Лекція №8 з навчальної дисципліни

“ВСТУП В СПЕЦІАЛЬНІСТЬ”

Тема 8. «загальні відомості про радіорелейні лінії».

Заняття 8/1. Лекція

Навчальні питання лекції:

1.	Радіосистема передачі. Структура радіосистеми передачі
2.	Класифікація радіосистем передачі
3.	РРСП: загальні поняття та її структура

Навчально-матеріальне забезпечення:

1. Лектор-2000

2. Слайди за темою лекції.

Список літератури

1. Радіорелейні та тропосферні системи передачі. Наритник Т.М., Почерняєв В.М., Уткін Ю.В. Навчальний посібник. - Полтава: ПВІЗ, 2006. - 419 с.

2. Радиорелейные и тропосферные системы передачи Нарытник Т.Н., Волков В.В., Уткин Ю.В. Навчальний посібник (МОН України) Київ, 2008. – 696 с.

3. Радіорелейні та тропосферні системи передачі Наритник Т.Н., Волков В.В. Уткін Ю.В. Навчальний посібник (МОН України) Полт. НТУ імені Юрія Кондратюка, Полтава, 2009. – 332 с

1. Радіосистема передачі. Структура радіосистеми передачі

Під радіосистемою передачі (РСП) розуміють сукупність технічних засобів, що забезпечують утворення типових каналів передачі і групових трактів первинної мережі єдиної автоматизованої системи зв’язку (ЄАСЗ), а також лінійного тракту, по якому сигнали електрозв’язку передаються за допомогою радіохвиль у відкритому просторі.

За допомогою сучасних РСП можна передавати будь-які види інформації: телефонні, телеграфні і фототелеграфні повідомлення, програми телебачення і звукового мовлення, газетні смуги, цифрову інформацію і т.д.

РСП бувають симплексними та дуплексними. Симплексні РСП передбачають почерговий (лише передача та лише прийом) обмін інформацією, при цьому переключається приймально-передавальна апаратура та необхідна одна робоча частота. Дуплексні РСП передбачають одночасний двосторонній (прийом і передача) обмін інформацією, без переключення апаратури, але необхідні дві різні несучі.

Як і проводові системи передачі, переважна більшість РСП є багатоканальними. При цьому використовуються частотний або часовий розподіл сигналів. На сьогоднішній день найширше застосовується частотний розподіл сигналів. Разом з тим усе більше поширення одержує часовий розподіл в сполученні з цифровими методами передачі сигналів. Це пояснюється відомими перевагами цифрових систем передачі з часовим розподілом, і, насамперед можливістю регенерації сигналів, простотою їх виділення (і введення) та комутації каналів.

Загальна схема організації зв’язку РСП зображена на рис. 1.

Кінцева радіостанція (КРС) – це радіостанція, що встановлюється на кінцевих пунктах радіоліній зв’язку та призначена для введення та виділення по лінії повідомлень. До неї підключаються МАТС; телевізійна апаратура; студії мовлення і т.д.

Проміжна радіостанція (ПРС) – це радіостанція, що має два комплекти приймально-передавальної апаратури та призначена для активної ретрансляції радіосигналу, що передається по радіолінії. Іноді від ПРС можна відгалужувати телевізійний сигнал до телевізійного ретранслятора.

Вузлова радіостанція (ВРС) – це радіостанція, що призначена для ретрансляції радіосигналів, що передаються, відгалуження їх, виділення частини повідомлення, що передається та введення нового повідомлення.

Узагальнена структурна схема багатоканальної РСП зображена на рис. 2.

Рис. 1. Загальна схема організації зв’язку РСП

Рис. 2. Узагальнена структурна схема багатоканальної РСП:

1, 7 - каналоутворююче і групове устаткування; 2, 6 – з’єднувальна лінія;

3, 5 – кінцеве устаткування ствола; 4 – радіоствол

Каналоутворююче і групове устаткування забезпечує формування групового сигналу з множини підлягаючих передачі первинних сигналів електрозв’язку (на передавальному кінці) і зворотне перетворення групового сигналу в множину первинних сигналів (на прийомному кінці). Зазначене устаткування розташовується зазвичай на мережних станціях і вузлах комутації первинної мережі ЄАСЗ.

Станції РСП, у тому числі ті, на яких проводиться виділення, введення і транзит переданих сигналів, як правило, територіально віддалені від мережних станцій і вузлів комутації, тому до складу більшості РСП входять проводові з’єднувальні лінії.

Для формування радіосигналу і передачі його на відстань за допомогою радіохвиль використовуються різні радіосистеми зв’язку. Радіосистема зв’язку являє собою комплекс радіотехнічного устаткування й інших технічних засобів, призначених для організації радіозв’язку в заданому діапазоні частот із використанням визначеного механізму поширення радіохвиль. Разом із середовищем (трактом) поширення радіохвиль радіосистема зв’язку утворює лінійний тракт чи ствол. Ствол РСП складається з кінцевого устаткування ствола і радіоствола. Устаткування ствола розміщується на кінцевих і ретрансляційних станціях.

У кінцевому устаткуванні ствола на передавальному кінці формується лінійний сигнал, що складається з групового і допоміжних службових сигналів (сигналів службового зв’язку, пілот-сигналів та ін.), яким модулюються високочастотні коливання. На прийомному кінці проводяться зворотні операції: демодулюється високочастотний радіосигнал і виділяється груповий, а також допоміжні службові сигнали. Кінцеве устаткування ствола розташовується на кінцевих і спеціальних ретрансляційних станціях.

