ка примерно на 6-15 дБ в зависимости от состояния РРЛ. При этом качество цветного ТВ изображения остается неизменным.

11.6. Тропосферные радиорелейные линии

Общие сведения. Открытие эффекта дальнего тропосферного распространения дециметровых и сантиметровых волн позволило существенно расширить инженерные возможности создания многоканальных РРЛ. Созданы тропосферные РРЛ пропускной способностью до 120 каналов ТЧ с расстоянием между соседними станциями 300...400 км, а в отдельных случаях и 600-800 км. Для России с ее огромной территорией тропосферные РРЛ представляют особый интерес, поскольку позволяют обеспечить современными средствами связи отдаленные и труднодоступные районы Севера и Дальнего Востока. Для тропосферных РРЛ выделены полосы частот в диапазонах 1,0; 2,0 и 4,5 ГГц.

Основные особенности дальнего тропосферного распространения радиоволн ультравысоких частот. Во-первых, это очень сильное ослабление сигнала на участке распространения. Затухание сигнала достигает 210...250 дБ в худшие по условию распространения радиоволн зимние месяцы, т.е. превышает затухание на участке РРЛ прямой видимости на 80... 120 дБ. Для обеспечения устойчивой связи в условиях большого общего затухания приходится создавать аппаратуру с энергетическими параметрами, значительно лучшими, чем параметры РРЛ прямой видимости. Мощность передатчика достигает 3...10 кВт, а в отдельных случаях - и 100 кВт, размеры антенн могут превышать 1000 м, используются малошумящие входные усилители, специальные устройства понижения порогового уровня ЧМ сигнала.

Во-вторых, при дальнем тропосферном распространении радиоволн сигнал подвержен быстрым, медленным и очень медленным (сезонным) изменениям (флуктуациям).

Быстрые флуктуации сигнала определяются интерференцией волн переизлученных движущимися неоднородностями тропосферы. Перемещение неоднородностей вызывает изменение фаз составляющих приходящей волны, что и приводит к бьютрым замираниям. Скорость быстрых замираний характеризуется квазипериодом, т.е. средним за пятиминутный сеанс временем между двумя пересечениями (в одну сторону) сигналом медианного уровня. Квазипериод находится обычно в пределах 0,1... 10 с.

Медленные замирания - это изменения во времени усредненных за 4...7 мин значений уровня сигнала. Такой интервал усреднения позволяет отделить быстрые интерференционные замирания от медленных, природа которых связана с изменением интенсивности и количества неоднородностей в объеме рассеяния.

Сезонные изменения сигнала (очень медленное замирание) определяются изменениями метеорологических условий: сигнал летом на 5... 14 дБ больше, чем зимой.

Для нормального функционирования участка линии в 99,9 % времени запас уровня сигнала на быстрые замирания должен составлять 28 дБ. В тропосферных РРЛ такой запас энергетики обеспечить трудно или даже практически невозможно. Для борьбы с интерференционными замираниями можно использовать такие методы, как разнесенный прием, оптимальный прием широкополосных сигналов, адаптивные системы с обратной связью. На практике для борьбы с замираниями чаще всего используются системы разнесенного приема, которые рассмотрим более подробно.

Борьба с замиранием на тропосферных РРЛ. Разнесенный прием основан на том, что сигнал на выходе приемного устройства образуется комбинацией нескольких входных сигналов, несущих одну и ту же информацию, но по-разному пораженных замираниями. При этом комбинирование осуществляется так, чтобы выходной сигнал флуктуировал значительно меньше, чем входные.

На тропосферных РРЛ могут быть применены следующие методы разнесения:

- пространственное разнесение антенн (обычно перпендикулярно трассе) на расстояние DX 100А где А,-длина волны;

- частотное разнесение, использующее независимость замирания сигнала на частотах, разнесенных на величину, превышающую радиус частотной корреляции;

- разнесение по углу прихода луча, при котором используются одна приемная антенна и несколько облучателей, каждый из которых создает свою диаграмму направленности, сдвинутую относительно соседних по азимуту либо по углу места;

- комбинированное разнесение, например при счетверенном приеме разнесения пар сигналов по частоте и в пространстве или по частоте и углу.

После того как получено N копий флуктуирующего радиосигнала, необходимо их наиболее рационально использовать, т.е. получить такую их комбинацию, при которой потери передаваемой информации будут минимальными. Применяются три способа комбинирования разнесенных сигналов:

1. Автовыбор, при котором к выходу устройства комбинирования подкпючается всегда тот из Л/сигналов, уровень которого максимален.

2. Линейное сложение, при котором все N разнесенных сигналов скпадываются с одинаковым весом. Это означает, что усиление всех разнесенных приемников должно быть одинаковым.

3. Оптимальное сложение, использование которого обеспечивает максимальное отношение сигнал - шум на выходе приемного устрой-

(>

>

к частотному детектору

Рис.11.15. Структурная схема устройства сдвоенного приема 1, 13 - приемные антенны; 2,10 - усилители высокой частоты; 3, 11- смесители; 4, 12 - усилители промежуточной частоты; 7 - суммирующее устройство

ства. При оптимальном сложении усиление в каждой ветви разнесения непрерывно должно поддерживаться пропорциональным отношению напряжения сигнала к среднеквадратичному значению шума.

