6.3. Тікелей көріністегі радиорелейлік жол аппаратурасы
Радиобайланыстың қабылдау-тарату аппаратурасы. РРЖ аппаратурасында жиілікті түрлендіргіші бар таратқыш пен супергетеродиндік қабылдағыш негізінде құрылған гетеродиндік қабылдау-таратқыштары кеңінен пайдаланылады.
Радиобаған таратқышы (6.11 – сурет) ішінде аралық жиілік қуатты күшейткіші 1, араластырғышы 2 және таратқыш гетеродині 5, аса жоғары жиілік жолақтық сүзгісі (ПФ) 3 және аса жоғары жиілік күшейткіші 4 бар жиілік түрлендіргішінен тұрады. Аралық жиілік модуңляцияланған сигналы күшейтілгеннен кейін
6.11 – сурет. Функционалдық радиобағанның таратқышы функционалдық сұлбасы
араластырғышта гетеродиннің жоғары тұрақтылықты fг тербелісімен араластырылады. Араластырғыш шығысында жолақтық сүзгіде (ПФ) тарату жиілігі fпер –мен сигнал бөлініп шығады. Сосын осы сигналдың қуаты аса жоғары жиілік (АЖЖ) күшейткішінде қажетті мәнге дейін күшейтіледі. Кішкене қуатты радиожүйелерде (1 Вт-тан төмен) АЖЖ күшейткішін орнатпай-ақ қоюға болады.
Радиобаған қабылдағышы 6.12 – сурет) АЖЖ аз шуылдайтын күшейткішінен 1, жолақтық сүзгіден 2, араластырғыш 3 пен қабылдағыш гетеродині 5 бар жиілік түрлендіргішінен, және аралық жиілік сигналы күшейткішінен тұрады. Аралық жиілік сигналы жиілігі fаж сигналды fг жоғары жиілікті тербеліспен араластыру арқылы жасалады.
6.12 – сурет. Радиобаған қабылдағышы функционалдық сұлбасы
Гетеродиндік қабылдау-таратқыштың аралық жиілік күре жолында келесі негізгі функциялар іске асырылады: радиотолқындар таралу ортасында қабылданатын сигналдың деңгейінің өзгеруін өтемдейтін күшейтуді автоматты реттеу; аралық жиілік пен АЖЖ күрежолындағыәртүрлі элементтерден туындайтын таратудың жиіліктік сипаттамаларының бұрмалануларын түзету; жиіліктік тығыздауы бар жүйелердегі ЖМ сигналды амплитудалық шектеу.
Аралық жиілік күрежолы. Гетеродиндік ретрансляторлар құрамына кіретін аралық жиілік күрежолы өткізу жолағы шекарасына қарағанда кішкентай
ауытқуларында қабылдағыштың жоғары таңдаушылығын іске асыру үшін пайдаланылады.
Аралық жиілік күрежолы элементтеріне келесі кқөрсеткіштер тән: амплитудалы-жиіліктік сипаттамасының (АЖС) кішкене біркелкі еместігі, кешігу топтық уақыты және дәлдеп түзету жиіліктер жолағындағы дифференциалдық кедергісі; қабылдау-тарату аппаратурасындағы аралық жиілік сигналының кірістері мен шығыстарының үйлесуінің жоғары дәрежесі.
РРЖ қабылдау-таратқышының аралық жиілігінің типтік күрежолының құрылымдық сұлбасы 6.13 – суретте көрсетілген. Қабылдағыш араластырғышынан аралық жиіліктің модуляцияланған сигналы алдын-ала күшейткіштің кірісіне келіп түседі, әрі қарай сигнал жолақтық сүзгі ЖС 3 –пен және топтық кешігу уақыты корректоры 2 –мен өңделеді. Корректор 4 тек қана ЖС енгізетін кешігудің топтық уақытының бұрмалануларын түзетуге арналған.
