1. 1. Загальні принципи та особливості побудови систем радіозв'язку. Класифікація радіосистем передачі.

2. 1.2. Основні поняття і визначення. Класифікація діапазонів радіочастот та радіохвиль. Структура радіосистем передачі.

3. 1.3. Особливості розповсюдження радіохвиль метрового - міліметрового діапазонів.

4. 1.4. Антенно-фідерні пристрої

5. 2.1. Побудова радіорелейних і супутникових ліній передачі Основні поняття і визначення. Класифікація радіорелейних ліній передачі. Принципи багатоствольної передачі.

6. 2.2. Види модуляції, які використовуються в радіорелейних і супутникових системах передачі.

7. 2.3. Особливості побудови устаткування радіорелейних і супутникових систем передачі.

8.  3.1.Основні поняття і визначення.

9. 3.2.Основи побудови систем стільникового зв'язку.

10. 3.3.Функції стільникового зв'язку.

11. 3.4.Основи транкінгових систем радіозв'язку.

12. 3.5. Основи побудови систем бездротового абонентського радіодоступу.

13. 3.6. Техніко-економічні аспекти системи безпровідного абонентського радіодоступу.

Радіозв'язок – вид електрозв'язку, що здійснюється за допомогою радіохвиль. Під

радіохвилями прийнято розуміти електромагнітні хвилі, частота яких вища 30 кГц і

нижча 3000 ГГц, що розповсюджуються в середовищі без штучних напрямляючих засобів

(ліній). З поняттям радіохвилі тісно пов'язано поняття радіочастоти, тобто частоти

радіохвиль.

Швидкість розповсюдження електромагнітних хвиль в будь – якому середовищі рівна

v 

c



,

(1)

де с – швидкість розповсюдження світла у вакуумі; ε - діелектрична, μ – магнітна

проникність середовища. Для повітря ε ≈ μ ≈ 1, а швидкість розповсюдження

електромагнітних хвиль близька до швидкості світла у вакуумі, тобто v 310⁸м / с .

Електромагнітні хвилі створюються джерелом, яке періодично змінює ЕРС з періодом Т.

Якщо в деякий момент електромагнітне поле (ЕМП) мало максимальне значення, то таке

ж значення воно матиме через час Т. За цей час ЕМП переміститься на відстань

v T. (2)

Мінімальна відстань між двома точками простору, поле в якому має однакове значення,

називається довжиною хвилі. Довжина хвилі залежить від швидкості її розповсюдження і

періоду Т ЕРС, яка розповсюджує це поле. Оскільки частота струму рівна f 1/T , то

довжина хвилі

^v.

f

(3)

Довжина хвилі λ пов'язана з частотою коливання f відомим співвідношенням

3 10⁸/ f .

(4)

Радіочастотний спектр – область частот, яку займають радіохвилі. Смуга частот –

область частот, обмежена знизу і зверху (нижня і верхня межі). Діапазон частот – смуга

частот, якій присвоєно умовне найменування.

Відповідно до Регламенту радіозв'язку весь радіочастотний спектр роздільний на 12

діапазонів, які визначені як області радіочастот, рівні

(0,3... 3) 10^NГц , де N – номер

діапазону. Для потреб радіозв'язку використовується дев'ять діапазонів і відповідно

N 4...12.

Діапазон радіохвиль – певна безперервна ділянка довжин радіохвиль, якій присвоєне

умовне метричне найменування. Кожному діапазону радіохвиль відповідає визначений

діапазон радіочастот.

Класифікація діапазонів радіочастот або радіохвиль приведена в табл. 1. Така

класифікація в першу чергу пов'язана з особливостями розповсюдження радіохвиль та їх

використання.

