1.3 ДТ РРЛ, структурная схема и особенности построения

1.1 Этапы развития РРЛ
В начале 30-х годов Грехов и Болыневеров провели опыты по направленной
радиосвязи на дециметровых волнах на трассе Москва – Люберцы. В это же время были
проведены первые опыты по изучению дальнего тропосферного распространения
радиоволн. К началу Великой Отечественной войны, благодаря успехам в области
развития электровакуумных приборов, антенн, распространения радиоволн была под
готовлена научно-техническая база для развития радиорелейной связи. Развитие
радиолокации сыграло существенную роль в развита техники дециметровых и
сантиметровых волн, а также импульсной техники, что дало толчок в развитии
временного разделения сигналов и импульсной модуляции.
Начало развития техники радиорелейных линий было положено созданием в ряде
стран линий связи, работающих на сравнительно небольшие расстояния (60 - 150 км).
Опыт эксплуатации этих линий показал их существенное преимущество по сравнению с
другими радиолиниями и проводными средстве ми связи. Введение в такие линии
ретрансляторов, то есть переход к радиорелейным линиям, позволило увеличить
дальность связи.
В нашей стране радиорелейные линии связи начали развиваться после Великой
Отечественной войны. В 1953 году была создана аппаратура РРС «Стрела - М»
предназначенная для передачи сигналов 24-х телефонных каналов. Эта аппаратура была
использована на первой в России РРЛ Москва - Рязань. Для передачи теле-визионных
сигналов была разработана аппаратура «Стрела - Т».
В 1954 году разработана аппаратура «Р 60/120», которая имела два телефонных
ствола с пропускной способностью 60 - 120 телефонных каналов и один симплексный
телевизионный ствол.
В 1957 году была введена в эксплуатацию первая магистральная линия Ленинград
- Таллин на аппаратуре «Р 600». Эта аппаратура - ламповая, претерпела много
модификаций и относится к аппаратуре первого поколения. На этой аппаратуре «Р
600М», «Р 600-2М», «Р 600-2МВ» и «Рассвет» организовывались магистральные РРЛ
протяженностью в несколько тысяч километров.
С 1970 года начался выпуск аппаратуры второго поколения. Аппаратуры,
выполненной на транзисторах, за исключением выходных, каскадов передатчиков,
которые выполнялись на лампах бегущей волны (ЛБВ) - «Восход» и «Дружба». С этой
аппаратурой пропускная способность ТФ CТBOЛА РРЛ достигла 1920 телефонных
каналов.
С 1980 года начала выпускаться аппаратура в виде комплекса унифицированных
РРС «КУРС», включающего четыре радиорелейных системы.
Эта аппаратура относится к третьему поколению и работает в диапазонах 2,4, 6, 8
ГГц.
1
С
1990
года
начал
выпускаться
комплекс
радиорелейной
аппаратуры
«Электроника - связь», который включает в себя пять систем, работающи в диапазонах
2,4, б, 8,11 ГГц. В настоящее время только в России протяженность радиорелейных
линий превышает 100 тысяч километров. На этих линиях имеется около 2 тысяч
радиорелейных станций и на половин этих станций установлены телевизионные
ретрансляторы. Наибольшее распространение у нас получили радиорелейные линии
прямой видимости. На них, среднем через 50 км, производится прием сигнала, усиление
и излучение к следующей станции. При организации связи на большие расстояний
количество станций в линии получается большим, что приводит к повышению требований
к надежности аппаратуры.
Там, где имеются трудно доступные и мало населенные места, организуются
тропосферные радиорелейные линии, использующие дальнее тропосферное распространение радиоволн.
В настоящее время широко используются спутниковые радиорелейные линии
связи, обеспечивающие передачу сигналов как телевизионных, так и многоканальной
телефонии.
В настоящее время широко используются волоконно-оптические линии связи
обладающие высокой пропускной способностью и помехоустойчивостью, которые имеют
хорошие перспективы развитая.
1.2 Принцип построения PPЛ, структура PPЛ ПВ
PPЛ ПВ пропускает широкий, но все же ограниченный спектр частот, содержащий
достаточно большой объем информации. Например, определенное число телефонных
каналов. Если по PPЛ нужно передавать большой объем информации, (кроме
телефонных, еще и телевизионные), то строят параллельные PPЛ, соединяющие два
оконечных пункта. Из экономических соображений стараются использовать для разных
PPЛ одни и те же здания, источники питания, антенные опоры и даже АФУ.
