[10.1] Ответы на контрольные вопросы курса #

1. Как пользоваться ответами

Настоящий материал содержит ответы на все контрольные вопросы курса. Нумерация ответов совпадает с нумерацией вопросов в разделе «Проверьте себя» соответствующей статьи, а формулировки вопросов приведены полностью, поэтому обращение к исходной статье при проверке не требуется.

Порядок самостоятельной работы

1. Изучите статью и сформулируйте ответы письменно, не обращаясь к настоящему материалу.
2. Сверьте свои формулировки с приведёнными ниже.
3. Расхождение в числовых значениях означает ошибку, требующую возврата к соответствующему разделу статьи.
4. Расхождение в формулировке при совпадении существа ответа ошибкой не является.

Обозначения и единицы

Числовые значения в ответах приведены в том же виде, что и в статьях курса. Уровни мощности даются в децибел-милливаттах, усиление антенн — в децибелах [вики] относительно изотропного излучателя [вики]. О различении шкал децибел-ватт и децибел-милливатт сказано в статье 4.1: разница между ними составляет ровно 30 дБ.

2. Модуль 0. Введение

Статья 0.1. О курсе: назначение, структура и порядок освоения

1. Чем задача техника по радиотехническому обеспечению отличается от задачи внешнего пилота?

   Внешний пилот управляет полётом и отвечает за принятие решений в воздухе. Техник по радиотехническому обеспечению отвечает за состояние радиолиний: выбирает частоты и режимы, оценивает радиообстановку района, рассчитывает бюджет линии, обнаруживает воздействие и готовит заключение о возможности выполнения задания. Техник работает преимущественно до вылета и после него, внешний пилот — во время полёта.

2. Какие три вида деятельности объединяет понятие радиоэлектронной борьбы [вики]?

   Радиоэлектронное подавление, радиоэлектронная защита и радиоэлектронная разведка [вики]. Подавление нарушает работу чужих радиосредств, защита сохраняет работоспособность своих, разведка добывает сведения об излучениях. Курс рассматривает подавление и разведку в объёме, необходимом для построения защиты.

3. Какие радиоэлектронные средства входят в состав типовой беспилотной авиационной системы?

   Командная линия, линия телеметрии [вики], линия передачи изображения, приёмник спутниковой навигации. Дополнительно в состав могут входить аппаратура опознавания, ретранслятор и наземное антенное [вики] устройство сопровождения. Перечень радиолиний конкретной системы заносится в паспорт радиолиний по образцу статьи 3.1.

4. Почему раздел о децибелах осваивается раньше расчёта бюджета радиолинии?

   Децибел является рабочей единицей всех последующих расчётов. Бюджет линии представляет собой сложение и вычитание уровней в децибелах, и без навыка обращения с логарифмической шкалой [вики] расчёт превращается в механическую подстановку чисел без понимания результата.

Статья 0.2. Правовые рамки работы с радиоизлучением

1. Чем эквивалентная изотропно излучаемая мощность отличается от мощности передатчика?

   Мощность передатчика измеряется на его выходе. Эквивалентная изотропно излучаемая мощность учитывает усиление антенны и потери тракта: \( P_{эиим} = P_{пер} + G_{ант} - L_{тракт} \). Нормируется именно эквивалентная мощность, поскольку помеховое действие определяется излучением в направлении главного лепестка, а не мощностью на разъёме.

2. Почему замена антенны может привести к нарушению условий использования полосы?

   Потому что нормируется эквивалентная изотропно излучаемая мощность. Замена штыревой антенны на направленную с усилением 12 дБи повышает эквивалентную мощность на те же 12 дБ при неизменном передатчике. Устройство, укладывавшееся в норму, после замены антенны её превышает.

3. Какая полоса частот требует полного отказа от любого излучения и почему?

   Полосы, выделенные для приёма сигналов спутниковой навигации, в том числе 1575,42 МГц. Излучение в них нарушает работу навигационных приёмников в радиусе десятков километров, включая приёмники гражданской авиации и транспорта. Запрет распространяется и на маломощные устройства.

4. При каких условиях устройство перестаёт относиться к категории малого радиуса действия?

   При превышении установленного предела эквивалентной излучаемой мощности, при выходе за границы полосы, отведённой для устройств малого радиуса действия, а также при применении внешнего усилителя мощности или направленной антенны, поднимающей эквивалентную мощность выше нормы. В этом случае требуется разрешение на использование частот.

Статья 0.3. Рабочее место техника и безопасность при работе с радиоизлучением

1. Почему передатчик нельзя включать без антенны или эквивалента нагрузки?

   Без нагрузки вся мощность отражается от разомкнутого выхода и рассеивается в оконечном каскаде передатчика. Выходные транзисторы выходят из строя за секунды. Проверка передатчика выполняется только на антенну или на эквивалент нагрузки соответствующей мощности.

2. Какое значение коэффициента стоячей волны [вики] считается предельно допустимым и почему?

   Предельно допустимым для подвижных объектов считается значение 2,0, при котором отражается до 11 % мощности. Значения от 2,0 до 3,0 требуют поиска причины, свыше 3,0 эксплуатация не допускается. Отражённая волна не только снижает излучаемую мощность, но и нагревает оконечный каскад.

3. Чем отличаются разъёмы SMA и RP-SMA и к чему приводит их путаница?

   В разъёме SMA центральный проводник розетки выполнен как гнездо, в RP-SMA полярность центрального проводника обратная при той же резьбе. Разъёмы механически соединяются, но электрического контакта по центральному проводнику не возникает. Итог — работа передатчика фактически без антенны и его возможный выход из строя.

4. Какие графы обязательно заполняются в журнале радиообстановки?

   Дата и время наблюдения, место с координатами, наименование и частота наблюдаемого излучения, измеренный уровень, полоса, характер сигнала, применявшийся приёмник и антенна, а также вывод о пригодности полосы. Образец приведён в статье 7.1.

3. Модуль 1. Физические основы радиосвязи

Статья 1.1. Радиоволна: частота, длина волны, поляризация

1. Чему равна длина четвертьволнового излучателя для частоты 868 МГц?

   Длина волны [вики] на частоте 868 МГц составляет 34,6 см, четверть волны — 8,6 см. Расчёт: \( \lambda = c / f = 3 \cdot 10^{8} / 868 \cdot 10^{6} \).

2. Почему командная линия работает на более низкой частоте, чем линия передачи изображения?

   Затухание растёт с частотой, поэтому на более низкой частоте при равной мощности достигается большая дальность. Командная линия является наиболее ответственной и требует максимальной дальности при малой скорости передачи. Передача изображения требует широкой полосы, которая доступна только на высоких частотах, и потому размещается выше.

3. Какие потери возникают при рассогласовании линейных поляризаций [вики] на угол 60°?

   Потери при рассогласовании линейных поляризаций определяются выражением \( L = -20 \lg (\cos \alpha) \). При угле 60° косинус равен 0,5, что даёт потери 6 дБ. При угле 90° потери теоретически бесконечны, практически составляют от 20 до 30 дБ.

4. Почему антенны приёмника командной линии размещают под углом 90° друг к другу?

   Разнос антенн по углу на 90° обеспечивает приём при любом положении аппарата в пространстве: когда одна антенна оказывается ориентирована неблагоприятно по поляризации, вторая принимает уверенно. Дополнительно антенны разносятся по расстоянию не менее чем на половину длины волны.

5. Что происходит при соединении антенн круговой поляризации противоположного вращения?

   При соединении антенн круговой поляризации противоположного направления вращения возникают потери от 20 до 30 дБ. Это наиболее частая причина резкого сокращения дальности линии передачи изображения при внешне исправной аппаратуре. Направление вращения антенн передатчика и приёмника должно совпадать.

Статья 1.2. Децибелы, мощность и уровни сигнала

1. В чём различие между дБ, дБм и дБи?

   Децибел выражает отношение двух мощностей и является безразмерной величиной. Децибел-милливатт выражает абсолютный уровень мощности относительно 1 мВт. Децибел относительно изотропного излучателя выражает усиление антенны по сравнению с изотропным излучателем. Складывать допустимо только величины, приведённые к одной шкале.

2. Какому отношению мощностей соответствует значение 17 дБ?

