Головна Радіорелейний зв'язокРАДІОРЕЛЕЙНИЙ ЗВ'ЯЗОК

1.1. ПРИНЦИПИ РАДІОРЕЛЕЙНОГО ЗВ'ЯЗКУ. КЛАСИФІКАЦІЯ РАДІОРЕЛЕЙНИХ СИСТЕМ

У найзагальнішому вигляді радіорелейну лінію (РРЛ) зв'язку можна визначити як ланцюжок радіостанцій. Приймач кожної станції приймає сигнал, що посилається передавачем попередньої станції, і посилює його. Посилений сигнал надходить на передавач даної станції і далі випромінюється у бік наступної станції. Побудований таким чином ланцюжок станцій забезпечує високоякісну та надійну передачу різних повідомлень на великі відстані.

Залежно від використовуваного виду поширення радіоволі РРЛ можна розділити іа два класи: радіорелейні лінії прямої видимості, в яких існує пряма видимість між антенами сусідніх станцій, і тропосферні радіорелейні лінії, в яких немає прямої видимості між антенами сусідніх станцій.

Найбільш поширені РРЛ прямої видимості, які працюють у діапазонах дециметрових та сантиметрових хвиль. У цих діапазонах можлива побудова широкосмугових приймачів та передавачів. Тому РРЛ забезпечують передачу широкосмугових сигналів і насамперед сигналів багатоканальної телефонії та телебачення. У діапазонах дециметрових і особливо сантиметрових волі можливе застосування гостронаправлених антен, оскільки завдяки малій довжині волі виявляється можливим побудова таких антен прийнятних габаритних розмірів. Використання гостронаправлених антен, що мають великий коефіцієнт посилення (1000-10 000 і більше за потужністю) дозволяє обходитися невеликим потужностями передавачів (від часток ват до 10-20 Вт) і, отже, мати компактну та економічну апаратуру. Для ліній цього класу виділені відповідні смуги частот у діапазонах 2, 4, 6, 8, 11 та 13 ГГц та у більш високочастотних діапазонах.

Необхідність прямої видимості між антенами сусідніх станцій вимагає підняття антен над рівнем землі і, отже, будівництва відповідних антенних опор - бащеї чи щоглів. Висота підвісу антеї визначається відстанню між сусідніми станціями, а також характером рельєфу місцевості між ними. Залежно від цих факторів висота оцор може сягати 100 м, інколи ж і більше. У ряді випадків, при благопринтному рельєфі місцевості, антени можуть розташовуватися на невеликій висоті, наприклад і на крищі будівлі, в якій встановлена ​​апаратура.

Відстань між сусідніми станціями зазвичай перебуває у межах 40-70 км. В окремих випадках ці інтервали скорочуються до 20-30 км через необхідність підведення лінії конкретно заданий пункт, і навіть у разі особливо несприятливого рельєфу місцевості.

За пропускною спроможністю радіорелейні системи прямої видимості поділяються на три основні види:

Радіорелейні системи великої ємності. Місткість радіоствола таких систем становить 600-2700 іноді і більше каналів ТЧ або канал передачі сигналів телебачення з одним або декількома каналами передачі звукових сигналів телебачення і звукового мовлення. Ці системи застосовуються в організацію магістральних радіорелейних ліній великої протилежності.

Побудова радіорелейної лінії. Система резервування

Радіорелейні системи середньої ємності. Місткість радіоствола цих систем становить 60-600 каналів ТЧ або канал передачі сигналів телебачення з одним або декількома каналами передачі звукових сигналів телебачення і звукового мовлення. В окремих випадках системи цього класу не розраховані на передачу сигналів зображення телебачення. Такі системи використовуються для організації внутрішньозонових сполучних ліній.

Малоканальні радіорелейні системи з числом каналів ТЧ у радіостовбурі від 6 до 60. Ці системи не розраховані на передачу телевізійних сигналів, вони використовуються для організації місцевих з'єднувальних ліній.

Наведена класифікація радіорелейних систем і є умовним характером: вона відображає в основному те положення, яке має місце на стаціонарних радіорелейних лініях Міністерства зв'язку СРСР і міністерств зв'язку союзних республік. Радіорелейні системи для технологічних зв'язків (іа залізничному транспорті, газопроводах, лініях електропередач тощо) мають свою специфіку і не завжди вкладаються у вище наведену класифікацію. Те саме стосується і радіорелейних телевізійних систем для репортажних цілей.

При передачі сигналів багатоканальної телефонії радіорелейних системах хворої і середньої ємностей застосовується, зазвичай, апаратура кабельних систем передачі з частотним поділом каналів.

У малоканальних радіорелейних системах застосовується як апаратура з частотним, і з тимчасовим поділом каналів.

У цьому Довіднику розглядаються радіорелейні системи, в яких використовуються апаратура кабельних систем передачі з частотним поділом каналів та частотна модуляціярадіосигналу.

1.2. ПОБУДУВАННЯ РАДІОРЕЛЕЙНОЇ ЛІНІЇ. СИСТЕМА РЕЗЕРВУВАННЯ

Вартість бащеї або, щогл, аітеіо-фідерих споруд, технічних будівель і систем електропостачання значно перевищує вартість приймачів. Тому для підвищення економічної ефективності пропускної спроможності радіорелейні системи, як правило, роблять багатоствольні-

"С. 1.1. Структурна схемастанцій багатоканальної радіорелейної лінії

МІ, в яких на кожній станції працюють на різних частотах кілька приймачів на загальну антенно-фндерну систему, використовуючи одну в ту ж антену опору, технічний будинок і систему енергопостачання.