Т а б л и ц я 1

Номер

Діапазон довжин хвиль

Діапазон частот

діапазону

Найменування

Границі

Найменування

Границі

4

Міріаметрові або

наддовгі хвилі (НДХ)

10…100 км Дуже низькі

частоти (ДНЧ)

3…30 кГц

5

Кілометрові або довгі

хвилі (ДХ)

1…10 км

Низькі частоти

(НЧ)

30…300 кГц

6

7

Гектометрові або

середні хвилі (СХ)

Декаметрові або

короткі хвилі (КХ)

Метрові або

100…1000 м Середні частоти

(СЧ)

10…100 м Високі частоти

(ВЧ)

1…10 м

300…3000

кГц

3…30 МГц

8

9

ультракороткі хвилі

(УКХ)

Дециметрові хвилі

(ДХ)

Дуже високі

частоти (ДВЧ)

10…100 см Ультрависокі

частоти (УВЧ)

30…300 МГц

300…3000

МГц

10

Сантиметрові хвилі

1…10 см

Надвисокі частоти

(НВЧ)

3…30 ГГц

11

Міліметрові хвилі

1…10 мм Крайнє високі

частоти (КВЧ)

30…300 ГГц

12

Дециміліметрові

хвилі

0,1…мм

Гіпервисокі

частоти

300…3000

ГГц

Крім того, в техніці радіозв'язку широке застосування знаходять наступні поняття:

діапазон робочих радіочастот – смуга частот, в межах якої забезпечується робота

радіостанції; сітка робочих радіочастот (сітка частот) – безліч слідуючих через задані

інтервали робочих радіочастот; крок сітки робочих радіочастот (крок сітки частот) –

різниця між сусідніми дискретними значеннями робочих частот, що входять в цю сітку;

радіостанція – один або декілька передавачів і приймачів або їх комбінація, включаючи

допоміжне устаткування, необхідних для здійснення радіозв'язку; присвоєна смуга

радіочастот – смуга частот, в межах якої радіостанції дозволено випромінювати; робочий

канал – смуга частот, яка використовується для передачі інформації (повідомлення);

присвоєна радіочастота – частота, що відповідає середині смуги частот, присвоєної

радіостанції; робоча радіочастота – частота, призначена для ведення радіозв'язку

радіостанцією.

Для введення інших понять і визначень необхідно розглянути узагальнену структурну

схему радіосистеми передачі (РСП). Під радіосистемою передачі розуміють сукупність

технічних засобів, що забезпечують утворення типових каналів і трактів, а також лінійних

трактів, по яким сигнали електрозв’язку передаються за допомогою радіохвиль у

відкритому просторі. Оскільки переважна більшість РСП є багатоканальними, то

приведемо узагальнену структурну схему багатоканальної РСП (рис. 1), де прийняті

наступні позначення:

КГО – каналоутворююче і групове обладнання, що забезпечує формування сигналів

типових каналів і трактів з безлічі первинних сигналів, які підлягають передачі за

допомогою сигналів електрозв’язку на передавальному кінці, і зворотне перетворення

сигналів типових каналів і трактів в безліч первинних сигналів на приймальному кінці.

ЗЛ – провідні з’єднувальні лінії, що забезпечують підключення каналоутворюючого і

групового обладнання до РСП у разі їх територіального рознесення.

Для формування радіосигналу і передачі його на відстань за допомогою радіохвиль

використовуються різні радіосистеми зв'язку. Радіосистема зв'язку – це комплекс

радіотехнічного обладнання та інших технічних засобів, призначених для організації

радіозв'язку в заданому діапазоні частот з використанням певного механізму

розповсюдження радіохвиль. Разом з середовищем (трактом) розповсюдження радіохвиль

радіосистема зв'язку утворює лінійний тракт або стовбур, що складається з кінцевого

обладнання стовбура (КОС) і радіостовбура.

Рис. 1. Узагальнена структурна схема багатоканальної радіосистеми зв’язку

КОСпер – кінцеве обладнання стовбура передавального кінця, де формується лінійний

сигнал, що складається з інформаційного групового сигналу і допоміжних сигналів

(сигналів службового зв'язку, сигналів контролю працездатності обладнання РСП та ін.),

якими модулюються високочастотні коливання.

РСТ – радіостовбур, призначенням якого є передача модульованих радіосигналів на

відстані за допомогою радіохвиль. Радіостовбур називається простим, якщо в його склад

входять лише дві кінцеві станції і один тракт розповсюдження радіохвиль, і складеним,

якщо крім двох кінцевих радіостанцій він містить одну або декілька ретрансляційних

станцій, що забезпечують прийом, перетворення, підсилення або регенерацію і повторну

передачу радіосигналів. Необхідність використання складених радіостовбурів обумовлена

рядом чинників, основними з яких є протяжність радіолінії, її пропускна спроможність і

механізм розповсюдження радіохвиль.

