книги из ГПНТБ / Бородич, Сергей Владимирович. Радиорелейная связь учебник для техникумов связи

Г л а в а 1

ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О РАДИОРЕЛЕЙНОЙ СВЯЗИ

§ 1.1. Принцип радиорелейной связи

Радиорелейная связь — это особый вид радиосвязи на ульт­ ракоротких вольтах с многократной ретрансляцией сигнала.

К ультракоротким радиоволнам относятся волны длиной ко­ роче 10 м, что соответствует частотам выше 30 Мгц. Полоса ча­ стот, соответствующих диапазону укв, очень широка. Так, для диапазона от 10 м до 1 см (не включая диапазон миллиметро­ вых волн) она составляет 29 970 Мгц, тогда как ширина полосы частот, соответствующих диапазонам длинных, средних, проме­ жуточных и коротких волн, вместе взятым (от 30000ж до 10 м), составляет лишь 29,99 Мгц, т. е. почти в тысячу раз меньше. Отсюда видно, что в диапазоне укв можно разместить гораздо большее число радиостанций, работающих без взаимных помех, чем в диапазонах более длййных волн.

Однако применение ультракоротких волн для связи вызвано не только этой причиной. Ещё более важным является то, что полоса частот пропускания радиопередающих и радиоприёмных устройств, работающих на укв, без особого труда может быть сделана очень широкой. Как известно, отношение ширины поло­ сы пропускания одиночного колебательного контура к его резо­

Обычно в контурах, применяемых в радиоустройствах, это от­ ношение не превышает нескольких процентов (1 -^3% ), следо­ вательно, если на волне длиной 1000 м ширина полосы контура может быть З-ь-9 кгц, то на волне длиной 10 см она может быть 30 —5—90 Мгц при той же добротности контура. Таким образом, на ультракоротких волнах можно осуществить передачу сигна­ лов, занимающих очень широкую полосу частот, например теле­ визионных сигналов или большого количества одновременных телефонных разговоров.

Нужно заметить, что на более длинных волнах передачу та­ ких сигналов осуществить невозможно, даже если бы удалось создать радиопередающие и радиоприёмные устройства, имею-

9

щие достаточно широкую полосу частот пропускания. Действи­ тельно, пусть, например, требуется передать сигналы, занимаю­ щие полосу частот шириной 10 Мгц, на волнах, длиннее 20 м. Такая ширина полосы соответствует волнам длиной от 150 м до 25 м, т. е. охватывает диапазоны промежуточных и коротких волн. Условия распространения этих волн совершенно различны, поэтому, если бы даже и удалось осуществить передачу этих сигналов, то она сопровождалась бы недопустимыми искаже­ ниями..

Важной особенностью диапазона ультракоротких радиоволн является также практическое отсутствие на этих волнах внешних помех: атмосферных и промышленных. Единственным видом по­ мех, существующим в диапазоне укв, являются собственные шу­ мы ламп и сопротивлений в радиоприёмниках.

Антенны, обладающие большой направленностью на ульт­ ракоротких волнах, имеют сравнительно небольшие размеры, так как коэффициент направленного действия обратно пропор­ ционален квадрату длины волны при постоянной площади ан­ тенны. Коэффициент усиления антенн, применяемых на практике, на сантиметровых волнах достигает величины 40 дб, или 10 000 раз по мощности. Это означает, что передатчик мощностью 1 вт, работающий на такую антенну, создаёт в месте приёма такую же напряжённость поля, что и передатчик мощностью 10 кет, работающий на ненаправленную антенну.

Таким образом, применение ультракоротких радиоволн для связи обеспечивает:

1) возможность передачи сигналов, занимающих очень ши­ рокую полосу частот, (многоканальная телефонная связь, пере­ дача телевизионных сигналов),

2)отсутствие внешних помех,

3)возможность осуществления устойчивой связи при малой мощности передатчика, благодаря применению направленных антенн.

Однако радиосвязь на укв имеет ещё и другую особен­ ность— ограниченную дальность. Ультракороткие радиоволны, особенно дециметровые и сантиметровые, не отражаются от ионосферы и очень слабо огибают препятствия, поэтому даль­ ность радиосвязи на этих волнах ограничена. При малой мощ­ ности передатчиков устойчивая связь на дециметровых и сан­ тиметровых волнах возможна в пределах прямой видимости, т. е. если мысленная прямая линия, соединяющая антенны двух станции-корреспондентов, не пересекает никаких препятствий (например, выпуклостей земной поверхности, леса, различных строений и т. пЛ. За пределами прямой видимости напряжён­ ность поля очень быстро падает с увеличением расстояния меж­ ду станциями и сзязь становится ненадёжной. Дальность связи на метровых волнах (длиннее 3—4 м) при благоприятных усло­

10

виях может быть больше за счёт отражения волн от ионизиро­ ванных слоёв атмосферы.

Вследствие этой особенности распространения волн дальняя связь на укв возможна только с помощью многократной ретранс­ ляции сигнала, т. е. с помощью ретрансляционных или радиоре­ лейных линий.

Радиорелейная линия связи представляет собой цепочку при­ ёмно-передающих радиостанций, расположенных на таких рас­ стояниях друг от друга, чтобы между каждыми двумя соседни­ ми станциями была устойчивая связь (например, на расстоянии прямой видимости между, антеннами соседних станций). Сигнал, передаваемый с первой станции, принимается второй станцией, усиливается и передаётся на третью станцию и т. д. до тех пор, пока он не будет принят последней станцией на другом конце линии.