Призначенням радіоствола є передавання модульованих радіосигналів на певну відстань за допомогою радіохвиль. Радіоствол є простим, якщо в його склад входять лише дві кінцеві станції та один тракт розповсюдження радіохвиль, і складеним, якщо крім двох кінцевих радіостанцій він містить одну чи кілька ретрансляційних станцій, що забезпечують прийом, перетворення, підсилення і повторне передавання радіосигналів. Необхідність використання складених радіостволів обумовлена низкою факторів, основними з яких є довжина РСП, її пропускна спроможність і механізм поширення радіохвиль.

Структурна схема ствола двосторонньої РСП зображена на рис. 3.

Рис. 3. Структурна схема ствола двосторонньої радіосистеми передачі:

1 - кінцеве устаткування; 2 - передавальне устаткування; 3 - приймальне устаткування; 4 - передавач; 5 - приймач; 6 - фідерний тракт; 7 - антена; 8 - тракт поширення радіохвиль; 9 - перешкоди (внутрішньосистемні і зовнішні)

Від кінцевого передавального устаткування 2 ствола 1 на вхід радіосвола надходить високочастотний радіосигнал, модульований лінійним сигналом. В радіопередавачі 4 потужність радіосигналу збільшується до номінального значення, а його частота перетворюється для переносу спектра в заданий діапазон частот. По фідерному тракту 6 передані радіосигнали направляються в антену 7, що забезпечує випромінювання радіохвиль у відкритий простір в потрібному напрямку. При цьому в більшості сучасних двосторонніх РCП для передачі і прийому радіосигналів протилежних напрямків використовується загальний антенно-фідерний тракт. У відкритому просторі (тракті поширення 8) радіохвилі поширюються зі швидкістю, близькою до швидкості світла с = 3×10⁸ м/с. Частина енергії радіохвиль, що приходять від радіостанції 1, уловлюється антеною 7, що знаходиться на кінцевій радіостанції 2. Енергія прийнятого радіосигналу від антени 7 по фідерному тракту 6 направляється в радіоприймач 5, де здійснюється частотна селекція прийнятих радіосигналів, зворотне перетворення частоти і необхідне підсилення. З виходу радіоствола прийнятий радіосигнал надходить на кінцеве устаткування ствола 1. Аналогічно радіосигнали передаються в протилежному напрямку від кінцевої радіостанції 2 до радіостанції 1. Як бачимо з рис. 3, радіоствол двобічної РСП складається з двох радіоканалів, кожний з яких забезпечує передачу радіосигналів в одному напрямку. Таким чином, устаткування радіоствола (включаючи радіопередавачі, радіоприймачі та антенно-фідерні тракти) є по суті устаткуванням сполучення кінцевого устаткування ствола РСП із трактом розповсюдження радіохвиль.

Ретрансляційні станції (ретранслятор) можуть бути двох типів: без виділення переданих сигналів електрозв’язку і введення нових та з виділенням та введенням їх.

Структурна схема ретранслятора першого типу подана на рис. 4.

Рис. 4. Структурна схема ретранслятора без виділення переданих сигналів:

1, 8 - антена; 2, 7 - фідерний тракт; 3, 6 - приймач; 4, 5 - передавач

Складений радіоствол являє собою послідовне з’єднання кількох простих радіостволів, а устаткування – послідовне з’єднання двох комплектів устаткування радіоствола. До складу устаткування ретрансляторів другого типу додатково входить кінцеве устаткування ствола, що містить модулятор і демодулятор.

В сучасних РСП різниця рівнів випромінюваних і прийнятих антенами радіосигналів дуже велика (може досягати 150 дБ і більше). Для виключення можливості виникнення паразитних зв’язків між передавальними і приймальними трактами радіоствола в РСП із ретрансляцією радіосигналів необхідно використовувати дві несучі частоти для кожного напрямку. При цьому для передачі радіосигналів протилежних напрямків може бути використана або та сама пара частот, або дві різні пари. Залежно від цього розрізняють два способи (плани) розподілу частот прийому і передачі в дуплексному стволі РСП: двочастотний (рис. 5,а) і чотиричастотний плани (рис. 5,б).

Двочастотний план більш економічний з точки зору використання смуги частот, яка задіяна, однак, вимагає спеціальних заходів для захисту від сигналів протилежного напрямку. Чотиричастотний план не вимагає зазначених заходів захисту, однак він неекономічний з точки зору використання смуги частот: число радіостволів, що може бути утворене у виділеному діапазоні частот при чотиричастотному плані, вдвічі менше, ніж при двочастотному.

Рис. 5. План розподілу частот прийому і передачі в дуплексному стволі радіосистеми передачі: а - двочастотний, б - чотиричастотний; 1, 4 - кінцева станція; 2, 3 - ретранслятор

В процесі передавання в всіх ланках РСП сигнали електрозв’язку зазнають певних спотворень (рис. 3). Причинами спотворень є вплив різних перешкод і неідеальність характеристик елементів РСП. Перешкоди, що виникають у самій РСП, називаються внутрішньосистемними. До них відносяться тепловий шум, що виникає в антенно-фідерних трактах, радіоприймачах і кінцевому устаткуванні ствола, і перехідні завади, що виникають при багатоканальній передачі майже у всіх елементах РСП. Крім внутрішньосистемних завад на будь-яку РСП впливають завади від інших стволів у багатоствольних радіолініях передачі, від сторонніх радіотехнічних засобів і джерел, а також радіовипромінювання атмосфери, поверхні Землі, космосу і т.д. Через неідеальність характеристик елементів РСП з’являються лінійні і нелінійні спотворення переданих сигналів.