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

мому и девятому каналам 12-канального блока. С помощью этой аппаратуры можно образовать один канал вещания в ап­ паратуре К-12, вместо четвёртого и пятого телефонных каналов (24-н32 кгц), и два канала вещания в аппаратуре К-24, вме­ сто 4—5 и 20—21 телефонных каналов.

Выделение канала вещания может производиться на любой промежуточной станции линии с помощью специальной аппара­ туры выделения. Эта аппаратура включает в себя приёмную часть оконечной аппаратуры и преобразователь частоты для преобразования линейного спектра системы в спектр типового 12-канального блока-.

§ 2.13. Передача телевизионных программ по радиорелейным линиям

Современные радиорелейные линии с частотным уплотнени­ ем в большинстве случаев являются «универсальными» в том смысле, что высокочастотный тракт линии пригоден как для обеспечения многоканальной телефонной связи, так и для пере­ дачи телевизионной программы. С помощью радиорелейных ли­ ний создаются специальные междугородные телевизионные ка­ налы для обмена телевизионными программами, а также для подачи телевизионных программ на ретрансляционные телеви­ зионные центры. Обычно такие радиорелейные линии состоят из нескольких высокочастотных стволов. Один из стволов исполь­ зуется для передачи телевизионной программы, а остальные — для многоканальной телефонной связи и в качестве .резерва:

Общепринятый способ передачи телевизионной программы по радиорелейной линии заключается в непосредственной по­ даче видеосигнала в тракт линии через видеоусилитель без вся­ ких преобразований частоты, при этом видеосигнал модулирует частоту несущих колебаний, генерируемых передатчиком радио­ релейной линии. На приёмном конце линии на выходе частот­ ного детектора приёмника получается восстановленный видео­ сигнал, который далее усиливается" видеоусилителем и подаётся на телевизионный передатчик.

Частотный спектр видеосигнала занимает полосу от самых низких частот (включая постоянную составляющую) до не­ скольких мегагерц (6 Мгц при чёткости в 625 строк). Так как постоянная составляющая не пропускается видеоусилителем, то, в результате модуляции частоты передатчика видеосигналом без постоянной составляющей, отклонение частоты, соответст­ вующее вершине синхронизирующего импульса, изменяется в зависимости от характера сигнала изображения. Это поясняет рис. 2.38. На рис. 2.38а изображён видеосигнал с постоянной составляющей; полный размах сигнала от уровня белого до вер­ шины синхронизирующего импульса равен 2 А С/. На рис. 2.386 изображён сигнал, соответствующий белой строке без постоян-

69

ной составляющей. Размах сигнала в области положительных напряжений равен А (Л, а в области отрицательных — А£/2. На рис. 2.38в также изображён сигнал без постоянной состав­ ляющей, но соответствующий чёрной строке с белым пятном. Размах этого сигнала в области положительных напряжений равен Ш'х , а в области отрицательных — Д ( / 2 . Из рисунков

видно, что при модуляции видеосигналом без постоянной со­ ставляющей необходимо выбирать линейный участок модуля-

а) с постоянной составляющей, б) без постоянной составляющей (белзя строка), в) то же (чёрная строка с белым пятном)

видеосигналом с постоянной составляющей линейный участок характеристики должен соответствовать максимальному раз­ маху, равному 2 A U . Так как

то очевидно, что исключение из видеосигнала постоянной со­ ставляющей вызывает либо увеличение в 1,50 раза линейного участка модуляционной характеристики при сохранении неиз-

70

менной полезной девиации частоты, либо, соответственно, уменьшение полезной девиации частоты в 1,50 раза при сохра­ нении неизменной величины линейного участка характеристики. Ясно, что это очень невыгодно, поэтому необходимо восстанав­ ливать постоянную составляющую на входе модулятора пере­ датчика. Для этой цели применяются специальные схемы, назы­ ваемые «восстановителями постоянной составляющей», или «фиксаторами уровня». Принцип работы такой схемы поясняет­ ся на рис. 2.39.

Схема фиксатора уровня состоит из конденсатора Cg и дио­

оказывается всегда одним и тем же (в данном случае равным нулю) независимо от характера видеосигнала; вершины син­ хронизирующих импульсов всегда находятся на одном уровне

(рис. 2.39).

