Материал: 1253

26

Постепенные отказы обусловлены медленным уходом номинальных значений параметров в результате старения или медленного изменения окружающих условий.

Случайные отказы происходят вследствие каких-либо физикохимических процессов в компонентах системы, из-за которых до некоторого момента не изменяются его номинальные параметры, а затем они изменяются резко. Такой отказ имеет место, например, при окислении сварного или паяного соединения проводников, которые не сказываются до тех пор, пока не нарушится электрический контакт между соединёнными деталями и цепь не разорвётся.

Если известна интенсивность случайных отказов элементов системы (среднее число отказов в единицу времени), обозначаемая к , то может быть

вычислена интенсивность отказов системы , которая, в свою очередь, определяет количественную характеристику надёжности – вероятность безотказной работы в течение заданного интервала времени T :

наступает при отказе любого одного элемента, равен сумме коэффициентов к каждого элемента.

Увеличение надёжности систем при данном уровне надёжности элементов возможно в результате либо упрощения схемы и конструкции, т.е. уменьшения количества ненадёжных элементов, либо резервирования элементов, узлов, приборов или системы в целом, либо периодического контроля и профилактического ремонта аппаратуры в процессе её хранения и эксплуатации. Резервированием называют включение в состав аппаратуры избыточных элементов, узлов, приборов и систем, которые берут на себя выполнение функций вышедших из строя.

Профилактический контроль и ремонт повышают надёжность аппаратуры, поскольку, во-первых, уменьшают интервал времени, в течение которого гарантируется требуемая вероятность безотказной работы, во-вторых, позволяют прогнозировать постепенные отказы и установить их причину.

Для эксплуатации обслуживаемой аппаратуры существенное значение имеет также её ремонтопригодность, т.е. удобство доступа к отдельным элементам схемы и их замены, и простота процесса отыскания неисправности, что обеспечивает её быстрый ввод в строй.

Вес, габариты и потребляемая мощность. При проектировании РТС для этих показателей задают предельные значения, при которых должны и могут быть реализованы требования к качеству системы, указанные ранее.

27

Особую важность ограничение по весу, габаритам и потребляемой энергии имеют при размещении радиотехнической системы на подвижных объектах.

С увеличением сложности систем растут вес, габариты и стоимость их производства и эксплуатации. Обслуживание РТС требует включение в состав радиосистем специализированных контрольно-измерительных средств, с помощью которых производиться контроль состояния, отыскания неисправностей и ремонт, что также увеличивает, и иногда во много раз, стоимость, суммарный вес и габариты РТС.

Диапазон изменения окружающих условий для разных типов радиотехнических систем может иметь разные границы. Наиболее лёгкие условия работы имеет аппаратура, размещаемая стационарно в обитаемых наземных помещениях. Значительные изменения условий имеют место при размещении на борту космических и летательных аппаратов. В специфических условиях работают РТС, размещаемые на транспорте.

Конкретные пределы изменений окружающих условий (условий эксплуатации) определяются в зависимости от назначения аппаратуры соответствующими государственными стандартами.

В ряде случаев требования к показателям качества формулируются исходя из вероятности успешного решения поставленной задачи.

Перспективность – способность к удовлетворению потребности общества в течение длительного времени.

Параметры и характеристики РТС регламентируются тактикотехническим заданием на проектировании, которое согласовывается между заказчиком и проектировщиком. Показатели качества РТС могут быть удовлетворены при определённых ограничениях на диапазон частот, интенсивность помех, количество и размещение сторонних радиосредств и др. Многие параметры и характеристики РТС противоречивы, поэтому цель проектирования состоит в поиске такого сочетания показателей качества, при котором достигается оптимум по какому-либо конкретному показателю (например, минимум стоимости, минимум массы бортовой радиоаппаратуры и т.п.).