Такая линия называется многоствольной PPЛ, а каждая отдельная PP. Входя-щая
в нее - стволом. Стволы бывают: телефонные и телевизионные. По телефонному стволу
в настоящее время может быть передано до 1920 телефонных каналов, а по
телевизионному - одна телевизионная программа со звуковым сопровождением
(допускается до 4 каналов звукового сопровождения). Если по стволу передается
информация в обоих направлениях, то такой ствол называется дуплексным, чаще всего
это телефонные стволы. Если связь осуществляется от центра к периферии, такой ствол
называется симплексным. Если имеется необходимость в обратной передаче то ствол
выполняют реверсивным, т.е. допускающим изменение направления передачи. Между
крупными городами могут организовываться дуплексные телевизионные стволы.
2
Рассмотрим упрощенную структурную схему PPЛ ПВ (рис. 1.1) Станции, расположенные в пунктах А и Б, называются оконечными РРС (ОРС). Они располагаются в
начале и в конце PPЛ Станции, где осуществляются только ретрансляции сигнала,
называются промежуточными (ПРС). Те ПРС, где производится выделение и введение
части сигналов, называются узловыми (УРС). Часть PPЛ, между соседними УРС, называется участком PPЛ на местности, или обозначенная на карте, носит название трассы
PPЛ. PPЛ ПВ может иметь много ретрансляций а, следовательно, много ПРС (с единиц
до сотен и более). Большинство ПРС - необслуживаемые станции. Управление ими
осуществляется при помощи специальной системы телеуправления и телесигна-лизации
(ТУ-ТС).
Прохождение сигнала по PPЛ осуществляется так: входным сигналом подлежащим
передаче по телефонному стволу PPЛ является групповой сигнал, образуемый
аппаратурой ЧРК, обычно устанавливаемой на МТС, для телевизионного ствола видеосигнал совместно со звуковым сопровождением, получаемый из телецентра. Этими
сигналами производится модуляция несущего колебания в модуляторе, затем этот сигнал
преобразуется в СВЧ ЧМ сигнал, усиливается в передатчике и через разделительный
фильтр передачи и фидерный тракт поступает в направленную антенну и излучается в
сторону соседней РРС.
Рис. 1.1 Упрощённая структурная схема PPЛ ПВ
Разделительный
передатчиками,
фильтр
работающими
служит
на
для
разных
исключения
частотах.
взаимодействия
Излученные
антенной
между
ОРС
модулированные групповым и видеосигналом высокочастотные колебания прини-маются
антенной ПРС. Эти колебания через фидерный тракт и разделительные фильтры приема
подаются на входы соответствующих приемников, где усиливаются и поступают на
передатчики для ретрансляции. На второй ОРС сигналы принимаются, демодулируются в
3
демодуляторах (Дм), а затем с выхода Дм телефонного ствола идут на МТС, а с выхода
телевизионного ствола на телевизионный ретранслятор или телецентр. В обратном
направлении сигналы передаются аналогично.
1.3 ДТ РРЛ, структурная схема и особенности построения
Структура ДТ РРЛ мало отличается от РРЛ прямой видимости и имеет да
существенные
особенности,
определяемые
условиями
дальнего
тропосферной
распространения.
Во-первых, при дальнем тропосферном распространении радиоволны сильно
ослабляются, что вынуждает использовать антенны больших размеров (до 30x30 м),
мощные передатчики (до 10 кВт) и приемники с высокой чувствительностью (до 250°К).
Во-вторых, при таком распространении радиоволны, отражаясь от различных
неоднородностей, проходят разный путь и попадают в точку приема с раз личными
амплитудами и фазами - происходит многолучевое распространи ние, при котором
радиоволны претерпевают быстрые интерференционные за мирания. Для борьбы с
подобным замиранием в ДТ РРЛ используется разнесенный прием.
Разнесенный прием основан на том, что вероятность одновременного замирания в
двух достаточно разнесенных точках пространства или на двух разных частотах мала.
Поэтому если вести прием на две удаленные друг от друга антенны со своими
приемниками или на одну антенну и на два приемш ка на различных частотах, а затем
сигналы с выходов приемников определенным образом комбинировать, то глубина
замирания суммарного сигнала значительно уменьшается.
