CC BY
77
При комбинированной селекции применяют различные сочетания методов селекции. Комбинированная селекция может быть пространственно-временной, амплитудно-частотной, частотно-временной, пространственно-поляризационно-временной и т.
д. Примером устройства, реализующего амплитудно-частотную селекцию, является ШОУ — широкополосный усилитель — ограничитель — узкополосный фильтр, используется для подавления импульсных помех. [2]
Рисунок 4. Структурные схемы компенсаторов помех
Методы компенсации помех реализуются с использованием вспомогательных приемных каналов, на вход которых поступают помеха и сигнал. В первом случае (рисунок 4, а) система компенсации помех является двухканальной с раздельными входами, во втором случае (рисунок 4, б) система компенсации имеет один вход. Двухканальная система компенсации (рисунок 4, а) состоит из основного канала, в антенну которого поступает смесь сигнала б(Ь) и помехи ц(Ь) , и вспомогательного (компенсационного или опорного) сигнала, антенна которого воспринимает только помеху г|о("Ъ). Помехи опорного и основного каналов связаны функциональным преобразованием ц0(Ь) = £[ц(1)].
На выходе РПУ, осуществляющего линейное преобразование Ь смеси (сигнала и помехи, 1имеем L[s(t)]+L [п(t)] . Если в РПУо удастся осуществить преобразование Ь0 помехи (с помощью регулировки амплитудно и фазочастотных характеристик канала) так, чтобы Ьо [Цо(Ь)] = Ьо { £[ц(Ь)] } = Ь [ц(Ь)], то после вычитания помеха будет полностью скомпенсирована. Для создания основного и опорного каналов обычно используют пространственную селекцию сигнала и помехи. Однако при малом угловом расхождении между источниками сигнала и помехи такая селекция становится невозможной, при этом сигнал принимается не только основным, но и опорным каналом. В результате эффективность рассмотренного I двухканального компенсатора резко снижается, так как в нем наряду с помехой компенсируется и полезный сигнал. [2] У(Ь) = + Ц^) +
где V - добавочный коэффициент равный 0,1;
Z(t) - белый шум;
s(t) - «чистый» сигнал;
n(t) - помеха;
y(t) - «грязный» сигнал.
В результате вычитания y(t) - п (t) помеха частично компенсируется. Рассмотренный компенсатор является составной частью оптимального обнаружителя сигнала на фоне помех о произвольным распределением вероятностей и белого шума. [2]
Тем не менее компенсация помех возможна и без привлечения пространственной селекции — с использованием схемы с одним входом, показанной на рисунке 4, б. В этой схеме блок оценивания помехи (БОП) осуществляет оптимальное выделение помехи п(t) из наблюдаемого процесса, формируя на выходе оценку данной помехи п(t) .
Оптимальное правило формирования оценки п(t) вытекает из результатов синтеза этого обнаружителя. При построении БОП могут применяться и различные квазиоптимальные устройства выделения помехи. [3] Если в схеме на рисунке 4, б в качестве БОП использовать линию задержки на период повторения импульсов, то получим схему че-респериодной компенсации (ЧПК), широко применяемую при селекции движущихся целей (СДЦ). Эта проблема возникает в связи с необходимостью выделять сигналы движущихся целей, которые наблюдаются на фоне коррелированных пассивных помех, вызванных [отражением зондирующих [сигналов от земной поверхности и других неподвижных объектов. [4]
На данных физических принципах и основаны методы защиты от помех. Но на данных методах прогресс Вне останавливается, с каждым Вгодом изобретают все более умное и продвинутое радиоэлектронное оборудование, передачу и примем сигналов в котором не обходимо огородить от большинства помех.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ю.Г. Сосулин «Теоретические основы радиолокации и радионавигации», г. Москва, изд. Радио и связь, 2003 г. (с. 1-2);
2. Б.А. Никольский «Методы и средства радиоэлектронной защиты» Часть 1, г. Самара, изд. СГАУ, 2004 г. (с. 52);
3. В.А. Денисенко, А.И. Халявко «Защита от помех датчиков и проводов», Научная статья изд. Research Laboratory of Design Automation (RLDA), «Современные технологии автоматизации» URL: http://www.cta.ru
4. А.В. Мартюшин, Курс лекций «Помехоустойчивость систем управления», г. Пенза, ПГУ, 2016 г.