   Значение 17 дБ соответствует отношению мощностей примерно 50 раз. Удобно считать по слагаемым: 10 дБ — это 10 раз, 7 дБ — приблизительно 5 раз, произведение даёт 50.

3. На сколько децибел нужно увеличить мощность, чтобы удвоить дальность в свободном пространстве?

   На 6 дБ, то есть в четыре раза по мощности. Потери в свободном пространстве растут пропорционально квадрату расстояния, поэтому удвоение дальности требует четырёхкратного увеличения мощности.

4. Почему уровень принятого сигнала выражается отрицательным числом в дБм?

   Потому что уровень принятого сигнала значительно меньше 1 мВт, относительно которого ведётся отсчёт. Логарифм числа, меньшего единицы, отрицателен. Чем больше абсолютное значение отрицательного числа, тем слабее сигнал: минус 110 дБм слабее, чем минус 80 дБм.

5. Чем отличается усиление антенны, указанное в дБи, от указанного в дБд?

   Усиление в дБи отсчитывается от изотропного излучателя, в дБд — от полуволнового вибратора [вики]. Соотношение: значение в дБи больше значения в дБд на 2,15 дБ. При сравнении антенн разных изготовителей необходимо приводить значения к одной шкале.

Статья 1.3. Бюджет радиолинии: расчёт дальности связи

1. На сколько децибел возрастают потери при удвоении расстояния?

   На 6 дБ. Это прямое следствие квадратичной зависимости потерь от расстояния в выражении для свободного пространства.

2. Какой запас линии считается минимально допустимым для выполнения задания?

   Не менее 15 дБ на заданной дальности. Запас расходуется на замирания [вики], наклон аппарата, ухудшение погодных условий и старение аппаратуры. Запас от 6 до 15 дБ допускает только полёт с сокращением удаления, запас менее 6 дБ означает неустойчивую связь.

3. Как рассчитывается уровень сигнала на входе приёмника?

   Как сумма мощности передатчика и усилений антенн за вычетом потерь в трактах и потерь при распространении: \( P_{пр} = P_{пер} + G_{пер} + G_{пр} - L_{тр} - L_{своб} \). Все величины приводятся к децибельной шкале.

4. Почему расчёт по свободному пространству даёт завышенную дальность на малых высотах?

   Потому что на малых высотах не выполняется условие свободного распространения: нижняя часть первой зоны Френеля перекрыта земной поверхностью и местными предметами, возникают дифракция [вики] и многолучёвость. Реальные потери превышают расчётные на величину от 10 до 30 дБ.

5. Что показывает разность между уровнем принятого сигнала и чувствительностью приёмника?

   Запас линии. Эта разность показывает, на сколько децибел уровень сигнала превышает порог приёма, то есть какой ресурс остаётся до потери связи. Именно запас, а не абсолютный уровень сигнала, определяет устойчивость линии.

Статья 1.4. Условия распространения: рельеф, зона Френеля, дальность горизонта

1. Чему равна дальность радиогоризонта при высоте антенны 3 м и высоте полёта 200 м?

   По выражению \( d = 4{,}12 (\sqrt{h_{1}} + \sqrt{h_{2}}) \) при высоте антенны 3 м и высоте полёта 200 м получаем \( 4{,}12 \cdot (1{,}73 + 14{,}14) \approx 65 \) км. Это геометрический предел прямой видимости, а не достижимая дальность связи.

2. Какая доля радиуса первой зоны Френеля должна оставаться свободной?

   Не менее 60 % радиуса первой зоны. Перекрытие половины зоны даёт потери около 6 дБ, полное перекрытие линии визирования — от 20 дБ и более.

3. Почему антенна круговой поляризации меньше подвержена многолучевым замираниям?

   Отражённая волна при отражении меняет направление вращения на обратное. Антенна круговой поляризации принимает отражённую волну с ослаблением от 20 до 30 дБ, поэтому отражённый луч почти не участвует в сложении с прямым и глубина замираний резко сокращается.

4. Что влияет на дальность сильнее: высота полёта или высота антенны наземной станции?

   Высота полёта аппарата. Подъём аппарата со 100 до 300 м даёт прирост дальности радиогоризонта около 30 км, тогда как подъём антенны наземной станции с 1,5 до 10 м — около 8 км. Однако подъём антенны станции обходится дешевле и выполняется всегда, когда возможен.

5. Какие потери вносит железобетонное перекрытие на частоте 2,4 ГГц?

   На частоте 2,4 ГГц железобетонное перекрытие вносит потери от 20 до 30 дБ. Для сравнения: на 900 МГц — от 12 до 20 дБ, на 5,8 ГГц — более 30 дБ.

Статья 1.5. Антенны: диаграмма направленности, усиление, согласование

1. Почему антенна с большим усилением не всегда лучше для подвижного объекта?

   Потому что усиление достигается сужением диаграммы направленности [вики]. Антенна с усилением 22 дБи имеет ширину луча около 15°, и подвижный объект легко выходит за пределы луча. При отсутствии устройства сопровождения или при его отказе связь теряется, хотя расчётный бюджет линии выполнен.

2. Что происходит с уровнем сигнала при пролёте точно над наземной станцией?

   Уровень резко падает. Штыревая антенна имеет провал диаграммы направленности в зените, поэтому при пролёте точно над станцией сигнал ослабляется на величину от 20 до 30 дБ. Это штатное явление, а не отказ; маршрут строится так, чтобы аппарат не проходил через зенит станции.

3. Чем опасен высокий коэффициент стоячей волны, если потери мощности при этом малы?

   Отражённая волна возвращается в оконечный каскад передатчика и рассеивается в нём в виде тепла. Даже при умеренных потерях излучаемой мощности происходит перегрев выходных транзисторов и постепенная деградация, приводящая к отказу. Кроме того, высокий коэффициент стоячей волны указывает на неисправность тракта.

4. Каково минимальное расстояние между антеннами передатчика изображения и приёмника командной линии?

   Не менее 10 см. Антенны разных линий разносятся максимально далеко друг от друга, излучатель выносится за пределы корпуса, при возможности применяется разнос по разным сторонам аппарата.

5. Как выявить взаимное влияние радиолиний на аппарате?

   Измерить уровень сигнала и долю потерянных пакетов командной линии при выключенном передатчике изображения, затем повторить измерение при его работе на минимальной и максимальной мощности. Снижение уровня или рост потерь указывают на недостаточный разнос антенн. Порядок работы приведён в практической части статьи 1.5.

4. Модуль 2. Модуляция, кодирование, доступ

Статья 2.1. Модуляция: от амплитудной до квадратурной

1. Сколько битов переносит один символ при квадратурной амплитудной модуляции [вики] [вики] [вики] на 64 позиции?

   Шесть битов: \( \log_{2} 64 = 6 \). Каждое учетверение числа позиций добавляет два бита на символ.

2. Почему при удалении аппарата цифровая линия изображения снижает разрешение?

   При удалении снижается отношение сигнал-шум [вики], и модуляция высокой кратности перестаёт обеспечивать приемлемую долю ошибок. Аппаратура автоматически переходит на модуляцию меньшей кратности, снижая скорость передачи данных и, соответственно, разрешение и частоту кадров, но сохраняя связь. Это штатное поведение, а не неисправность.

3. Какое отношение сигнал-шум требуется для квадратурной фазовой манипуляции [вики]?

   Для квадратурной фазовой манипуляции требуется отношение сигнал-шум порядка 10 дБ при умеренной доле ошибок. Значение зависит от применяемого помехоустойчивого кода и требуемой доли ошибок; таблица требуемых отношений приведена в статье 2.1.

4. Как по водопадной диаграмме отличить перестройку частоты от заградительной помехи?

   Линия с перестройкой частоты выглядит на водопадной диаграмме как совокупность коротких узких отметок, случайно распределённых по полосе, с промежутками между ними. Заградительная помеха выглядит как сплошная равномерная засветка всей полосы без промежутков, существующая непрерывно во времени.

5. Что определяет предельную пропускную способность [вики] канала по формуле Шеннона [вики]?

   Ширина полосы и отношение сигнал-шум: \( C = B \log_{2} (1 + S/N) \). Из формулы следует, что при нехватке отношения сигнал-шум скорость приходится снижать, а расширение полосы увеличивает пропускную способность быстрее, чем повышение мощности.