Технически реализация систем сложения может осуществляться как до детектора, так и после (в тракте низкой частоты). При сложении сигналов до детектора необходимо предварительно фазировать радиосигналы отдельных ветвей разнесения. Структурная схема приемника с линейным сложением двух пространственно разнесенных сигналов представлена на рис. 11.15 [1]. В нем имеется устройство автоподстройки фазы одного из гетеродинов 8, состоящее из фазового дискриминатора 6, цепи управления фазой (фазовращателя) 5 и общей для двух трактов системой параллельной АРУ 9, обеспечивающей идентичность коэффициентов передачи.

Упрощенная структурная схема приемного устройства с оптимальным сложением после детектора представлена на рис. 11.16 [1]. В данном случае сигналы с выходов частотных детекторов 3, 13 поступают одновременно на управляемые усилители 4, 14 и фильтры шумов. Полоса пропускания фильтров располагается выше верхней частоты передаваемого полезного сообщения. Шумы детектируются в детекторах 6, 9 и подаются на устройство сравнения, которое управляет уровнем складываемых сигналов.

Потенциальные возможности разнесенного приема ограничены, поскольку увеличение кратности разнесения связано почти пропорционально с ростом объема оборудования. Поэтому дальнейшее

12 13

Рис. 11.16. Структурная схема приемного устройства с оптимальным сложением 1,11- приемные антенны; 2, 12 - высокочастотные части приемников; 5, 10 - ФВЧ; 7- устройство сравнения; 8 - устройство сложения

улучшение качества и надежности тропосферных РРЛ потребовало разработки новых методов борьбы с замираниями. Такими способами являются использование оптимального приема широкополосных сигналов и адаптивный прием.

На отечественных линиях связи широко применяется аппаратура тропосферной радиорелейной связи типа ТР-120 , Горизонт , Тропа-2,4 . Последний тип аппаратуры является цифровым, работающим в диапазоне 4,4...4,7 ГГц, который рассчитан на передачу до 60 каналов ТЧ.

Контрольные вопросы

1. Объясните принципы организации связи с помощью РРЛ прямой видимости.

2. Каково назначение оконечных, промежуточных и узловых радиорелейных станций?

3. Назовите типы и дайте общую характеристику РРЛ прямой видимости.

4. Какие виды модуляции применяются в современных РРЛ?

5. Дайте общую характеристику аппаратуре РРЛ прямой видимости.

6. Каким способом формируется цифровой ствол РРЛ?

7. В чем заключаются особенности передачи ТВ сигналов по РРЛ?

8. Нарисуйте структурную схему передающей аппаратуры ТВ ствола РРЛ.

9. Каким способом осуществляется передача сигналов звукового сопровождения ТВ программ по РРЛ?

10. Объясните принципы организации связи с помощью тропосферных радиорелейных систем передачи.

11. Перечислите конструктивные особенности тропосферных РРЛ связи.

12. Как осуществляется борьба с замираниями на тропосферных РРЛ?

Список литературы

системы радиосвязи / Под ред. НКал ГпоГрТснемировскоо-Радиорелейные и спутниковые системы передачи / i юд р д

аХ°1иГше1де% вичн:м.. Стрижевский Н 3.

ния по радиорелейным линиям. - М.; Радио и связь, 1983. - 216 с.

Глава 12. Спутниковые системы радиосвязи, радиовещания и телевидения

12.1. Принципы построения спутниковых систем связи

Искусственные спутники Земли (ИСЗ) связного назначения широко используются для передачи различных сообщений, организации ТВ, телефонных, телеграфных и других каналов связи.

Основной принцип создания спутниковых систем связи закпючается в размещении ретрансляторов на ИСЗ. Следовательно, спутниковая система связи представляет собой РРЛ с одной промежуточной станцией, размещенной на ИСЗ. При построении спутниковых систем связи используются идеи и принципы, реализуемые в РРЛ.

По способу ретрансляции сигнала спутниковые системы делят на системы с пассивной и активной ретрансляцией.

Система, которая работает без бортовой аппаратуры, называется системой связи с пассивным спутником, или системой с пассивной ретрансляцией. В этом случае сигналы, посланные с Земли, отражаются поверхностью ИСЗ обратно без предварительного усиления. В качестве пассивных спутников могут использоваться как специальные отражатели различной формы (в виде сферических баллонов, объемных многогранников и др.), так и естественный спутник Земли - Луна. При достаточном усилении земных антенн и высокой чувствительности приемника земной станции (ЗС) этот метод радиосвязи может найти применение в системах с малой пропускной способностью. Пропускная способность подобных систем связи при современном уровне техники не превышает двух - трех телефонных сообщений.

Система радиосвязи при наличии бортовой аппаратуры называется системой с активной ретрансляцией сигнала, или системой с активным спутником. При этом энергоснабжение бортового ретранслятора осуществляется от солнечных батарей, находящихся на ИСЗ. Активная ретрансляция является основной в современных системах передачи. Для примера рассмотрим структурную схему дуплексной связи между двумя ЗС при активной ретрансляции сигнала (рис. 12,1). В данном случае передаваемый в одном направлении сигнал L/, подводится к модулятору 9 ЗС 8, в результате чего осуществляется модуляция колебаний с несущей частотой f,. Эти колебания от передатчика 10 подводятся к антенне 11 и излучаются в сторону ИСЗ, где принимаются бортовой антенной 7 ретранслятора 1. Далее колебания