Радиотехнические системы специального назначения. Системы связи

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Сибирский федеральный университет 
 
 
 
 
 
 
 
 
С. П. Панько, Е. Н. Гарин, В. В. Сухотин 
 
 
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ  СИСТЕМЫ  
СПЕЦИАЛЬНОГО  НАЗНАЧЕНИЯ 

 
СИСТЕМЫ  СВЯЗИ 
 
 
Рекомендовано ВУНЦ ВВС «Военно-воздушная академия имени 
профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина» (г. Воронеж) в качестве 
учебника для курсантов (студентов) учебных военных центров (военных 
кафедр, факультетов военного обучения) при высших учебных заведениях 
Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, обучающихся по специальностям: 11.05.01 – «Радиоэлектронные системы 
и комплексы», 11.05.02 – «Специальные радиотехнические системы» 
и 11.05.03 – «Применение и эксплуатация средств и систем специального 
мониторинга», рег. № 065 от 27 июня 2019 г. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Красноярск 
СФУ 
2019 

УДК 621.39(07) 
ББК  32.88я73 
П168 
 
Р е ц е н з е н т ы: 
А. И. Перов, доктор технических наук, профессор; 
И. Н. Ищук, доктор технических наук, доцент 
 
 
 
 
 
 
Панько, С. П. 
П168 
 
Радиотехнические системы специального назначения. Систе
мы связи : учебник / С. П. Панько, Е. Н. Гарин, В. В. Сухотин. – 
Красноярск : Сиб. федер. ун-т, 2019. – 340 с. 
ISBN 978-5-7638-4014-8 
 
В учебнике рассмотрены общие сведения о современных методах и системах передачи информации, основных тактико-технических характеристиках, сигналах и помехах, статистических методах обнаружения сигналов, 
вероятностях ошибок и протоколах передачи в спутниковой и беспроводной 
связи. 
Предназначен для курсантов (студентов) учебных военных центров (военных кафедр, факультетов военного обучения) при высших учебных заведениях 
Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, обучающихся по специальностям: 11.05.01 – «Радиоэлектронные системы и комплексы», 11.05.02 – «Специальные радиотехнические системы» и 11.05.03 – «Применение и эксплуатация средств и систем специального мониторинга», 
а также может быть использован для изучения соответствующих дисциплин 
студентами радиотехнического направления в гражданских вузах и аспирантами, занимающимися научными исследованиями в области передачи информации. 
 
Электронный вариант издания см.: 
УДК 621.39(07) 
http://catalog.sfu-kras.ru 
ББК 32.88я73 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-7638-4014-8 
© Сибирский федеральный 
университет, 2019  

Введение 

3 

ВВЕДЕНИЕ 
 
 
Передача информации по каналам различной природы с высокими 
скоростью, достоверностью и гарантированной защитой от несанкционированного доступа представляет большой интерес для специалистов военной или иной приравненной к ней службе в области специальных радиотехнических систем.  
Основное направление подготовки специалистов в этой сфере заключено в усвоении основ разработки и согласования технических заданий, выполнении проектирования, разработке рабочей конструкторской 
документации, испытаний, сдачи в эксплуатацию разработанных изделий 
и эффективной эксплуатации специальных радиотехнических систем 
и комплексов в интересах прежде всего Министерства обороны РФ. 
Приказом Министерства образования и науки РФ от 11 августа 
2016 г. № 1019 «Об утверждении федерального государственного образовательного стандарта высшего образования» по специальности 11.05.02 – 
«Специальные радиотехнические системы» (уровень специалитета) предусматривается следующая специализация «Прием, анализ и обработка сигналов системами специального назначения», а именно: 
 применение современных средств приема, анализа и обработки 
сигналов;  
 разработка и программная реализация алгоритмов приема, анализа 
и обработки сигналов;  
 модификация базового программного обеспечения средств приема, 
анализа и обработки сигналов;  
 выбор рационального системотехнического решения построения 
средств приема, анализа и обработки сигналов, удовлетворяющих заданным требованиям;  
 разработка предложений о совершенствовании средств приема, 
анализа и обработки сигналов;  
 проведение подбора, изучения, анализа и обобщения научнотехнической информации, нормативных и методических материалов по 
методам приема, анализа и обработки сигналов;  
 проведение анализа и синтеза радиотехнических комплексов специального назначения; моделирования специализированных информационно-измерительных систем. 
Перечисленные теоретические задачи освещаются в данном учебнике для изучения следующих дисциплин: 
1. Радиотехнические системы и комплексы специального назначения.  
2. Построение радиотехнических систем специального назначения. 

