1.9 РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ - 1. 1 с чего начинается и что такое радиотехника
.RU

1.9 РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ - 1. 1 с чего начинается и что такое радиотехника



^ 1.9 РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ


Рассмотренная нами выше радиотехническая система связи была первой, появившейся после изобретения радио А. С. Поповым. В настоящее время существует большое количество радиотехнических систем различного назначения. Основными из них являются: системы радиосвязи, радиовещания, телевизионные, радиолокационные, радионавигационные, радиотелеметрические, системы радиоуправления.

Остановимся коротко на назначении и особенностях работы различных систем.

Системы радиосвязи и радиовещания. Под радиосвязью понимают двустороннюю связь между корреспондентами. Она может производиться или непрерывными (речевыми), или дискретными (знаковыми) сообщениями.

Радиовещание в отличие от радиосвязи — это односто­ронняя связь. При этом один радиопередатчик принимают много «корреспондентов», а сообщения передаются только в форме речи и музыки. Для радиовещания и радиосвязи используется широкий диапазон волн от километровых до дециметровых. Выбор волн зависит от назначения системы, вида сообщения и расстояния, на которое осуществляют связь.

В радиовещании чаще используют амплитудную модуляцию. Частотную модуляцию применяют реже и только на метровых и более коротких волнах. Причина этого объяснена в § 1.6.

В случае радиовещания приемник обычно является сравнительно небольшим и не очень сложным устройством, которое может обслуживать один человек. Однако в системах дальней связи радиоприемник превращается уже в сложную радиоприемную систему или радиоприемный центр.

В состав радиоприемного центра входит несколько различных обычно удаленных от промышленных источников помех так называемых вынесенных антенн; сложных чувствительных радиоприемников; устройств электропитания; систем управления и автоматического контроля работы всего центра. Он представляет собой сложное предприятие, требующее для работы на нем высококвалифицированных специалистов различных областей техники.

Радиопередатчики как систем радиосвязи, так и радиовещания (в особенности) представляют собой не только сложную электронную систему, но и разветвленную систему «цехов» для генерирования высокостабильных несущих колебаний, усиления их мощности (которая может достигать сотен киловатт), студий («источников» сообщений), аппаратных залов (для управления, контроля, записи), энергетических установок для обеспечения питания постоянными токами.

Телевизионные системы также могут быть как вещательными, так и предназначенными для связи между отдельными абонентами. В последнем случае говорят о промышленном применении телевидения (в космосе, под водой, в радиоактивных и химически вредных средах).

Основной принцип передачи изображений по радио хорошо известен. Сначала производят построчное преобразование яркости изображения в электрическое напряжение, затем им модулируют несущее колебание, а в телевизионном приемнике осуществляют обратный процесс преобразования напряжения в яркость свечения экрана приемной трубки.

Для передачи движущихся изображений построчная развертка кадра (всего изображения) производится 25 раз в секунду (аналогично 24 кадрам в секунду, показываемым в кино).

От числа строк развертки зависит четкость изображения. В нашей стране число строк вещательного телевидения NCT = 625, как и в большинстве европейских стран. Однако в США, например, NCT = 525, а во Франции есть система с числом строк, равным 819.

Нетрудно подсчитать, что на передачу одного «элемента» строки требуется время






Рис. 1.27. Графики колебания телепередачи


где Nэ.ст – число элементов в строке; Nкад — число кадров в секунду. С учетом того, что ширина кадра обычно равна 4/з его высоты, Nэ.ст равно, очевидно, 4/з Nст. Таким образом, для отечественного стандарта получаем Тэл = 0,077 мкс. Это означает, что высшая частота спектра видеосигнала составляет около 6,5 МГц (так называемая «видеополоса»). Используемая же несущая частота должна быть значительно (обычно более 10 раз) выше. Вот почему высококачественная передача в телевидении возможна только на метровых и более коротких волнах.

Передача изображения (3 на рис. 1.27, а) существенно усложняется по сравнению с передачей, например, речевого сообщения. Ясно, что каждая строка изображения на передатчике (например, десятая) должна вызвать свечение соответствующей строки на приемной трубке (в данном примере, десятой). Иначе говоря, отправление и воспроизведение строк должно производиться синхронно и синфазно (должны совпадать и начала каждой из строк). Для этого телевизионный радиопередатчик отправляет специальные импульсы строчной и кадровой синхронизации (кадровый синхроимпульс расположен в начале первой строки каждого кадра).

Кроме того, необходимо предусмотреть гашение яркости электронного луча приемной трубки при его возврате от конца строки к началу предшествующей. Для этого надо отправить еще строчные (2) и кадровые (4) гасящие импульсы. В результате полное модулирующее напряжение телепередачи строк имеет сложную форму, упрощённый график которого приведён на рис. 1.27,а.