6.13 – сурет. РРЖ аралық жиілік типтік күрежолының құрылымдық сұлбасы
5 бас күшейткіште негізінен қабылдағыштағы және күшейтуді автоматты реттеу (КАР) құрылғысындағы сигналды күшейту жүзеге асырылады, бұл үшін күшейткіш 5 шығысынан сигналдың бір бөлігі 6 амплитудалық детекторға, сосын төменгі жиілік сүзгісі 7 бар тұрақты ток күшейткіші 8 –ге тармақталады. Төменгі жиілік сүзгісі интегратор сыяқты әрекет етеді де, бас күшейткіштің күшейтуін реттеу кернеуін қалыптастырады. Сөйтіп, басты күшейткіштің шығысындағы аралық жиілік деңгейінің сигналы, қабылданатын сигналдың деңгейінің өзгеруінің жеткілікті үлкен диапазонында (магистралды РРЖ қабылдағыштарында 46 – 50 дБ –ға жететін), тұрақты болып қалады. Ақырғы күшейткіштің 9 екі шығысы бар, оның біреуі таратқыш кірісіне сигналды беруге пайдаланылады (АрРС –ға сигналды ретрансляциялау), ал екіншісі ТРС-та аралық жиілік сигналын бөліп алу үшін. Күшейткіш - шектегіш 10 әдетте РРЖ-да жиіліктік тығыздалумен және жиіліктік модуляциямен орналастырылады, ол зыянды амплитудалық модуляцияны басып тастайды. Қуатты күшейткіш 11 таратқыш араластырғышы кірісінде аралық жиілік сигналы қажетті деңгейін қамтамасыз етеді.
Цифрлық РРЖ аралық жиілік күрежолдарының ерекшеліктері күрежолдың
өткізу жолағы мен жиіліктік сипаттамаларын дәлдеп түзетуіне басқаша талаптарынан тұрады, сондай-ақ осы күрежолдың активті элементтерінің амплитудалық сипаттамаларының тіке сызықтылығына қойылатын жоғары талаптарынан.
Амплитудалық шектегіштер сыяқты аралық жиілік күрежолы сызықты емес элементтері квадратуралық амплитудалық модуляциясы бар цифрлық РРЖ-лардың сондай-ақ бөгеулікке орнықтылығынан айырылуына әкеледі. Сондықтан цифрлық РРЖ қабылдау-таратқыштарында амплитудалық шектегіштер пайдаланылмайды, ал сигнал күшейткіштері сызықтық күйде (режимде) орнатылады.
Цифрлық бағанды ұйымдастыру сұлбасы. Сызықты цифрлық сигнал (СЦС) цифрлық тарату жүйесінде (ЦТЖ) қалыптастырылып, РРЖ бойынша тарату үшін АРС –қа беріледі.
ХЭО ( Халықаралық электробайланыс одағы) ұсыныстарына сәйкес тоналдық жиілік (ТЖ) арна үшін уақыт бойынша дискреттеу Тд = 125 мкс период арқылы жүзеге асырылады да, әрбір уақыттық есептеме ИКМ-сегізразрядты бинарлық кодамен ( q = 8) беріледі. Бұл жағдайда әрбір ТЖ арнасына екілік символдарды тарату жылдамдығы С = 64 кбит/с цифрлық арна сәйкес келетін болады. Біріншілік ЦТЖ ретінде ИКС-30 аппаратурасы қызмет атқарады, онда уақыт бойынша арналарды бөлу (УАБ) әдісімен 32 цифрлық телефондық сигнал біріктіріледі, олардың 30 –ы жұмыстық және екеуі циклдық синхронизация, басқару және өзара әрекеттестік үшін пайдаланылатын – қызметтік. ИКМ-30 түріндегі ЦТЖ шығысындағы сигнал біріншілік цифрлық ағын деп аталады, оның жылдамдығы С = 2048 кбит/с. ЦТЖ және типтік цифрлық күрежолдар иерархиялық қатары ИКМ-30 аппаратурасына негізделген. Осы қатар үшін біріктіру коэффициенті 4-ке тең. Сондықтан екіншілік цифрлық күрежол үшін арналар саны 30 х 4 = 120 тең болады және т.с.с.
