Принцип построения радиорелейных линий прямой видимости.
РСП представляет собой цыпочку приемо-передающих станций. Она обеспечивает передачу информации определенной емкости и в определенном диапазоне частот.
Аппаратура уплотнения формирует соответствующие блоки каналов; передатчик (Пд) – преобразует исходные сигналы в спектр СВЧ в радиодиапазон, который с помощью передающей антенны передается в пределах прямой видимости на ближайшую промежуточную станцию ПРС, где принимаются антенны, поступают в приемник ПМ, преобразуются по частоте и с помощью передатчика и антенны передается в следующую станцию, но на других частотах.
Все станции РСП подразделяются на: 1) оконечные – образует блоки и передает их; 2) промежуточные – происходит прием, сдвиг по частоте и передачи; 3) узловые (УРС) – происходит тоже самое но выделяется часть телефонных каналов.
Сдвиг по частоте 266 МГц необходим чтобы предотвратить самовозбуждение. На РРСП может организоваться несколько стволов. Ствол – это совокупность оборудования (радиопередатчики, радиоприемники, модуляторы, демодуляторы антенно-фидерные устройства) обеспечивающие связь в одном высокочастотном канале.
В РРСП частотной модуляции для ВЧ ствола выделяем полосу частот 28 МГц. Для увеличения объема информации в РРСП организуется работа в нескольких параллельных стволов использующих разные частоты. В зависимости от вида передаваемой информации организуются телефонные, телевизионные и другие стволы.
Расположение радиорелейных станций.
Чтобы снизить взаимные помехи между радиорелейными станциями работающими на одинаковых частотах станции располагаются зигзагообразно относительно направлении между ОП.
Диапазоны частот выделяемые для организации радиорелейной связи.
План распределения частот.
Между народным соглашением для Европы установлены следующие участки сантиметровых и дециметровых волн: 1) дециметровые – 460-470 МГц, 1300-1600 МГц, 1700-2300МГц; 2) сантиметровые – 3400-4200 МГц, 4400-5000 МГц, 5600-6200 МГц, 7800-8500 МГц, 9800-11700 МГц. Метровые волны используются только в РРСП с малым числом каналов на внутризоновых и сельской сети.
Для работы в РРСП в прямой видимости в нашей стране выделяют полосы частот: 1,7-2,1 ГГц; 3,4-3,9ГГц; 5,67-6,17 ГГц; 7,9-8,4 ГГц; 10,7-11,7 ГГц. Эти диапазоны частот получили названия – 2 ГГц, 4 ГГц, 6ГГц, 8 ГГц, 11 ГГц.
План распределения частот.
Для того чтобы фиктивно использовать отводимых для РРСП полосы частот, а также исключить взаимные помехи между станциями и стволами данной радиорелейной станции вводиться определенный порядок распределения частот, так порядок называется: «план распределения частот» (между стволами и между станции
План распределения частот между стволами:
Диаметр 4(f0 =3,6536)
Диаметр 8(f0 = 8,157)
Чтобы избежать взаимных помех между стволами на одну антенну работают либо четные либо нечетные стволы.
План распределения частот между станциями РРСП.
Рассмотрим двухчастотный план:
f1 >f2
f3 <f4
В зависимости от выбранных частот приема и передачи в станции РРСП имеет индекс ВН или НВ; НВ - частота приема лежит в нижней части спектра, а передачи верхней.
Сравним: при двух частотном можно организовать максимальное количество стволов для данной системы передачи, а при четырехчастотном в два раза меньше, но при двухчастотном требуется более сложные антенны с высоким коэффициентом защитного действия.
На магистральных РРСП применяют обычно двухчастотный план, а внутризоновых четырехчастотных
Антенно-фидерный тракт РРСП
1.Основные типы антенн и их характеристики.
В радиорелейных системах прямой видимости используется достаточно обширный парк антенн. Выбор того или иного типа связан главным образом с рабочей частотой используемой в данной системе, а также полосой частот радиоканала, которую должна обеспечить данная система связи. РРСП работают в основном диапазонах УВЧ, СВЧ и КВЧ. Применяемые антенны можно подразделить на апертурные и осевое излучения.
Апертурные: относится однозеркальные и двухзеркальные параболические, рупорно-параболические и рупорно-линзевые антенны, перископические антенные системы и пассивные ретрансляторы.