Спрощена структурна схема багатоствольної радіорелейної лінії наведена на рис. 1.1. Робота кількох приймачів Пм-Пд на загальну антенну систему здійснюється за допомогою систем НВЧ ущільнення (роздільних фільтрів та пристроїв складання сигналів прийому та передачі).

Для забезпечення високої надійності роботи на РРЛ застосовується резервування обладнання. Розрізняють дві основні системи резервування: постанційну та подільничну.

Постанційна система резервування (рис. 1.2) передбачає на кожен робочий приймач наявність резервного, що має ті ж робочі частоти. При аварії робочого приймача відбувається автоматична заміна його резервним. Система, що управляє автоматичним резервуванням (СУР), працює самостійно на кожній станції.

Недоліки систем: великий обсяг приймально-передавального обладнання (100-відсотковий резерв); відсутність будь-якого захисту від завмирань сигналів; складність пристроїв НВЧ комутації та велике час комутації у разі використання механічних перемикачів. У сучасних радіорелейних системах постанційне резервування не застосовується.

При поучастковій системі резервування кожен напрямок між двома вузловими (або вузловою та кінцевою) станціями звисають в єдину

систему (рис. 1.3). Для цілей ре-

зрвіровуючи виділяється окремий резервний стовбур, що працює на своїх частотах. Апаратура резервного ствола постійно включена. За відсутності аварії у робочих стволах резервний ствол не завантажений передачею. Для коітролі за якістю роботи стволів по них безперервно передаються спеціальні: пілот-сигнали.

Плот-сигпал вводиться в ствол через модулятор першої станції ділянки резервування, а виділяє-

Мал. 1.2. Структурна схема постапцпонного ре- ється спеціальним демодулятом.

зсрвіровапяром з останньої станції цього

дільниці. Виділений пілот-сигнал порівнюється з величиною шуму у спеціальному вимірювальному каналі. Якщо відношення шуму до пілот-сигналу перевищує задану величину або рівень пілот-сигналу падає нижче за норму, то починається процес перемикання на резервний ствол. Для цього на станції, що знаходиться на кінці ділянки, включається генератор аварійних зворотних сигналів (ГОАС). Для кожного робочого ствола є окремий ГОАС, який працює на своїй частоті. Зворотний аварійний сигнал спеціальним каналом у системі службового зв'язку подається на першу станцію ділянки резервування, де він впливає на перемикаючий пристрій, який здійснює підключення резервного ствола паралельно пошкодженому. В результаті цього повідомлення пілот-сигнал починають передаватися також і по резервному стволу. Виділений на виході резервного ствола (на останньої станціїділянки резервування) пілот-сигнал перетворюється на сигнал команди, який здійснює подальше перемикання тракту передачі з виходу пошкодженого робочого ствола на вихід резервного ствола. Час перерви зв'язку під час дільничного резервування визначається параметрами апаратури резервування п характером аварії.

При так званій «миттєво")» аварії (наприклад, порушенні контакту або замиканні в приймальному тракті будь-якої станції ділянки резервування) час перерви зв'язку складається з часу пробігу зворотного

Побудова радіореальної лінії. Система резервування

аварійного сигналу від приймального кінця до передавального кінця ділянки, часи пробігу корисного повідомлення по резервному стволу від передавального кінця ділянки до приймального, часу пробігу сигналів, що управляють в апаратурі

Пілош-сигіал

Робочий стШ

пілот-Г*1 сигналу. Аналіз.

Пшт-сигіал

Радот cmSon

Резервний стВолл

сл1/шонШ~ з В'язі

Мал. 1.3. Структурна схема з участкового резервування

резервування та часу спрацьовування перемикаючих пристроїв. Час перерви зв'язку при миттєвій аварії зазвичай знаходиться в межах 10-40 мс.

При так званій «повільній» аварії (наприклад, глибокому завмиранні сигналу), коли параметр, за яким визначається стан аварії (відношення рівня шуму до пілот-сигналу), змінюється зі швидкістю, що не перевищує 100 дБ/с, час перерви зв'язку визначається лише часом , необхідним для спрацьовування перемикаючого пристрою на премному кінці ділянки резервування. Цей час при сучасному рівні техніки може бути зведений до одиниць мікросекунд.

Гідність по дільничній системі резервування - менший, ніж при постійній системі резервування, обсяг приймально-передавального обладнання (один резервний ствол на кілька робочих стволів); мінімальний час перемикання на резерв; визначення захисту від глибоких завмирень сигналу інтерференційного характеру через слабку кореляцію глибоких завмирань сигналу в стовбурах, що працюють на різних частотах. Цей захист тим ефективніший, чим більша різниця між частотами, на яких працюють робочий н резервний стволи. Але ця різниця іноді може бути недостатньою, тому що для роботи радіорелейної системи виділено конкретні смуги частот, виходити за межі яких неприпустимо.

Слід також мати на увазі, що система подільничного резервування дає певний захист від замирань сигналу тільки в той час, коли резервний ствол не використовується для резервування обладнання робочого ствола, що вийшло з ладу.

Систему поучасткового резервування радіорелейних систем прийнято скорочено позначати сумою двох цифр, у тому числі перша позначає кількість робочих стволів, а друга - число резервних стволов. Так, система 3-1-1 означає радіорелейну систему, що має три робочі стволи та одні резервний ствол.