Управляющие импульсы формируются из синхронизирую­ щих импульсов, выделенных из видеосигнала.

Для передачи звукового сопровождения применяются два способа: передача по другому стволу линии и передача по тому же стволу линии. Первый способ наиболее прост и может при­ меняться на линиях, имеющих не менее двух стволов. В каче­ стве канала для передачи звукового сопровождения использует­ ся либо вещательный канал, либо специальный канал, имею­ щий достаточную ширину полосы. Второй способ более сложен, так как для его осуществления требуется значительное расши-

71

рение полосы телевизионного ствола линии. Сущность этого способа заключается в том, что в видеотракте линии, кроме ви­ деосигнала, передаются несущие колебания, частота которых модулирована токами звукового сопровождения. Несущая ча­ стота этих колебаний выбирается выше верхней границы частот­ ного спектра видеосигнала так, что на приёмном конце линии оба сигнала можно разделить фильтрами. На рис. 2.40 изобра-

жены блок-схема передачи и приёма, а также частотный спектр сигналов, передаваемых по видеотракту линии.

Как видно из схемы, видеосигнал подаётся в тракт линии (на передатчик) через видеоусилитель ВУ. Токи звукового со­ провождения подаются на частотный модулятор ЧМ и модули­ руют частоту колебаний, генерируемых генератором Г. Модули­ рованные колебания через полосовой фильтр ПФ и усилитель УС подаются в тракт линии. На приёмном конце линии на вы­ ходе приёмника Пр оба сигнала разделяются фильтрами- Ф\ и Ф2. Видеосигнал усиливается видеоусилителем ВУ, а модули­ рованные звуком колебания после усиления в усилителе УС подаются на частотный детектор ЧД, на выходе которого восста­ навливаются звуковые токи, усиливаемые далее усилителем низкой частоты УНЧ.

Кроме описанного способа передачи телевизионной програм­ мы по радиорелейной линии, принципиально возможен и дру­ гой способ, основанный на предварительном преобразовании спектра видеосигнала. При этом способе в результате дву­ кратного преобразования частоты весь спектр видеосигнала сдвигается вверх по частоте примерно на 500 кгц. Так как ис­ ходный спектр видеосигнала начинается от самых низких час­ тот, то при преобразовании частоты не удаётся полностью по­ давить вторую боковую полосу частот, и яв линию, кроме основ­ ной боковой полосы (верхней), передаётся несущая частота и

72

Г л а в а 3

ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩАЯ АППАРАТУРА РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ

§ 3.1. Блок-схемы приёмно-передающей аппаратуры

Основным оборудованием всякой радиорелейной линии яв­ ляется высокочастотное оборудование, состоящее из приёмно­ передающей аппаратуры, рассматриваемой в данной главе, и антенно-фидерных устройств, рассмотрению которых посвяще­ на гл. 4.

Как и при обычной радиосвязи, функции приёмно-передаю­ щей аппаратуры радиорелейных линий заключаются в следую­ щем: генерации колебаний сверхвысокой частоты, модуляции этих колебаний в соответствии с сигналами, подлежащими пе­ редаче (передающие устройства), в усилении и преобразовании колебаний, принятых приёмной антенной, демодуляции и усиле­ нии демодулированных сигналов (приёмные устройства).

Приёмно-передающая аппаратура радиорелейных линий раз­ деляется на аппаратуру оконечных станций, выполняющую пе­ речисленные выше функции, и аппаратуру промежуточных станций, функции которой заключаются, по существу, в усиле­ нии сигналов, принятых от предыдущей станции линии, с соот­ ветствующим преобразованием их частоты.

Построение приёмно-передающей аппаратуры радиорелей­ ных линий, отображаемое её блок-схемой, определяется глав­ ным образом, способом уплотнения линии. Назначение линии, её пропускная способность (ёмкость) и применяемый диапазон частот в меньшей степени влияют на принцип построения аппа­ ратуры, но определяют вместе со способом уплотнения требо­ вания ко всей аппаратуре и её элементам, электрические схемы и конструкцию этих элементов.