Рис. 1.28. К пояснению принципа радиолокации


Картина усложняется и тем, что в целях уменьшения мерцания изображения используют через строчную развертку: сначала передаются все нечетные, а затем все четные строки изображения (т. е. передают как бы 50 «полукадров» в секунду). Кроме того, строчные (l) импульсы должны передаваться и во время прохождения кадровых импульсов; необходимы еще и так называемые уравновешивающие импульсы (6) (рис. 1.27, б); 5 на рисунке — импульсы «врезки».

Передача звукового сопровождения телевидения производится на отдельной частоте с помощью частотной модуляции.

Радиолокационные системы (РЛС) впервые появились как устройства для обнаружения вражеских самолетов и кораблей в отсутствие видимости. В настоящее время область их применения очень широка. Это наблюдение за облачным покровом в метеорологии, обеспечение «слепой» посадки самолетов, диспетчеризация движения судов, стыковка космических кораблей, ориентировка на местности в отсутствие видимости.

Принцип радиолокации основан на приеме отраженных (2 на рис. 1.28) от наблюдаемых объектов сигналов (аналогично звуковому эхо) и излучаемых l передатчиком колебаний. Излучение и прием сигналов (импульсов) производят остронаправленной антенной. При этом по направлению максимального приема можно определить направление на цель, конечно с точностью до ширины диаграммы направленности антенны. Дальность r до цели можно определить, если измерить время tp, прошедшее от излучения импульса до его приема. Ясно, что если c – скорость распространения сигналов (скорость света), то


r = ctp /2


Принцип измерения времени распространения импульсов до цели и обратно основан на осциллографировании импульсов с помощью колебаний, «развертывающих» луч электронной трубки (рис. 1.28). Однако индикаторы современных радиолокаторов существенно сложнее и могут быть построены на основе различных принципов.

Приёмно-измерительная система может одновременно выдавать все необходимые координаты объекта: углы, дальность, скорость и др. Для обработки результатов последовательных наблюдений РЛС часто сопрягают с вычислительными машинами, с выхода которых данные поступают для дальнейшего использования в системы управления.

РЛС целесообразней всего строить только на волнах, короче метровых, так как в этом случае проще создать узконаправленные антенны, а также обеспечить высокие разрешающую способность и чувствительность систем.




Рис. 1.29. К пояснению принципа радионавигации


Радионавигационные системы предназначены для определения кораблями и самолетами своего местоположения на земном шаре или в космосе путем приема сигналов от двух (иногда нескольких) радиопередатчиков, координаты которых заранее известны (их указывают на карте). Например, кораблю, изображенному на рис. 1.29, для определения своего положения относительно маяков М1 и М2 достаточно определить координаты a1 и a2, из которых он принимает сигналы.

Радиотелеметрические системы предназначены для дистанционного измерения различных физических или технологических величин на удаленном объекте. Таким объектом может быть, например, космический корабль, на котором необходимо измерять давление, температуру среды, биологические параметры космо­навтов, параметры, характеризующие состояние различных технических устройств.

Как правило, телеметрическая система бывает многоканальной, т. е. позволяет одновременно следить за изменением многих параметров объекта. Многоканальность может быть осуществлена разными путями, но наиболее распространенными являются способы временного и частотного разделения.

В первом случае последовательные временные интервалы («циклы») Тц подразделяют на канальные интервалы Тк (рис. 1.30, а). На каждом канальном интервале отправляют сигналы, несущие значение соответствующего параметра (1,2). Через время Тц чередование параметров и соответствующих им интервалов Тк повторяют. Число канальных интервалов должно быть немного больше, чем число одновременно контролируемых параметров. Это связано с необходимостью иметь каналы для передачи синхронизирующих сигналов, «упорядочивающих» отсчет интервалов в передатчике и в приемнике канальных сигналов, и каналы для передачи служебных сигналов, управляющих работой аппаратуры.




Рис. 1.30. Принцип создания многоканальности при временном уп­лотнении:

a- отправление импульсов сигнала; б - передаваемая функция m(t)


Сигналы, несущие сообщение о значении измеряемых параметров, становятся, очевидно, импульсными, причем длина сигнала Тс не может быть больше интервала Тк, а период их повторения для каждого параметра равен Tц. Это означает, что вместо передачи текущих значений некоторого параметра m(t) (рис. 1.30,6) передают его мгновенные так называемые выборочные значения m(k Tц). Но не означает ли это, что при пере­даче теряется информация о законе изменения функции m(t)? Оказывается, что нет.

Если период отсчетов (время цикла Гц) не превышает 1/(2/ Fв), где Fв — высшая частота в спектре m(t), т. е. если




То возможно точное восстановление всего колебания.

При частотном разделении передатчик генерирует ряд гармонических колебаний различных частот, называемых под несущими колебаниями, каждое из которых модулируется одним из параметров по амплитуде, фазе или частоте (см. рис. 1.19). Полученная сумма модулированных поднесущих колебаний в свою очередь модулирует несущее колебание, которое и передается по телеметрической радиолинии.