Введение 

4 

3. Основы технической эксплуатации радиотехнических систем специального назначения. 
4. Основы теории радиосистем и комплексов управления. 
5. Системы связи. 
6. Основы теории радиосистем передачи информации. 
7. Основы обработки и передачи информации в автоматизированных 
системах управления (АСУ) соединения Военно-воздушных сил (ВВС) по 
военно-учетной специальности «Эксплуатация и ремонт средств автоматизированного управления радиотехническими средствами противовоздушной обороны». 
Материал учебника будет полезен курсантам учебных военных центров (студентам военных кафедр), студентам бакалавриата, магистрантам, 
аспирантам в учебной и научной работе в рамках радиотехнических дисциплин основного либо ознакомительного профилей. Работа с книгой 
предполагает знание читателем всех вузовских дисциплин подготовки по 
направлению «Радиотехника», но в первую очередь − «Радиотехнические 
цепи и сигналы», «Антенны и устройства СВЧ», «Электродинамика и распространение радиоволн», «Устройства приема и обработки сигналов», 
«Устройства генерирования и формирования сигналов», «Цифровая обработка сигналов». Учебник также может быть полезным студентам и аспирантам, обучающимся по радиотехническому направлению в гражданских 
вузах.  
В соответствии с учебными планами дисциплин теоретическое содержание учебника поддерживается лабораторным практикумом, в процессе которого у курсантов появляется возможность сопоставить теоретические и практические результаты. Это обеспечивает высокое качество 
подготовки будущих офицеров Российской армии. 
В основе материала, изложенного в учебнике, лежит не только многолетний опыт авторского коллектива, опирающийся на результаты научных исследований и чтение соответствующих учебных дисциплин в Сибирском федеральном университете, но также и необходимые заимствования из других источников, на которые даны соответствующие ссылки.  
 
 

Краткий исторический очерк 

5 

Глава 1 

 
КРАТКИЙ  ИСТОРИЧЕСКИЙ  ОЧЕРК 
 
 
Проблема передачи информации занимает умы человечества на всем 
пути его развития. В технологиях связи – это и знаменитые барабаны «тамтам» в Африке, и цепочки костров – акустические и визуальные извещатели, и бегуны на длинные дистанции – доставщики сообщений.  
Требования к системам передачи информации росли по мере развития науки и техники, однако, в сущности, они изменились только на количественном уровне. Это объем передаваемого сообщения, скорость передачи, достоверность передачи, дальность действия системы связи. Интересно отметить, что едва ли не всякое новшество, открытое учеными, 
исследовалось на предмет передачи сообщений. Например, вскоре после 
открытия Эрстедом в 1820 г. эффекта, который позднее назвали явлением 
магнитной индукции, были предложены различные системы для электрической телеграфии. Одна их них, не получившая коммерческого распространения, содержала на передающей стороне выключатели по числу букв 
в алфавите и источник питания, соединительные провода, а на приемной 
стороне компасы, также по количеству букв. Когда на передающей стороне 
замыкался один из выключателей, то на приемной стороне стрелка компаса, установленного возле одноименного провода, отклонялась, поскольку 
в проводнике протекал ток. Это позволяло передавать сообщения на большие расстояния с высокой по тем временам скоростью передачи.  
Поистине революционным событием 
стало 
технические 
решение, 
найденное А. С. Поповым и несколько 
позднее итальянцем Г. Маркони, позволяющее 
передавать 
информацию 
беспроводным путём на основе использования 
радиоволн. 
Приемник 
А. С. Попова («грозоотметчик», как он 
сам его называл, так как прибор реагировал на грозовые разряды) был основан на свойстве металлических порошков или опилок, которыми заполняется 
когерер, изменять сопротивление под воздействием высокочастотных 
электромагнитных колебаний (говорят, что опилки или частицы порошка 
«слипаются»). (Попов, А. С. О беспроволочной телеграфии: сб. статей, 

 
 
Рис. 1.1. Александр Степанович Попов 

Глава 1 

6 

докладов, писем и др. материалов / А. С. Попов; под ред. А. И. Берга. – М. : 
Физматгиз, 1959). Когда высокочастотный импульс проходит по цепи 
«антенна А – когерер – заземление З», то сопротивление когерера резко 
уменьшается и срабатывает реле 1. Через нормально разомкнутый контакт 
К реле 1 включается реле 2, функция которого сводятся к извещению слушателя ударом молоточка М по звонку Зв и механическому встряхиванию 
когерера для подготовки к приему следующего сигнала. Питание приемника осуществляется от батареи Б. В процессе экспериментов по беспроводному радио А. С. Попов обнаружил еще одно явление: экранирование 
металлическим препятствием (кораблем) электрического сигнала, если 
препятствие оказывалось на пути распространения радиоволны.  
 