На (рис. 1.2) приведена упрощенная структурная схема промежуточно станции ДТ
РРЛ, где применен счетверенный разнесенный прием (разнесени в пространстве и по
частоте). Как видно из рисунка, каждая станция имеет две передатчика Пер,
обеспечивающих работу на двух разнесенных частотах, две антенны АН, разнесенные в
пространстве на расстояние (до 100А,), и четыре приемных тракта с устройствами
сложения. С каждого направления каждая антенна принимает сигналы на обеих частотах,
которые разделяются разделительными фильтрами РФ и поступают на приемники.
Сложение сигналов в устройствах сложения происходит попарно: сначала складываются
сигналы, разнесенные в пространстве, а затем — разнесенные по частоте. Е результате
сложения образуется групповой сигнал, мало подверженный замираниям, который далее
поступает на аппаратуру выделения, а затем на аппаратуру ЧРК. Затем сигнал поступает
на первый и второй передатчики, работающие на разных частотах, и передается на
следующую ПРС. В обратном направлении сигнал проходит подобным же образом, но на
других несущих частотах. Для уменьшения влияния сигналов
направлений они дополнительно разносятся по поляризации.
4
противоположных
Как правило, ДТ РРС устанавливаются в местах, где нужно выделение и введение
определенного числа телефонных каналов, поэтому на каждой станции осуществляется
демодуляция принятых сигналов с последующей модуляцией на передачу.
Рис. 1.2 Упрощённая структурная схема ПС ДТ PPI
Число стволов в ДТ РРЛ обычно не превышает двух. Число передаваемых
телефонных сигналов в одном стволе не превышает 120. Телевизионные сигналы по ДТ
РРЛ
не
передаются
из-за
сравнительно
малой
полосы
пропускания
в
тракте
распространения.
1.4 Спутниковые РРЛ, структурная схема и особенности построения
Спутниковая РРЛ состоит из двух оконечных станций, называемых земными
станциями, и ретранслятора, находящегося на борту ИСЗ, который движется по
соответствующей орбите вокруг Земли на достаточно большом удалении от нее.
Большие интервалы (доходящие до 40000 км), ограниченные габариты, масса спутника и
мощность источников бортово го энергопитания (в большинстве случаев солнечных
батарей), а также вь сокие требования к надежности аппаратуры определяют специфику
такой линии связи.
Эта специфика заключается, во-первых, в том, что основная «тяжесть в
обеспечении перекрытия большого расстояния падает на земные станции, на которых
устанавливаются
антенны
больших
размеров,
мощные
ш
редатчики
и
высокочувствительные приемники. Мощность же передатчш ретранслятора спутника
обычно сравнительно мала, чувствительность приемника невелика и антенны имеют
малые размеры. Таким образом, ап паратура спутникового ретранслятора значительно
отличается по своим параметрам от аппаратуры земных станций, в то время как в РРЛ
прямой видимости параметры аппаратуры оконечных и промежуточных станций
одинаковы.
Во-вторых, специфика спутниковых РРЛ состоит в необходимости слежения
5
антеннами земных станций за спутником даже в случае использования геостационарной
орбиты, т. е. такой орбиты, при движении по ко торой спутник кажется неподвижным
относительно наземного наблюдате ля. Для обеспечения слежения за спутником в состав
аппаратуры
земных
станций
вводятся
устройства
программного
наведения
или
устройства автосопровождения АС по сигналу с ИСЗ.
Управление
ретранслятором
осуществляется
автоматически
по
командной
радиолинии, включающей земной командный передатчик КПер бортовой командный
приемник КПр. Для контроля за состоянием этой ап паратуры служит телеметрический
бортовой передатчик ТПер и земной телеметрический приемник ТПр, при помощи
которых телеметрические данные передается со спутника на Землю.
Спутник, имеющий направленные антенны, должен иметь соответствующую
систему ориентации их на Землю. Может быть применена также и система ориентации
СО солнечных батарей на Солнце. Вся бортовая ап паратура на спутнике питается от
специальной системы электропитания СП.
Спутниковые РРЛ используются не только для передачи телефонных сообщений,
но и для передачи телевизионных программ. В последнем случае земные станции,
предназначенные для приема телевизионных сигналов, могут быть только приемными
(станции системы «Орбита»).
Рис. 1.4 Упрощённая структурная схема СП РРЛ
6