В точке приема несущее колебание детектируется, в результате чего восстанавливается сумма модулированных поднесущих колебаний. Затем их разделяют фильтрами, настроенными на соответствующие частоты и после этого уже выделяют сообщения – функции изменения параметров на контролируемом объекте.



Рис. 1.31. Принцип создания многоканальности при частотном уплотнении


Такие процессы упрощенно показаны на рис. 1.31 для случая трех параметров. Имеем три различных сообщения с высшими частотами соответственно Ωb1 Ωb2, Ωb3 (рис. 1.31, а). Спектр, полученный при амплитудной модуляции этими сообщениями трех поднесущих колебаний с частотами ωп1, ωп2, ωп3. имеет вид, представленный на рис. 1.31, б. Результат модуляции несущего колебания с частотой ωн суммой трех модулированных поднесущих колебаний дан на рис. 1.31, в.

Спектр детектированного несущего колебания в точке приема аналогичен модулированному спектру поднесущих колебаний. На рис. 1.31, г показаны передаточные характеристики фильтров K1, K2, и K3. Они настроены на частоты ωп1, ωп2, ωп3 и имеют полосы пропускания, достаточные для выделения спектров поднесущих колебаний.

Выходные колебания этих фильтров порознь детектируются, в результате чего на выходах детекторов имеются колебания, Соответствующие передаваемым параметрам (при этом неизбежны искажения, обусловленные помехами в радиолинии).

В зависимости от способа создания многоканальности, видов модуляции, типов сигналов существуют разнообразные телеметрические системы.

Системы радиотелеуправления являются в настоящее время одними из самых распространенных систем, используемых в различных областях техники. Так, весьма интересна по содержанию и техническим средствам решения задача управления движе­нием космического корабля (КК). Для определенности рассмотрим задачу коррекции орбиты околоземного КК.

Наземные измерительные пункты (станции слежения)





Рис.1.32.Структурная схема си­стемы радио телеуправления:

1 – каналы управления; 2 – каналы передачи данных; 3 – каналы контроля параметров

Напомним, что движение корабля в свободном полете происходит в основном под действием взаимного тяготения масс Земли и космического корабля. Орбита корабля представляет собой эллиптическую кривую (в предположении малости прочих сил, например сопротивления атмосферы), параметры которой и ее положение в пространстве определяются начальными условиями вывода корабля в режим свободного движения. Такими условиями являются расстояние до центра тяготения (или высота над поверхностью Земли), значение и направление вектора скорости в момент выключения двигателей ракеты-носителя. Требуемые значения параметров орбиты не могут быть выполнены точно, поэтому реальная орбита в лучшем случае лишь близка к расчетной. Кроме того, она постепенно изменяется из-за действия ряда дополнительных сил, хотя и малых, но при длительных полетах заметно влияющих на движение околоземного корабля. Следовательно, необходима коррекция орбиты.

Контроль параметров реальной орбиты, выработку команд на ее коррекцию, а также контроль за работой агрегатов и систем, установленных на борту КК, выполняет командно-измерительный комплекс (КИК), схематически изображенный на рис. 1.32. Он объединяет в своем составе Центр управления полетом, а также измерительные пункты, расположенные в различных районах земного шара, в том числе на экспедиционных судах. Главный зал Центра с пультами контроля, связи и управления, а также системы отображения различной информации, включая большой телевизионный экран, нередко можно видеть в программах передач Центрального телевидения.

Все системы, входящие в КИК, связаны линиями радиосвязи, обеспечивающими взаимодействие систем КИК и систем корабля, передачу и прием измерительной информации, команд коррекции. Кроме того, корабль поддерживает регулярную двустороннюю видеотелефонную связь с Землей. Экипажи кораблей ведут телерепортажи из космоса.

Наземные измерительные пункты являются сложными автоматизированными системами. Антенны наземных измерительных устройств предварительно наводят в направлении ожидаемого появления КК- Для этого используют точные баллистические расчеты, проводимые в Центре управления, и точную синхронизацию работы измерителей и бортовых систем. За короткое время, пока КК находится в зоне надежной радиовидимости измерительного пункта, должно быть обеспечено его обнаружение и проведено измерение параметров движения. Для этого используют режим работы с активным ответом, при котором зондирующий сигнал радиолокатора ретранслируется (переизлучается) бортовым приемо-передающим устройством корабля. Такой «активный ответчик» на борту необходим для надежной работы наземных измерительных систем при расстояниях, с которыми приходится иметь дело в космосе.

Для повышения точности используют наземные антенны с большой площадью раскрыва, имеющие весьма узкую диаграмму направленности излучения и приема. Прецизионные поворотные устройства таких антенн имеют автоматизированный привод программного наведения и слежения. Данные радиолокационных наблюдений (дальность, углы прихода ответного сигнала, их производные, если необходимо) передают по линиям связи в Центр управления полетом. Там они подвергаются обработке совместно с данными других измерений, анализу и сопоставлению с расчетными. В результате вырабатываются радиокоманды на коррекцию траектории движения.