Осевые: относится директорные и спиральные антенны.
Характерной особенностью антенн является то что одна и та же антенна используется и для излучения, и для приема.
Коэффициент направленного действия(КНД) передающие антенны в данном направлении – это отношение квадрата напряженности поля, созданного антенной в данном направлении к среднему по всем направлениям, к среднему по всем направлениям значению квадрату напряженности поля.
Коэффициентом направленного действия приемной антенны называется отношение мощностей, поступающей на вход антенны при приеме данного направления, к среднему по всем направлениям значению мощности, поступающей на вход антенны.
Коэффициент полезного действия передающей антенны – это отношение мощностей излученной мощности к мощности, подведенной к антенне. Этот коэффициент определяется омическими потерями в элементах антенн и для большинства антенн РРСП близок к единице.
Коэффициент усиления антенны показывает, во сколько раз придется увеличить подводимую мощность, если данную передающую направленную антенну заменить ненаправленной, при условии, что напряженность поля в точке приема не изменится.
Коэффициент усиления связан с КНД соотношением G=nD, где D – КНД. Принято указывать коэффициент усиления в децибелах (g=101gG). Коэффициент усиления антенн, используемых на РРСП составляет 35…45 дБ.
Коэффициент защитного действия КЗД характеризует способность антенны ослаблять помеху с частотой сигнала, приходящего с заднего полупространства (90…270 град.) КЗД=G/G – коэффициенты усиления антенны в направлении главного лепестка ДН и в побочном направлении.
При использовании двухчастотного плана требуется, чтобы КЗД был не менее 65…70 дБ. КЗД также важен для обеспечения электромагнитной совместимости направления.
Параболические антенны
Параболическая антенна состоит из отражателя, выполненного из алюминиевых сплавов или из металлизированного стеклопластика.
1-отражающее зеркало.
2-облучатель.
3-кольцевой экран.
В качестве облучателя используются рупоры (при подаче сигнала по волноводу) или полуволновые вибраторы (при коаксиальной фидерной линии).
Конструкция облучателя позволяет формировать волны, форма фронта которых близка к сферической. Параболический отражатель преобразует сферический фронт волны в плоский, что обеспечивает формирование узкой ДН антенны.
Существует антенны двух видов: осесимметричные и осенесимметричные.
В осесимметричных антеннах фокус параболоида совпадает с облучателем; чем больше диаметр отражателя по сравнению с длиной волны, тем выше направленность антенны. Достоинством такой антенны является простота и малая стоимость. К недостаткам следует отнести: 1) низкий КЗД – 30…48дБ, 2) сложность получения хорошего согласования с фидером, 3) трудность использования для совместной работы нескольких систем.
Согласование с фидером и КИП можно повысить, если вынести облучатель за пределы раскрыва отражателя. В этом случае облучатель и фидер не затеняют отражающего зеркала. Такая антенна получила название осенесимметричной параболической антенной. Параболические антенны, работающие в диапазонах дециметровый и сантиметровых волн, применяют на РРСП малой и средней емкости. Эта антенна АНК - 1,1 и АМК – 1,5. Рупорно-параболические антенны обладает острой диаграммой направленности, высоким коэффициентом усиления и высоким коэффициентом защитного действия.
1 - Параболический отражатель с боковыми стенками.
2 - Основной пирамидальный рупор.
3 - Согласующий рупорный переход.
Фокус параболоида находиться в горловине рупора. Рупор используется в качестве экрана, направляющего электромагнитные волны только в сторону отражателя. Так как отражатель имеет форму параболическую, то сферические волны попадающие на него из рупора после отражения, превращаются в плоские. Соединение облучающего рупора с параболическим зеркалом в единую металлическую конструкцию устраняет возможность непосредственного приема облучателем. Это обеспечивает резкое ослабление приема сигналов, приходящих сзади рупора. Недостаток: большая длина.
Двухзеркальные антенны
1-переизлучатель. 1-переизлучатель.
2-рупорный облучатель. 2-основное зеркало.
3-основное зеркало. 3-рупорный облучатель.