М = 4 болғандағы АРС негізіндегі РРЖ цифрлық бағанының функционалдық сұлбасы 6.14 – суретте көрсетілген. ИКМ – 30 түріндегі екі 1, 3 ЦТС –тан жалғаушы жолдар арқылы СЦС АРС-2 –ге келіп түседі. ЦТЖ тарату бөлігі құрамына кіреді: шығысында АИМ –мы бар көпарналы сигнал пайда болатын амплитудалы-импульстік модуляция (АИМ) құрылғысы 5; шығысынан екілік цифрлық сигнал алынатын кодер 7; шығысында СЦС қалыптастырылатын кода түрлендіргіші 9. ЦТЖ қабылдау бөлігі СЦС регенераторы 10, кода түрлендіргіші 8, декодер 6 және амплитудалы – импульстік демодулятор 4 – тен тұрады.
6.14- сурет. РРЖ цифрлық бағаны функционалдық сұлбасы
СЦС кодасын таңдау, симметриялы немесе коаксиалды кабелдерді пайдаланатын жалғаушы жолдарды пайдаланып тарату ерекшеліктерімен анықталады. СЦС-дың маңызды көрсеткіші оның спектрі. Жалпы жағдайда бірполярлы екілік цифрлық сигналдың спектралдық тығыздығы тұрақты құрастырушыдан, үздіксіз бөлігінен және fk = kfT жиіліктеріндегі дискреттік компоненттерден, мұнда fT – тактылық жиілік, k = 1, 2, 3, …, тұрады. Кабелдік
жалғаушы жолдар арқылы СЦС тұрақты құрастырушысы берілмейді. СЦС бұрмаланулары сызықты күрежолдағы жолақ шектелуінің төменгі жиіліктер жағынан да ( өтпелі конденсаторлар мен үйлестіргіш трансформаторлардың бар
болуынан), сондай-ақ жоғарғы жиіліктер жағынан да (жиілік өскен сайын кабел өшуі ұлғаяды) туындайды. Сондықтан, тұрақты құрастырушысы жоқ және орташа жиіліктер аймағында энергиясының спектралдық тығыздығының максимумы бар СЦС –ты таңдап алған дұрыс болады. Атап өткен жөн, квазиүштік коданың қандай-да болмасын вариантында, СЦС үшсимволды -1, 0, +1 импульстік тізбек болып табылады. Және де «0» импульс жоқтығымен кодаланады, «1» - кезек-кезек оң және теріс полярлы импульстермен.
Сонымен, 8,9 кода түрлендіргіштері СЦС спектрін жалғаушы жолдардың жиіліктік сипаттамаларымен үйлестіруге арналған. 9 түрлендіргіші екілік цифрлық сигналдан квазиүштік кодада СЦС –ды қалыптастыруға арналған, ал құрылғы 8 кері түрлендіруді орындайды.
АРС өзі модулятор 26, АЖЖ тербелістері таратқышы 27, антенналы фидерлік кұрежолы 28, АЖЖ қабылдағышы 29, демодуляторы 25 бар ақырғы жабдықтан тұрады.
11 цифрлық бағанның ақырғы жабдығы үйлестіру құрылғысы болып табылады, өйткені ол ЦТЖ –ін қабылдау-тарату радиорелейлік жабдығымен үйлестіруге қызмет етеді. 11 ақырғы жабдықтың элементтері арналуын қарайық. Таратушы бөлігі 12, 16 регенераторлардан, 13,17 кодалар түрлендіргіштерінен, 14,18 скремблерлерден және 15 қосындылағыш құрылғыдан тұрады. Ақырғы жабдық қабылдау бөлігі құрамына 21, 24 дескремблерлер, 20, 23 кода түрлендіргіштері және 19, 22 регенераторлар кіреді.
Регенераторлар СЦС символдары әрқайсысының түрін, ұзақтылығын және амплитудасын қайта қалпына келтіруге арналған. Бұл жағдайда 12, 16 регенераторлары жалғаушы жолдар ендіретін бұрмалануларды түзетуге пайдаланылады. ЦТЖ-гі 10 регенераторының да арналуы сондай. 19, 22 регенераторлары, РРЖ бойынша сигналдарды таратқанда туындайтын бұрмалануларды түзетеді.