1.3. ПЛАНИ РОЗПОДІЛУ ЧАСТОТ

У РАДІОРЕЛЕЙНИХ СИСТЕМАХ ЗВ'ЯЗКУ ПРЯМИЙ

ВИДИМОСТІ

Двочастотна система (рис. 1.4) економічна з точки зору використання смуги частот, виділеної для радіорелейного зв'язку в даному діапазоні, але вимагає високих захисних властивостей антен від прийому сигналів зі зворотного напрямку. При двох частотній системі використовуються рупорно-параболічні, високоякісні осесиметричні антени та інші типи антен, що мають захисну дію -60-70 дБ.

Чотирьохчастотна система (рис. 1.5) допускає використання більш простих та дешевих антенних систем. Однак кількість дуплексних радіостволів, яка може бути утворена в даній смузі частот при чотиричастотній системі, у 2 рази менше, ніж при двочастотній системі. Як правило, у сучасній радіорелейній апаратурі застосовується двочастотна система. Чотирьохчастотна система зазвичай використовувалася на РРЛ з перископічними антенами в діапазоні 2 ГГц.

Частоти прийому та передачі в одному радіостволі РРЛ чергуються від станції до станції. Станції, у яких прийом складає нижчої частоті, а передача більш високої частоті, позначаються символом «НВ>, а

Передача

Передача

Передача

Мал. 1.4. Двочастотна система

Мал. 1.5. Чотиричастотна система

Плани розподілу частот для багатоствольних РРЛ розроблені таким чином, щоб звести до мінімуму інтерференційні перешкоди, що виникають при одночасної роботі кількох приймачів та передавачів на загальний антеніо-фідерійний тракт.

Плани розподілу частот

У всіх сучасних радіорелейних системах застосовуються плани радіочастот, у яких частоти прийому розміщуються лише у половині відведеної лінії частот, а частоти передачі - у другій половині.

Станція N-

Станція N°3

Мал. 1.6. Схема ділянки т;) аси РРЛ

Puc. 1.7. Система з рознесеними частотами прийому та передачі

Структурна схема радіорелейної станції, що використовує цей принцип, наведена на рис. 1.7. Для прийому та передачі сигналів використовується одна загальна антена. Система роздільних фільтрів розрахована працювати лише у половині лінії частот, відведеної для радіорелейної системи. Тракти прийому та передачі поєднуються в загальний тракт за допомогою поляризаційного фільтра або феритового циркулятора (УС) (див. рис 17)

План розподілу частот радіорелейної системи кУРС-2М у діапазоні Іц наведено на рис. 1.8. Він відповідає Рекомендації 382-2МККР і забезпечує організацію шести дуплексних стволів за двочастотною системою з дуплексних стволів за чотиричастотною системою). Номінальні за формулою нижній половині діапазону визначаються

/» = /, -208 + 29 п,

а у верхній половині діапазону f„ - no формулі /„«/,+ 5+29 п

Радіорелейні лінії зв'язку (РРЛЗ)

Системи стільникового зв'язкуза своєю природою є розподіленими телекомунікаційними об'єктами. Найбільший географічний розкид за своєю специфікою отримали елементи системи базових станцій( /), саме самі базові станції ( , ). Це з тим, що завдання базових станцій забезпечувати покриття якомога більшої території. Одним з обмежувальних факторів швидкого розгортання мережі стільникового зв'язку є необхідність організації транспортних потоків між базовими станціями і контролером базових станцій. Для будівництва кабельних споруд (електричних або оптичних) може знадобитися тривалий час: від кількох місяців до кількох років. Якщо мова йдепро гірської, болотистій чи інший важкопрохідної території, то будівництво кабельної лінії зв'язку може виявитися майже неможливим. Крім того, будівництво провідної лінії зв'язку вимагає великих фінансових витрат, що може виявитися економічно невигідним, якщо потрібно організувати інтерфейс лише до однієї-двох базових станцій. Зручне рішення у цій ситуації пропонують радіорелейні лінії зв'язку. Будівництво прольоту РРЛ займає не більше кількох днів з урахуванням часу необхідного на налаштування та запуск. Також розгортання радіорелейного прольоту потребує набагато менших фінансових витрат, а максимальна довжина може сягати 50 км і більше.

Розглянемо принцип організації зв'язку з допомогою радіорелейних систем передачі. На кожному з двох кінців повинен бути встановлений комплект обладнання для організації зв'язку, який зазвичай включає внутрішній блок, зовнішній модуль і випромінювальна параболічна антена. Внутрішній модуль встановлюється в апаратній, в безпосередній близькості до телекомунікаційного обладнання або спеціальний термоізоляційний контейнер. Він виконує завдання комутації та мультиплексування кількох сигналів в один, модуляцію сигналу на проміжну частоту, керування зовнішнім модулем, а також відповідає за перемикання на резерв, якщо це передбачено конструкцією РРЛС. Внутрішній модуль може обслуговувати від одного до кількох комплектів зовнішнього обладнання (зовнішній модуль + антена). Зовнішній модуль є перетворювач, який переносить сигнал з проміжної частоти, отриманий від внутрішнього модуля на основну частоту, що лежить в межах 6-38 ГГц. Це його основна функція. Внутрішній та зовнішній модулі з'єднуються, як правило, коаксіальним кабелем. Після перемодуляції сигналу зовнішньому модулі сигнал випромінюється через параболическую антену. З протилежного боку має бути встановлений аналогічний комплект обладнання. Зазвичай всі сучасні РРЛ є дуплексними, тобто і передавати, і приймати сигнал вони можуть через той самий комплект обладнання.

