i i

i i i i

1111

fill

Рис. 11.5. Форма сигналов при амплитудной манипуляции а - манипулирующий сигнал; б - амплитудно-манипулируемый сигнал

и демодуляция сигналов в системах с двоичной амплитудной манипуляцией не требуют специального кодирования и декодирования.

При фазовой манипуляции (ФМ) модулируемым параметром радиоимпульсов является фаза вьюокочастотного заполнения. В современных РРЛ применяются двоичная, четырехуровневая и восьми-уровневая ФМ. При демодуляции фаза ФМ радиосигнала сравнивается с фазой восстановленного на приемном конце опорного колебания (несущей). Из-за случайных искажений радиосигнала имеет место неопределенность фазы восстановленной несущей, что является причиной так называемой обратной работы, при которой двоичные посылки принимаются в негативе . Для устранения влияния неопределенности фазы применяется разностное кодирование фазы передаваемых радиоимпульсов. ФМ с разностным кодированием фазы называют фазоразностной или относительной фазовой манипуляцией (ОФМ). В РРЛ с ОФМ при передаче информации кодируется не сама фаза радиосигнала, а разность фаз (фазовый сдвиг) двух соседних радиоимпульсов.

Применяются два способа демодуляции ОФМ радиосигналов. В первом восстанавливается несущая и когерентно детектируется ОФМ радиосигнал, затем разностно декодируются принимаемые сигналы. При таком способе демодуляции операции детектирования и декодирования разделены и выполняются последовательно. Второй способ предполагает дифференциально-когерентное детектирование ОФМ радиосигнала, при котором в качестве опорного колебания используется присутствующий радиоимпульс. При этом операции детектирования и декодирования совмещены.

Ширина спектра ОФМ радиосигнала зависит от скорости передачи информации и числа уровней манипуляции. Необходимая для ОФМ радиосигнала минимальная полоса пропускания

ПоФм=С/1од2М,

где С - частота следования передаваемых элементов исходного двоичного сигнала.

При увеличении числа уровней манипуляции полоса частот, необходимая для ОФМ радиосигнала, уменьшается. Так, при ОФМ-4 полоса частот вдвое меньше, чем при ОФМ-2, при одинаковой скорости передачи информации.

При частотной манипуляции модулирующим параметром является частота радиосигналов. В РРЛ применяются двоичная, трехуровневая и восьмиуровневая частотные манипуляции.

Полоса частот Пц необходимая для передачи частотно-манипу-лированного сигнала, зависит от скорости передачи информации С, числа уровней М и максимальной девиации частоты Af. При М = 2 4,8 n,M=C/log2/W + 2Afo.

При амплитудно-фазовой манипуляции (АФМ) предполагается амплитудная манипуляция синфазной и квадратурной составляющих сигнала. Применение многоуровневой АФМ позволяет обеспечить высокую эффективность использования полосы частот. АФМ часто называют квадратурной амплитудной манипуляцией (КАМ).

Двоичные некогерентные амплитудная и частотная манипуляции применяются в РРЛ с малой пропускной способностью, двоичная ОФМ - в РРЛ со средней пропускной способностью. Широкое применение в РРЛ с различной пропускной способностью получает ОФМ-4. Наряду с ОФМ-4 АФМ-16 должна стать основным видом манипуляции для цифровых РРЛ с высокой пропускной способностью. Для передачи цифровых сигналов в существующих аналоговых РРЛ широко применяются двоичная и многоуровневая частотные манипуляции с числом уровней М = 3, 4 и 8 при использовании аналогового частотного детектора для демодуляции радиосигналов.

11.4. Аппаратура радиорелейных линий прямой видимости

Приемопередающая аппаратура радиосвязи. Широкое использование в аппаратуре РРЛ получили гетеродинные приемопередатчики, которые построены на основе передатчика с преобразователем частоты и супергетеродинного приемника [2].

