Рис. 11.2. Структурная схема одноствольного ретранслятора РРЛ

1,10- антенны; 2,6- фидерные тракты; 3, 7 - приемопередатчики; 4, 9 - приемники; 5, 8 - передатчики

женные на одной и той же мачте. В этих условиях трудно предотвратить попадание части мощности усиленного сигнала, излучаемого передающей антенной, на вход приемной антенны. Если не принять специальных мер, то указанная связь выхода и входа усилителя ретранслятора может привести к его самовозбуждению, при котором он перестает выполнять свои функции. Эффективным способом устранения опасности самовозбуждения является разнесение по частоте сигналов на входе и выходе ретранслятора. При этом на ретрансляторе приходится устанавливать приемники и передатчики, работающие на разных частотах. Если на РРЛ предусматривается одновременная связь в прямом и обратном направлениях, то число приемников и передатчиков удваивается, и такой ствол называется дуплексным (см. рис. 11.2). В этом случае каждая антенна на станциях используется как для передачи, так и для приема высокочастотных сигналов на каждом направлении связи.

Одновременная работа нескольких радиосредств на станциях и на РРЛ в целом возможна лишь при устранении взаимовлияния между ними. С этой целью создаются частотные планы, т.е. планы распределения частот передачи, приема и гетеродинов на РРЛ.

Исследования показали, что в предельном случае для двусторонней связи по РРЛ (дуплексный режим) можно использовать лишь две рабочие частоты и Пример РРЛ с таким двухчастотным планом условно изображен на рис. 11.3, а. Чем меньше на линии используется рабочих частот, тем сложнее устранить взаимовлияние сигналов, совпадающих по частоте, но предназначенных разным приемникам. Во избежание подобных ситуаций на РРЛ стараются

ОРС ПРС -Л- -Д ПРС JL. ОРС

Л /2

ОРС ПРС -Л- -А ПРС ОРС

/4 /З /4 /З

Рис. 11.3. Схемы распределения частот в РРЛ

использовать антенны с узкой диаграммой направленности, с возможно меньшим уровнем боковых и задних лепестков; применяют для разных направлений связи волны с различным типом поляризации; располагают отдельные станции так, чтобы трасса представляла собой некоторую ломаную линию. Применение указанных мер не вызывает сложностей, если связь осуществляется в диапазоне сантиметровых волн. Реальные антенные устройства, работающие на менее высоких частотах, обладают меньшим направленным действием. Поэтому на РРЛ дециметрового диапазона приходится разносить частоты приема на каждой станции. В этом случае для прямого и обратного направлений связи выбирают различные пары частот f f2 и 3 и (четырехчастотный план) (см. рис. 11.3, б), и необходимая для системы связи полоса частот возрастет вдвое. Четырехчастотный план не требует указанных выше мер защиты, однако он неэкономичен с точки зрения использования полосы частот. Число радиостволов, которое может быть образовано в выделенном диапазоне частот, при четырехчастотном плане вдвое меньше, чем при двухчастотном.

Для радиорелейной связи в основном используются сантиметровые волны, поэтому двухчастотный план получил наибольшее распространение.

11.2. Классификация радиорелейных линий

РРЛ прямой видимости можно классифицировать по различным признакам и характеристикам. Рассмотрим классификацию РРЛ по наиболее важным из них.

1. По назначению различают: междугородные магистральные, внутризоновые, местные РРЛ.

2. По диапазону рабочих (несущих) частот РРЛ подразделяются на линии дециметрового и сантиметрового диапазонов. В этих диапазонах в соответствии с Регламентом радиосвязи для организации РРЛ выделены полосы частот, расположенные в области 2, 4, 6, 8, 11 и 13 ГГц. В настоящее время ведется исследование условий создания радиорелейной связи на частотах порядка 18 ГГц и выше. Переход на более высокие частоты позволил бы увеличить пропускную способность систем передачи. Однако использование столь высоких частот затруднено из-за сильного ослабления энергии радиоволн во время атмосферных осадков.