УДК 621.396.7
Кузина А.В., Шнайдер А.Д., Надврбеков Г.Ж. , Лысенко А.В., Аброськин Н.С.
ФГБОУ ВО «Пензенский Государственный университет», Пенза, Россия
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОСВЯЗИ В НАСТОЯЩЕЕ ВРЕМЯ
В данной работе рассмотрены основные диапазоны для обеспечения организации связи, используемые в различных гражданских, а так же военных областях, выделены достоинства и недостатки каждого из них. Кратко рассмотрен вопрос передачи информации на расстоянии посредством электромагнитных колебаний. Ключевые слова:
РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, РАДИОСВЯЗЬ, ПРИЕМОПЕРЕДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИГНАЛ, ДИАПАЗОН, МОДУЛЯЦИЯ, МАНИПУЛЯЦИЯ, ДИСКРЕТНЫЕ СИГНАЛЫ, ЧАСТОТЫ ГРАЖДАНСКОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ, НАДЕЖНОСТЬ
В настоящее время, обеспечение радио, радио- задачей общества. Совокупность видов связей или релейной, тропосферной, спутниковой и другими одна из них охватывает широкий диапазон исполь-видами связи является важнейшей и неотъемлемой зования, начиная от одного человека, заканчивая
огромной группой лиц. Очень важную роль связь играет в военном деле в различных звеньях управления, например, стратегическом, оперативном [14] . Так же существуют частоты, выделенные для гражданского пользования. На таких частотах установление связи предназначены для использования в сферах: строительства, охоты, охраны, а так же в быту.
Начало радиоэлектроники было положено во времена открытий в областях электричества и электромагнетизма: с создания первого гальванического элемента, создания радиотелеграфа, что является устройством беспроводной связи, и, конечно же, появлением радио. Первое внедрение радиоприемной станции Попова А.С. произошло в результате аварии на броненосце «Генерал-адмирал Апраксин» 1899 года. Тогда в целях спасательной операции была организована радиосвязь на расстоянии 45 км. Обеспечение радиосвязи было более выгодным и устойчивым, в связи с большим риском прокладки проводной связи и дороговизны [5-7] .
Одним из направлений радиоэлектроники является передача информации на расстоянии посредством преобразования низкочастотного первичного электрического сигнала (ПЭС) в высокочастотный сигнал. В качестве высокочастотного сигнала выступает гармоническое колебание. Один из параметров этого колебания (фаза, амплитуда, частота) подвергается модуляции [8-10]. Модуляции претерпевают непрерывные сигналы - это такие сигналы, которые описываются на большом промежутке непрерывными функциями времени.
А манипуляции происходят с дискретными сигналами, которые имеют конечное значение, ограничены во времени. Любой сигнал можно дискрети-зировать путем описания функциями с конечным множеством значений на определенном интервале времени [11,12].
Существуют следующие виды модуляций: амплитудная, фазовая, частотная, однополосная, а так же манипуляций: относительная фазовая телеграфия (ОФТ), двойная частотная телеграфия (ДЧТ), абсолютная фазовая телеграфия (АФТ). Наиболее широко используемой является однополосная модуляция (ОМ).
Принцип построения любой радиостанции зависит от ее основных характеристик: избирательность приемника, диапазон частот, мощность передатчика, уровень помехоустойчивости, виды работы и другие. Исходя из предназначения радиостанции, они могут различаться по схемному исполнению, конструкцией, но, не смотря на это, построение основывается на совместной схеме. Она удовлетворяет таким параметрам как: миниатюризация элементной базы, а так же ее сокращение (уменьшение массы и габаритов), простота в управлении. В такой схеме одни и те же элементы участвуют как в приемном, так и в передающем тракте, поэтому они являются симплексными, т.е. тракты работают поочередно на одной рабочей частоте.
