Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция 2
Тема лекции: Радиорелейные линии, принципы построения РРЛ.
Учебные вопросы:
1. Виды систем радиосвязи прямой видимости, преимущества и недостатки.
2. Радиорелейные системы прямой видимости и тропосферные радиорелейные станции. Магистраль радиорелейной связи.
3. Использование ионосферного и метеорного рассеивания для УКВ радиосвязи.
2.1. Виды систем радиосвязи прямой видимости, преимущества и недостатки.
Наибольшими потенциальными возможностями по объему передаваемой информации обладает УКВ диапазон, который лежит в пределах от 30 мГц до 3 тыс.гГц, т.е. занимает полосу частот в 3000000 мГц. Радиоволны этого диапазона мало поглощаются атмосферой.
Однако, радиосвязь в УКВ радиодиапазоне возможна только в пределах прямой видимости антенн УКВ радиостанций в метровом, сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн и за счет переотражения от неодно-родностей тропосферы в сантиметровом, дециметровом, метровом диапазоне длин волн. Иногда, возможна радиосвязь за счет переотражения радиоволн от слоя ES-спорадического слоя ионосферы (hs = 75 ÷ 90 км) в метровом диапазоне длин волн.
Системы радиосвязи, обеспечивающие радиосвязь в пределах прямой видимости антенн радиостанций, называются системами радиосвязи прямой видимости.
Связь при односкачковом распространении радиоволн за счет отражения от слоя ES обеспечивается на расстояние до 2 000 км.
Связь за счет отражения от тропосферных неоднородноcтей (hнеодн = 7÷90 км, размер неоднородностей 50÷60 м) обеспечивается на расстояние до 150-700 км.
Дальность связи поверхностными волнами в УКВ диапазоне ограничена пределами прямой радиовидимости и может быть рассчитана по формуле:
где и - высоты передающей и приемной антенн.
8% от дальности связи при этом обеспечивает явление рефракции незначительного огибания земной поверхности радиоволнами УКВ диапазона. Дальность связи поверхностной волной при высотах антенн порядка 30 м не превышает 45-70 км.
Для передачи потоков информации в УКВ диапазоне на расстояния, большие прямой видимости приемной и передавшей антенн, используют пе-реприем радиосигналов с последующим их переизлучением на других рабочих частотах. Радиолинии такого вида называются радиорелейными.
В зависимости от используемого вида распространения радиоволн различают РРЛ:
Наибольшее применение в настоящее время находят РРЛ прямой видимости.
Использование в РРЛ радиоволн диапазона УВЧ и СВЧ позволяет без особых трудностей обеспечить полосу пропускания приемопередающего тракта до нескольких десятков гГц и иметь антенны с высокой направленностью, что позволяет существенно снизить мощность излучения и повысить скрытность радиосвязи. Кроме того, в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн почти полностью отсутствуют атмосферные и промышленные помехи,
РРЛ прямой видимости представляют собой цепочку приемопередающих ретрансляционных станций, расположенных на расстояниях 40-50 км друг от друга.
Для увеличения расстояния прямой видимости между антеннами соседних станций, эти антенны устанавливают на опорах высотой 50-70 м.
По пропускной способности РРЛ прямой видимости разделяют на 3 вида:
1. РРЛ большой емкости
(600 - 2700 ктч и более)
ТV, радиовещание, магистраль РРЛ большой протяженности.
2. РРЛ средней емкости
(60...600 ктч)
для внутризоновых (регионных) соединительных линий.
3. Малоканальные РРЛ
(< 60 ктч)
По способу разделения каналов и виду модуляции несущей можно выделить:
1. РРЛ с частотным разделением каналов (чрк) и частотной модуляцией гармонической несущей;
2. РРЛ с временным разделением каналов (врк) и аналоговой модуляцией импульсов, которые затем модулируют несущую;
3. Цифровые РРЛ, в которых импульсы квантуются по уровням и кодируются. По диапазону рабочих частот РРЛ подразделяют на линии дециметровых и сантиметровых диапазонов. В этих диапазонах в соответствии с регламентом радиосвязи для организации РРЛ выделены полосы частот, расположенные в областях 2, 4, 6, 8, 11 и 13 гГц.