Статья 2.2. Помехоустойчивое кодирование и повторная передача

1. Почему командная линия не применяет повторную передачу по запросу?

   Потому что повторная передача вносит задержку, недопустимую для управления в реальном времени. К моменту получения повторного пакета обстановка уже изменится, а устаревшая команда опаснее потерянной. Командная линия передаёт полное состояние органов управления в каждом пакете, поэтому следующий пакет полностью заменяет потерянный.

2. Что означает скорость кода 1/2 и какой выигрыш она даёт?

   Скорость кода 1/2 означает, что на каждый информационный бит передаётся один проверочный, то есть в эфир уходит вдвое больший объём. Взамен достигается энергетический выигрыш, позволяющий работать при меньшем отношении сигнал-шум.

3. Зачем применяется перемежение [вики] и чем за него приходится платить?

   Перемежение перемешивает биты перед передачей, благодаря чему пакетная ошибка, поразившая подряд идущие символы в эфире, после обратной перестановки распределяется по кодовому слову одиночными ошибками, исправляемыми кодом. Платой является задержка, поскольку для обратной перестановки требуется накопить блок данных целиком.

4. Как по телеметрии отличить удаление за пределы дальности от воздействия помехи?

   При удалении за пределы дальности уровень сигнала снижается плавно, уровень шума остаётся прежним, доля потерянных пакетов растёт постепенно, и связь восстанавливается при сокращении удаления. При воздействии помехи уровень шума возрастает, потери растут скачкообразно и не зависят от удаления. Сопоставление уровня сигнала и уровня шума является ключевым признаком; порядок разбора приведён в статье 3.3.

5. Какой энергетический выигрыш обеспечивает свёрточный код [вики]?

   Свёрточный код обеспечивает энергетический выигрыш порядка от 3 до 6 дБ в зависимости от скорости кода и длины кодового ограничения. Выигрыш означает, что то же качество приёма достигается при меньшем отношении сигнал-шум.

Статья 2.3. Расширение спектра и псевдослучайная перестройка частоты

1. Чему равен выигрыш обработки при расширении полосы с 10 кГц до 2 МГц?

   Выигрыш обработки равен \( G = 10 \lg (B_{расш} / B_{инф}) = 10 \lg (2 \cdot 10^{6} / 10^{4}) = 23 \) дБ.

2. Почему сигнал спутниковой навигации принимается ниже уровня собственного шума приёмника?

   Благодаря выигрышу обработки при корреляционном приёме. Приёмник накапливает энергию сигнала в течение длительного времени, сжимая расширенный спектр обратно в узкую полосу, тогда как шум остаётся распределённым по всей полосе. Выигрыш составляет от 43 до 53 дБ, что позволяет принимать сигнал, лежащий на 20 дБ ниже уровня шума.

3. Какая стратегия подавления наименее эффективна против линии с перестройкой частоты?

   Прицельная помеха на одной фиксированной частоте. Линия с перестройкой проводит на поражённой позиции лишь малую долю времени, и потерянные на ней пакеты восполняются на остальных позициях. Эффективность прицельной помехи против перестройки снижается на величину выигрыша перестройки.

4. Защищает ли перестройка частоты от обнаружения линии средствами разведки?

   Нет. Перестройка частоты затрудняет подавление, но не скрывает факт излучения. Средства разведки обнаруживают линию с перестройкой по совокупности коротких отметок в известной полосе, по периодичности и по ширине отдельного излучения. Опознавание рассмотрено в статье 7.2.

5. В чём различие стойкости прямого расширения и перестройки к заградительной помехе?

   Прямое расширение спектра [вики] [вики] противостоит заградительной помехе за счёт выигрыша обработки, снижая её действие в полосе всего сигнала. Перестройка частоты против заградительной помехи, перекрывающей всю полосу перестройки, выигрыша не даёт, поскольку поражены все позиции. Против узкополосной прицельной помехи перестройка, напротив, весьма эффективна.

Статья 2.4. Множественный доступ и совместная работа нескольких аппаратов

1. В чём состоит эффект ближней и дальней станции и как он проявляется на площадке?

   Передатчик близко расположенного аппарата подавляет приём сигнала удалённого аппарата, работающего на соседнем канале, за счёт конечной избирательности приёмника. На площадке это проявляется так: пока все аппараты рядом, связь устойчива, но при удалении одного из них его линия теряется, хотя расчётной дальности он не достиг.

2. Какой минимальный разнос каналов требуется при одновременной работе шести аппаратов?

   Требуемый разнос определяется шириной полосы применяемой линии и избирательностью приёмника. Порядок расчёта и таблица разносов для групповых полётов приведены в статье 2.4; при этом проверяются не только основные каналы, но и интермодуляционные [вики] составляющие.

3. Как выявить интермодуляционную составляющую при работе группы?

   Интермодуляционная составляющая появляется на частоте, равной комбинации частот работающих передатчиков, например \( 2f_{1} - f_{2} \). Её признак — исчезновение помехи при выключении любого из двух источников, тогда как каждый из них по отдельности помехи не создаёт.

4. Почему при появлении помехи первым действием является доклад, а не смена канала?

   Потому что смена канала одним экипажем без согласования может перевести его на канал, занятый другим аппаратом группы, и вызвать отказ уже двух линий. Доклад обеспечивает согласованное распределение каналов. Кроме того, поспешная смена канала уничтожает сведения о характере воздействия.

5. Какое расстояние между наземными станциями считается минимально допустимым?

   Минимально допустимое расстояние между наземными станциями определяется условием отсутствия взаимного подавления приёмников и указано в статье 2.4 вместе с порядком размещения станций на площадке группового полёта.

5. Модуль 3. Радиолинии беспилотной системы

Статья 3.1. Структура радиолиний беспилотной системы

1. Почему потеря телеметрии часто предшествует потере управления?

   Потому что телеметрия передаётся с борта на землю передатчиком малой мощности, тогда как командная линия принимается на борту от наземной станции, излучающей значительно большую мощность. Обратный канал энергетически слабее прямого, поэтому при ухудшении обстановки он отказывает первым. Потеря телеметрии служит предупреждающим признаком.

2. Какое влияние оказывает передатчик изображения на 1,2 ГГц на приём спутниковой навигации?

   Передатчик изображения диапазона 1,2 ГГц, размещённый на одной раме с антенной приёмника навигации, подавляет приём поддиапазона L2 собственным излучением. Требуется режекторный фильтр с ослаблением не менее 40 дБ либо разнос антенн. Признак: навигация пропадает сразу после включения передачи изображения. Подробно рассмотрено в статье 4.4.

3. Как по картине отказа отличить подавление командной линии от отказа питания борта?

   При подавлении командной линии телеметрия и изображение некоторое время продолжают поступать, уровень шума в полосе командной линии повышен, а связь восстанавливается при развороте или сокращении удаления. При отказе питания борта все линии пропадают одновременно и мгновенно, уровень шума не меняется, восстановления не происходит.

4. Что означает восстановление связи при развороте аппарата?

   Восстановление связи при развороте указывает на направленный характер воздействия либо на затенение конструкцией аппарата. Разворот меняет взаимную ориентацию антенн и положение аппарата относительно источника помехи. Это основной практический признак, отличающий воздействие от отказа аппаратуры.

5. Какие сведения содержит паспорт радиолиний системы?

   Перечень всех радиолиний системы с указанием рабочих частот и полос, мощности передатчиков, типов и усилений антенн, чувствительности приёмников, режимов работы и расчётного бюджета каждой линии. Паспорт заполняется один раз для конкретного образца и используется при подготовке к каждому заданию.

Статья 3.2. Командная линия: ExpressLRS, Crossfire и другие протоколы

1. Почему снижение скорости передачи пакетов увеличивает дальность?

   Потому что при меньшей скорости передачи пакеты длиннее и приёмник накапливает больше энергии на пакет. Это повышает чувствительность приёмника, что напрямую переводится в дальность. Платой является увеличение задержки управления.

2. На сколько децибел отличается чувствительность в режимах 50 и 500 пакетов в секунду?

   Чувствительность в режиме 50 пакетов в секунду составляет около минус 117 дБм, в режиме 500 пакетов в секунду — около минус 105 дБм. Разница составляет 12 дБ, что соответствует изменению дальности примерно в четыре раза.