Структура радіорелейного прольоту

При налаштуванні РРЛС має бути забезпечена пряма видимість між обома антенами. Сам процес налаштування зветься "юстування". При цьому шляхом зміни напрямку випромінювання основної пелюстки для обох антен домагаються максимально можливого рівня прийому сигналу на кожній стороні. Чим вище буде рівень сигналу, тим стійкіший буде радіорелейний проліт до зовнішніх метеоумов. З іншого боку, рівень сигналу може спричинити ємність системи, т.к. обладнання деяких виробників передбачає зниження ємності РРЛЗ при досягненні певного мінімального рівня.

Гранична дальність сучасних РРЛ зазвичай обмежена 50 км. Завдяки цифровому способу передачі і , можуть протистояти несприятливим метеоумовам. Проте зазвичай довгих прольотів вводяться деякі обмеження: проліт може бути максимально " чистим " , тобто. між антенами не повинно бути жодних перешкод. Крім того, має бути використана мінімальна частотата максимальний діаметр параболічної антени. Також зазвичай ці РРЛЗ мають зменшену ємність. Насправді частіше використовуються менш довгі прольоти (протяжністю до 30 км).

В даний час на ринку телекомунікаційного обладнання представлено безліч варіантів різних виробників як за ємністю, так і за вартістю. Існують РРЛ, які дозволяють передавати до 500 Мбіт/сек та підтримують транспортні потоки 2хSTM-1, Fast та Gigabit

Для сучасного стану суспільства характерна безперервно зростаюча потреба у використанні систем передачі. Незважаючи на величезний прогрес у сфері телекомунікацій - як щодо розвитку нових технологій у галузі зв'язку, так і за обсягом зв'язкових систем, зросли й об'єктивні перешкоди для подальшого розвитку. Тіснота як у приватних діапазонах, так і в просторі призвела до зростання взаємних перешкод між функціонуючими радіосистемами. Для вирішення проблеми електромагнітної сумісності здійснюється міжнародне та внутрішньодержавне регулювання радіозв'язку. Рішення йде, зокрема, шляхом звуження діаграм спрямованості антенних систем, обмеження випромінюваної потужності. Це дозволяє здійснити просторове рознесення радіосистем, обмежити їх використання локальними територіями. Однак цей ресурс не безмежний.

Регламентація режимів роботи радіосистем дозволяє використовувати їх на обмеженій території в одному частотному проміжку. Але при цьому накладається обмеження на інформаційні можливості радіосигем.

При зростанні числа користувачів зростає необхідна смуга частот, що досягає десятка мегагерц. Навіть у ВЧ-діапазонс його загальна смуга становить 27 МГц. Наявність звукового мовлення у цих діапазонах робить нереальним розвиток радіозв'язку з цих частот. Використання цих діапазонів для обміну телевізійними програмами, кожної з яких потрібна смуга 6,5 МГц (і це без урахування захисного інтервалу), також неможливо. Отже, перехід до УВЧ-, НВЧ- та КВЧ-діапазонів спричинений об'єктивними потребами в обміні інформацією.

Однак, як наголошувалося в підрозділ. 6.1.1 електромагнітні коливання цих частот поширюються тільки по прямій і, отже, приймальна та передавальні антени повинні знаходитися в межах геометричної видимості, без урахування дифракції, що збільшує радіогоризонт порівняно з видимим на 14%. Природно рішення збільшувати дальність передачі інформації послідовною ретрансляцією сигналів, що передаються - цей спосіб зв'язку носить назву «радіорелейний зв'язок» (рис. 11.12).

Мал. 6.12.

Кінцеві (ОС) та проміжні (ПС) радіостанції знаходяться в межах прямої видимості. У лінії здійснюється, як правило, дуплексний (двосторонній) радіозв'язок. Очевидно, що обмеження дальності поширення радіохвиль, починаючи з УВЧ-діапазону і вище, прямою видимістю, з одного боку, недолік - необхідно використовувати додаткову ретрансляційну апаратуру, а, з іншого боку, гідність - з урахуванням спрямованого випромінювання можна на обмеженій території використовувати однакові частоти .

Радіорелейні лінії використовуються там, де це економічно виправдано, наприклад, для організації зв'язку на обмежений час або у складних умовах – рельєф, болотиста місцевість тощо.

Спрощена функціональна схемарадіорелейної лінії представлена ​​на рис. 6.13.

Мал. 6.13.

Кінцеві радіостанції включають передавальну і приймальну частини. Джерела інформації (ІІ) об'єднані схемою ущільнення інформації (СУІ), що формує груповий сигнал, що надходить на вхід передавача (ІД). Проміжні радіостанції приймають та передають далі радіосигнал, який піддається відновленню з метою збереження необхідної якості зв'язку. Таких проміжних радіостанцій може бути декілька, залежно від рельєфу місцевості та протяжності радіорелейної лінії. На проміжній станції може бути передбачений відбір і додавання інформації, гем самим лінія перетворюється на сегь і місце розташування проміжної станції прив'язується до джерел та одержувачів інформації. На кінцевій радіостанції, крім прийому, здійснюється поділ групового сигналу на складові схемою поділу інформації (СРІ) та передача відповідним одержувачам інформації (ПІ).