В антенне типа АДЭ имеет ряд преимуществ по сравнению с антенной АДГ. В ней лучи, отраженные от малого зеркала, не попадает в рупор и поэтому диапазон такой антенны достаточно широк. Эллиптическое зеркало направляет центральные лучи рупора на периферию параболического отражателя, а крайние лучи к центру. Распределение амплитуды поля в раскрыве антенны становится более равномерным, чем у АДГ. В антенне АДЭ малое зеркало соединяется с рупором в неразборной герметичной блок путем заливки пространства между ними пенуполиуретаном, которая предохраняет облучатель от осадков. Высокое защитное действие антенны обеспечивается установкой дополнительных экранов и установкой металлических колец с тыльной стороны отражателя.
Достоинства: имеет меньшую массу и габаритные размеры, может работать в смежных ( 4,6 ГГц ) диапазонах.
В антенне типа АДГ фазовый центр рупорного облучателя совмещается с мнимым фокусом гиперболического зеркала. Энергия облучателя после отражения от вспомогательного зеркала направляется на параболическое зеркало, которая излучает отраженные таким образом волну, как если бы облучатель находился в фокусе параболы. По сравнению с ПА антенна типа АДГ имеет несколько большое значение КЗД и лучшее согласование с фидером.
Перископические антенные системы(ПАС) :
1 – излучатель
2 – переизлучатель
Конструкция ПАС позволяет избавится от вертикального участка фидера, заменив его лучеводом.
Антенные системы выполняются по двухэлементной и трехэлементной схемам.
При двухэлементной схеме в качестве излучателя используется ПА или АДЭ, расположенной у основания опоры, на крыше здания станции.
При таком размещении питающий фидер имеет малую длину. Верхнее зеркало 2 имеет эллиптический или ромбический контур.
Синфазные антенны.
Направленные свойства зеркальных антенн зависят от отношения S\ . В дециметровом диапазоне волн приходиться применять более громоздкие антенны, чем на сантиметровых. Они дорогие и не удобны в обслуживании, поэтому в малоканальных РРСП дециметрового диапазона, а так же в системах для массового приема сигналов ТВ с ИСЗ в диапазоне 700 МГц, применяют более дешевые антенны.
Типовая схема антенно – фидерного тракта.
ВСШ – волноводная секция со штуцером. Для подачи осушенного воздуха.
ГВ – герметизирующие волноводные ставки.
КЭ – корректор эллиптичности. Для компенсации кросс – поляризованной волны.
ПИ – плавные изгибы.
ПВ1,ПВ2- которые составляют заграждающий фильтр(он пропускает волны только двух типов Н11 и Е01).
ПВ3-переход, используется для согласования.
ПС - поляризованный селектор.
R - поглащающий R-ся.
Состав оборудования РРСП и особенности его построения.
Классификация РРСП.
РРСП - это аппаратурный комплекс и обеспечивающий усиление и если нужно преобразование электрического сигнала. Радиорелейная станция состоит из радиорелейного оборудования, антенно-фидерных трактов, электроустановок и сооружения для их размещения.
Существуют оконечные ОРС и промежуточные ПРС и узловые УРС. Дополнительно они делятся:
1.ОРС-М –оконечная на магистральной сети.
2.ОРС-О-оконечная на ответвлении от магистральной.
3.ОРС-А-оконечно-зоновой сети типа «центр».
4.ОРС-П-оконечно-зоновой типа периферии.
5.УРС-обычная узловая.
6.УРС-узловая с ответвлением.
7.ПРС(М)-промежуточная станция.
8.ПРС(О)-промежуточная на ответвлениях.
9.ПРС-В(М)-промежуточная с выделением телевидения на магистральной.
10.ПРС-В(О)-промежуточная с выделением на ответвление.
11.ПРС-Д-промежуточная с дополнительными функциями.
12.ПРС-П-пассивная промежуточная станция.
Состав оборудования:
Все оборудование РРСП подразделяется на основное и вспомогательное.
Основное делится на группы:
1 – антенна и антенно – фидерный тракт.
2 – приемо – передающие СВЧ аппаратуры.
3 – оконечные оборудования.
4 – вспомогательное оборудование: аппаратура резервирования, телеобслуживания, служебной связи, электропитания, система осушки волноводных трактов.
Компоновка оборудования на оконечной и промежуточной РРС.