 

 
 
Рис. 1.2. Функциональная схема  
«Грозоотметчика» А. С. Попова 
 
 
А. С. Попов докладывал о результатах своих исследований на заседании Русского физико-химического общества 7 мая 1895 года. В заключительном слове он сказал: «Могу выразить надежду, что мой прибор при 
дальнейшем его усовершенствовании может быть применен к передаче 
сигналов при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет 
найден источник таких колебаний, обладающих достаточной энергией».  
Приоритет открытия А. С. Попова подтверждается документами, однако ранняя смерть нашего соотечественника обеспечила Г. Маркони бесконкурентную работу и позволила добиться ошеломляющих успехов 
в этой области. За это Г. Маркони была присуждена Нобелевская премия 
в 1909 г. Можно не сомневаться, что продолжи А. С. Попов развивать радиоэлектронную сферу передачи информации, он также стал бы Нобелевским лауреатом. 7 мая 1945 года в ознаменование 50-летия со дня изобретения А. С. Попова и вклад радиотехнических войск в Великую Победу 
Верховный Совет СССР принял постановление, по которому 7 мая впредь 
должно было именоваться в нашей стране Днем радио. 

Краткий исторический очерк 

7 

Примерно до середины ХХ века телефонная связь строилась на основе 
воздушных проводных линий, для поддержки которых использовались специальные опоры (рис. 1.3). Понятно, что такие громоздкие конструкции не 
имели перспективы массового распространения. Позднее телефонные провода стали убирать в подземные коммуникации с использованием аппаратуры уплотнения. 
 
 

+
 
 
Рис. 1.3. Мачтовая конструкция с телефонными проводами 
 
 
В основном ранние системы передачи строились по схеме «точка – 
точка», когда абонент обменивался информацией с другим, наперед заданным, корреспондентом. Осуществление связи с другим абонентом требовало перестройки синтезаторов частоты на обеих концах радиолинии. Появление так называемых «магистральных каналов» оказалось возможным 
благодаря развитию методов уплотнения сигналов. Наиболее ярко это проявилось в радиорелейной связи, когда система содержит несколько (до десятка и более) ретранслирующих станций, имеющих ответвления от магистрального потока информации в местах расположения станций для соединения с местной телефонной сетью. Для этого каждая ретрансляционная 
станция снабжается средствами вскрытия адресного поля каждого пакета. 

Глава 1 

8 

Если адрес текущего пакета совпадает с адресным пространством текущего 
географического места, то этот пакет извлекается из магистрального потока, 
отправляется в местную сеть. Каждая из станций располагает антенной системой, размещаемой на мачте высотой до 20–30 и более метров на слабо 
пересеченной местности. Для гористых районов задача размещения ретранслирующих станций часто становится неразрешимой.  
Спутниковая связь имеет конкретную дату своего рождения – 4 октября 1957 года, когда в СССР был успешно произведен запуск первого искусственного спутника Земли (ИСЗ), открывший для человечества космическую эру. Аппарат был выведен на орбиту с перигеем 228 км и апогеем 
947 км. Время одного оборота составляло 96,2 мин. По всей стране была 
развернута сеть наблюдения за первым ИСЗ, включая не только визуальные 
технологии, но и прием радиосигналов. На борту спутника была установлена система терморегулирования, источники энергопитания, два радиопередатчика, работавших на двух длинах волн 7,5 и 15 м и четыре штыревые антенны. Аппарат подавал сигналы в виде импульсов с периодом 1 с. 
Наиболее широко спутниковая связь применяется для передачи сигналов телевидения (ТВ) и радиовещательных станций, систем кабельного 
телевидения в интересах как провайдеров, так и непосредственно индивидуальных пользователей, а также и для персональных коммуникаций в режиме телефонных или компьютерных технологий. Другие области применения включают терминалы с очень малой апертурой (VSAT-терминалы) 
в сетях передачи высокоскоростных данных и сельской телефонии. Требования к скорости передачи информации по спутниковым каналам непрерывно растут.  
В конце XX и начале XXI веков получили распространение технологии беспроводной передачи данных на небольших расстояниях – это сотовая связь в подвижном и фиксированном вариантах и радиочастотная 
идентификация. Одно из новейших направлений развития систем передачи 
информации – когнитивное радио, когда занятие частотного ресурса производится по мере его освобождения другой радиостанцией при минимизации взаимных помех, что обеспечивает максимально эффективное использование выделенной полосы частот. 
Также в последней четверти XX века бурное развитие приобрели волоконно-оптические линии и системы передачи (ВОЛС), обеспечивающие 
скорость передачи до 40 ГГб и более с высокой защитой от несанкционированного вмешательства. К концу 2017 г. на территории России проложено более 50 тыс. км ВОЛС, доступных для передачи информации. В самой 
ближайшей перспективе, учитывая темпы технологического развития базы 
радиоэлектронного оборудования, следует ожидать массированного внедрения оптических технологий не только передачи, но и обработки инфор

