПГц* (0,4 – 0,75 мкм)	Видимое излучение	Средне поглощается в атмосфере
0,75 – 3 ПГц (100 – 400 нм)	Ультрафиолетовое ближнее	Сильно поглощается в атмосфере
3 – 30 ПГц (10 – 100 нм)	Ультрафиолетовое дальнее	Сильно поглощается в атмосфере
Акустические диапазоны
до 16 – 20 Гц	Инфразвук	Слабо поглощаются в атмосфере
20 Гц – 20 кГц	Слышимый диапазон	Средне поглощается в атмосфере
свыше 20 кГц	Ультразвук	Сильно поглощается в атмосфере

* П – пета,

3) По отношению к используемой энергии:

· Системы непосредственной связи;

· Локационные системы

Отнесем к локационным системам (ЛС) системы, использующие для извлечения информации отраженный от цели сигнал (именно отраженный, а не переизлученный с помощью ответчика). Все другие РЭС назовем системами непосредственной связи. При работе систем непосредственной связи используют прямой сигнал.

4) По используемому каналу:

· Согласованный;

· Полусогласованный;

· Несогласованный.

а) согласованный; б) полу согласованный; в) не согласованный

Рисунок 12.1 – Типы каналов связи

Системный подход – это всестороннее целостное изучение объекта в процессе его развития.

Анализ и синтез – основные элементы системного подхода.

Под анализом понимается процедура мысленного или реального расчленения предмета на части. Следует отметить, что классификация – один из видов анализа, важнейшая познавательная процедура. Чтобы ее выполнить, надо глубоко изучить объект. Синтез является обратной процедурой: это соединение различных элементов в единое целое, которое осуществляется как в практической деятельности, так и в процессе познания.

Основные принципы системного подхода сводятся к следующему:

1) Каждая система рассматривается как часть (подсистема) некоторой более общей системы;

2) Характеристики подсистемы определяются требованиями, предъявляемыми к системе, стоящей на более высокой ступени иерархии (т.е. по требованиям к РТС вырабатываются требования к РПУ, РПдУ, антенне и т.д.);

3) При проектировании подсистемы должно учитываться взаимодействие ее с другими подсистемами, стоящими на той же ступени иерархической лестницы, а также учет обстановки, в которой работает система.

Различают структурно-функциональный и функционально-структурный подходы в зависимости от того, что в системе первично (важнее, существеннее с практической точки зрения), а что вторично. Если первична структура, а вторична функция, то подход называется структурно-функциональным. Функционально-структурный подход основывается на предположении первичности функционального назначения системы по отношению к ее структурной организации.

При использовании системного подхода на первый план выходят изучение обстановки, в которой будет работать РЭС, исследование задач, ставящихся перед РЭС, обеспечение взаимодействия с другими средствами. На основе проведенного изучения формулируются тактико-технические требования (ТТТ), которым должна удовлетворять проектируемая система; намечается в самых общих чертах структура РЭС.

Проектирование, выполненное на первом этапе по описанной схеме с применением системного подхода, получило наименование внешнего проектирования.

На втором этапе – этапе внутреннего проектирования – уточняется структура и производится выбор параметров подсистем. На этом этапе может осуществляться оптимизация РЭС, сводящаяся к вычислению с помощью строгих математических операций оптимальных значений параметров подсистем.

Разработка ТТТ названа внешним проектированием, а обеспечение соответствующих тактико-технических характеристик (ТТХ) – внутренним.

Рисунок 12.2 – Системный подход в проектировании

При такой оптимизации последовательно соблюдаются требования системного подхода: из тактико-технических требований к системе вытекают требования к показателям основных устройств, составляющих систему.

Итак, в соответствии с системным подходом проектирование должно вестись от более общих вопросов к менее общим, или сверху вниз, если обратиться к иерархической лестнице.

При решении ответственных задач проектирования задание может даваться нескольким группам проектировщиков. Улучшение качества в этом случае достигается за счет соревнования. Решение о победителе такого соревнования принимается с помощью, например, метода экспертных оценок.

Дата добавления: 2014-01-11