3. По способу уплотнения каналов и виду модуляции несущей можно выделить:

а) РРЛ с частотным уплотнением (разделением) каналов (ЧРК) и ЧМ гармонической несущей;

б) РРЛ с временным уплотнением (разделением) каналов (ВРК) и аналоговой модуляцией импульсов, которые затем модулируют несущую;

в) цифровые РРЛ, в которых отсчеты сообщений квантуются по уровням и кодируются.

4. По принятой в настоящее время классификации РРЛ разделяют на системы большой, средней и малой емкости.

К РРЛ большой емкости принято относить системы, позволяющие организовать в одном стволе 600 и более каналов тональной частоты (ТЧ), что соответствует пропускной способности более 100 Мбит/с. Если РРЛ позволяет организовать 60-600 или менее 60 канапов ТЧ, то эти системы относятся к линиям связи средней и малой емкости. Пропускная способность таких РРЛ равна соответственно 10-100 и менее 10 Мбит/с.

В нашей стране в основном используются комплексы аналоговых унифицированных радиорелейных систем ( КУРС ), к особенностям которых можно отнести применение унифицированных блоков, экономичность, надежность, возможность создания цифровых трактов. Причем аппаратура КУРС-4 , КУРС-6 относится к РРЛ большой емкости, а КУРС-2 , КУРС-8 - к аппаратуре средней емкости. Более новыми РРЛ бопьшой емкости является аппаратура Радуга-4 , Радуга-6 . В данных системах используются полупроводниковые приборы СВЧ в усилителях мощности передатчика, транзисторные малошумящие усилители, интегральные микросхемы, малогабаритные волноводы с диэлектрическим заполнением и микрополосковые линии, блоки модульного исполнения.

К современным РРЛ малой и средней емкости относятся отечественная цифровая аппаратура Пихта-2 , Радан , Радан-МГ , а также аналоговая аппаратура Ракита-8 .

В современных телекоммуникационных системах РРЛ используются для создания стационарных, магистральных линий связи в не-

В многоканальных РРЛ модуляция сигнала представляет собой двухступенчатый процесс. С помощью первой ступени формируется многоканальный сигнал.

В системах передачи с частотным уплотнением каналов (ЧРК) на первой ступени применяется однополосная модуляция. В аналоговых системах с временным уплотнением каналов (ВРК) используется фа-зоимпульсная модуляция, а в цифровых РРЛ с ВРК - ИКМ и дельта-модуляция. В многоканальных РРЛ первая ступень модуляции осуществляется в каналообразующем и групповом оборудовании на се-

сколько ТЫСЯЧ километров для передачи больших потоков информации. В этих случаях применяют системы большой емкости. Магистральные РРЛ обычно являются многоствольными.

Стационарные РРЛ средней емкости используются для организации зоновой связи. Это линии протяженностью до 500-1500 км. Подобные РРЛ в большинстве случаев рассчитаны на передачу ТВ сигналов и сигнапов радиовещания. Часто эти линии являются многоствольными и ответвляются от магистральных РРЛ.

РРЛ малой емкости применяются в местной сети связи. Кроме того, малоканальные РРЛ обеспечивают служебной связью железнодорожный транспорт, газопроводы, нефтепроводы, линии энергоснабжения.

Пропускная способность РРЛ может быть в несколько раз увеличена за счет образования новых стволов. Для этого на РРЛ станциях устанавливаются дополнительные комплексы приемопередающего оборудования, с помощью которых создаются новые вьюокочастотные тракты. Для сигналов разных стволов используются различные несущие частоты. Все системы многоствольной РРЛ организуются таким образом, чтобы все стволы работали независимо один от другого, были взаимозаменяемыми. Такой принцип повышает надежность всей линии в целом.

Повышение пропускной способности РРЛ за счет многоствольной работы не приводит к пропорциональному росту стоимости линии, так как многие ее элементы (антенны, станционные сооружения, опоры для подвеса антенн, источники электроснабжения) являются общими для всех стволов.

В настоящее время в наземной распределительной телекоммуникационной сети России ведется интенсивное строительство цифровых РРЛ с большой пропускной способностью. Особо следует отметить уже введенную в эксплуатацию цифровую РРЛ Москва-Хабаровск с пропускной способностью одного ствола 140 Мбит/с.