Краткий исторический очерк 

9 

мации, что станет качественно новым этапом развития систем передачи 
информации.  
Системы передачи радиолокационной информации играют существенную роль в противовоздушной обороне (ПВО): передается информация о состоянии воздушной обстановки, плановом движении воздушных 
судов, включая гражданскую принадлежность. Радиолокационная станция 
(РЛС), обеспечивающая контроль воздушного пространства, располагается, как правило, на удалении от командного пункта (КП), что приводит 
к необходимости передачи большого объема информации. Важной особенностью использования РЛС в автоматизированных системах управления воздушным движением является необходимость сопряжения с электронной вычислительной машиной (ЭВМ), размещаемой в центре управления воздушным движением (УВД) и удаленной от радиолокационных 
позиций на большое расстояние, вплоть до нескольких тысяч километров. 
Для этого необходимо извлечь полезную информацию из ответного радиолокационного сигнала, преобразовать эту информацию в цифровую форму 
и передать ее в центр УВД. Такие функции выполняют современные системы передачи цифровой информации, которые должны обеспечить высокую достоверность и уменьшить избыточность передаваемой информации. Системы передачи информации классифицируются по принадлежности: звено передачи речевых или автоматических команд к пилоту от 
диспетчера, а также обратного трафика от воздушного средства в центр 
УВД. Радиолокационная информация извлекается в полярной системе координат, в центре которой располагается местная РЛС и передается на узловую РЛС, затем к потребителям более высокого ранга, вплоть до КП 
ПВО страны. На каждом участке к системе передачи информации формулируются специфические требования. Задача передачи управленческой 
и радиолокационной информации приобретает особое значение при использовании подвижных пунктов управления воздушными средствами. 
Любая радиотехническая система передачи информации проектируется на 
основе технического задания (ТЗ), отвечающего техническим требованиям 
на систему. На разработчика возлагается задача по наилучшему проектированию не только с позиций выполнения пунктов ТЗ, но и системной оптимизации разрабатываемой структуры. 
Большую роль в системах передачи играют методы количественного 
сжатия информации с целью снижения объема передаваемого трафика 
и кодирования, обеспечивающих повышение помехоустойчивости и закрытия канала связи от несанкционированного доступа и снятия передаваемой информации. Сжатие информации связано с устранением избыточности и косвенно служит закрытию канала связи, так как алгоритмы сжатия 
тщательно охраняются от использования непосвященными лицами.  

Глава 1 

10 

Сжатие эффективно уменьшает затраты времени на передачу информации, однако в каждом конкретном случае эта задача требует более 
детального изучения. Методы сжатия информации продолжают развиваться несмотря на достигнутые результаты. 
Диапазон частот, используемых в системах передачи информации, 
непрерывно расширяется. Если на заре развития радиотехники использовались в основном длинные и короткие волны, то в начале ХХI века уже 
массово применяются радиоволны диапазонов ГигаГерц (1 ГГц = 109 Гц) 
и даже ТераГерц (1ТГц = 1012 Гц) с длиной волны 0,001–0,3 см. 
 
 
Контрольные вопросы 
 
1. Перечислить и обосновать основные требования к системе передачи информации. 
2. Цель процедуры сжатия информации. 
3. Описать в общем виде систему передачи радиолокационной информации. 
4. Описать работу радиоприемника А. С. Попова.