2.3. Особливості побудови устаткування радіорелейних і супутникових систем

передачі

1

2.3.1. Принципи побудови устаткування радіорелейних ліній передачі прямої

видимості

Прийомопередавальна апаратура радіорелейних ліній

(РРЛ) є основним устаткуванням кожної радіорелейної станції. Приймачі сучасних

радіорелейних систем передачі (РРСП) будуються, як правило, по схемі супергетеродина.

Передавачі багатоканальних РРСП зазвичай будуються з перетворенням частоти, тобто

забезпечують перетворення вхідного сигналу через ступінь проміжної частоти в НВЧ

сигнал, який потім підсилюється до номінальної потужності.

На крайових станціях РРЛП відбувається формування високочастотного коливання із

заданими потужністю, номінальною частотою і модуляція цього коливання

інформаційними сигналами відповідної частоти. На кінцевих станціях багатоствольних

РРСП формуються сигнали декількох радіостовбурів. На кінцевій станції є кінцева

апаратура стовбура (телефонного, телевізійного або цифрового), що складається з

передавальної і приймальної часток. Що поступає на вхід передавальної частки крайовою

аппаратури сигнал відповідного стовбура об'єднується з допоміжними сигналами і потім

подається на модулятор, де відбувається його перетворення в проміжну частоту. Потім

сигнал проміжної частоти, поступає на передавач радіостовбура, де і формується

високочастотне коливання. Структурна схема передавача радіостовбура приведена на мал.

1, де прийняті наступні позначення: fпч - проміжна частота (зазвичай рівна 70 Мгц); ПППЧ

- потужний підсилювач проміжної частоти; См - змішувач (перетворювач проміжної

частоти в СВЧ сигнал); Гпер -гетеродин передавача (генератор надвисокочастотної несучої,

необхідної для перетворення сигналу проміжної частоти в смугу частот радіосигналу);

СФНВЧ - смуговий фільтр сверх¬високой частоти (радіосигналу); ПНВЧ - підсилювач

сигналу НВЧ (радіосигналу). Модульований вхідним сигналом сигнал пром іжної частоти

після підсилення змішується в змішувачі з високостабільним коливанням гетеродина fг.

СФНВЧ виділяється частота fпер, яка підсилюється ПНВЧ до необхідної потужності

передачі. У радіосистемах малої потужності (менше 1 Вт) ПНВЧ може не

встановлюватися.

Рис. 1. Функціональна схема передавача радіо стовбура

Приймач радіостовбура (рис. 2) складається з малошумливого підсилювача сигналу

НВЧ (МПНВЧ), на вхід якого поступає НВЧ сигнал з частотою fпр; смугового фільтру

сигналу НВЧ (СФНВЧ), перетворювача частоти, в який, входять змішувач (Зм) і

гетеродин приймача (Гпр), і підсилювача сигналу проміжної частоти fпч. Сигнал проміжної

частоти виходить змішуванням сигналу з частотою fпр з високостабільним коливанням fг.

Рис. 2. Функціональна схема приймача радіостовбура

2

На вхід передавача сигнал поступає з тракту проміжної частоти, а з виходу приймача

сигнал поступає в тракт проміжної частоти.

На проміжних станціях (ретрансляторах) з'єднання приймача і передавача відбувається

по проміжній частоті. При необхідності виділення телевізійного сигналу на пром іжній

станції до складу прийомопередавальної апаратури входить демодулятор, який

підключається до додаткового виходу приймача на проміжній частоті.

Тракти проміжної частоти. У тракті проміжної частоти гетеродинного приймача

здійснюються наступні основні функції: автоматичне регулювання п ідсилення,

компенсуюче зміни рівня сигналу, що приймається, в середовищі росповсюдження

радіохвиль; коректування спотворень частотних характеристик, що вносяться різними

елементами трактів передачі; амплітудне обмеження ЧМ сигналів в системах з частотним

ущільненням.

Тракт проміжної частоти, що входить до складу гетеродинних ретрансляторів,

використовується для створення високої селективності приймача при малих розладах

щодо меж смуги пропускання.