Абсолютно аналогічно виглядає і образний канал. Згадане тут формування групового сигналу та його подальший поділ далі буде розглянуто в окремому розділі. Цей метод загальний і застосовується з метою раціональнішого використання передавальних, приймальних і антенних пристроїв, а також конструкцій - вишок, будівель, що входять в систему.

Окремо стоїть питання зниження рівня внутрішньосистемних перешкод. Для вирішення цієї проблеми і вживається низка заходів (рис. 6.14).

Мал. 6.14.

Робота на прийом та передачу ведеться на різних частотах та поляризаціях. Це дозволяє виключити в межах ОС і ПС попадання сигналу, що випромінюється, на вхід приймача. Крім того, здійснюється зміна несучих частот по лінії. Додатково передбачено, щоб станції нс розташовувалися по прямій з метою запобігання попаданню сигналу передавача, розташованого через одну станцію, на вхід приймача одночасно із сигналом сусідньої станції. Інформаційні потоки групуються в радіочастотні канали та утворюють стовбури радіорелейної лінії (РРЛ) та їх може бути декілька, тому зображені на рис. 6.13 та 6.14 схеми є спрощеними, що пояснюють лише принцип побудови РРЛ.

Відстань між станціями визначається прямою видимістю. Будемо для простоти вважати рельєф місцевості рівним, без пагорбів і западин.

На рис. 6. 15 позначено:- радіус Землі(R y = 6370 км);/;,іh 2 -висота підйому антен Л, іА 2над землею. Лінія прямої видимості, рівна Л +d2 майже стосується поверхні Землі. Врахуємо трохи /?, Іh 2порівняно з /? 3 і визначимо відстань між антенами Д рівнуd) + d 2

Мал. 6.15.

Так як f2R= 3500 м, приймемо з урахуванням деякого обгинання поверхні Землі радіохвилями:

(Dвимірюється в кілометрах, А, і / г - в метрах). Якщо рахувати /г, « /г, «25, то D = 40 км. Як правило, величину підйому антен з метою зменшення вартості щогл не роблять більше 40 м D= 40 – 60 км. При проектуванні враховують рельєф і наскільки можна антенні щогли встановлюють на піднесеннях.

У PPJI використовують частоти області 4 і 6 ГГц. Це дозволяє отримати досить широку смугу частот і, отже, забезпечити високу пропускну здатність. У той самий час вплив опадів на т расе несуттєво впливає поглинання електромагнітних хвиль у атмосфері.

Насправді в діапазоні 6 ГГц виділяють смугу частот 500 МГц, у якій формують 16 каналів - по 8 у кожному напрямі, тобто. 8 стволів. Використання вертикальної та горизонтальної поляризацій дозволяє однією антеною здійснювати прийом та передачу радіосигналів. Але це можливо при невеликій кількості стовбурів.

Основні принципи радіорелейного зв'язку

Структура радіорелейної системи передачі. Основні поняття та визначення. Радіорелейний ствол. Багатоствольні РРСП. Діапазони частот, які використовуються для радіорелейного зв'язку. Плани розподілу частот.

Під радіорелейним зв'язкомрозуміють радіозв'язок, засновану на ретрансляції радіосигналів дециметрових і коротших хвиль станціями, розташованими лежить на Землі. Сукупність технічних засобівта середовища поширення радіохвиль для забезпечення радіорелейного зв'язку утворює радіорелейну лінію зв'язку.

Земнийназивають радіохвилю, що розповсюджується поблизу земної поверхні. Земні радіохвилі коротші 100 см добре поширюються лише в межах прямої видимості. Тому радіорелейну лінію зв'язку на великі відстані будують у вигляді ланцюжка приймально-передаючих радіорелейних станцій (РРС), в якій сусідні РРС розміщують на відстані, що забезпечує радіозв'язок прямої видимості, і називають її радіорелейною лінієюпрямий видимості(РРЛ).

Рисунок 1.1 – До пояснення принципу побудови РРЛ

Узагальнена структурна схема багатоканальної РСП показано на рис. 1.3.

Мал. Узагальнена структурна схема багатоканальної радіосистеми передачі:

1,7 - каналоутворювальне та групове обладнання;

2,6 – сполучна лінія;

3, 5 - кінцеве обладнання ствола;

4 - радіоствол

Проліт (інтервал) РРЛ- це відстань між двома найближчими станціями.

Ділянка (секція) РРЛ- це відстань між двома найближчими станціями, що обслуговуються (УРС або ОРС).

Каналоутворююче і групове обладнання забезпечує формування групового сигналу з безлічі підлягають передачі первинних сигналів електрозв'язку (на передаючому кінці) і зворотне перетворення групового сигналу безліч первинних сигналів (на приймальному кінці). Зазначене обладнання розташовується зазвичай на мережевих станціях та вузлах комутації первинної мережі ЄАСС.

Станції РСП, у тому числі ті, на яких проводяться виділення, введення і транзит сигналів, що передаються, як правило, територіально віддалені від мережевих станцій і вузлів комутації, тому до складу більшості РСП входять провідні сполучні лінії.

Для формування радіосигналу та передачі його на відстань за допомогою радіохвиль використовуються різні радіосистеми зв'язку. Радіосистема зв'язку є комплексом радіотехнічного обладнання та інших технічних засобів, призначений для організації радіозв'язку в заданому діапазоні частот з використанням певного механізму поширення радіохвиль. Разом із середовищем (трактом) поширення радіохвиль радіосистема зв'язку утворює лінійний трактабо ствол.Стовбур РСП складається з кінцевого обладнання стовбура та радіоствола. Обладнання ствола розташовується на кінцевих та ретрансляційних станціях.