1.7Повышение эффективности РТС и РЭА при проектировании

На всех этапах создания РТС и РЭА они должны рассматриваться и как объект, выполняющий определённые функции по передаче, извлечению, преобразованию и накоплению информации (сигналов), и как объект производства, и как объект эксплуатации. Особенно это важно на этапе проектирования, когда формируются все основные свойства РТС и РЭА. При этом должна ставиться и решаться задача такого проектирования систем и аппаратуры, при котором минимизируются суммарные затраты, учитывающие проектирование, изготовление и длительное использование. Решение этой задачи в общем виде сталкивается со многими трудностями, поэтому на практике часто раз-

28

деляют её на частные. В качестве возможных путей повышения эффективности при проектировании можно отметить следующие.

1.Оптимизация алгоритмов функционирования РТС, т.е. обеспечение наиболее эффективного выделения требующейся информации из сигнала

вусловиях действия помех и функционирования других систем, что позволяет уменьшить мощность радиопередатчиков при прочих равных условиях.

2.Оптимизация схем – создание схем возможно более простых, с малым числом элементов, использующих дешёвые, просто изготавливаемые элементы и не критичных к отклонениям и нестабильности параметров элементов.

3.Оптимизация конструкции – создание конструкций с возможно меньшими габаритами и массой, устойчивых к действию внешних возмущений, технологичных, удобных и простых в эксплуатации. Для РЭА, размещаемой на объектах для управления которыми предназначена РТС, важнейшей задачей является уменьшение массы бортовой РЭА. Определяется это тем, что для сохранения у объекта установки РЭА тех же характеристик по дальности действия полезной нагрузке, скорости маневренности и т.п., которые он мог бы иметь, если не устанавливать РЭА, требуется заметное увеличение массы объекта, мощности двигателей, расхода горючего.

4.Уменьшение затрат при изготовлении РЭА с заданными электрическими, конструктивными и эксплуатационными параметрами за счёт совершенствования технологии, автоматизации, улучшения организации производства.

5.Уменьшение затрат на эксплуатацию в том числе за счёт автоматизации эксплуатации РЭА и РТС.

6.Создание РТС и РЭА пригодных для использования в течение мно-

гих лет.

7.Вероятностный подход к анализу производственных и эксплуатационных свойств РТС и РЭА на этапе проектирования, минимизация переделок и доработок, выявляемых из опыта изготовления и эксплуатации. Уменьшение количества органов подстройки и регулировки.

1.8Характеристики сигналов и помех в РТС

Радиосигнал в РТС представляет собой узкополосый процесс, т.е. явля-

29

где So t , t - медленно меняющиеся по сравнению с cos ot функции времени, характеризующие амплитудную и угловую модуляции не-

нала на оси частот. Сообщение может содержаться в любом из параметров радиосигнала (см. раздел 1.1).

Мгновенные значения электрической и магнитной составляющих для непрерывной радиоволны определяются выражениями

30

вектором k и радиусом-вектором R точки наблюдения P ; модуль волново-

из этой точки; если Ro - радиус вектора точки P из центра O антенны, то

(весовая функция антенны). Эта функция связана с характеристикой направленности антенны Ga , соотношением, следующим из формулы (1.12):

где Gao - коэффициент направленности антенны.

Сообщения могут содержаться в любом из указанных параметров радиоволны, включая поляризацию. Замети, что в формуле (1.12) предполагается согласование антенны с заданной поляризацией излучения, поэтому в ней не учитывается векторный характер электромагнитного поля.

Принятая приёмной антенной радиоволна создаёт радиосигнал, из которого выделяется сообщение. В РТС извлечения информации параметры

можно определить местоположение цели в пространстве.

Рассмотрим характеристики радиосигнала, описываемого функцией времени (1.11). Если в параметрах радиосигнала содержатся сообщения, ко-

торые представляют реализации случайных процессов, то радиосигнал S t -

также случайный процесс. Его реализация на интервале времени [0,T] характеризуется энергией E :

o

База сигнала B - это произведение его продолжительности T на ши-

ширения спектра сигнала при сохранении его продолжительности T (периода, если сигнал периодический) позволяет снизить спектральную плотность