КОСпр – кінцеве обладнання стовбура приймального кінця, де проводяться зворотні

перетворення: демодуляція високочастотного радіосигналу, виділення групового

(багатоканального) сигналу і допоміжних службових сигналів.

1.2. Загальні принципи організації радіозв'язку.

Класифікація радіосистем передачі

Сукупність технічних засобів і середовища розповсюдження радіохвиль, що

забезпечують передачу сигналів від джерела до приймача інформації, називається

радіоканалом (каналом радіозв'язку). Радіоканал, що забезпечує радіозв'язок в одному

азимутальному напрямку, називається радіолінією.

Спрощена структурна схема одноканальної радіолінії приведена на рис. 2.

Рис. 2. Структурна схема радіолінії

Функціонування радіолінії здійснюється наступним чином. Повідомлення, що підлягає

передачі поступає в перетворювач (мікрофон, телевізійна передавальна камера,

телеграфний або факсимільний апарат та ін.), який перетворює його в первинний

електричний сигнал. Потім сигнал поступає на радіопередавальний пристрій радіостанції,

який складається з модулятора (М), синтезатора несучих частот (СЧ), і підсилювача

модульованих коливань (ПМК). За допомогою модулятора один з параметрів несучої

частоти (високочастотного коливання) змінюється за законом первинного сигналу. За

допомогою антени (А) енергія радіочастот передавача випромінюється в тракт

розповсюдження радіохвиль.

На приймальному кінці радіохвилі наводять ЕРС в приймальній антені (А).

Радіоприймальний пристрій радіостанції з допомогою селективних (вибірних) ланцюгів

(ВЛ) фільтрує сигнали від перешкод та інших радіостанцій. У детекторі (Д) відбувається

процес зворотної модуляції – виділення з модульованих коливань початкового

електричного сигналу. Далі, у перетворювачі, цей сигнал перетворюється в повідомлення,

яке і поступає до абонента.

Розглянута схема радіолінії забезпечує односторонній радіозв'язок, при якому передачу

повідомлень здійснює одна з радіостанцій, а інша або інші тільки прийом. Для організації

двостороннього радіозв'язку, при якій радіостанції здійснюють прийом і передачу, в

кожному пункті необхідно мати і передавач (Пер) і приймач (Пр). Якщо при цьому

передача і прийом на кожній радіостанції здійснюються по черзі, то такий радіозв'язок

називається симплексним (рис. 3, а).

Симплексний радіозв'язок використовується, як правило, за наявності відносно

невеликих інформаційних потоків. Такий радіозв'язок може бути одночастотним (прийом і

передача на одній частоті) і двочастотним (прийом і передача на різних частотах).

Рис. 3. Структурна схема організації радіозв'язку:

а - симплексного; б - дуплексного

Двосторонній радіозв'язок, при якому зв'язок між радіостанціями реалізується

одночасно, називається дуплексним (рис. 3, б).

При дуплексному радіозв'язку передача в одному та іншому напрямах ведеться зазвичай

на різних несучих частотах. Це робиться для того, щоб радіоприймач приймав сигнали

тільки від радіопередавача протилежного пункту і не приймав сигнали власного

радіопередавача.

Якщо необхідно мати радіозв'язок зі значним числом пунктів, то організовується

радіомережа, що представляє собою сукупність радіоліній, які працюють на одній

загальній для всіх абонентів частоті або групі частот. Структурні схеми радіомереж різної

складності приведені на рис. 4 для симплексного радіозв'язку, і на рис. 5 для дуплексного

радіозв'язку.

Рис. 4. Радіомережа на основі складного симплексного радіозв'язку

Рис. 5 Радіомережа на основі складного дуплексного радіозв'язку

Суть функціонування радіомережі полягає в наступному. Одна радіостанція, що

називається головною (ГР), може передавати повідомлення як для одного, так і для

декількох підлеглих радіостанцій. Радист-оператор ГР стежить за порядком в радіомережі

і встановлює черговість роботи на передачу підлеглим радіостанціям (ПР). Останні при

відповідному дозволі можуть обмінюватися повідомленнями (інформацією) не тільки з

ГР, але і між собою. Така організація зв'язку може бути реалізована як на основі складного

симплекса (рис. 4), так на основі складного дуплекса (рис. 5). У першому випадку

можливе використання суміщених прийомопередаючих радіопристроїв і загальної робочої

радіохвилі (частоти). У другому випадку ГР веде передачу на одній частоті, а приймає на

декількох (по числу підлеглих радіостанцій). Відмітимо, що радіомережа може бути

організована на основі напівдуплексного радіозв'язку, при якому на одній радіостанції (як

правило головній) передача і прийом здійснюються одночасно, а на інших радіостанціях –

поперемінно.