13, 17 құрылғыларда СЦС радиокүрежолы арқылы тарату үшін ыңғайлы түрде түрлендіріледі. Көбінесе осы түрлендіру сызықтық квазиүштік сигналды бір полярлы цифрлық сигналға ауыстыру болып табылады, бұл тактылық синхронизация сигналын енсіз жолақты ПФ (жолақтық сүзгі) көмегімен бөліп алуға мүмкіндік береді. Квазиүштік СЦС-дың бір полярлы цифрлық сигналдан айырмашылығы, ол тактылық синхронизация сигналын бөліп алуға мүмкіндік бермейді, өйткені оның спектрінде жиілігі fТ дискреттік құрастырушысы жоқ.
Кейбір жағдайда цифрлық РРЖ арқылы «0» ұзын сериясы берілуі мүмкін. Бұл кезде екілік цифрлық сигналда тұрақты және төменгі жиілікті құрастырушылар туындайды да, тактылық жиіліктегі энергия тығыздығы төмендейді. Егер осындай цифрлық сигналды РРЖ бойымен тарататын болсақ, онда қабылдауда одан регенераторлардың және де басқа құрылғылардың қалыпты жұмысына қажетті тактылық тербелістің жиілігін бөліп алу қиынға соғады. Осының нәтижесінде бүкіл РРЖ бойынша тактылық синхрондау жүйесінің істен шығуы байқалуы мүмкін.
Кейбір жағдайда цифрлық РРЖ бойымен «0» ұзын сериясы беріледі. Бұл кезде екілік цифрлық сигналда тұрақты және төменгі жиілікті құрастырушылар пайда болады, ал тактылық жиіліктегі энергия тығыздығы кішірейеді. Егер осындай цифрлық сигналды РРЖ бойымен таратсақ, онда одан қабылдауда, регенераторлар мен басқа құрылғылардың қалыпты жұмысына қажетті тактылық жиілігі тербелісін бөліп алу қиын болады. Осының нәтижесінде бүкіл РРЖ бойынша тактылық синхрондау жүйелерінің олқылығы байқалады.
Осындай цифрлық сигналдарды РРЖ бойымен таратудың тағы бір кемшілігі электромагниттік үйлесімділіктің шартының нашарлауы. Шынында «0» ұзын сериясын бергенде таратқыш шығысындағы сигнал энергиясы, «0» және «1» символдары тізбегін таратқандағыға қарағанда өте енсіз жолақта жинақталған болып шығады. Осының салдарынан жиіліктердің ортақ жолағында жұмыс істеп тұрған бірнеше РРЖ –да осы таратқыштан басқа станцияларға бөгеуілдер көбейеді. Сондықтан модуляторға келіп түскенге дейін екілік цифрлық сигнал арнайы түрлендіруге – скембрлеуге түсіріледі, осының нәтижесінде нөлдер мен бірліктер тізбегіне квазикездейсоқ сипат беріледі. Скрембрлеу кіріс цифрлық сигналды 2 модулы бойынша псевдокездейсоқ тізбекпен қосу жолымен орындалады ( екі бірдей символдың 2 модулы бойынша қосындысы 0 символын береді, яғни 0 + 0 = 0 және 1 + 1 = 0, бірақ 0 + 1 = 1).
14, 18 скремблерлер шығыстарынан екілік цифрлық сигналдар, кода түрлендіргіші болып табылатын 15 сумматорға келіп түседі, онда кіріс екілік цифрлық сигналдардың мұмкін болатын полярлығы мен импульстері тіркестерінің әрқайсысына қабылданған кодаға байланысты белгілі шығыс деңгейі сәйкес келеді. Осылайша қалыптастырылған көпдеңгейлі сигнал модуляция үшін пайдаланылады.
Қабылданған көпдеңгейлі сигналды жекелеген екілік цифрлық сигналдарға бөлу 25 демодуляторда іске асырылады. 21, 24 дескремблерлер скремблерлекге керісінше цифрлық сигналды түрлендіруді орындайды, яғни скремблердің кіріс сигналдарына ұқсас (қабылдау қатесіз болған жағдайда), сигналдарды қайта қалпына келтіреді.