В военном деле для обеспечения и организации радиосвязи используют радиостанции метрового (УКВ) и декаметрового (КВ) диапазона волн. Более широко используется УКВ диапазон по ряду причин: распространение метровых волн не зависит от времени суток и года;
меньший размер некоторых блоков в отличие от станций более длинных волн;
широкий диапазон частот, что позволяет беспрепятственной работе большому числу радиостанций;
отсутствие взаимных помех; надежность и устойчивость радиосвязи. Но стоит заметить, устойчивой и надежной радиосвязь данного диапазона будет обеспечиваться на небольших расстояниях и равнинных местностях.
Радиостанции УКВ диапазона, носимые или возимые, отличаются простотой в управлении, а так же высокой надежностью составляющих (кроме аккумулятора). Некоторые носимые радиостанции имеют сравнительно большой вес, например, Р-159 около 19 кг (рис.1), что является незначительным, но минусом.
Рисунок 1 - Носимая радиостанция Р-159
Основной недостаток КВ диапазона является его неустойчивость, которая определяется схемотехникой цепи гетеродина и его элементов. Не смотря на это, свою популярность данный диапазон находит при организации прямых связей на трассах с малыми энергетическими затратами на дальние расстояния, так же обеспечение возможно в гористой местности. В настоящее время, нельзя сказать, что обеспечение связью КВ диапазона надежно. Высокая загруженность порождает взаимные помехи между радиостанциями, так же влияют промышленные, космические, атмосферные шумы. Связь без помех в данном диапазоне может быть обеспечена при устойчивом состоянии ионосферы в дневное время и нижней части диапазона, так как при переходе от дня к ночи их рассеяние увеличивается.
В быту, строительстве, охоте, как правило, эксплуатируются рации, такие как: Motorola GP340, Yaesu FT-60R, Roger KP-14. К диапазонам для гражданских нужд относят:
PMR - разрешен для свободного обмена, предназначен для связи в быту, не требует специальной лицензии, всего 8 каналов;
LPD - допускается использование маломощных устройств (до 10мВт) с ограничениями, 69 канальный;
CB - имеет преимущество при использовании как в лесу, так и в пересеченной местности относительно двух представленных выше диапозонов, предназначен для связи между зданиями, наводными и транспортными средствами.
Рисунок 2 - Пример рации с экстремальной защитой
Существуют так же рации с экстремальной защитой (Motorola TLKR-T80 Extreme), которые характеризуются очень высокой надежностью (рис. 2). Как пишут производители: корпус рации со степенью защиты IP55 обеспечивает надежную защиту от попадания пыли, влаги и грязи внутрь рации, это позволит пользоваться устройством даже во время дождя, а также при попадании брызг воды с любых направлений.
Стоит отметить, что радиостанции, рации и другие приемопередающие устройства,
используемые в сетях гражданского назначения, не имеют жестких требований к надежности. Данным требованиям должна соответствовать аппаратура специального назначения. Она наиболее подвержена сложным климатическим условиям и механическим воздействиям. Для категории устройств, которые предназначены эксплуатироваться в экстремальных
условиях, предусмотрены определенные меры по обеспечению заданной высокой надежности. К ним относятся:
выбор высоконадежной элементной базы с стабильными характеристиками;
четкая формулировка условий эксплуатации аппаратуры;
технологический процесс, обеспечивающий минимизацию дефектов устройств,а так же испытания выявляющие их.
При соблюдении вышеуказанных мер следует сокращение времени на промежуточное техническое обслуживание и обепечение бесперебойной работы устройства.
Таким образом рассмотренные приемопередающие устройства находят свое применение в различных областях общества и занимают важную роль при организации и обеспечении связи.
ЛИТЕРАТУРА
1. Нефедов В.И., Сигов А.С. Основы радиоэлектроники и связи. 2009. 728 с.
2. Лысенко, А.В. Анализ особенностей применения современных активных систем виброзащиты для нестационарных РЭС / А.В. Лысенко, Г.В. Таньков, Д.А. Рындин // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2013. Т. 2. С. 155-158.
3. Программа инженерного расчёта температуры перегрева кристалла электрорадиокомпонента и его теплоотвода / Н.В. Горячев, А.В. Лысенко, И.Д. Граб, Н.К. Юрков // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 340.
4. Заморока А.Н.Основы любительской радиосвязи. 2015 г.462 с.