Сущность команды состоит в передаче в закодированной форме данных об интервале времени, на которое должен быть включен двигатель бортовой корректирующей установки, направлении тяги, создаваемой двигателем, и моменте его включения. После проведения коррекции параметры новой орбиты должны быть вновь измерены и сопоставлены с расчетными. Нередко целью управления КК является его сближение с орбитальной космической станцией с последующей стыковкой. Осуществить такое сближение с помощью только наземных средств управления не представляется возможным, поскольку требуемая при этом точность управления оказывается очень высокой. Это следует из того, что конечной целью сближения является жесткое механическое соединение корабля и станции с помощью специальных механических захватов. Для этого корабль и станция к моменту стыковки должны находиться в непосредственной близости, быть определенным образом ориентированными и иметь практически нулевую скорость относитель­ного движения. Поэтому наземные радиоэлектронные средства решают эту задачу частично: они выводят КК в область, где бортовые автоматические радиоэлектронные устройства (либо члены экипажа) берут на себя дальнейшее управление сближением.

Созданные системы управления позволяют с высокой надежностью осуществлять в космосе поиск станции с помощью аппаратуры корабля, проводить измерение параметров их относительного движения и вырабатывать необходимые команды на коррекцию закона сближения.


^ 1.10 ПРИМЕР УСТРОЙСТВА РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ: СИСТЕМА ТЕЛЕВИДЕНИЯ


Рассмотрим более подробно принципы построения телевизионной системы, которая, с одной стороны, является широко распространенной, а с другой — типичной для других РТС по сложности взаимодействия отдельных ее частей.

По назначению телевизионные системы (ТВС) могут быть вещательными (черно-белыми или цветными) или связными (наземными, космическими). Их применяют в промышленности, для научных исследований, в медицине, при геологических или подводных наблюдениях, для астронавигации, наблюдений за атмосферой в системе службы погоды.

Принцип передачи двумерного (или трехмерного) изображения был рассмотрен в § 1.9. Теперь обратимся к структурной схеме телевизионного передатчика и происходящим в ней процессам (рис. 1.33).

Передающая трубка за счет построчной развертки превращает освещенность элементов изображения (спроектированного на фоточувствительную пластину трубки — мишень) в электрические сигналы, которые усиливаются видеоусилителем и через сумматор, где к ним добавляются синхронизирующие импульсы, поступают на модулятор и модулируют несущее колебание, поступающее от высокочастотного генератора. После усиления по мощности эти сигналы излучаются через передающую антенну. Для построчной развертки изображения на передающую трубку подают периодическое линейно растущее напряжение от генератора строчной развертки (аналогично обычному осциллографу), и напряжение кадровой развертки, которое периодически вызывает сравнительно медленное движение развертывающего луча сверху вниз, а затем — быстрое перемещение вверх, к первой строке (в данной схеме не рассмотрен процесс черезстрочной развертки).




Р


ис. 1.33 Структурная схема телевизионного радиопередатчика

Генераторы строчных и кадровых синхронизирующих импульсов создают П-образные импульсы, добавляемые к сигналам в сумматоре. Аналогично генерируются гасящие строчные и кадровые импульсы, которые «закрывают» передающую трубку на интервалы возврата лучей от конца предыдущей строки к началу следующей, а также при смене кадров.

Так как синхронизирующие и гасящие импульсы должны быть строго согласованы во времени, то все они создаются путем преобразования колебаний от одного высокостабильного задающего генератора.

На приведенной структурной схеме не изображен канал пе­редачи звукового сопровождения. В целом он аналогичен устройству системы связи, описанной

в § 1.7.




Рис. 1.34. Схема устройства суперортикона


В современных вещательных ТВС применяется амплитудная модуляция видеосигналами изображения и частотная модуляция звуковыми сигналами. При этом при амплитудной модуляции полностью излучается лишь верхняя боковая полоса, а нижняя почти полностью подавляется в целях сужения полосы частот. Это нарушение спектра почти не сказывается на качестве изображения.

Наиболее интересным блоком схемы 1.33 является передающая трубка. На рис. 1.34 упрощенно показано устройство одной из наиболее распространенных передающих трубок – суперортикона.

Изображение проецируется на полупрозрачный фотокатод l, эмиттирующий электроны со всей поверхности в соответствии с яркостью элементов отображения. Эти электроны притягиваются мишенью 4, изготовленной из тонкой (0,1 мм) стекловидной, но проводящей ток пластины. Хотя электроны, вылетавшие из фотокатода, ускоряются специальным электродом 2 и достигают мишени с большой скоростью, они не вызывают вторичной эмиссии электронов в сторону фотокатода благодаря наличию тонкой экранирующей сетки 3, установленной перед мишенью на расстоянии нескольких сотых долей миллиметра. В мишени создается интенсивный вторичный поток электронов в соответствии с «потенциальным рельефом» мишени, т. е. с распределением положительных зарядов и напряжений, повторяющих распределение освещенности фотокатодов. Этот поток электронов при­водит к изменению электронного потока в развертывающем луче, создаваемом в электронной пушке 9, фиксируется и разверты­вается вдоль строк и кадров отклоняющими устройствами (на рисунке не показаны).