Таким образом, блок-схемы приёмно-передающей аппарату­ ры следует рассматривать отдельно для линий с частотным и временным уплотнением.

Рассмотрим сначала аппаратуру для линий с частотным уплотнением.

В приёмно-передающей аппаратуре многоканальных радио­ релейных линий с частотным уплотнением и линий, предназна-

74

ценных для передачи телевизионных сигналов, применяется, как правило, частотная модуляция несущих колебаний. Наибо­ лее важные требования, предъявляемые к аппаратуре этих ли­ ний, заключаются в обеспечении высокой линейности группово­ го тракта (особенно при большом числе каналов) и сравнитель­ но высокой стабильности частоты несущих колебаний (особен­ но для линий, имеющих несколько высокочастотных стволов). Для выполнения этих требований построение приёмно-передаю­ щей аппаратуры промежуточных станций должно отличаться от построения аппаратуры оконечных станций. Это отличие со­ ответствует также некоторому различию перечисленных выше функций аппаратуры оконечных и промежуточных станций.

Пркёмно-передающая аппаратура оконечной станции со­ стоит из передатчика и приёмника, блок-схемы которых мы рас­ смотрим отдельно.

Блок-схемы передатчиков оконечной станции можно разде­ лить на две основные группы: схемы с непосредственной моду­ ляцией частоты несущих колебаний и схемы с модуляцией ко­ лебаний промежуточной частоты с последующим преобразова­

клистрона ЧМГ.

Для получения необходимой мощности, а также для устра­ нения влияния на работу ЧМГ длинных антенных фидеров слу­ жит усилитель колебаний сверхвысокой частоты УСВЧ. Стаби­ лизация средней частоты передатчика производится с помощью системы автоподстройки частоты АПЧ.

Описанная схема применяется только в передатчиках деци­ метрового и сантиметрового диапазонов волн, поскольку от­

7 5

ражательных клистронов для метровых вблн не существует, и, главным образом, для телевизионных или малоканальных линий из-за трудностей обеспечения высокой линейности мо­ дуляции.

Другие способы модуляции частоты на сверхвысоких часто­ тах пока практически неосуществимы, поэтому описанная схе­ ма является единственной в упомянутой выше первой группе..

Блок-схемы, относящиеся ко второй группе, изображены на рис. 3.16, в, г. В первой схеме (рис. 3.16) задающий гене­ ратор ЧМГ работает на сравнительно низкой частоте (не­ сколько десятков Мац) и модулируется по частоте обычными методами, например с помощью реактивной лампы. Номи­ нальная частота передатчика получается путём умножения частоты в умножителе УМН. Так как умножение частоты со­ пряжено с потерями мощности, то после умножителя включёнусилитель УСВЧ, обеспечивающий необходимую мощность на выходе передатчика. Модулирующее напряжение подаётся на ЧМГ, как и в схеме рис. 3.1а, через видеоили групповой уси­ литель. На данной схеме и на последующих эти усилители для

Основная особенность этих схем заключается в получении ЧМ колебаний промежуточной частоты и преобразовании их в коле­ бания свч в смесителе. Генератор частотно-модулированных ко­ лебаний ЧМГ генерирует колебания промежуточной частоты (обычно 35 или 70 Мац), которые усиливаются в усилителе промежуточной частоты УЛЧ и подаются на смеситель См. На смеситель подаются также колебания сверхвысокой частоты от задающего генератора ЗГ. Модулированные колебания сум­ марной или разностной частоты на выходе смесителя выде­ ляются с помощью полосового фильтра ПФ, подавляющего по­ бочные продукты преобразования частоты на выходе пере­ датчика.

В схеме на рис. 3.1в преобразование частоты осущест­ вляется на сравнительно низком уровне, поэтому после преоб­ разования производится усиление колебаний, в усилителе УСВЧ. В качестве смесителя обычно используется кристалли­ ческий диод, а задающим генератором является отражатель­ ный клистрон, частота которого стабилизирована с помощью системы автоподстройки, или многоступенный генератор е умножением частоты, стабилизированный кварцем.