11.3. Виды модуляции, применяемые в радиорелейных системах передачи

тевых станциях и узлах коммутации. В системах передачи сигналов телевидения полный ТВ сигнал формируется с помощью оконечного оборудования ТВ ствола на ОРС. Назначением второй ступени модуляции является образование вьюокочастотного радиосигнала, модулированного линейным сигналом. Вторая ступень модуляции осуще- ствляется в оконечном оборудовании ствола.

В аналоговых системах передачи сигналов многоканальной телефонии с ЧРК и телевидения практически всегда применяется ЧМ. При ЧМ основной причиной нелинейных искажений сигналов в радиоканале является нелинейность фазочастотной характеристики (ФЧХ), в то время как при AM и однополосной модуляции основная причина искажений - нелинейность амплитудной характеристики. Так как компенсация нелинейности ФЧХ - значительно более простая задача, чем борьба с амплитудными искажениями, то приемопередающая аппаратура при использовании ЧМ в РРЛ оказывается более простой, чем при AM и однополосной модуляции. Кроме того, ЧМ обладает большей помехоустойчивостью в отношении теплового шума по сравнению с AM.

При ЧМ мгновенная частота f{t) модулированного радиосигнала С/чм(0 изменяется в соответствии с модулирующим сигналом U{ty.

f{t) = f,+Afoit} = fo+KMt).

где fo - несущая частота; Afpit) - отклонение частоты под воздействием модулирующего сигнала (девиация частоты); Кцм, Гц/В - крутизна модуляционной характеристики частотного модулятора.

Важной характеристикой ЧМ радиосигнала является ширима его спектра, определяющая необходимую полосу пропускания радиоканала Пчм- При передаче сигналов многоканальной телефонии минимальная необходимая полоса Пц должна определяться исходя из допустимого уровня переходных помех, возникающих в результате ограничения спектра:

Пцм = -feQM:

где - параметр, зависящий от уровня переходных помех и индекса ЧМ.

Для примера в табл. 11.1 приведены значения необходимой полосы пропускания радиоканала при передаче сигналов многоканальной телефонии для отечественных РРЛ с различной емкостью [1].

При расчетах, результаты которых приведены в табл. 11.1, учитывалась различная мощность переходных помех в верхнем телефонном канале Р .

Модуляцию в цифровых РРЛ принято называть манипуляцией. В зависимости от числа уровней модулирующего сигнала различают двухуровневую (двоичную) и многоуровневую манипуляции.

Таблица 11.1. Значение полосы пропускания радиоканала при передаче сигналов многоканальной телефонии

Для многих видов манипуляций, применяемых в цифровых РРЛ, предполагается использование манипулирующих сигналов, отличающихся по структуре от исходного передаваемого двоичного сигнала. Формирование указанных манипулирующих сигналов осуществляется специальным кодирующим устройством - кодером модулятора (рис. 11.4). При демодуляции радиосигналов на приемном конце с помощью декодера демодулятора производится обратное преобразование, в результате чего формируется исходный двоичный сигнал. Декодированию предшествует регистрация сигналов, в результате которой из продетектированного искаженного сигнала формируется сигнал, имеющий структуру модулирующего сигнала на передающем конце. В современных цифровых РРЛ применяются амплитудная, фазовая, частотная и комбинированная амплитудно-фазовая манипуляции.

При амплитудной манипуляции модулируемым параметром радиосигнала является его амплитуда (рис. 11.5). В настоящее время применяется лишь двоичная амплитудная манипуляция. В системах с амплитудной манипуляцией применяется некогерентное детектирование радиосигналов, обеспечивающее простоту построения аппаратуры по сравнению с когерентным детектированием. Модуляция

Двоичный сигнал

Двоичный сигнал

Рис. 11.4. Функциональная схема модема для цифровой РРЛ 1 - модулятор; 2 - кодер модулятора; 3 - устройство модуляции; 4 - радиоканал; 5 - демодулятор; 6 - детектор; 7 - регенератор; 8 - декодер демодулятора