Очень важно, чтобы электронный луч не вызывал вторичной эмиссии из мишени. Для этого около мишени электроны резко замедляются с помощью тормозящего электрода 5. Часть электронов, попав на мишень, нейтрализуют ее положительный за­ряд. Большинство же, отражаясь от нее, как от зеркала, создают обратный ток к электронной пушке вследствие большого положительного напряжения на анодах 6 и 7, 8. Достигая первого анода 8, они с большой скоростью ударяются об него, вызывая вторичную эмиссию электронов. Этот поток электронов усиливается в фотоэлектронном умножителе 10, выход которого присоединен к нагрузочному резистору Rн.

Пройдя путь, согласно структурной схеме телевизионного передатчика видеосигналы излучаются передающей антенной и попадают в телевизионный приемник.



Рис. 1.35. Структурная схема телевизионного радиоприемника


Рассмотрим его упрощенную структурную схему (рис. 1.35). Электромагнитное поле, преобразованное приемной антенной в напряжение, усиливается усилителем радиосигналов общим для сигналов изображения и звука. Так как приемник супергетеродинный, то в преобразователе частоты ПЧ несущие частоты понижаются. Затем происходит разделение сигналов изображения и звука и их усиление в усилителях промежуточной частоты УПЧ видеосигналов и звука соответственно. После детектирования и усиления видеосообщения попадают в кинескоп — приемную телевизионную трубку, а звуковые — в громкоговоритель Гр.

В кинескопе генераторы строчной и кадровой разверток управляют движением электронного луча. Синхронность разверток приемника с развертками передатчика обеспечивается тем, что моменты начала линейно растущих напряжений разверток определяются синхроимпульсами, которые были выделены из сигнала в селекторе синхроимпульсов.

Гасящие строчные и кадровые импульсы управляют током луча кинескопа, а генераторы разверток — движением сфокусированного луча, вызывающего свечение экрана трубки. Видеосигналы поступают на управляющий электрод, изменяющий силу тока в луче, пропорционально которой изменяется яркость свечения экрана. Из-за инерционности глаза возникает впечатление непрерывно движущегося изображения.

Здесь были рассмотрены принципы устройства телевизионных передатчика и приемника (12 на рис. 1.36). Однако вся вещательная телевизионная система существенно сложнее. Ее достаточно полная структурная схема приведена на рис. 1.36.




Рис. 1.36. Структурная схема вещательной телевизионной системы

Телевизионные передачи могут производиться из студии или внестудийно. В первом случае используют студийную камеру 1 или телекиноаппаратуру 9, состоящую из кинопроектора и передающей трубки. На современных телецентрах может быть несколько студий, площадь которых достигает 1000 м2. Студии оборудованы соответствующим количеством аппаратуры.

Сигналы изображения (видеосигналы) поступают в камерные каналы 2, где их подготавливают для подачи на модулятор передатчика, а именно сигналам придают необходимые значения, служебные импульсы и т. д. Здесь же производят непрерывный контроль всех параметров полных видеосигналов.

Внестудийные передачи проводят с помощью передвижной телевизионной станции (ПТС) 8. Сигналы изображения поступают на телецентр по ультракоротковолновой линии 7, приемная часть которой 6 располагается на башне телецентра. Видео­сигналы от разных передающих трубок («камер») поступают на модулятор передатчика 10 через линейный микшерный канал 4, которым управляют со специального режиссерского пульта 3. При необходимости любой видеосигнал может быть записан на видеомагнитофон 5, а затем снова через микшерный канал подан на модулятор передатчика.

Телевизионный передатчик 10 имеет мощность в несколько десятков киловатт. Однако дальность его действия ограничена расстоянием прямой видимости (вследствие применения метровых волн). Так, передающая антенна станции им. 50-летия Октября Москве размещается на известной Останкинской башне высотой в 540 м. Зона ее уверенного приема достигает 150 км.

С помощью цепи сравнительно маломощных (от единиц до сотен ватт) ретрансляторов 11 дальность передачи может быть увеличена

Телевизионная сеть предусматривает возможность обмена программами между городами и странами. В этом случае используют аппаратуру междугороднего телевидения 15, которая подготавливает видеосигналы для передачи по кабельной или радиорелейной междугородней линии 14 на удаленный телевизионный передатчик 13, аналогичный передатчику 11. Передачи телевидения могут проводиться также через ретрансляционные системы, расположенные на спутниках связи (типа «Молния»), с помощью радиосистемы «Орбита». Расстояние передачи при этом не ограничено.

Орбита спутника — вытянутый эллипс с апогеем около 40 000 км. При этом вся территория СНГ облучается передатчиком-ретранслятором в течение 8—10 ч на каждом витке. Мощность передатчика на борту спутников связи составляет несколько десятков ватт.