Передатчик радиоствола (рис. 11.6) состоит из преобразователя частоты, в который входит мощный усилитель промежуточной частоты 1, смеситель 2 и гетеродин передатчика 5, ПФ сверхвьюокой частоты 3 и усилитель сигнала СВЧ 4. Модулированный сигнал промежуточной частоты после усиления смешивается в смесителе с высокостабильным колебанием гетеродина f,. На выходе смесителя в ПФ выделяется сигнал с частотой передачи f p. Затем мощность этого

Рис. 11.6. функциональная схема передатчика функционального радиоствола

сигнала усиливается в усилителе СВЧ до требуемого значения. В радиосистемах малой мощности (менее 1 Вт) усилитель СВЧ может не устанавливаться.

Приемник радиоствола (рис. 11.7) состоит из малошумящего усилителя сигнала СВЧ 1, ПФ 2, преобразователя частоты, в который входят смеситель 3 и гетеродин приемника 5, и усилителя сигнала промежуточной частоты. Сигнал промежуточной частоты образуется смешиванием сигнала с частотой f p с высокостабильным колебанием f,.

В тракте промежуточной частоты гетеродинного приемопередатчика осуществляются следующие основные функции: автоматическая регулировка усиления, компенсирующая изменения уровня принимаемого сигнала в среде распространения радиоволн; корректирование искажений частотных характеристик передачи, вносимых различными элементами тракта промежуточной частоты и СВЧ; амплитудное ограничение ЧМ сигнала в системах с частотным уплотнением.

Тракты промежуточной частоты. Тракт промежуточной частоты, входящий в состав гетеродинных ретрансляторов, используется для создания высокой избирательности приемника при малых расстройках относительно границ полосы пропускания.

Для элементов тракта промежуточной частоты характерны следующие параметры: малая неравномерность АЧХ, группового времени запаздывания и дифференциального усиления в полосе частот

Рис. 11.7. функциональная схема приемника радиоствола

>

[/ ч(наУРС)

Рис. 11.8. Структурная схема типового тракта промежуточной частоты РРЛ

точной коррекции; вьюокая степень согласования входов и выходов сигнала промежуточной частоты в приемопередающей аппаратуре.

Структурная схема типового тракта промежуточной частоты приемопередатчика РРЛ приведена на рис. 11.8. Модулированный сигнал промежуточной частоты от смесителя приемника поступает на вход предварительного усилителя 1, далее сигнал обрабатывается ПФ 3 и корректором группового времени запаздывания 2. Корректор 4 служит только для коррекции искажений группового времени запаздывания, вносимых ПФ. В главном усилителе 5 осуществляются основное усиление сигнала в приемнике и АРУ, для чего часть сигнала с выхода усилителя 5 ответвляется на амплитудный детектор 6, а затем на усилитель постоянного тока 8 с ФНЧ 7. Последние устройства действуют как интегратор и формируют напряжение регулировки усиления главного усилителя. Таким образом, уровень сигнала промежуточной частоты на выходе главного усилителя поддерживается постоянным в достаточно большом диапазоне изменений уровня принимаемого сигнала (в приемниках магистральных РРЛ достигает 46-50 дБ). Оконечный усилитель 9 имеет два выхода, один из которых используется для подачи сигнала на вход передатчика (ретрансляция сигнала на ПРС), второй - для выделения сигнала промежуточной частоты на УРС. Усилитель-ограничитель 10 обычно устанавливается в РРЛ с частотным уплотнением и ЧМ, он подавляет паразитную AM. Мощный усилитель 11 обеспечивает на входе смесителя передатчика необходимый уровень сигнала промежуточной частоты.

Особенности трактов промежуточной частоты цифровых РРЛ заключаются в разных требованиях к полосам пропускания и точной коррекции частотных характеристик тракта, а также в повышенном требовании к линейности амплитудной характеристики активных элементов этого тракта.

Нелинейные элементы тракта промежуточной частоты, такие как амплитудные ограничители, приводят к дополнительной потере помехоустойчивости цифровых РРЛ с квадратурной AM. Поэтому в приемопередатчиках цифровых РРЛ не используются амплитудные ограничители, а для усилителей сигнала устанавливается ли- нейный режим.