В кінцевому обладнанні ствола на передаючому кінці формується лінійний сигнал,що складається з групового та допоміжних службових сигналів (сигналів службового зв'язку, пілот-сигналів та ін), яким модулюються високочастотні коливання. На приймальному кінці проводяться зворотні операції: демодулюється високочастотний радіосигнал і виділяються груповий, і навіть допоміжні службові сигнали. Кінцеве обладнання стовбура розташовується на кінцевих станціях РСП та спеціальних ретрансляційних станціях.

Призначенням радіоствола є передача модульованих радіосигналів на відстань за допомогою радіохвиль. Радіоствол називається простим, якщо його склад входять лише дві кінцеві станції і один тракт поширення радіохвиль, і складовим, якщо крім двох кінцевих радіостанцій він містить одну або кілька ретрансляційних станцій, що забезпечують прийом, перетворення, посилення і повторну передачу радіосигналів. Необхідність використання складових радіостволів обумовлена ​​низкою факторів, основними з яких є довжина РДЦ, її пропускна здатність та механізм поширення радіохвиль.

Структурна схема стовбура двосторонньої РСП зображена малюнку

Мал. 1.4. Структурна схема ствола двосторонньої радіосистеми передачі:

1-кінцеве обладнання;

2 - передавальне обладнання;

3 - приймальне обладнання;

4-передавач;

5 – приймач;

6-фідерний тракт;

7-антена;

8 - тракт поширення радіохвиль;

9 - перешкоди (внутрішньосистемні та зовнішні)

Від кінцевого передавального обладнання 2 стволи ^ 1 на вхід радіоствола надходить високочастотний радіосигнал, модульований лінійним сигналом. У радіопередавачі 4 потужність радіосигналу збільшується до номінального значення, яке частота перетворюється для перенесення спектра в заданий діапазон частот. По фідерному тракту 6передавані радіосигнали направляються в антену 7, яка забезпечує випромінювання радіохвиль у відкритий простір у потрібному напрямку. При цьому в більшості сучасних двосторонніх РСП для передачі та прийому радіосигналів протилежних напрямків використовується загальний антенно-фідерний тракт. У відкритому просторі (тракті поширення 8) радіохвилі поширюються зі швидкістю, близькою до швидкості світла =3*10 8 м/с. Частина енергії радіохвиль, що надходять від радіостанції 1, уловлюється антеною 7, що знаходиться на кінцевій радіостанції 2. Енергія прийнятого радіосигналу від антени 7 фідерним трактом 6 направляється в радіоприймач 5, де здійснюються частотна селекція радіосигналів, що приймаються, зворотне перетворення частоти і необхідне посилення. З виходу радіоствола прийнятий радіосигнал надходить на кінцеве обладнання ствола 1. Аналогічно радіосигнали передаються у протилежному напрямку від кінцевої радіостанції 2 до радіостанції. 1. Як видно із рис. 1.4 радіостовбур двосторонньої РСП складається з двох радіоканалів, кожен з яких забезпечує передачу радіосигналів в одному напрямку. Таким чином, обладнання радіоствола (що включає радіопередавачі, радіоприймачі та антенно-фідерні тракти) є по суті обладнанням сполучення кінцевого обладнання стовбура РСП з трактом поширення радіохвиль.

Діапазони частот

Плани розподілу частот

Для роботи РРЛ виділені смуги частот шириною 400 МГц у діапазоні 1.2 ГГц (1,7...2,1 ГГц), 500 МГц у діапазонах 4 (3,4...3,9), 6 (5,67.. .6,17) та 8 (7,9... 8,4) ГГц і шириною 1 ГГц в діапазонах 11 і 13 ГГц і більш високочастотних. Ці смуги розподіляють між ВЧ стовбурами радіорелейної системи за певним планом, який називається планом розподілу частот. Плани частот складають так, щоб забезпечити мінімальні взаємні перешкоди між стволами, що працюють на загальну антену.

У смузі 400 МГц може бути організовано 6, у смузі 500 МГц - 8 та в смузі 1 ГГц-12 дуплексних ВЧ стовбурів.

У плані частот (рис. 1.3) зазвичай вказують середню частоту f0. Частоти прийому стволів розташовують в одній половині виділеної смуги, а частоти передачі - в іншій. При такому розподілі отримують досить велику частоту зсуву, ніж забезпечують достатню розв'язку між сигналами прийому і передачі, оскільки РФ прийому (або передачі РФ) будуть працювати тільки в половині всієї смуги частот системи. При цьому можна використовувати загальну антену для прийому та передачі сигналів. У разі необхідності одержують додаткову розв'язку між хвилями прийому та передачі в одній антені за рахунок застосування різної поляризації. На РРЛ використовують хвилі з лінійною поляризацією: вертикальною чи горизонтальною. Застосовують два варіанти розподілу поляризацій. У першому варіанті на кожній ПРС та УРС відбувається зміна поляризації так, що приймають та передають хвилі різної поляризації. У другому варіанті у напрямку "туди" використовують одну поляризацію хвиль, а в напрямку "назад" - іншу.