Центри великих промислових регіонів з'єднуються лініями радіозв'язку з багатьма

пунктами. Для цього радіопередавачі і передавальні антени розташовують в так званому

передавальному радіоцентрі, а радіоприймач і приймальні антени розташовують на

приймальному радіоцентрі. Для з'єднання джерел повідомлень з радіопередавачами і

радіоприймачами та контролю якості радіозв'язку в містах обладнують радіобюро.

На радіомережах великої протяжності для збільшення дальності зв'язку включаються

ретрансляційні станції (ретранслятори). Узагальнена структурна схема ретранслятора

приведена на рис. 6. До вже відомих позначень і понять тут додається нове – фідерний

тракт, що представляє собою сукупність пристроїв передачі електромагнітної енергії від

антени до приймача (Пр) і від передавача (Пер) до антени, що містить фідер і ряд

допоміжних елементів.

Рис. 6. Узагальнена структурна схема ретранслятора

До фідерного тракту пред'являються наступні вимоги: передача енергії повинна

здійснюватися з малими втратами; передавальний фідер не повинен випромінювати, а

приймальний – приймати сторонні електромагнітні коливання; віддзеркалення в трактах,

що створюють попутні потоки, повинні бути мінімальними; не повинні

розповсюджуватися хвилі інших (вищих) типів.

В сучасних радіосистемах передачі різниця рівнів випромінювальних і приймальних

антен радіосигналів досить велика (150 дБ і більше).

Для виключення можливості виникнення паразитних зв'язків між передавальними і

приймальними трактами ретранслятора необхідно використовувати дві несучі частоти,

для кожного напрямку передачі. При цьому для передачі радіосигналів в протилежних

напрямках може бути використана або одна і та ж пара частот (f1, f2), або дві різні пари

(f1,f2 і f3, f4). В залежності від цього розрізняють два способи (плани) розподілу частот

прийому і передачі в дуплексному режимі: двохчастотний (f1, f2) і чотирьохичастотний

(f1,f2 і f3, f4) плани. Двохчастотний план економний з погляду використання зайнятої

смуги частот проте, вимагає спеціальних заходів для захисту від сигналів протилежного

напряму. Чотирьохчастотний план не вимагає вказаних заходів захисту, проте він

неекономічний з точки зору використання смуги частот. Число радіоканалів

(радіостовбурів), яке може бути організовано у виділеному діапазоні частот, при

чотирьохчастотному плані удвічі менше, ніж при двохчастотному.

Схема комплексу засобів радіозв'язку, який обслуговує адміністративний або

господарський центр, зображена на рис. 7. Тут: 1 – передавальний радіоцентр з

радіопередавачами Пер 1, Пер 2, …, Пер N; 2 – приймальний радіоцентр з

радіоприймачами Пр 1, Пр 2, …, Пр N; 3 – місто, яке пов'язане з радіоцентрами

сполучними (провідними) лініями зв'язку 4 і 5. По лініях 4 на радіоцентр 1 поступають

сигнали, що підлягають передачі, а по лініях 5 в місто передаються сигнали, прийняті

радіоцентром 2; по цих же лініям передаються сигнали дистанційного контролю роботи

радіоцентрів і сигнали дистанційного керування обладнанням. Радіобюро 6 сполучено

лініями зв'язку з телеграфними і фототелеграфними (факсимільними) апаратними

центрального телеграфу 7 і 8 міжміською телефонною станцією 9, а також радіомовною

апаратною 10. Радіомовна апаратна служить для обміну радіомовними програмами з

іншими містами або країнами. Апаратні пов'язані з джерелами повідомлень, що

передаються, такими як мережі абонентського телеграфу, телефонні та ін.