Якісними показниками тракту проміжної частоти є: амплітудно-частотна

характеристика (АЧХ) і її допус¬тімая нерівномірність; частотна характеристика

групового часу запізнювання (ГЧЗ) і її допустима нерівномірність; нерівномірність

диференціального п ідсилення в смузі частот точної корекції; ступінь узгодження входів і

виходів сигналу проміжної частоти в прийомопередавальної апаратури.

Структурна схема типового тракту проміжної частоти приймача РРЛ приведена на рис. 3.

Рис. 3. Структурна схема типового тракту проміжної частоти РРЛ

Модульований сигнал проміжної частоти Uвх від змішувача приймача поступає на вхід

попереднього підсилювача ПП, далі сигнал обробляється смуговим фільтром СФ і

коректором групового часу запізнювання Кор. ГЧЗ. Для корекції спотворень групового

часу запізнювання, ПФ, що вносяться, використовується Кор. ГЧЗ ПФ. У головному

підсилювачі ГП здійснюється основне посилення сигналу і автоматичне регулювання

підсилення (АРП), для чого частка сигналу з виходу ГП відгалужується в амплітудний

детектор АД, а потім на підсилювач постійного струму ППС і з виходу фільтру нижніх

частот керуючий сигнал змінює підсилення ГП. Таким чином, рівень сигналу проміжної

частоти на виході головного підсилювача підтримується пост ійним в достатньо великому

діапазоні змін рівня сигналу, що приймається (у приймачах магістральних РРЛ досягає

46...50 дб). Кінцевий підсилювач КП має два виходи, один з яких використовується для

подачі сигналу на вхід передавача (ретрансляція сигналу на проміжну радіорелейну

станцію ПРС), другий, - для виділення сигналу проміжної частоти на вузловій

радіорелейній станції ВРС. Підсилювач-обмежувач ПО зазвичай встановлюється в РРЛ з

частотним ущільненням і ЧМ, він пригнічує паразитну амплітудну модуляцію. Потужний

3

підсилювач ПП забезпечує на вході змішувача передавача необхідний рівень сигналу

проміжної частоти.

Особливості трактів проміжної частоти цифрових РРЛ заключаются в різних вимогах

до смуг пропускання і точності корекції частотних характеристик тракту, а також в

підвищеній вимозі до лінійності амплітудної характеристики активних елементів цього

тракту.

Нелінійні елементи тракту проміжної частоти, такі як амплітудні обмежувачі,

приводять до додаткової втрати завадостійкості цифрових РРЛ з квадратурною АМ. Тому

в приймачах цифрових РРЛ не використовуються амплітудн і обмежувачі, а для

підсилювачів сигналу встановлюється лінійний режим.

Слід особливо зупинитися на принципах побудови прийомопередавальної апаратури

проміжних станцій РРЛП. Прийомопередавальна апаратура проміжних станцій

підрозділяють на два основні види: проміжна станція з модуляцією і демодуляцією

сигналу і проміжна станція без модуляції і демодуляції. Прийомопередавальну апаратуру

проміжних станцій без модуляції і демодуляції сигналу у свою чергу можна розділити

залежно від методу утворення гетеро-динних сигналів для приймача і передавача на

апаратуру із загальним гетеродином, окремими гетеродинами, а також з прямим

підсиленням на НВЧ.

Прйомопередавальна апаратура із загальним етеродином.

Зпрощена структурна схема прийомопередавальної апаратури цього типа приведена на

рис. 4.

Рис. 4. Спрощена схема пріємопередающей апаратури із загальним гетеродином

Сигнал, що приймається, з частотою. fПМ через вхідний смуговий фільтр CФ поступає

на вхід змішувача приймача ЗМПМ. На змішувач приймача одночасно поступає

гетеродинний сигналу з частотою fГТПм. З виходу змішувача приймача сигнал проміжної

частоти fПЧ (звичайні 70 Мгц) подається на підсилювач проміжної частоти приймача

ППЧПМ, де здійснюється основне посилення сигналу, що приймається. Підсилювач має

систему автоматичного регулювання підсилення (АРП), завдяки чому рівень вихідного

сигналу залишається майже незмінним при зміні рівня вхідного сигналу в широких межах.