3. Почему проверка связи вблизи на полной мощности даёт ложный результат?

   Вблизи наземной станции уровень сигнала превышает чувствительность приёмника на десятки децибел, поэтому линия работает устойчиво даже при неисправной антенне, рассогласованном тракте или ошибочной полярности разъёма. Дефект проявится только на удалении. Проверка выполняется на пониженной мощности и на удалении, имитирующем рабочее.

4. Какой вариант поведения при потере управления опасен при подавлении навигации?

   Вариант, при котором аппарат при потере управления выполняет автоматический возврат по спутниковой навигации. Если навигация подавлена одновременно с управлением, возврат строится на недостоверных координатах, и аппарат уходит по ошибочному курсу. Требуемое поведение при таком сочетании рассмотрено в статьях 5.3 и 6.2.

5. О чём свидетельствует рост доли потерянных пакетов при полном газе?

   О недостаточном разносе антенн или о помехе от силовой части: регуляторы оборотов и токи двигателей на полном газе создают широкополосную импульсную помеху приёмнику. Признак проявляется именно на газе и исчезает при его снижении, что отличает его от внешнего воздействия.

Статья 3.3. Телеметрия и протокол MAVLink

1. Почему повышение скорости обмена телеметрией сокращает дальность командной линии?

   Потому что телеметрия и команды передаются по одной радиолинии и делят её пропускную способность. Увеличение потока телеметрии удлиняет пакеты и повышает загрузку канала, что снижает чувствительность приёмника и сокращает дальность. Поток телеметрии ограничивают необходимым минимумом.

2. Какое сообщение MAVLink содержит сведения об уровне сигнала и шума?

   Сообщение RADIO_STATUS. Оно содержит уровень принятого сигнала и уровень шума для обеих сторон линии, а также сведения о заполнении буфера передачи. Именно эти показания используются для распознавания воздействия.

3. Как по совокупности уровня сигнала и уровня шума отличить помеху от удаления?

   При удалении уровень сигнала снижается, а уровень шума остаётся прежним. При помехе уровень шума возрастает, а уровень сигнала может не меняться. Ключевым является именно уровень шума: его рост при неизменном уровне сигнала однозначно указывает на внешнее воздействие.

4. О чём говорит рост доли потерянных пакетов при неизменных уровнях сигнала и шума?

   О рассогласовании или деградации тракта, о помехе, не попадающей в полосу измерения уровня шума, либо об интерференции [вики] и многолучёвости. Уровни в норме, а пакеты теряются — значит, нарушена структура сигнала, а не его энергетика. Проверяются антенный тракт, разъёмы и наличие отражений.

5. Какие шаги включает анализ журнала полёта после ухудшения связи?

   Выделение участка ухудшения по времени, сопоставление уровня сигнала, уровня шума и доли потерянных пакетов на этом участке, сопоставление с удалением, высотой и курсом аппарата, проверка совпадения ухудшения с манёврами и с изменением режима работы силовой установки, формулирование вывода о причине и занесение его в журнал.

Статья 3.4. Передача изображения: аналоговая и цифровая

1. Почему цифровая линия передачи изображения требует контроля запаса по числовым показателям?

   Потому что цифровая линия сохраняет отличное качество изображения почти до самого порога, после которого связь пропадает резко и полностью. Визуально экипаж не видит приближения к пределу, и субъективная оценка «картинка хорошая» не отражает фактического запаса. Контроль ведётся по числовым показателям линии, а не по виду изображения.

2. Какую полосу занимает аналоговая передача изображения?

   Аналоговая передача изображения занимает полосу порядка от 6 до 8 МГц на канал. Это определяет минимальный разнос каналов при групповой работе.

3. Из каких составляющих складывается задержка изображения?

   Из времени экспозиции и считывания матрицы, времени сжатия изображения, времени передачи по радиоканалу, времени приёма и распаковки и времени вывода на экран. Суммарная задержка цифровой линии обычно превышает задержку аналоговой, что существенно при пилотировании вблизи препятствий.

4. Что означает появление второго изображения поверх основного?

   Появление второго изображения поверх основного означает приём сигнала постороннего передатчика на том же или соседнем канале. При групповых полётах это следствие неверного распределения каналов, при одиночных — признак присутствия другого аппарата в районе. Требуется доклад и смена канала по согласованию.

5. Почему часть каналов стандартных сеток нельзя применять?

   Потому что часть каналов стандартных сеток выходит за пределы полосы, разрешённой для устройств малого радиуса действия, а часть попадает в полосы других служб. Кроме того, каналы диапазона 1,2 ГГц перекрываются с полосами приёма спутниковой навигации, что разобрано в статье 4.4.

6. Модуль 4. Спутниковая навигация и её подавление

Статья 4.1. Как работает спутниковая навигация

1. Почему для определения координат требуется не менее четырёх спутников?

   Три спутника дают три уравнения для трёх координат, однако часы приёмника не синхронизированы со шкалой системы, и поправка часов является четвёртым неизвестным. Четвёртый спутник даёт недостающее уравнение. Именно поэтому навигационный приёмник одновременно является высокоточным источником времени.

2. На сколько децибел сигнал спутниковой навигации слабее собственного шума приёмника?

   Примерно на 20 дБ. Уровень сигнала у поверхности Земли составляет от минус 128 до минус 133 дБм, уровень теплового шума в полосе 2 МГц — около минус 111 дБм. Приём возможен благодаря выигрышу обработки корреляционного приёмника.

3. Что показывает величина отношения сигнал-шум в дБ-Гц и каково её рабочее значение?

   Отношение мощности сигнала к спектральной плотности шума, измеряемое в дБ-Гц. Рабочим уровнем считается от 40 до 45 дБ-Гц, отличным — от 45 до 50 дБ-Гц. При значениях от 35 до 40 дБ-Гц приём ослаблен и возможны срывы слежения, ниже 30 дБ-Гц слежение срывается.

4. Почему большое число спутников не гарантирует высокой точности?

   Потому что точность зависит не только от числа спутников, но и от их взаимного расположения. Если спутники сосредоточены в одной части небосвода, геометрия неблагоприятна и показатель снижения точности велик. Суммарная ошибка равна произведению показателя снижения точности на ошибку измерения дальности.

5. Какое значение показателя снижения точности делает автоматические режимы ненадёжными?

   Значение показателя снижения точности от 10 до 20 соответствует слабой геометрии, при которой автоматические режимы ненадёжны. При значении более 20 геометрия непригодна и полёт в автоматических режимах запрещён.

Статья 4.2. Подавление спутниковой навигации и его признаки

1. При каком превышении помехи над сигналом прекращается определение координат?

   При превышении помехи над сигналом на величину от 40 до 45 дБ. Это превышение соответствует исчерпанию выигрыша обработки корреляционного приёмника, составляющего от 43 до 53 дБ.

2. Почему источник помехи мощностью 1 Вт действует на навигацию на десятки километров?

   Потому что полезный сигнал спутника исключительно слаб — около минус 130 дБм после прохождения 20 000 км. Наземный источник находится в тысячи раз ближе. Расчёт для источника 1 Вт с антенной 3 дБи даёт нарушение приёма на удалении порядка 20 км при прямой видимости.

3. Какой признак наиболее надёжно отличает подавление от естественного ухудшения приёма?

   Одновременное ухудшение приёма по всем спутникам и по всем навигационным системам при сохранении нормальной работы остальных бортовых систем. Естественное ухудшение затрагивает часть спутников, связано с геометрией или затенением и развивается постепенно.

4. Почему при подавлении навигации нельзя применять автоматический возврат?

   Потому что автоматический возврат строится на данных навигации, которые в зоне подавления недостоверны или отсутствуют. Аппарат уйдёт по ошибочному курсу, за пределы прямой видимости, и будет потерян. Возврат выполняется вручную по изображению и магнитному курсу.

5. Как меняется поведение аппарата при потере навигации в режиме удержания позиции?

   Аппарат выходит из режима удержания позиции и переходит в режим стабилизации углового положения. Удержание точки прекращается, и аппарат начинает сноситься ветром. Внешне это выглядит как самопроизвольный уход аппарата в сторону, а не как отказ навигации, что и служит причиной ошибочной оценки обстановки.

Статья 4.3. Подмена навигационного сигнала и контроль достоверности

1. Чем подмена навигационного сигнала [вики] опаснее подавления?