С помощью международной системы «Интервидение» (которой пользуются восемь социалистических стран и Финляндия), а также системы «Евровидение» (которой пользуются восемнадцать стран Западной Европы) возможен обмен телепередачами между странами-участниками. Передача программ из стран Америки может производиться через ИСЗ (исскуственные спутники Земли) или через систему «Евровидение», связанную с системой «Интервидение».

Диапазон возможностей телевизионной вещательной системы постоянно расширяется. Появилось новое направление в технике телевидения — космовидение. Нашей стране здесь принадлежит несомненный приоритет.

Телевизионные приемники 12 являются устройствами в ос­новном индивидуального пользования, имеющими, как правило, коллективные приемные антенны. Телевизионные приемники, выпускаемые в СНГ, могут принимать изображения в одном из 12 каналов (несущих частот). Однако применение телевиде­ния этим не ограничивается.

В практике все чаще возникает необходимость в передаче цветного изображения (например, при передаче произведений искусства), т. е. в осуществлении цветного телевидения. В его основе лежит так называемая трехкомпонентная теория цветного зрения, согласно которой для создания любого цвета достаточно «смешать» только три: красный, синий и желтый (или зелёный). На передатчике эти три изображения образуются с помощью соответствующих цветных фильтров. Конструкция приемной трубки усложняется тем, что свечение каждой точки ее поверхности должно состоять из трех элементов, возбуждае­мых отдельными электронными лучами.

Телевидение широко применяют в металлургии для управления прокаткой, вакуумной разливкой стали и рядом других горячих процессов; для осмотра внутренних поверхностей нефтяных и газовых скважин; на железнодорожном транспорте для контроля состояния путей и управления маневрированием составов; на атомных электростанциях при дистанционном осмотре устройств с повышенным уровнем радиации; при подводных работах, таких, как подъем затонувших кораблей и осмотр корпусов и т. д.

Все большее распространение в промышленности находят телевизионные автоматы. Они могут анализировать телевизионные сообщения, контролировать необходимые параметры и управлять соответствующими исполнительными механизмами. Телеавтомат способен распознавать образы и, например, сортировать объекты по установленным программам.

Применение телевидения в космических исследованиях способствует расширению их возможностей. Впервые оно было использовано на автоматической межпланетной станции «Луна-3», когда была передана карта невидимой с Земли стороны Луны. Телеустановки были использованы и для изучения поверхности на автоматических станциях «Луна-9» и «Луна-13». Медико-биологические исследования на ИСЗ также проводят с использованием средств телевидения. Наряду с радиолокацией ТВС принадлежит важная роль при взаимном маневрировании ИСЗ и стыковке аппаратов.

Область применения телевизионных установок в медицине простирается от демонстрации для больших аудиторий специалистов уникальных операций до эндоскопии, когда проводят исследования внутренних органов человека (желудок, бронхи), полости рта, ушей. В рентгеноскопии телевизионные системы используют для защиты персонала от рентгеновского облучения и увеличения яркости изображения. Они входят в комплекты оборудования для проведения микроскопических исследований, медицинского контроля и диагностики.


^ 1.11 РАДИОТЕХНИКА СЕГОДНЯ


Развитие общей теории радиосистем. Успешное развитие радиотехники в первые годы ее существования было обусловлено в значительной степени отдельными открытиями и изобретениями. Так, были найдены колебательный контур и явление резонанса как средство выделения требуемых сигналов; виды модуляции как способ отправления сообщений; виды детектирования; средства борьбы с помехами. Если существовало несколько способов выполнения одной и той же операции, например детектирования, то путем сопоставления выбирался лучший, причем понятие «лучший» носило полуинтуитивный характер.

Значительным достижением современной радиотехники является создание общей теории построения наилучших (оптимальных) систем. Эту теорию называют еще статистической, так как она основана на вероятностном подходе, вследствие принципиальной необходимости учета помех. (Если бы помех не было, то можно было бы построить систему передачи на любое расстояние при сколь угодно малых мощностях: достаточно было бы только создать в точке приема необходимое усиление.)

Важной особенностью этой теории является то, что понятию «наилучшая система» придан строгий количественный смысл путем введения понятия критерия или целевой функции системы. Такими критериями могут быть, например, минимальная вероятность ошибок при заданных мощностях или наинизшая стоимость системы при заданных значениях ошибок.

Общая теория в ряде случаев позволяет строго математически и однозначно (путем так называемого математического синтеза) найти алгоритм работы системы и ее структурную схему. Полученная такими средствами система называется оптимальной.

Интересным является то, что многие изобретения инженеров, полученные на ранних этапах развития радиотехники, оказались близкими к оптимальным. Однако в ряде случаев общая теория указывает такие пути создания радиосистем с нужными свойствами, которые ранее не были известны.