5. Методы повышения точности прогнозирования показателей надежности наукоемких сложных электронных систем / Н.К. Юрков, А.В. Затылкин, С.Н. Полесский, И.А. Иванов, А.В. Лысенко // Современные информационные технологии. 2014. № 19. С. 183-187.
6. Лысенко, А.В. Методика моделирования внешних механических воздействий на бортовую РЭА /
A.В. Лысенко, Е.А. Данилова, Г.В. Таньков / Инновации на основе информационных и коммуникационных технологий. 2013. Т. 1. С. 226-228.
7. Лысенко, А.В. Анализ современных систем управления проектами / А.В. Лысенко // Труды международного симпозиума Надежность и качество. 2012. Т. 1. С. 371-372.
8. Влагозащитное покрытие печатных узлов в датчике утечки воды / А.Г. Белов, В.Я. Баннов,
B.А. Трусов, И.И. Кочегаров, А.В. Лысенко, Н.К. Юрков // Современные информационные технологии. 2014. № 19. С. 265-272.
9. Автоматизированная многоканальная виброиспытательная установка / А.В. Лысенко, А.В. Затылкин, Д.А. Голушко, Д.А. Рындин, Н.К. Юрков // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2012. № S. С. 83.
10. Лысенко, А.В. Конструкция и методика расчета гибридного виброамортизатора с электромагнитной компенсацией / А.В. Лысенко, А.В. Затылкин, Н.А. Ястребова // Вестник Пензенского государственного университета. 2013. № 4. С. 73-78.
11. Коновалов, А.В. Программная реализация нейронной сетис использованием нейронов с модулем памяти / А.В. Коновалов, А.В. Лысенко, Н.В. Горячев // XXI век: итоги прошлого и проблемы настоящего плюс. 2015. № 4 (26). С. 60-67.
12. Лысенко, А.В. Методика моделирования влияния внешних механических воздействий на динамические параметры РЭА в среде MATHCAD / А.В. Лысенко // Современные наукоемкие технологии. 2014. № 5-1. С. 68-69.
УДК 621.396
Новиков А.К., Горячев Н.В., Кочегаров И.И., Трусов В.А., Бростилова Т.Ю.
гФГБОУ ВО «Пензенский Государственный университет», Пенза, Россия
ОБЗОР МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ ОБЩЕГО НАЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Одним из этапов в разработке любой встраиваемой системы является выбор необходимых компонентов и комплектующих, которые обеспечат достаточные производительность и функционал встраиваемой системы исходя из требований, предъявляемых в техническом задании. Встраиваемые системы могут быть построены на базе микропроцессорного ядра, выполняющего управляющую программу, либо быть реализованы только из программируемой логической интегральной схемы (ПЛИС) без микропроцессорного ядра. Для микропроцессорных систем одним из основных действий на этапе их разработки является выбор микроконтроллера с учетом технического задания и огромного количества факторов.
Основным критерием выбора микроконтроллера служат системные требования: быстродействие и производительность, позволяющая обрабатывать системные запросы в течение всего времени жизни системы, количество требуемых манипуляций для обработки данных, возможность управления по прерываниям, количество управляемых устройств (битов ввода/вывода), необходимость и количество программной, регистровой, оперативной и ЕЕРЯОМ
памяти. Также определяются устройства, которыми нужно управлять: терминалы, выключатели, реле, клавиши, сенсоры (температура, влажность, давление, освещенность, напряжение и т.д.), звуковые устройства, визуальные индикаторы (жидкокристаллические, светодиодные), аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи. В перечень требований также входят необходимые напряжения питания системы и отказоустойчивость и необходимость автономности источника питания, определяется форм-фактор системы с ее геометрическими, массогабаритными и электромагнитными характеристиками, требованиями и ограничениями, предъявляемыми к системе в зависимости от условий окружающей среды, таким как военные условия, температура, влажность, атмосфера (взрывоопасная, коррозийная и т.д.), давление, высота и многие другие.
Разнообразие производителей и широкая номенклатура различных моделей микроконтроллеров позволяют осуществить правильный подбор, исходя из экономической целесообразности и требований технического задания проектируемой системы.