Малюнок 1.3. План розподілу частот для радіорелейної системи КУРС для станції типу НВ у діапазонах 4 (f0=3,6536), 6(f0=5,92) та 8(f0=8,157)

Станцію, де частоти прийому розташовані в нижній (Н) частини виділеної смуги, а частоти передачі у верхній (В) - позначають індексом "НВ". На наступній станції частота прийому виявиться вищою за частоту передачі і таку станцію позначають індексом "ВН".

Для зворотного напряму зв'язку даного ствола можна взяти ту ж пару частот, що й прямого, чи іншу. Відповідно говорять, що план частот дозволяє організувати роботу з двочастотної (рис. 1.4) або чотиричастотної (рис. 1.5) систем. На цих малюнках через f1н, f1в, f5н, f5впозначені середні частоти стволів. Індекси частот відповідають позначенням стволів на рис. 1.3. При двочастотній системі на ПРС і PC для прийому з протилежних напрямків обов'язково повинна бути взята однакова частота. Антена WA1 (рис. 1.4,а) прийматиме радіохвилі на частоті f1нз двох напрямків: головного А та зворотного В. Радіохвиля, що приходить з напрямку В, створює перешкоду. Ступінь ослаблення цієї антеної перешкоди залежить від захисних властивостей антени. Якщо антена послаблює хвилю зворотного напряму щонайменше, ніж 65 дБ проти хвилею, що надходить із головного напрями, то таку антену можна використовувати при двухчастотной системі. Двочастотна система має ту перевагу, що дозволяє у виділеній смузі частот організувати в 2 рази більше ВЧ стовбурів, ніж чотиричастотна, проте вона вимагає дорожчих антен.

На магістральних РРЛ зазвичай застосовують двочастотні системи. У плані частот не передбачено захисні частотні інтервали між сусідніми стовбурами прийому (передачі). Тому сигнали сусідніх стволів важко поділити за допомогою РФ. Щоб уникнути взаємних перешкод між сусідніми стволами, на одну антену працюють або парні, або непарні стволи. У плані частот вказують мінімальне частотне рознесення між стовбурами прийому і передачі, підключеними до однієї антени (98 МГц на рис. 1.3). Як правило, парні стволи використовуються на магістральних РРЛ, а непарні - на відгалуженнях від них. У такому разі частоти прийому та передачі між стовбурами магістральної РРЛ розподіляють згідно з рис. 1.4,в, а між стволами зонової РРЛ при чотиричастотній системі - згідно з рис. 1.5, ст.

Насправді план частот, реалізований на РРЛ з урахуванням двочастотної (чотирьохчастотної) системи, називають двочастотним (чотирьохчастотним) планом.

На РРЛ має місце повторення частот передачі через проліт (див. рис. 1.1). При цьому для того, щоб знизити взаємні перешкоди між РРС, що працюють на однакових частотах, станції мають в своєму розпорядженні зигзагоподібно щодо напрямку між кінцевими пунктами (рис. 1.6). За нормальних умов поширення сигнал від РРС1 на відстані 150 км сильно ослаблений і практично не може бути прийнятий на РРС4. Однак у окремих випадках виникають сприятливі умови для era поширення. З метою надійного ослаблення такої перешкоди використовують спрямовані властивості антен. На трасі між напрямом максимального випромінювання передавальної антени РРС1,т. е. напрямом на РРС2, і напрямом на РРС4 (напрямок АС на рис. 1.6) передбачають захисний кут вигину траси a1 в кілька градусів, так щоб у напрямку АС коефіцієнт посилення передавальної антени на РРС1 був досить малий.

Класифікація РРС, склад устаткування кінцевих станцій. Склад обладнання та схеми побудов проміжних станцій. Обладнання та особливості схемних побудов вузлових радіорелейних станцій.

Радіорелейні лінії (РРЛ) являють собою ланцюжок приймально-передаючих радіостанцій (кінцевих, проміжних, вузлових), які здійснюють послідовну багаторазову ретрансляцію (прийом, перетворення, посилення та передачу) сигналів, що передаються.

Залежно від використовуваного виду поширення радіохвиль РРЛ можна розділити на дві групи: прямий видимості та тропосферні.

РРЛ прямої видимості є одним з основних наземних засобів передачі сигналів телефонного зв'язку, програм звукового і ТБ мовлення, цифрових даних та інших повідомлень на великі відстані. Ширина смуги частот сигналів багатоканальної телефонії та ТБ становить кілька десятків мегагерц, тому для їх передачі практично можуть бути використані діапазони лише дециметрових та сантиметрових хвиль, загальна ширина спектра яких становить 30 ГРц.

Крім того, у цих діапазонах майже повністю відсутні атмосферні та промислові перешкоди. Відстань між сусідніми станціями (довжина прольоту) Rзалежить від рельєфу місцевості та висоти підйому антен. Зазвичай його вибирають близькою або рівною відстані прямої видимості R o .Для сферичної поверхні Землі з урахуванням атмосферної рефракції

де h 1 і h 2 - висоти підвісу відповідно передавальної та приймальної антен (в метрах). У реальних умовах у разі мало пересіченої місцевості 40 - 70 км при висоті антенних щогл 60-100м.

Мал. 11.1.Умовне зображення РРЛ.

Комплекс приймально-передавальної апаратури РРЛ для передачі інформації на одній несучій частоті (або на двох несучих частотах при організації дуплексних зв'язків) утворює широкосмуговий канал, званий стволом (радіостволом). Устаткування, призначене передачі телефонних повідомлень і що включає у собі крім радіоствола модеми і апаратуру об'єднання і роз'єднання каналів, називають телефонним стволом.