Радиорелейлік жүйенің қазіргі аппаратурасының 10 ГГц-тен жоғары жиілік аралығы үшін төмен жиілікті аппаратурамен салыстырғанда құрылмалық орындауда белгілі ерекшелігі бар. 10 ГГц дейіңгі жиілік аралығында қабылдау-таратқыш аппаратурасы аппараттық үй-жайда орналасқан ауыр тіреу түрінде орындалады. Антеннамен байланысты едәуір ұзындығы бар және шығындар тудыратын фидерлік толқынжолдармен жүзеге асыру аралығында өткізгіш аппаратураның құрылмалық орындалуына айтарлықтай өзгеріс пайда болады. 10 ГГц-тен жоғары аралықта жұмыс істейтін аппаратураның кішкене габариттері бар және антеннамен бір блокқа бірлескен антенналық тіректің ең жоғарғы нүктесінде орналасады.
6.13 – сурет. MINI-LINK цифрлық аппаратурасының қабылдап-таратушы блогінің құрылымы
6.13 - суретте 23-38 ГГц жиілік аралығы үшін MINI-LINK цифрлық аппаратурасының қабылдап-таратушы блогінің құрылымдық орындалу мысалы көрсетілген. Мұндағы параболалық антеннаның диаметрі 30 см және ол қабылдап-таратушы блокпен тікелей толқынжолдарсыз жалғанады.
Қабылдап-таратушы блокты антенналық блоктан ауыстыру, баптау, өңдеу үшін оңай ажыратып алуға болады. Бұл жағдайда блоктың салмағы 11-12 кг құрайды. Аппаратура диаметрі үлкен (0.6 және 1.2 м) антенналарды қолдануға мүмкіндік береді. Диаметрі 0.6 м антеннаны қолданған кездегі оның конструктивтік орындалуы 6.14 суретте көрсетілгендей. Диаметрі 1.2 м-ге тең антенна қабылдап-таратқышпен қысқа иілгіш толқынжол арқылы жалғанады.
6.14 - суретте аппаратура модульдерінің антенналық мұнарада орналасуы бейнеленген. ГГц-тен жоғары жиілік аралығында қолданылатын аз ғана габариттері және салмағы бар ықшам аппаратура үшбұрышты қиынды түрінде немесе құбырлы құрылма түріндегі матчтаны (мұнараны) қолданады.
6.14-сурет. Аппаратура модулдерінің антенналық мұнарада орналасуы
Қабылдап-таратқыш блоктар ұй-жайда орналасқан модемдік жабдықпен коаксиал кабелі арқылы жалғанады. Қазіргі модемдік жабдықтар – ол орталық немесе жерілікті компьютерді басқаруды қадағалайтын, жеңіл тасымалданатын жиын. Модемдік жабдық 1-ден 34 Мбит/с дейінгі жылдамдықта цифрлық ағындарды қалыптастырады, өңдейді, ағындарды
мультиплексирлеуді жүзеге асырады, кез-келген пішін үйлесіміндегі (конфигурация) байланыс желілерін ұйымдастыру режимінде қызмет көрсетеді. Мысалға, 6.15-суретте жеркілікті компьютерлік желілер арасындағы байланыс жүйесін ұйымдастыру сұлбасы келтірілген. Осындай сұлбаны қозғалыс байланысының базалық станциялары арасындағы байланыс үшін де қолдануға болады.
6.15 –сурет. Жергілікті коипьютерлік желілер арасындағы байланыс
жүйесін ұйымдастыру сұлбасы
Соңғы кездері микротолқындық көп арналық ақпаратты тарату жүйелері даму үстінде. Бұндай жүйелі жеке немесе ұйым абоненттері үшін теледидарлық бағдарламаның немесе компьютерлік ақпараттың таралуын ұйымдастыруға мүмкіндік береді. MNDS жүйесі 2.7 ГГц жиілік аралығында жүмыс істейтін, антеннасы бар базалық станция желісін білдереді.
Көптеген қабылдағыш абоненттік құрылғылар 25-35 дБ күшейту коэффициенті бар бағытталған анетнналармен базалық станцияда тікелей көрінетін аймақта орналасады. Базалық станциялар мен арасында ақпарат алмасу әртүрлі байланыс жүйелерінің, соның ішінде РРЛ, көмегімен жүзеге асырылады.