   Потому что подавление обнаруживается сразу: координаты пропадают, и экипаж переходит к действиям по нештатной обстановке. Подмена не вызывает признаков отказа: приёмник выдаёт правдоподобные, но ложные координаты, и автоматика уверенно выполняет ошибочные действия. Экипаж обнаруживает подмену с опозданием либо не обнаруживает вовсе.

2. По каким независимым источникам контролируется достоверность координат?

   По барометрической высоте, магнитному курсу, показаниям инерциальных датчиков, изображению с камеры и расчётному счислению пути. Достоверность подтверждается взаимным согласием независимых источников, а не показаниями одного приёмника.

3. Какое расхождение барометрической и спутниковой высоты считается тревожным?

   Расхождение более нескольких десятков метров при устойчивых показаниях обоих датчиков считается тревожным. Барометрическая высота не зависит от навигационного сигнала, поэтому её расхождение со спутниковой является одним из наиболее ранних и надёжных признаков подмены.

4. Почему приём сигналов нескольких навигационных систем повышает защищённость?

   Потому что подмена одной системы не затрагивает остальные. Приёмник, работающий по нескольким системам, выявляет расхождение между решениями и отбраковывает недостоверное. Подмена всех систем одновременно требует существенно более сложной аппаратуры.

5. Какая организационная мера обнаружения подмены не требует оборудования?

   Сличение показаний аппарата с наблюдаемым положением: экипаж визуально или по изображению с камеры контролирует, соответствует ли действительное положение аппарата отображаемому на наземной станции. Расхождение обнаруживается без каких-либо приборов.

Статья 4.4. Влияние подавления спутниковой навигации на линии управления и передачи изображения

1. Почему помеха в полосе 1575 МГц не нарушает работу командной линии на 868 МГц?

   Из-за частотного разноса и избирательности входных цепей приёмника. Разнос между 1575 и 868 МГц составляет 707 МГц, ослабление входными цепями достигает от 60 до 70 дБ. Помеха, достаточная для срыва приёма навигации, ослабляется в полосе командной линии настолько, что её действие пренебрежимо мало.

2. Какие из десяти механизмов косвенного влияния являются радиотехническими и когда они проявляются?

   Пятый и девятый. Пятый — перегрузка входных цепей приёмника мощной внеполосной помехой — проявляется только вблизи источника большой мощности. Девятый — перекрытие диапазона 1,2 ГГц поддиапазонами навигации L2, L3 и L5 — проявляется тогда, когда линия передачи изображения или командная линия работает в диапазоне 1,2 ГГц. Остальные восемь механизмов являются системными и радиотехнического характера не имеют.

3. Каким располагаемым временем обладает экипаж от отказа навигации до ухудшения связи?

   От 5 до 30 с. За это время развивается снос аппарата ветром и рост удаления, но связь ещё сохраняется. Уход наземной антенны сопровождения наступает через время от 10 до 60 с, срыв передачи изображения — от 30 до 120 с. Располагаемое время расходуется на разворот в сторону наземной станции и сокращение удаления.

4. Почему при высоком усилении наземной антенны подавление навигации сильнее сказывается на связи?

   Потому что антенна с высоким усилением имеет узкую диаграмму направленности и наводится по координатам, поступающим в телеметрии. При потере навигации наведение прекращается либо ведётся по ложным координатам, и антенна уходит с направления на аппарат. Потери при сходе с направления составляют для панели 10 дБи от 15 до 20 дБ, для параболика 22 дБи — от 25 до 35 дБ. Штыревая антенна такого эффекта не даёт.

5. Как отличить каскадный отказ от непосредственного подавления линий связи?

   По порядку отказов, по уровню шума в полосе связи и по поведению при развороте. При каскадном отказе сначала пропадает навигация, уровень шума в полосе связи не повышен, ухудшение связи развивается постепенно и устраняется сокращением удаления. При непосредственном подавлении линий связи уровень шума в их полосе повышен, а навигация может сохраняться.

6. Почему при вероятном подавлении навигации предпочтителен диапазон передачи изображения 5,8 ГГц?

   Потому что 5,8 ГГц отстоит от навигационных полос более чем на 4 ГГц, тогда как диапазон 1,2 ГГц перекрывается с поддиапазонами L2, L3 и L5. Заградительная помеха по нижней части L-диапазона поражает линию изображения 1,2 ГГц непосредственно. Дополнительно диапазон 1,2 ГГц опасен самоподавлением приёмника навигации собственным передатчиком аппарата.

7. Модуль 5. Радиоэлектронное подавление

Статья 5.1. Виды радиопомех и их воздействие на линии связи

1. Чем прицельная помеха эффективнее заградительной и какой ценой это достигается?

   Прицельная помеха сосредоточивает всю мощность в полосе подавляемой линии и потому при равной мощности создаёт значительно большую спектральную плотность. Ценой является необходимость точного знания частоты линии и непрерывного слежения за ней: при перестройке частоты прицельная помеха теряет эффективность.

2. Как выглядит заградительная шумовая помеха на водопадной диаграмме?

   Как сплошная равномерная засветка всей полосы, существующая непрерывно во времени, с приподнятым уровнем фона. Отдельные сигналы на её фоне тонут, общий уровень шума в полосе повышается.

3. Какое сочетание воздействий считается наиболее опасным и почему?

   Одновременное подавление командной линии и спутниковой навигации. Аппарат теряет управление и одновременно лишается возможности выполнить автоматический возврат. Именно на это сочетание рассчитываются меры защиты и оно отрабатывается на тренировках.

4. Что происходит с аппаратом при подавлении только линии передачи изображения?

   Управление сохраняется, аппарат остаётся управляемым, но экипаж лишается изображения. Выполняется возврат по приборам: по магнитному курсу, телеметрии и заранее известному направлению на наземную станцию. Это наименее опасный из видов подавления при условии отработанного навыка полёта без изображения.

5. По каким признакам распознаётся свипирующая помеха?

   По перемещающейся во времени отметке: на водопадной диаграмме свипирующая помеха выглядит как наклонная линия, периодически пробегающая по полосе. Линия связи при этом испытывает периодические кратковременные срывы с постоянным периодом, а не непрерывное ухудшение.

6. Почему в сводной таблице указано, что при подавлении навигации линии связи сохраняются, и в чём ограниченность этого утверждения?

   Утверждение относится к непосредственному радиотехническому воздействию: помеха в полосе 1575 МГц действительно не нарушает работу приёмников связи в других полосах. Ограниченность в том, что оно не учитывает косвенные системные механизмы — снос аппарата, рост удаления, потерю наведения наземной антенны сопровождения, — которые приводят к отказу связи по иным причинам. Разбор приведён в статье 4.4.

Статья 5.2. Энергетика подавления: расчёт зоны воздействия

1. Почему подавление определяется соотношением расстояний, а не абсолютной мощностью?

   Потому что и полезный сигнал, и помеха ослабляются с расстоянием по одному закону. Определяющим является отношение расстояний от приёмника до передатчика и до источника помехи, а не абсолютные значения мощности. Поэтому маломощный близкий источник подавляет линию эффективнее мощного удалённого.

2. Какое превышение сигнала над помехой требуется для аналоговой передачи изображения?

   От 15 до 20 дБ. Аналоговая передача изображения требует наибольшего превышения, поскольку качество изображения ухудшается плавно и заметно уже при незначительной помехе. Цифровая передача требует от 8 до 15 дБ.

3. Почему для приёма спутниковой навигации требуемое превышение отрицательно?

   Потому что приём спутниковой навигации ведётся при уровне сигнала ниже уровня шума за счёт выигрыша обработки корреляционного приёмника. Требуемое превышение отрицательно на величину выигрыша обработки, то есть приём сохраняется даже тогда, когда помеха превышает сигнал на десятки децибел.

4. Какой двойной выигрыш даёт направленная антенна наземной станции?

   Направленная антенна повышает уровень полезного сигнала на величину своего усиления и одновременно ослабляет помеху, приходящую с направления, не совпадающего с главным лепестком. Выигрыш достигается дважды, поэтому направленная антенна является наиболее эффективной мерой защиты при наименьших затратах.

5. Какое взаимное расположение источника помехи и аппарата является наихудшим?