На крайових і вузлових станціях сигнал з виходу ППЧПМ подаєтся на демодулятор Дм

для виділення сигналів, передаваних РРЛ. На проміжних станціях сигнал з виходу ППЧПМ

поступає безпосередньо на вхід підсилювача проміжної частоти передавача ППЧПД. Цей

підсилювач забезпечує необхідне для роботи змішувача передавача ЗМПД значення

потужності сигналу проміжної частоти. У змішувачі передавача здійснюється

перетворення сигналу проміжної частоти в сигнал частоти fПД НВЧ діапазону. Частота

гетеродинного сигналу fГТПд, поступаючого на змішувач передавача, відрізняється від

частоти fПД на величину проміжної частоти. За допомогою смугового фільтру бічної смуги

ФБС проводиться виділення корисної бічної смуги частот (верхньою В або нижньою Н) на

виході змішувача передавача. Сигнал з виходу ФБС подається на підсилювач НВЧ

(ПСВЧ) і далі через систему направляючих фільтрів поступає в антену. На кінцевих і

4

вузлових станціях на вхід ППЧПД сигнал поступає від частотного модулятора ЧМД

станції.

Як випливає з схеми (див. рис. 4), для роботи прийомопередавача необхідно два

гетеродинні сигнали з частотами fГТПд і fСДВ . Ці сигнали утворюються в гетеродинному

тракті прийомопередавача. Задаючий генератор Г генерує сигнал з частотою fГТПд. Цей

сигнал поступає на змішувач передавача і одночасно на змішувач зсуву ЗМСДВ. В цьому

змішувачі частота fГТПд перетворюється в частоту fГТПм, для чого на змішувач подається

також сигнал з генератора зсуву fЗСВ . Номінальне значення частоти fЗСВ дорівнює різниці

частот прийому і передачі, яка повинна відповідати плану розподілу частот.

Утворений в змішувачі зсуву гетеродинний сигнал частоти fГТПм виділяється

вузькосмуговим фільтром ФВП і поступає на змішувач приймача ЗМПМ^.

При перетворенні частот в змішувачі передавача в разі fПМ < fГТПм використовується

нижня бічна смуга частот, а в разі fПМ > fГТПм - верхня бічна смуга частот. Комбінуючи

поєднання частот fПМ^, fГТПм^,fГТПд і fПД, можливо сформувати чотири варіанти розставляння

частот.

Прийомопередавальна апаратура з окремими гетеродинами. У радіорелейній апаратурі

останніх років широко використовується схема прийомопередавальної апаратури з

окремими гетеродинами НВЧ для приймача і передавача. Наявність окремих гетеродинів

робить роботу приймача і передавача незалежною один від одного. Це особливо зручно

для крайових станцій, де приймач і передавач працюють в різних напрямах зв'язку.

Спрощена структурна схема прийомопередавальної апаратури з окремими

гетеродинами приведена на мал. 5. Прямий тракт приймача (див. мал. 5), включаючий СФ,

ЗМПМ, ППЧПМ, ППЧПД, ЗМПД, ФБС і ПСВЧ, в принципі нічим не відрізняються від

прямого тракту приймача із загальним гетеродином, який розглядався вище, і тому не

вимагається особливих пояснень.

Для отримання гетеродинних сигналів використовуються високостабільн і кварцеві

генератори Гкв і ланцюжок помножувачів Пмн з підсилювачами. Гетеродини приймача і

передавача побудовані однаково. Відмінність їх пов'язано з тим, що від гетеродина

передавача потрібна більша потужність, чим від гетеродина приймача. Тому в

гетеродинному тракті передавача на вході помножувачів застосовуються потужні

підсилювачі в порівнянні з потужностями, що підводяться, в гетеродинному тракті

приймача.

Рис. 5. Спрощена структурна схема пріємопередающий апаратура з окремим

гетеродином

Прийомопередавальна апаратура з демодуляцією сигналу на кожній проміжній

станції. Радіорелейна апаратура, в якій на кожній проміжній станції проводиться

демодуляція сигналу і подальша його модуляція, застосовується на РРЛП малої і

5

середньої ємності, а також на телевізійних лініях малої протяжності і зокрема на

телевізійних пересувних радіорелейних станціях.

У подібній апаратурі можливе виділення і введення сигналів частини телефонних

каналів на будь-якій проміжній станції, що важливе для технологічних РРЛ,

обслуговуючих газопроводи, нафтопроводи, залізничні лінії і тому подібне.