Термин «радиорелейная» линия происходит от английского слова relay, что значит смена (например, смена лошадей, смена бегунов в гонках с эстафетой и т. п.). Этот термин отражает, таким образом, восстановление сигнала на каждой промежуточ­ ной станции радиорелейной линии, как бы замену слабого сиг­ нала, принятого этой станцией, новым сильным сигналом, посы­ лаемым на следующую станцию.

§ 1.2. Построение радиорелейной линии

На. рис. 1.1 изображена блок-схема радиорелейной линии. На первой оконечной станции линии ОС-A установлены пере­ датчик Пер и приёмник Пр, соединённые с антеннами. Сигнал, создаваемый передатчиком, излучается передающей антенной и принимается приёмной антенной следующей промежуточной станции ПС-1. Здесь принятый сигнал поступает в приёмник, где он усиливается и подаётся на передатчик этой же станции. Д а­ лее сигнал посылается на следующую станцию ПС-2 и т. д. до последней оконечной станции ОС-Б, где сигнал принимается приёмником. Таким же образом происходит передача сигнала в обратном направлении от ОС-Б к ОС-А.

Колебания, генерируемые передатчиком оконечной станции, модулируются передаваемым сообщением, токи которого пода­ ются в точки а-а' на первой станции и в точки в-в' — на послед­ ней. После демодуляции сигнала в приёмниках оконечных стан­ ций токи передаваемых сообщений поступают соответственно в точки б-б' и г-г'.

Таким образом, радиорелейная линия, рассматриваемая меж­ ду точками а-а'—б-б' и в-в'—г-г', эквивалентна четырёхпровод­ ной линии, связывающей станции ОС-A и ОС-Б.

Благодаря широкой полосе частот пропускания радиорелей­ ная линия может использоваться одновременно для нескольких -связей, например для одновременной передачи нескольких те­

11

лефонных разговоров. Такое использование линии называется её уплотнением. Для уплотнения радиорелейной линии на её кон­ цах устанавливается так называемая аппаратура уплотнения (АУ), соединяемая с передатчиками и приёмниками оконечных станций. В передающей части аппаратуры уплотнения токи от­ дельных телефонных разговоров, поступающие с междугород­ ного коммутатора, объединяются в общий суммарный сигнал,

который поступает на передатчик оконечной станции и модули­ рует генерируемые им высокочастотные колебания.

На другом конце линии принятые высокочастотные колеба­ ния демодулируются в приёмнике и выделенный на выходе при­ ёмника суммарный сигнал поступает в приёмную часть аппара­ туры уплотнения, где он разделяется на токи отдельных теле­ фонных разговоров. При уплотнении линии осуществляется гак называемая многоканальная связь, при которой каждое из пере­ даваемых сообщений (например, телефонный разговор) сле­ дует по своему каналу связи. Каналом связи называется сово­ купность всех устройств, обеспечивающих передачу данного со­ общения от одного оконечного пункта до другого.

С помощью аппаратуры уплотнения на одной радиорелей­ ной линии может быть образовано очень большое число (нес­ колько десятков или даже сотен) каналов, которые могут исполь­ зоваться для передачи телефонных разговоров, телеграфирова­ ния или для каких-либо других целей.

На промежуточных станциях радиорелейной линии возможно выделение части телефонных каналов. Для этого на той станции, где это требуется (например, на промежуточной станции ПС-2. рис. 1.1), устанавливается специальная аппаратура выделения каналов САБ), включаемая между приёмником и передатчиком. С помощью этой аппаратуры выделяется часть каналов, идущих 01 оконечной станции ОС-A, и вместо них вводятся новые кана­ лы, идущие на станцию ОС-Б.

Широкополосный тракт уплотняемой линии, т. е. тракт от точек а-а' до точек б-б' или от в-в' до г-г' (рис. 1.1), называет­ ся групповым трактом линии, поскольку путём уплотнения в нём образуется несколько (группа) каналов связи.

12

При передаче телевизионных сигналов, занимающих очень широкую полосу частот (до 6 Мги), на радиорелейной линии образуется обычно всего один канал связи. В этом случае те­ левизионный видеосигнал от источника (например, из аппарат­ ной телецентра) подаётся непосредственно на модулятор пе­ редатчика оконечной станции ОС-А (в точки а-а'). На другом конце линии телевизионный сигнал с выхода приёмника станции ОС-Б (точки б-б') подаётся к потребителю (например, на мест­ ный телевизионный передатчик). На промежуточных станциях линии телевизионный сигнал может выделяться с выхода демо­ дулятора приёмника и использоваться для модуляции местных ретрансляционных телевизионных передатчиков.

Иногда применяется уплотнение линии для одновременной передачи по ней телевизионных сигналов и сигналов звукового сопровождения. При этом на линии образуются два канала связи.

Способы уплотнения радиорелейных линий и устройство ап­ паратуры уплотнения описаны в гл. 2.

Очень часто для увеличения пропускной способности линии на ней организуется несколько так называемых высокочастот­ ных стволов. Каждый высокочастотный ствол образован цепоч­ кой приёмно-передающей аппаратуры и представляет собой, по существу, самостоятельную радиорелейную линию. На каждой станции устанавливается необходимое количество комплектов приёмно-передающей радиоаппаратуры, соответствующее числу высокочастотных стволов. Все эти комплекты работают на раз­ ных волнах, но на общие антенны. Блок-схема радиорелейной линии, состоящей из трёх стволов, показана на рис. 1.2. Вклю­

СтВол/

СтВол2 \BepW—

m СтВол3

Рис. 1.2. Блок-схема радиорелейной линии из трёх стволов

чение на одну общую антенну нескольких передатчиков или нес­ кольких приёмников, работающих на разных частотах, осущест­ вляется с помощью специальных разделительных фильтров Ф.

13