В настоящее время ведется интенсивное исследование условий радиорелейной связи на частотах порядка 18 гГц и выше.
Переход на более высокие частоты позволяет расширить информационные полосы частот и пропускные способности систем передачи.
По виду ретрансляции радиосигналов различают РРЛ с активной и пассивной ретрансляцией,
Пассивная ретрансляция осуществляется с помощью металлического зеркала, установленного под некоторым углом к направлению прямого луча радиосигнала. Однако, они не находят широкого применения из-за низкого качества связи и потребности в большой мощности передатчиков.
Наиболее широко применяются РРЛ с активной ретрансляцией радиосигналов.
Рассмотрим более подробно техническую реализацию РРЛ.
2. Радиорелейные системы прямой видимости и тропосферные радиорелейные станции. Магистраль радиорелейной связи.
С помощью РРЛ решаются следующие задачи:
1. Создание стационарных магистральных линий связи для передачи больших потоков информации на расстояния в несколько тысяч км. Применяют РРЛ большой емкости.
2. Использование стационарных РРЛ для организации зоновой связи протяженностью 600 – 1400 км.
3. Использование РРЛ малой емкости в местной сети связи.
4. Обеспечение малоканальными РРЛ местной связи на больших территориях.
5. Обеспечение подвижной связи в случае необходимости организации оперативных каналов связи.
В РРЛ используются 2 способа передачи сигналов:
- ЧРК
- ВРК
В радиорелейной системе существуют 3 типа станций:
- оконечные (OFC);
- промежуточные (ПРО);
- узловые (УРС).
Структурная схема, радиорелейной станции представлена на, рисунке:
MТС - междугородняя телефонная станция;
ТЦ – телецентр.
На ОРС происходит:
1. Преобразование сообщений в р сигналы при передаче
2. Обратное преобразование при приёме.
На ОРС начинается и заканчивается линейный тракт передачи сигналов.
С помощью УРС производятся:
ПРО предназначены:
ОРС и УРС являются обслуживаемыми, на них организуются дежурство. ПРС являются необслуживаемыми (НУПами) и оснащаются системой телесигнализации и телеобслуживания.
В РРЛ стоимость АФУ и АМ сооружений значительно превышает стоимость приемопередающей аппаратуры.
Поэтому для повышения эффективности и пропускной способности РРЛ делают многостволъными. На каждой станции работают несколько приемопередатчиков, работающих на различных частотах на общую антенно-фидерную систему.
Расстояние между двумя ОУП называется участком радиосвязи.
Совокупность приемо-передающей аппаратуры на участке радиосвязи, обеспечивающей формирование одной общей для нее радиолинии, называется стволом. РРЛ имеют, как правило, несколько стволов и называются многоствольными.
Для обеспечения высокой надежности работы на РРЛ применяются постанционная и поучастковая системы резервирования оборудования.
Дистанционная система, резервирования предусматривает для каждого рабочего приемопередатчика наличие резервного. Применяется редко, т.к. очень дорогое резервирование.
При поучастковой системе резервирования между узловыми станциями выделяется отдельный резервный ствол, аппаратура которого постоянно включена. Резервный ствол работает на частотах, отличающихся от рабочих стволов.
Т.к. замирания сигнала на различных частотах происходят не одновременно, поучастковая система резервирования значительно повышает надежность работы РРЛ.
Во избежание возникновения паразитных связей между стволами при работе на общую антенно-фидерную систему рабочие частоты стволов располагаются по определенному плану распределения частот.
Для передачи сигналов по одному стволу в одном направлении необходимо использовать две частоты. Для передачи сигналов в обратном направлении могут использоваться те же частоты.
Такой план называется двухчастотным. Если для передачи е обратном направлении используются еще 2 частоты (новых), то план называется 4-х частотным.
Для предотвращения помех выбирают частоты передачи и приема в разных частях выделенного диапазона.
В военной радиосвязи находят применение тропосферные РРЛ.
РРЛ, использующие эффект дальнего тропосферного распространения радиоволн, называются тропосферными РРЛ.
В ТРРЛ используются радиоволны, рассеянные или отраженные от не-однородностей тропосферы.