Оконечная станция :сигнал многоканальный поступающий от междугородней телефонной станции в оконечном оборудовании (передающая часть) модулирует несущую промежуточную частоту и получаем сигнал ЧМ, ПЧ. В радиопередатчике этот сигнал преобразуется в СВЧ и через устройство селекции УС поступает в антенно – фидерный тракт, где излучается. На приеме обратное преобразование.
Промежуточная станция.
Принимая на антенный сигнал СВЧ через устройство селекции поступает на приемник СВЧ где преобразуется ПЧ, СВЧ, поступает на радиопередатчик и усиленный и сдвинутый по шкале частот поступает в антенну, а затем на следующую станцию. В зависимости от применяемой схемы преобразование сигнала различает три типа схема промежуточной станции: 1 – гитеродинный, 2 – с демодуляцией сигнала, 3 – схема с однократным преобразованием частот.
Особенности построения цифровых радиорелейных станций.
В основном используются для внутризоновой связи. В оптической цифровой радиорелейной станции используются диапазоны: 2, 8,11,15 ГГц.
Особенностью является то, что приема передатчик помещается в специальный контейнере непосредственно у антенны.
АИМ кодеры и преобразователи кода формируют нужный цифровой поток. Эта аппаратура называется аппаратура разделения каналов(АРК). Передающую часть РРС входит регенератор Рег.1, преобразователь кода ПК 2, скремблер СКР, модулятор, СВЧ передатчик.
В приемную часть входит: СВЧ приемник ПМ, демодулятор, дискремблер ДСКР, ПК 4, регенератор. Скремблер выполняет определенные логические преобразования 2 цифрового сигнала, в котором исключается возможность появления длинных серий нулей. ДСКР выполняет обратную функцию. Регенератор для восстановления сигнала если расстояние между АРК и РРС больше 1,5 км.
Особенности аппаратуры дальних тропосферных радиорелейных станций.
Передающие устройства имеют выходную мощность от 1 до 10 КВт(до 50).
Используются кристроны КУ – 380 с водяным охлаждением коллектора и резонатора ( потом жидкости 20 литров в минуту, давление 1,5 атмосферного), высота 1,5 метра, масса от 60 до 80 кг. Приемники имеют на входе малошумящий усилитель.
Используются частотная модуляция. Антенны тр л очень громоздкие, применяют осенесимметричные антенны, площадь раскрыва 20*30 метров.
Технические данные « ГОРИЗОНТ – М»:
1) количество каналов – 60;
2) длина участка 300 км.
3) Электропитание - от двух пар автоматизированных дизельгенераторв;
4) Диапазон частот - от 01.01.01 МГц ;
5) Мощность – 3 КВт.
Особенности распространения дальней тропосферной волны.
Используются распространения радиоволн путем переизлучения в тропосфере. Дальность связи больше, чем у обычных радиорелейных станций, что ценно малонаселенных и трудно доступных мест.
Особенности
1 затухание сигнала велико,200 и более дБ.
2.сигнал подвержен быстрым(1-5мин.)и медленным и очень медленным «сезонным замираниям».
3. сигнал в месте приема имеет многолучевой характер.
4. потери усиления антенн.
Многолучевой характер сигнала вызывает не только замирание, но и амплитуду частотную и фазочастотную искажение тракта, поэтому нельзя передавать широкополосные сигналы ( от 12 до 120 каналов).
Особенности построения станции ТР Л.
Для повышения качества, устойчивости и надежности связи на всех станциях используется разнесенный прием: сдвоенный, счетверенный и больший кратности.
На каждой промежуточной станции производится модуляция и демодуляции для выделения части каналов.
Системы телеобслуживания не применяется так как на всей станции персонал обслуживающий. Разность уровней передачи и приема сигнала на промежуточной станции очень большой 70 дБ по мощности.
Аппаратура спутниковой системы связи.
Космическая связь между земными станциями посредством ретрансляции сигнала через 1 или несколько искусственных спутников земли, т. е. РРСП с одной промежуточной станции на одном спутнике земли. Орбитные спутники бывают – экваториальные, которые имеют круговую форму и высоту 35800 км. Такая орбита называется « геостационарная», зона видимости 1/3 видимости земли.
Недостаток большинства спутников: невозможно осуществить связь с полярными районами. Орбиты бывают эллептической формы: спутник «МОЛНИЯ».