   Наихудшим является расположение источника помехи на линии между наземной станцией и аппаратом, вблизи аппарата и в главном лепестке диаграммы направленности приёмной антенны. В этом случае помеха приходит с того же направления, что и полезный сигнал, и пространственная избирательность антенны не даёт защиты.

Статья 5.3. Распознавание воздействия и действия экипажа

1. Каким является первое действие при любом непонятном ухудшении связи?

   Доклад и фиксация обстановки, а не изменение настроек. Первым действием является сообщение о наблюдаемых признаках и запись показаний: уровня сигнала, уровня шума, доли потерянных пакетов, состояния навигации, удаления и курса. Поспешная смена канала или режима уничтожает сведения о характере воздействия и может ухудшить обстановку.

2. Как по показаниям отличить подавление командной линии от удаления за пределы дальности?

   По уровню шума и по зависимости от удаления. При удалении уровень сигнала снижается плавно, уровень шума не меняется, связь восстанавливается при сокращении удаления. При подавлении уровень шума повышен, ухудшение наступает скачком и не зависит от удаления, но может зависеть от курса аппарата.

3. Какие действия выполняются при совместном подавлении управления и навигации?

   Немедленный разворот в сторону наземной станции и сокращение удаления с сохранением визуального контроля. Автоматический возврат не применяется. Снижение выполняется только после выхода из зоны воздействия. Действия выполняются в пределах располагаемого времени от 5 до 30 с, определённого в статье 4.4.

4. Почему навык возврата вручную считается основой готовности?

   Потому что при совместном подавлении управления и навигации все автоматические режимы недоступны, и единственным способом вернуть аппарат остаётся ручное пилотирование по изображению и магнитному курсу. Навык, не отработанный заранее, в нештатной обстановке не появляется.

5. Какие сведения включает разбор случая воздействия после посадки?

   Время и место события, вид наблюдавшихся признаков, показания уровней и доли потерянных пакетов, удаление и высоту, выполненные действия и их результат, предполагаемое местоположение источника, а также вывод о необходимых изменениях в подготовке к следующему заданию.

8. Модуль 6. Защита и автономность

Статья 6.1. Повышение помехоустойчивости радиолиний

1. Какая мера повышения устойчивости даёт наибольший выигрыш при наименьших затратах?

   Применение направленной антенны на наземной станции. Выигрыш составляет от 20 до 35 дБ при низких затратах. Недостатком является необходимость наведения, что при потере навигации приводит к уходу антенны с направления, как показано в статье 4.4.

2. Какой выигрыш даёт переход с режима 500 на режим 50 пакетов в секунду?

   Переход с режима 500 на режим 50 пакетов в секунду повышает чувствительность приёмника с минус 105 до минус 117 дБм, то есть даёт выигрыш 12 дБ. Платой является рост задержки управления с величины от 4 до 6 мс до величины от 20 до 30 мс.

3. Почему повышение мощности передатчика считается наименее эффективной мерой?

   Потому что повышение мощности действует только в одну сторону и подчиняется логарифмическому закону: увеличение мощности вчетверо даёт лишь 6 дБ и удвоение дальности. При этом растут потребление, тепловыделение, заметность аппарата для средств разведки и взаимное влияние линий. Прочие меры дают больший выигрыш меньшей ценой.

4. Какие виды разнесённого приёма применимы на борту аппарата?

   Разнесение по пространству — две приёмные антенны, разнесённые не менее чем на половину длины волны, и по поляризации — антенны с различной ориентацией или направлением вращения. Разнесение по частоте на борту применяется реже из-за ограничений по массе и числу приёмников.

5. Как измерить собственный уровень помех аппарата?

   Измерить уровень шума в полосе командной линии при полностью выключенном аппарате, затем при включённом питании, затем при вращении двигателей на разных режимах вплоть до полного газа. Прирост уровня шума и есть собственная помеха аппарата. Основные источники — регуляторы оборотов и преобразователи напряжения, устранение даёт выигрыш от 5 до 15 дБ.

Статья 6.2. Автономность: работа аппарата при потере всех линий

1. Почему инерциальное счисление непригодно для возврата с большого удаления?

   Потому что инерциальные датчики потребительского класса накапливают ошибку счисления пути нарастающим итогом. За десятки секунд ошибка становится сопоставимой с пройденным расстоянием, и вывести аппарат в точку старта с большого удаления по одному счислению невозможно.

2. На чём основывается сценарий автономного возврата при отсутствии навигации?

   На магнитном курсе и барометрической высоте: аппарат разворачивается на обратный курс, набирает заданную высоту и выдерживает направление до восстановления связи или до визуального обнаружения. Сценарий обеспечивает не точный выход в точку старта, а выход в зону уверенной связи и прямой видимости.

3. Какое боковое отклонение даёт ошибка курса 20° при возврате с 5 км?

   Ошибка курса 20° при возврате с удаления 5 км даёт боковое отклонение более 1,7 км. Отсюда следует требование к калибровке магнитометра [вики]: она выполняется на месте применения, вдали от металлических конструкций и линий электропередачи.

4. С какой периодичностью проверяются автономные функции?

   Автономные функции проверяются перед каждым выездом в составе предполётного контроля и, кроме того, после каждого изменения состава оборудования или прошивки. Проверка выполняется программным отключением навигации в безопасных условиях по методике практической работы 6.2.

5. Какая высота устанавливается для автономного возврата?

   Высота автономного возврата устанавливается выше наибольшего препятствия в районе работ с запасом, чтобы обеспечить прямую радиовидимость и исключить столкновение при полёте по счислению. Конкретное значение определяется по карточке радиообстановки района из статьи 7.1.

9. Модуль 7. Радиоэлектронная разведка

Статья 7.1. Радиомониторинг района работ

1. Почему наблюдение выполняется при выключенных собственных передатчиках?

   Потому что собственные передатчики создают в точке наблюдения уровни, на десятки децибел превышающие исследуемые внешние излучения, и полностью маскируют обстановку. Кроме того, измеряется именно фоновый уровень шума района, в который собственное излучение входить не должно.

2. Какое сокращение дальности вызывает повышение уровня шума на 6 дБ?

   Вдвое. Повышение уровня шума на 6 дБ требует вдвое большего уровня сигнала для сохранения прежнего отношения сигнал-шум, что соответствует сокращению дальности в два раза.

3. Почему направление на источник точнее определяется по минимуму диаграммы направленности?

   Потому что минимум диаграммы направленности значительно у́же максимума: вблизи максимума уровень меняется медленно, и точку максимума трудно определить точно, тогда как вблизи минимума уровень меняется резко. Это позволяет определить направление с существенно меньшей ошибкой.

4. При каком уровне шума в полосе командной линии полёт за пределы видимости не выполняется?

   При уровне шума в полосе командной линии выше минус 80 дБм работа линии невозможна и полёт за пределы прямой видимости не выполняется. Уровень ниже минус 110 дБм считается нормальным фоном.

5. Какие разделы включает карточка радиообстановки района?

   Дату, время и координаты точки наблюдения, применявшиеся приёмник и антенну, измеренный фоновый уровень шума по каждой рабочей полосе, перечень обнаруженных источников с частотами и уровнями, оценку пригодности каждой полосы и вывод о допустимых режимах работы линий.

Статья 7.2. Обнаружение и опознавание излучений беспилотных систем

1. По каким признакам опознаётся командная линия с перестройкой частоты?

   По совокупности коротких узких отметок, случайно распределённых по известной полосе перестройки, по повторяемости ширины отдельного излучения, по периодичности следования отметок и по соответствию полосы перестройки известным диапазонам аппаратуры управления.

2. Почему пеленгование [вики] по минимуму диаграммы направленности точнее?

   Потому что вблизи минимума диаграммы направленности уровень сигнала меняется резко при малом повороте антенны, тогда как вблизи максимума изменение уровня незначительно. Резкость изменения определяет точность отсчёта направления.

3. Какая база между точками наблюдения требуется при расстоянии до источника 5 км?

   Не менее одной пятой расстояния до источника, то есть при удалении 5 км база составляет не менее 1 км. При меньшей базе пеленги пересекаются под острым углом, и ошибка определения местоположения резко возрастает.

4. Какие параметры фиксируются при опознавании излучения?