76

В схеме на рис. ЗЛг преобразование частоты осуществляет­ ся на высоком уровне в мощном смесителе без последующего усиления. В этом случае колебания промежуточной и сверхвы­ сокой частоты, подаваемые на смеситель, должны быть доста­ точно мощными, что достигается применением специального УПЧ с мощным выходом и мощного задающего генератора. В качестве смесителя используется триод достаточной мощно­ сти или специальный клистрон.

Эти схемы применяются в передатчиках многоканальных и телевизионных радиорелейных линий, работающих в диапазо-

датчиках радиорелейных линий очень большой ёмкости приме­ няется главным образом схема рис. 3.1в.

Приёмники аппаратуры радиорелейных линий строятся, как правило, по супергетеродинной схеме с одним преобразова­ нием частоты. Два варианта блок-схемы приёмника оконечной станции показаны на рис. 3.2. Принятый сигнал из антенны (рис. 3.2а) через входной полосовой фильтр ПФ, являющийся преселектором, поступает на усилитель колебаний сверхвысо­

нимаемого сигнала в промежуточную частоту с помощью гете­ родина Г. После усиления в усилителе промежуточной частоты УПЧ сигнал ограничивается по амплитуде в ограничителе Огр и демодулируется в частотном детекторе ЧД. Демодулированный сигнал усиливается в видеоусилителе ВУ или групповом уси­ лителе ГУ (в зависимости от рода работы) и поступает, соот­ ветственно, к потребителю телевизионной программы или в аппаратуру уплотнения. Такая блок-схема применяется, главным образом, в приёмниках диапазона метровых волн. На более коротких волнах (от 30 см и короче) усилители сверхвысокой частоты на триодах не обеспечивают уменьшения коэффициен­ та шума приёмника, поэтому в приёмниках радиорелейных ли­ ний дециметрового и сантиметрового диапазонов волн, как пра­ вило, применяется блок-схема, изображённая на рис. 3.26. Эта

77

схема отличается от первой (рис. 3.2а) только отсутствием усилителя УСВЧ на входе.

В п о с л е д н е е в р е м я в с в я з и с р а з р а б о т к о й у с л и т е л е й с в е р х ­

в ы с о к о й ч а с т о т ы н а л а м п а х с б е г у щ е й ео л ной п е р в а я с х е м а ( р и с 3.2а) н а ч и н а е т п р и м е н я т ь с я и в п р и ё м н и к а х д и а п а з о н а ,

с а н т и м е т р о в ы х волн .

В качестве гетеродина в приёмнике свч обычно применяется генератор на отражательном клистроне с авт©подстройкой час­ тоты или многоступенйый генератор с умножением частоты и кварцевой стабилизацией.

Как уже упоминалось, приёмно-передающая аппаратура оконечной станции состоит из передатчика и приёмника, блоксхемы которых только что рассмотрены. Иногда на оконечных станциях применяется приёмно-передающая аппаратура, постро­ енная по схеме, приведённой на рис. 3.3. Особенность данной схемы заключается в использовании одного генератора свч в качестве задающего генератора передатчика и гетеродина при­ ёмника. Так как рабочие частоты передачи и приёма на оконеч­ ной станции радиорелейной линии отличаются дпуг от друга (во избежание помех приёму от своего передатчика), то часто­ ты задающего генератора передатчика и гетеродина приёмника также не должны быть равны. Это обеспечивается путём пре­ образования частоты задающего генератора ЗГ в смесителе См3. На смеситель Смъ подаются колебания от ЗГ и от так называе-

Рнс. 3.3. Блок-схема ЧМ приёмно-передающей аппаратуры оконечной станции с общим гетеродином

мого генератора сдвига ГС. На выходе смесителя выделяются колебания разностной (или суммарной) частоты и через фильтр Ф подаются на смеситель приёмника См2. Частота генератора сдвига f c выбирается равной разности частот передачи и приёма.

Исключение одного генератора свч (гетеродина приёмника) не даёт существенных преимуществ данной схеме по отношению к схемам с двумя генераторами, но зато уменьшает «гибкость» схемы и усложняет настройку. Устройство же гетеродина приём-

78