Дискретная (цифровая) обработка сигналов. В течение длительного периода развития радиотехники инженеры рассматривали непрерывные и дискретные сообщения (например, речевые и буквенные), как принципиально различные. Для них строились разные устройства отправления, приема и последующей обработки. Сигналы же, несущие те или иные сообщения, считались непрерывными функциями времени, они генерировались, усиливались или детектировались с помощью устройств непрерывного действия — ламповых или полупроводниковых устройств.

В настоящее время все большее развитие находит дискретная (или цифровая) обработка сообщений и сигналов. Установлено, что любое непрерывное колебание u(t) (рис. 1.39, а) (сообщения, сигналы, помехи) может быть заменено последовательностью чисел. В простейшем случае этой последовательностью могут быть мгновенные выборочные значения, как это представлено на рис. 1.39, б. Такая замена называется дискретизацией по времени. Однако можно пойти дальше и заменить каждое выборочное значение (которое может принять любое значение в некоторых пределах) ближайшим целым числом выбранных квантов ∆ (рис. 1.39, в). Эта операция называется квантованием по уровню. Квантованные по уровню дискретные числа можно выразить в двоичной системе счисления и представить последовательностью импульсов и пауз или положительных и отрицательных импульсов, как показано на рис. 1.39, г. Так, квантованное значение u(0) равно 6 (рис. 1.39, в). Поэтому его можно представить в двоичной системе как 00110, чему соответствует последовательность отрицательных (соответствующих 0) и положительных (соответствующих 1) импульсов. Аналогично, например, u(5) =20, а в двоичной системе — 10100. Полученная таким образом последовательность импульсов есть цифровое бинарное представление непрерывного колебания.



Рис. 1.39. К пояснению преобразования непрерывного сообщения в дискретное


Все перечисленные операции технически выполнимы электронными устройствами. Следовательно, между дискретными и непрерывными сигналами нет принципиальной разницы. Цифровые системы обработки сигналов создают удивительное единообразие при построении средств их передачи. Линии и устройства становятся универсальными, более надежными, простыми в производстве и эксплуатации.

Применение ЦВМ в радиосистемах.

Цифровые вычислительные машины являются устройствами, производящими основные арифметические операции с дискретными числами. Однако очень высокая скорость выполнения этих операций (доля мкс), наличие устройств памяти (записи и считывания чисел), устройств автоматического управления опера­циями с помощью заранее составленных последовательностей команд (программ) позволяют использовать ЦВМ для осуществления любых операций, которые можно выразить в математической форме и представить в числах.

Важнейшей особенностью ЦВМ является ее универсальность, т. е. возможность применять данную ЦВМ для выполнения широкого круга операций. Для этого необходимо лишь изменять программу.



Рис. 1.40. Принцип построения радиорелейной линии: 1 – помещение с аппаратурой; 2 – мачта; 3 – рефлектор; 4 – облучатель.

Использование ЦВМ открывает теоретически неограниченные возможности обработки радиотехнических сигналов после представления их в цифровой форме. В ряде случаев целесообразно использование специализированных ЦВМ, построенных так, чтобы выполнить лишь определенный класс операций, встречающихся именно при обработке радиосигналов.

Наиболее часто ЦВМ используют в таких наиболее сложных системах, как радиолокационные и радионавигационные.