Структурна схема одного з варіантів побудови апаратури з демодуляцією на кожній

станції приведена на мал. 6. Призначення ряду елементів схеми очевидно. Відмітною

особливістю схеми є передавач з фазовим модулятором. Сигнал від кварцевого задаючого

генератора ГКв поступає на фазовий модулятор ФМД, в якому проводиться модуляція

сигналу по фазі, що поступає від задаючого генератора. На в ході ФМД для перетворення

фазової модуляції в частотну включений частотний коректор ЧК, що має коефіцієнт

передачі, оберненопропорційний частоті модуляції. Після ФМД слідує ланцюжок

помножувачів частоти. В процесі множення частоти в n разів відбувається збільшення

девіації частоти також в n разів, що дозволяє мати у фазовому модуляторі невеликі

девіації фази, що полегшує отримання необхідної лінійності модуляційної

характеристики. Як видно з рис. 6, приймач побудований по звичайній схемі

супергетеродина.

Рис. 6. Спрощена структурна схема прийомопередавальної апаратури з демодуляцією

Апаратура проміжної станції з прямим посиленням на НВЧ. Апаратура такої

станції містить тільки один СВЧ підсилювач в кожному напрямі зв'язку, мал. 7. Слабий

сигнал, прийнятий антеною від попередньої станції, через розділовий фільтр поступає на

передавальну антену без зміни частоти. Подібна схема може застосовуватися тільки при

порівняно невеликому посиленні (40...50 дб) із-за небезпеки виникнення генерації,

викликаною недостатньою розв'язкою входу і виходу підсилювача.

Досконаліша схема з прямим п ідсиленням приведена на мал. 7, б , яка містить два

підсилювачі НВЧ. Один – ПНВЧ₁ - працює на частоті fПМ - Потім в змішувачі зсуву ЗМЗСВ

частота сигналу перетвориться fПД і сигнал підсилюється в ПНВЧ2. Окрім більшого

підсилення, схема мал. 7, б дозволяє шляхом модуляції коливань генератора зсуву

вводити в стовбур сигнали службового зв'язку (СЗ) і телесигналізації (ТС).

Схеми з прямим підсиленням на НВЧ споживають значно меншу потужність, чим

схеми з підсиленням на проміжних частотах, що дозволяє значно спростити і здешевити

проміжну станцію РРЛ прямої видимості. У подібних схем. прекрасні перспективи

широкого застосування в РРСП.

Схема організації цифрового стовбура.

Лінійний цифровий сигнал (ЛЦС) формується в цифровій системі передачі (ЦСП) і

подається на кінцеву радіорелейну станцію.(КРС) для передачі по РРЛ. На мал. 8 показана

спрощена схема цифрової радіорелейної систе¬ми передачі (ЦРРСП). На вхід пристрою

узгодження (ПУ) передавальної частини кінцевої радіорелейної станції (КРС), що

погоджує, поступає ЛЦС, сформований на основі імпульсно-кодової модуляції, дельта-

модуляциі або їх різновидів. У ПУ зазвичай відбувається перетворення коду вхідного

сигналу в уніполярний код. Цей сигнал далі використовують для маніпуляції частоти

6

несучої в модуляторі (М) передавача, причому може використовуватися як безпосередня

модуляція, так і модуляція з перетворенням на проміжній частоті. Модульований сигнал

НВЧ після відповідної обробки і п ідсилення ПНВЧ через антенно-фідерний тракт (АФТ)

поступає в передавальну антену.

На проміжній станції сигнал, що формується на виході приймача (Пр), відновлюється в

регенераторі (Рег), модулює несучу передавача (Пер) і через АФТ подається в антену.

На приймальній стороні КРС сигнал НВЧ з приймальної антени через АФТ після

фільтрації і підсилення поступає в змішувач (ЗМ), де перетвориться в сигнал проміжної

частоти (ПЧ). В демодуляторі (ДМ) сигнал ПЧ перетвориться в цифровий уніполярний

сигнал, який потім перетвориться в цифровий уніполярний сигнал і після перетворення в

код відповідної ЦСП через ПУ поступає в приймальну частину ЦСП або відповідний

лінійний тракт провідної системи передачі.