Відповідний комплекс апаратури для передачі повних ТВ сигналів (разом із сигналами звукового супроводу, а часто і звукового мовлення) називають ТВ стволом. Більшість сучасних РРЛ є багатоствольними. При цьому, крім робочих стволів, можуть бути один або два резервні стволи, а іноді і окремий ствол службового зв'язку. Зі збільшенням числа стволів зростає відповідно і обсяг обладнання (кількість передавачів та приймачів) на станціях РРЛ.

Частина РРЛ (один із можливих варіантів) умовно зображено на рис. 11.1 де безпосередньо відмічені радіорелейні станції трьох типів: кінцева (ОРС), проміжна (ПРС) і вузлова (УРС).

На ОРС проводиться перетворення повідомлень, що надходять сполучними лініями від міжміських телефонних станцій (МТС), міжміських ТБ апаратних (МТА) і міжміських мовних апаратних (МВА), сигнали, що передаються по РРЛ, а також зворотне перетворення. На ОРС починається і закінчується лінійний тракт передачі сигналів.

За допомогою УРС розгалужуються і об'єднуються потоки інформації, що передаються різними РРЛ, на перетині яких і розташовується УРС. До УРС відносять також станції РРЛ, на яких здійснюється введення та виведення телефонних, ТБ та інших сигналів, за допомогою яких розташований поблизу УРС населений пункт зв'язується з іншими пунктами даної лінії.

Мал. 11.2.Структурна схема одноствольного ретранслятора РРЛ.

1 , 10 - антени; 2,6 - фідерні тракти; 3,7 - приймально-передавачі; 4,9 - приймачі;
5,8 - передавачі.

На ОРС чи УРС завжди є технічний персонал, який обслуговує як ці станції, а й здійснює контроль і управління з допомогою спеціальної системителеобслуговування найближчими ПРС. Ділянка РРЛ (300-500 км) між сусідніми станціями, що обслуговуються, ділиться приблизно навпіл так, що одна частина ПРС входить в зону телеобслуговування однієї УРС (ОРС), а інша частина ПРС обслуговується іншою УРС (ОРС).

ПРС виконують функції активних ретрансляторів без виділення сигналів електрозв'язку, що передаються, і введення нових і, як правило, працюють без постійного обслуговуючого персоналу. Структурну схему ретранслятора ПРС наведено на рис. 11.2. При активній ретрансляції сигналів на ПРС використовують дві антени, розташовані на одній і тій самій щоглі. У цих умовах важко запобігти попаданню частини потужності посиленого сигналу, що випромінюється передавальною антеною, на вхід приймальні антени. Якщо не вжити спеціальних заходів, то зазначений зв'язок виходу та входу підсилювача ретранслятора може призвести до його збудження, при якому він перестає виконувати свої функції.

Мал. 11.3.Схеми розподілу частот у РРЛ.

Ефективним способом усунення небезпеки самозбудження є рознесення частотою сигналів на вході і виході ретранслятора. При цьому на ретрансляторі доводиться встановлювати приймачі та передавачі, що працюють на різних частотах. Якщо на РРЛ передбачається одночасний зв'язок у прямому та зворотному напрямках, то число приймачів та передавачів подвоюється, і такий стовбур називається дуплексним (див. рис. 11.2). І тут кожна антена на станціях використовується як передачі, так прийому високочастотних сигналів кожному напрямі связи.

Одночасна робота кількох радіозасобів на станціях і РРЛ загалом можлива лише за усунення взаємовпливу з-поміж них. Для цього він створюються частотні плани, тобто. плани розподілу частот передачі, прийому та гетеродинів на РРЛ.

Дослідження показали, що в граничному випадку для двостороннього зв'язку по РРЛ (дуплексний режим) можна використовувати лише дві робочі частоти 1 і 2 . Приклад РРЛ із таким двочастотним планом умовно зображено на рис. 11.3, а.Чим менше лінії використовується робочих частот, тим складніше усунути взаємовплив сигналів, збігаються за частотою, але призначених різним приймачам. Щоб уникнути подібних ситуацій на РРЛ, намагаються використовувати антени з вузькою діаграмою спрямованості, з можливо меншим рівнем бічних і задніх пелюсток; застосовують для різних напрямків зв'язку хвилі з різним типомполяризації; розташовують окремі станції так, щоб траса була деякою ламаною лінією.

Застосування зазначених заходів не викликає складнощів, якщо зв'язок здійснюється в діапазоні сантиметрових хвиль. Реальні антенні пристрої, що працюють на менш високих частотах, мають меншу спрямовану дію. Тому на РРЛ дециметрового діапазону доводиться розносити частоти прийому кожної станції. У цьому випадку для прямого і зворотного напрямів зв'язку вибирають різні пари частот 1, 2 і 3, 4 (чотирьохчастотний план) (див. рис. 11.3, б),і необхідна системи зв'язку смуга частот зросте вдвічі. Чотирьохчастотний план не вимагає зазначених вище заходів захисту, проте він неекономічний з точки зору використання смуги частот. Число радіостволів, яке може бути утворене у виділеному діапазоні частот, при чотиричастотному плані вдвічі менше, ніж при двочастотному.

Для радіорелейного зв'язку в основному використовуються сантиметрові хвилі, тому двочастотний план набув найбільшого поширення.