32-biznes-prognozi-dlya-rascheta-finansovogo-byudzheta-predpriyatiya-batrin-yu-d-fomin-p-a-osobennosti-upravleniya.html
32-celi-i-funkcii-sistemi-upravleniya-personalom-menedzhment-organizacii-upravlenie-personalom-moskva-infra-m-2008.html
32-dannie-o-rassledovanii-obstoyatelstv-avarij-promishlennaya-bezopasnost.html
32-demograficheskie-tendencii-i-socialnoe-razvitie-3-socialno-ekonomicheskoe-razvitie-subektov-rossijskoj-federacii.html
32-deyatelnost-pedagogicheskogo-kollektiva-po-sozdaniyu-sistemi-vospitatelnoj-raboti.html
32-dolzhnosti-specialistov-gradostroitel-proekta-edinij-kvalifikacionnij-spravochnik-dolzhnostej-rukovoditelej.html
  • lesson.bystrickaya.ru/sakralnaya-geometriya-duhovnogo-cheloveka.html
  • predmet.bystrickaya.ru/shema-vozmozhnih-variantov-vibora-programmi-obrazovatelnaya-programma-gosudarstvennogo-obsheobrazovatelnogo-uchrezhdeniya.html
  • notebook.bystrickaya.ru/instrukciya-ukazat-odin-pravilnij-otvet.html
  • books.bystrickaya.ru/domashnie-hozyajstva-lichnaya-pensionnaya-strategiya-rossiyan-osnovnie-instrumenti-regionalnaya-ekonomika-teoriya-i-praktikan-3-2008.html
  • writing.bystrickaya.ru/glava-11-dari-dmitrij-gluhovskij-metro-2034.html
  • znanie.bystrickaya.ru/53-raschyot-nachalnogo-zvena-kursovoj-proekt-po-discipline-detali-mashin-i-osnovi-konstruirovaniya-kpdm-09.html
  • turn.bystrickaya.ru/otchet-po-samoobsledovaniyu-stranica-3.html
  • esse.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-disciplini-istoriya-politicheskih-i-pravovih-uchenij.html
  • ekzamen.bystrickaya.ru/sobranie-deputatov-andreevo-bazarskogo-selskogo-poseleniya-reshenie-stranica-9.html
  • education.bystrickaya.ru/3-razvitie-psihicheskih-funkcij-v-obuchenii-opredelyayutsya-ih-principialnie-osnovi-i-osobennosti-pokazivaetsya-spektr.html
  • learn.bystrickaya.ru/expertonline-09042012-rinok-npf-v-ozhidanii-reform-monitoring-smi-rf-po-pensionnoj-tematike-10-aprelya-2012-goda.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/ve-shudegov-o-povishenii-roli-gosudarstvennogo-sektora-nauki-v-stimulirovanii-innovacionno-investicionnoj-deyatelnosti.html
  • holiday.bystrickaya.ru/normativnie-osnovi-regulirovaniya-poryadka-provedeniya-zaprosa-predlozhenij-p-v-gladkov-zamestitel-generalnogo-direktora-po-ekonomike.html
  • exam.bystrickaya.ru/vozmezdnoe-okazanie-uslug.html
  • bukva.bystrickaya.ru/predlozheniya-po-ideologii-tehnicheskogo-regulirovaniya-v-oblas-ti-ispolzovaniya-atomnoj-energii.html
  • desk.bystrickaya.ru/osnovi-strahovogo-dela.html
  • turn.bystrickaya.ru/ot-forta-kak-ot-vinta-delovoj-vtornik-valerij-gromak-01042008-012-str-1.html
  • books.bystrickaya.ru/chast-pervaya-glava-2-bal-hishnikov-podlinnaya-istoriya-drexel-burnham-i-vzlet-imperii-musornih-obligacij-pinguin.html
  • prepodavatel.bystrickaya.ru/tema-uchebnogo-kursa-russkaya-literatura-hh-veka.html
  • uchebnik.bystrickaya.ru/vdoklade-posledovatelno-rassmotreni-sleduyushie-osnovnie-voprosi-issledovanie-prirodi-i-mehanizmov-gidrodinamicheskogo-vozbuzhdeniya-vibracii-trubnih-puchkov.html
  • laboratornaya.bystrickaya.ru/rabota-v-zhurnale-mod-mechta-lyuboj-zhenshini-koshmar-lyuboj-zhenshini-dobro-pozhalovat-v-ad-pod-glyancevoj-oblozhkoj-kofe-vsegda-holodnij-i-nevkusnij-stranica-5.html
  • notebook.bystrickaya.ru/kafedra-psihiatrii-i-narkologii-akademicheskij-kalendar-studenta-i-kursa-fakultet-klinicheskoj-psihologii-m.html
  • spur.bystrickaya.ru/l-i-vasilenko-kratkij-religiozno-filosofskij-slovar-stranica-89.html
  • upbringing.bystrickaya.ru/lekciya-sozdanie-tablic.html
  • kontrolnaya.bystrickaya.ru/rabochaya-programma-uchebnoj-disciplini-istoriya-mezhdunarodnih-otnoshenij-napravlenie-032300-62-regionovedenie.html
  • tetrad.bystrickaya.ru/uchebno-metodicheskij-kompleks-disciplini-pravovoedenie.html
  • knigi.bystrickaya.ru/referat-tema-sport-alternativa-pagubnim-privichkam.html
  • occupation.bystrickaya.ru/metodicheskoe-posobie-po-prigotovleniyu-betonnih-smesej-g-zlatoust-stranica-3.html
  • institute.bystrickaya.ru/godovoj-otchet-za-2006-god-oao-obedinennie-mashinostro-itelnie-zavodi-gruppa-uralmash-izhora-polozhenie-obshestva-v-mashinostroitelnoj-otrasli-stranica-5.html
  • tests.bystrickaya.ru/literatura-patologiya-rechi-red-s-s-lyapidevskij-m1971-stranica-4.html
  • tests.bystrickaya.ru/konspekt-3.html
  • uchit.bystrickaya.ru/tema-23-finansovaya-politika-uchebnoe-posobie-dlya-studentov-srednego-professionalnogo-obrazovaniya-ekonomicheskih.html
  • knowledge.bystrickaya.ru/neskolko-zamechanij-o-tom-chto-daet-vnedrenie-instrukciya-po-zapolneniyu-bazi-individualnih-dannih.html
  • notebook.bystrickaya.ru/grizlov-b-v-monitoring-smi-14-maya-2008-g.html
  • lektsiya.bystrickaya.ru/programma-kursov-povisheniya-kvalifikacii-vvedenie-v-teoriyu-i-praktiku-tyutorstva.html
  • © bystrickaya.ru
    Мобильный рефератник - для мобильных людей.