   Частота и ширина полосы излучения, уровень сигнала, характер сигнала и его модуляция, периодичность и длительность излучения, наличие перестройки частоты и её полоса, время наблюдения, координаты точки наблюдения и направление на источник.

5. Как связаны снижение мощности передатчика и дальность обнаружения?

   Дальность обнаружения пропорциональна корню из мощности передатчика: снижение мощности вчетверо сокращает дальность обнаружения вдвое, то есть на 6 дБ. Поэтому работа на минимально достаточной мощности является основной мерой снижения заметности.

10. Модуль 8. Практикум и аттестация

Статья 8.1. Практикум на приёмнике программно-определяемого радио

1. Почему при измерении уровня необходимо отключать автоматическое управление усилением?

   Потому что автоматическое управление усилением изменяет коэффициент передачи тракта в зависимости от уровня входного сигнала, и измеренные значения перестают быть сопоставимыми между собой. Для измерений усиление устанавливается вручную и фиксируется на всё время серии.

2. Как изменится измеренный уровень шума при увеличении полосы разрешения в десять раз?

   Возрастёт на 10 дБ. Мощность шума пропорциональна ширине полосы, поэтому десятикратное расширение полосы разрешения увеличивает измеренный уровень шума на 10 дБ. Уровень узкополосного сигнала при этом не изменится, что и позволяет отличить сигнал от шума.

3. Почему измеренный наклон кривой убывания уровня превышает теоретические 20 дБ на декаду?

   Потому что реальные условия отличаются от свободного пространства: сказываются перекрытие первой зоны Френеля земной поверхностью, поглощение растительностью, дифракция на препятствиях и многолучёвость. Фактический наклон кривой убывания превышает теоретический.

4. Какова типовая погрешность измерения уровня недорогим приёмником?

   От 5 до 15 дБ для недорогого приёмника без калибровки. Для учебных задач этого достаточно, поскольку сравниваются относительные изменения уровня. Для документируемых измерений применяется откалиброванный прибор.

5. Какие действия с приёмником программно-определяемого радио [вики] категорически не допускаются?

   Подача на вход уровня, превышающего предельно допустимый, подключение к передающему тракту без аттенюатора [вики], работа на передачу без согласованной нагрузки, а также подключение и отключение антенны при включённом передатчике. Предельный уровень на входе указан в статье 9.1.

Статья 8.2. Комплексные задачи и итоговая аттестация

1. Какой запас линии получается в первой комплексной задаче и достаточен ли он?

   Полученный в первой комплексной задаче запас сопоставляется с нормой не менее 15 дБ из статьи 1.3. Если расчётное значение оказывается ниже, задание в исходном виде не выполняется: сокращается удаление, повышается высота полёта, применяется направленная антенна либо снижается скорость передачи пакетов командной линии.

2. По какому признаку в задаче 2 определяется внешнее воздействие, а не удаление?

   По повышению уровня шума при неизменном уровне полезного сигнала. Удаление проявляется снижением уровня сигнала при постоянном шуме, воздействие — ростом шума. Дополнительным признаком служит скачкообразный характер ухудшения и его зависимость от курса, а не от удаления.

3. Почему линия передачи изображения в задаче 2 не пострадала?

   Потому что воздействие было сосредоточено в полосе командной линии, а линия передачи изображения работает в другом диапазоне, отстоящем настолько, что помеха ослабляется входными цепями её приёмника. Это пример избирательного подавления одной линии из нескольких.

4. Какие интермодуляционные составляющие проверяются при групповых полётах?

   Проверяются составляющие вида \( 2f_{1} - f_{2} \) и \( 2f_{2} - f_{1} \) для всех пар работающих передатчиков, а также попадание этих частот в полосы приёма командных линий и линий передачи изображения группы. Порядок проверки приведён в статье 2.4.

5. Какие требования предъявляются к итоговой работе курса?

   Итоговая работа включает расчёт бюджета всех радиолиний конкретной системы, карточку радиообстановки района работ, обоснованный выбор частот и режимов, оценку устойчивости к подавлению с указанием ожидаемых порогов, план действий экипажа при воздействии и заполненный паспорт радиолиний.

11. Модуль 9. Лабораторный практикум на двух платах

Статья 9.1. Лабораторный стенд на двух платах HackRF: состав и возможности

1. Какой предельный уровень допустим на входе платы и что происходит при его превышении?

   Предельно допустимый уровень на входе составляет минус 5 дБм. Превышение выводит плату из строя необратимо. При выключенном входном усилителе теоретически допустимо до 10 дБм, однако производитель рекомендует применять внешний аттенюатор во всех случаях.

2. Почему часть работ практикума невыполнима на одной плате?

   Потому что плата работает в полудуплексном режиме: одновременно передавать и принимать она не может. Работы, в которых требуется формировать помеху и одновременно наблюдать её действие на приёмный тракт, выполняются только на двух платах.

3. Что даёт соединение выхода CLKOUT одной платы со входом CLKIN другой и чего оно не даёт?

   Соединение выхода CLKOUT одной платы со входом CLKIN другой обеспечивает общую опорную частоту 10 МГц, то есть устраняет расхождение частот между платами. Однако переключение на внешнюю опору происходит только в момент старта операции передачи или приёма, поэтому согласованности начала выборки нет. Разностно-дальномерное пеленгование двумя платами недостижимо, применяется амплитудный метод.

4. Почему работы в кабельном тракте не требуют оформления разрешения?

   Потому что при работе в кабельном тракте излучение в эфир отсутствует: сигнал проходит от платы к плате по кабелю через аттенюаторы и сумматор, а неиспользуемые порты нагружены на 50 Ом. Использования радиочастотного спектра не происходит. Требуется контроль отсутствия паразитного излучения и применение экранированной коробки.

5. Почему для стенда приобретаются аттенюаторы с полосой до 6 ГГц?

   Потому что верхняя рабочая частота платы составляет 6 ГГц, а курс включает работы в полосе 5,8 ГГц. Аттенюатор с меньшей полосой на этих частотах вносит непредсказуемое ослабление и искажает результаты калибровки, что делает расчёт уровней недостоверным.

Статья 9.2. Расчёт уровней кабельного тракта и калибровка стенда

1. Почему переменный аттенюатор устанавливается именно в плече помехи?

   Потому что в ходе работы изменяется именно отношение помеха-сигнал, а уровень полезного сигнала должен оставаться постоянным. Установка переменного аттенюатора в плечо помехи позволяет менять один параметр, не затрагивая второй, и исключает необходимость пересчёта после каждого шага.

2. Какие потери вносит сумматор на элементе Уилкинсона и чем он лучше резистивного?

   Сумматор на элементе Уилкинсона вносит потери около 3 дБ в каждом плече. В отличие от резистивного он обеспечивает развязку между входами порядка 20 дБ, что предотвращает попадание сигнала помехи в выходной каскад передающей платы и взаимное влияние источников.

3. Как определяется поправка показаний приёмной платы?

   Поправка определяется как разность между уровнем, рассчитанным по формуле тракта, и уровнем, показанным приёмной платой, при заведомо известном ослаблении. Измерение выполняется при нескольких значениях ослабления, результаты заносятся в калибровочную таблицу.

4. По каким признакам обнаруживается перегрузка приёмного тракта?

   По несоответствию приращения показаний приращению ослабления: при изменении аттенюатора на 10 дБ показания меняются менее чем на 10 дБ. Дополнительные признаки — появление в спектре ложных составляющих, отсутствующих при большем ослаблении, и подъём уровня шума по всей полосе.

5. Что означает расхождение поправок более 3 дБ между строками калибровочной таблицы?

   Расхождение поправок более 3 дБ между строками означает, что тракт работает нелинейно или что часть измерений выполнена в режиме перегрузки. Калибровка признаётся недостоверной: проверяются уровни, увеличивается ослабление и измерения повторяются.

Статья 9.3. Лабораторная работа: измерение порога подавления модельной линии

1. Какое отношение помеха-сигнал принимается за порог подавления и почему?

   За порог подавления принимается значение отношения помеха-сигнал, при котором доля ошибок достигает одной сотой. При такой доле ошибок помехоустойчивое кодирование [вики] перестаёт справляться, и линия практически неработоспособна, тогда как при доле около одной тысячной связь ещё сохраняется.

2. Почему переменный аттенюатор изменяют ступенями по 1 дБ вблизи порога?