Схема организации цифрового ствола. Линейный цифровой сигнал (ЛЦС) формируется в цифровой системе передачи (ЦСП) и подается на ОРС для передачи по РРЛ.

В соответствии с рекомендациями МСЭ (Международного союза электросвязи) для канала ТЧ дискретизация по времени осуществляется через период Гд =125 мкс, и каждый временной отсчет передается ИКМ - восьмиразрядным бинарным кодом {q = 8). При этом получается, что каждому каналу ТЧ соответствует цифровой канал со скоростью передачи двоичных символов С = 64 кбит/с. Первичной ЦСП служит аппаратура ИКМ-30, в которой методом ВРК объединяются 32 цифровых телефонных сигнала, из них - 30 рабочих и 2 служебных, используемых для цикловой синхронизации, управления и взаимодействия. Сигнал на выходе ЦСП типа ИКМ-30 называется первичным цифровым потоком, его скорость С = 2048 кбит/с. Иерархический ряд ЦСП и типовых цифровых трактов базируется на аппаратуре ИКМ-30. Коэффициент объединения для этого ряда равен 4. Поэтому число каналов для вторичного цифрового тракта оказывается равным 30 x 4 = 120 и т.д.

Функциональная схема цифрового ствола РРЛ на примере ОРС при М = 4 приведена на рис. 11.9. ЛЦС по соединительным линиям от двух ЦСП 1, 3 типа ИКМ-30 поступает на ОРС 2. В состав передающей части ЦСП входят: устройство амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) 5, на выходе которого образуется многоканальный сигнал с АИМ; кодер 7, на выходе которого получаем двоичный цифровой сигнал; преобразователь кода 9, на выходе которого формируется ЛЦС. Приемная часть ЦСП содержит регенератор ЛЦС 10, преобразователь кода 8, декодер 6 и амплитудно-импульсный демодулятор 4.

Выбор кода ЛЦС определяется особенностями передачи его по соединительным линиям, в качестве которых используются симметричные или коаксиальные кабели. Важным параметром ЛЦС является его спектр. Спектральная плотность одиополярного двоичного цифрового сигнала в общем случае состоит из постоянной составляющей, непрерывной части и дискретных компонент на частотах f =kf, где

- тактовая частота, /с = 1, 2, 3 .... По кабельным соединительным линиям постоянная составляющая ЛЦС не передается. Возникают искажения ЛЦС из-за ограничения полосы в линейном тракте как со стороны нижних частот (из-за наличия переходных конденсаторов и согласующих трансформаторов), так и со стороны верхних частот

12 13 14

16 17 18

19 20 21

22 23 24

Рис. 11.9. Функциональная схема цифрового ствола РРЛ

(с ростом частоты увеличивается затухание кабеля). Поэтому целесообразно выбрать такой ЛЦС, который не содержит постоянной составляющей и имеет максимум спектральной плотности энергии в области средних частот. Этим требованиям отвечает спектр квазитроичного ЛЦС. Заметим, что при любом варианте квазитроичного кода ЛЦС представляет собой трехсимвольную импульсную последовательность: -1, О, +1. Причем О кодируется отсутствием импульса, 1 - поочередно импульсами положительной и отрицательной полярности.

Следовательно, преобразователи кода 8, 9 служат для согласования спектра ЛЦС с частотной характеристикой соединительных линий. Преобразователь 9 осуществляет формирование ЛЦС в квазитроичном коде из двоичного цифрового сигнала, а устройство 8 выполняет обратное преобразование.

Непосредственно ОРС содержит оконечное оборудование, содержащее модулятор 26, передатчик СВЧ колебаний 27, антенно-фидерный тракт 28, приемник СВЧ колебаний 29, демодулятор 25.

Оконечное оборудование цифрового ствола 11 является устройством сопряжения, так как оно служит для согласования ЦСП с приемопередающим радиорелейным оборудованием. Рассмотрим назначение элементов оконечного оборудования 11. Передающая часть со-