Соседние ТРРЛ располагаются на расстояние 200-300 км. Принцип построения ТРРЛ сходен с РРЛ прямой видимости.
Используется диапазон частот 0,3 - 5 гГц.
В ТРРЛ из-за многолучевого распространения наблюдается сильное искажение радиосигнала, замирания радиосигналов. Промежуточных станций ТРРЛ значительно меньше.
Требуется применение мощных передатчиков (от 200 - 300 Вт до 50 кВт), узконаправленных антенн с коэффициентом усиления 50 - 55 дб, малошумящих РП, методов сдвоенного и счетверенного приема.
В ТРРЛ используется ЧМ, параболические антенны с диаметром зеркала 10-20 м и четырехчастотная система распределения частот.
Объем переизлучения образуется путем пересечения основных лепестков диаграммы направленности приемников и передатчиков.
Максимальная полоса пропускания тракта РРЛ ~ 1 мГц.
В ТРРЛ применяются малошумящие параметрические усилители и усилители на туннельных диодах.
3. Использование ионосферного и метеорного рассеивания для УКВ радиосвязи.
Ионосферными радиолиниями называются линии, на которых используется рассеяние радиоволн неоднородностями ионосферы. Отличие от тропосферного рассеяния в том, что ИР происходит за счет локальных неод-нородностей ионосферы на высотах 75-95 км днем (слой Д), а ночью нижняя область слоя Е.
При hслоя = 85 км, дальность связи составляет 2000 ÷ 2300 км.
Имеется зона молчания на расстояниях меньших 800 ÷ 900 км.
Диэлектрическая проницаемость газа ионосферы δ:
δ = 1 – 80,8 · N / f 2
N - число электронов в 1 м3
f - частота RV.
Верхний предел рабочего диапазона ограничен частотой 60 мГц, т.к. при f > 60 МГц отсутствует отражение RV.
При f < 30 МГц возникают глубокие замирания в результате интерференции. Т.о. fиp ~ 30 – 60 МГц.
Уровень сигнала при ИР подвержен сезонным и суточным колебаниям (8 - 10 дб и 4 - 5 дб соответственно).
Для устойчивой радиосвязи необходимо использовать разнесенный прием с Δf ≥ 10 кГц.
Для компенсации потерь в ИР применяются:
1. повышение КУ антенн до 20 - 30 дб;
2. увеличение мощности передатчиков (до 10 кВт и более);
3. использование разнесенного приема.
Д о с т о и н с т в а :
1. Постоянство уровня принимаемого сигнала;
2. Отсутствие необходимости суточных и сезонных смен частот.
Н е д о с т а т о к :
меньшая, чем на КБ дальность.
Метеорная связь - организуется за счет отражения от метеорных следов.
Системы резервирования:
|
В ЧМГ групповой или видео сигнал модулирует несущую ПЧ. |
Номинальные значения ПЧ: для РРЛ (МККР) |
35 мГц - низовая связь 70 мГц - магистральные и зоновые РРС средней и большой емкости 140 мГц - для РРС очень большой емкости. |
Большинство станций в РРЛ - ПРС
Существует ПРС 3-х типов:
|
основные |
- по групповому спектру (МД + ДМД). - гетеродинный - прямого усиления (достоинства - простота). |
ССС
Стоимость - 1000 км - совпадает с РРЛ
3000 - 4000 км - в 2 раза меньше.
Для России - "Молния"
Тобр = 12 часов
tраб = 8 часов
Апогей - 40 000 км
Перигей - 500 км
α = 65
Одновременная работа земных станций через один ретранслятор называется МСД.
3 способа управления МСД:
- закрепленные каналы;
- программное распределение каналов;
- незакрепленные каналы.
3 способа разделения сигналов:
- по частоте;
- по времени;
- по форме.
Использование диапазона УВЧ и СВЧ позволяет без особых трудностей обеспечить полосу пропускания приемопередающего тракта нескольких десятков мГц и иметь антенны с высокой направленностью. Кроме того, в диапазоне дециметровых и сантиметровых волн почти полностью отсутствуют атмосферные и промышленные помехи.