   Потому что вблизи порога зависимость доли ошибок от отношения помеха-сигнал становится крутой: изменение на 3 дБ переводит линию из работоспособного состояния в полностью неработоспособное. Шаг 1 дБ обеспечивает определение порога с требуемой точностью.

3. Как измеренный порог пересчитывается в допустимое расстояние до источника помехи?

   Через отношение расстояний. Измеренный порог показывает, на сколько децибел помеха может превышать сигнал. Это превышение пересчитывается в отношение расстояний от приёмника до передатчика и до источника помехи по методике статьи 5.2. Для порога 4 дБ и превышения 23 дБ отношение расстояний составляет более 8,9.

4. О чём свидетельствует излом кривой зависимости доли ошибок?

   Излом кривой указывает на границу, за которой помехоустойчивое кодирование перестаёт исправлять ошибки. До излома код справляется, и доля ошибок растёт медленно; после излома рост становится обвальным. Положение излома и есть практический порог подавления.

5. Почему время накопления статистики влияет на достоверность результата?

   Потому что доля ошибок является статистической величиной. При малом числе принятых пакетов случайный разброс сопоставим с измеряемой величиной, и порог определяется недостоверно. Для доли ошибок порядка одной сотой требуется накопить не менее нескольких тысяч пакетов на каждой точке.

Статья 9.4. Лабораторная работа: сравнение видов помехи и выигрыш перестройки частоты

1. Чему равен теоретический выигрыш перестройки при двадцати частотных позициях?

   При двадцати частотных позициях теоретический выигрыш составляет \( G = 10 \lg 20 \approx 13 \) дБ.

2. Почему измеренный выигрыш обычно оказывается ниже теоретического?

   Потому что часть пакетов теряется и на непоражённых позициях из-за конечной избирательности приёмника и краевого действия помехи, потому что переходные процессы при перестройке занимают заметное время, и потому что реальное распределение позиций неравномерно. Практический выигрыш при десяти позициях составляет от 7 до 10 дБ против 10 дБ теоретических.

3. При какой скорости свипирующей помехи достигается наибольшее подавление?

   Наибольшее подавление достигается при такой скорости перемещения, при которой помеха задерживается на каждой позиции достаточно долго для поражения пакета, но успевает обойти всю полосу перестройки быстрее, чем линия восстанавливает синхронизацию. Слишком быстрое и слишком медленное перемещение одинаково неэффективны.

4. Почему сравнение видов помехи выполняется при равной суммарной мощности?

   Потому что сравниваются именно способы распределения мощности по спектру, а не энергетические возможности источников. При разной мощности результат отражал бы преимущество более мощного источника, а не свойства вида помехи. Равенство суммарной мощности делает сравнение корректным.

5. Какой практический вывод для выбора режима линии следует из работы?

   Перестройка частоты даёт реальный, но ограниченный выигрыш, исчезающий против заградительной помехи по всей полосе перестройки. Поэтому опора только на перестройку недостаточна: она сочетается с понижением скорости передачи пакетов, применением направленной антенны и сокращением удаления.

Статья 9.5. Лабораторная работа: порог подавления приёмника ExpressLRS

1. Почему перед подключением штатного передатчика к тракту снижается его мощность?

   Потому что штатный передатчик развивает мощность порядка 30 дБм, что превышает предельно допустимый уровень на входе платы, равный минус 5 дБм, на 35 дБ. Подключение без снижения мощности и без аттенюатора не менее 30 дБ приводит к необратимому выходу платы из строя.

2. Как проверить, что приёмник не принимает сигнал по эфиру в обход тракта?

   Отключить кабель от приёмника, оставив вход нагруженным на 50 Ом, и убедиться, что связь пропала. Если приёмник продолжает принимать сигнал, значит, часть энергии проходит по эфиру в обход тракта, и результаты измерений недостоверны. Требуется экранирование либо увеличение ослабления.

3. Какой запас по отношению помеха-сигнал считается достаточным при выборе режима?

   Не менее 10 дБ. Выбранный режим должен обеспечивать запас по отношению помеха-сигнал не менее 10 дБ относительно измеренного порога подавления в ожидаемой обстановке района работ.

4. Как связаны устойчивость линии к помехе и её чувствительность?

   Устойчивость к помехе определяется той же чувствительностью приёмника, что и дальность. Режим с чувствительностью минус 117 дБм даёт запас на 12 дБ больший, чем режим с чувствительностью минус 105 дБм. Совпадение измеренных значений запаса с ожидаемыми по таблице статьи 3.2 подтверждает эту связь.

5. Почему время восстановления связи после снятия помехи учитывается при настройке защиты?

   Потому что при периодической или свипирующей помехе линия многократно теряет и восстанавливает связь. Если время восстановления превышает установленную выдержку срабатывания защиты при потере управления, защита сработает при фактически работоспособной линии. Выдержка устанавливается с учётом измеренного времени восстановления.

Статья 9.6. Полевые работы: одновременное наблюдение двух полос и пеленгование

1. Почему отдельные спутники не видны в спектре и что именно наблюдается в навигационной полосе?

   Отдельные спутники в спектре не видны, поскольку их сигналы лежат примерно на 20 дБ ниже уровня собственного шума приёмника и различаются только корреляционной обработкой. В навигационной полосе наблюдается фоновый уровень шума, по изменению которого и обнаруживается присутствие постороннего излучения.

2. Почему на двух платах применяется амплитудное, а не разностно-дальномерное пеленгование?

   Потому что переключение платы на внешнюю опорную частоту происходит только в момент старта операции приёма, и согласованность начала выборки между двумя платами не обеспечивается. Разность фаз между каналами неизвестна и меняется от запуска к запуску, поэтому разностно-дальномерный метод неприменим.

3. Какая база между точками наблюдения требуется для достоверного пеленгования?

   Не менее одной пятой расстояния до предполагаемого источника, как и в статье 7.2. При удалении 5 км база составляет не менее 1 км. При меньшей базе пеленги пересекаются под острым углом и ошибка определения местоположения резко возрастает.

4. Какие сведения обязательно сопровождают каждый спектральный портрет?

   Дата и время, координаты точки наблюдения, центральная частота и полоса обзора, полоса разрешения, установленные значения усиления, тип антенны и её ориентация, а также состояние собственных передатчиков в момент наблюдения.

5. Как результаты полевого наблюдения связываются с журналом полёта?

   Время наблюдения приводится к единой шкале с записями журнала полёта, после чего участки повышенного уровня шума сопоставляются с участками роста доли потерянных пакетов и снижения уровня сигнала. Совпадение по времени подтверждает внешнее воздействие, расхождение указывает на внутреннюю причину.

12. Типичные ошибки при ответах

Ниже перечислены ошибки, наиболее часто встречающиеся при проверке усвоения курса. Их разбор полезен даже при верных ответах.

Что делать при расхождении

1. Определите, относится ли расхождение к числовому значению, к существу явления или к формулировке.
2. При расхождении в числе вернитесь к таблице или расчёту в исходной статье и повторите вычисление самостоятельно.
3. При расхождении в существе явления перечитайте раздел целиком, а не отдельный абзац: ответ, как правило, опирается на несколько положений статьи.
4. Занесите вопрос, вызвавший затруднение, в перечень для повторной проверки через неделю.

13. Проверьте себя

1. Почему ответы следует читать только после самостоятельной проработки вопросов?
2. Какое расхождение с приведённым ответом считается ошибкой, а какое нет?
3. Чем отличается прямое радиочастотное воздействие подавления навигации на линии связи от косвенного и в какой статье это разобрано?
4. Какие величины нельзя складывать без приведения к одной шкале?
5. Какой порядок действий предусмотрен при расхождении вашего ответа с приведённым?

Контрольный перечень

• Ответы на вопросы всех статей сформулированы самостоятельно до сверки
• Расхождения в числовых значениях устранены возвратом к расчётам статей
• Перечень вопросов, вызвавших затруднение, составлен для повторной проверки
• Разобраны типичные ошибки из последнего раздела материала
• Готовность к аттестации по статье 8.2 подтверждена самопроверкой

14. Источники

1. Материалы статей 0.1–9.6 настоящего курса.
2. Порядок итоговой аттестации приведён в статье 8.2 настоящего курса.

Проверено: 20.09.2026