за счет чего осуществляется в тропосферных линиях счетверенный прием

За счет чего осуществляется в тропосферных линиях счетверенный прием

8 ТРОПСФЕРНЫЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ

В разделе №8 рассмотрены принципы построения тропосферных радиорелейных линий, в основе работы которых лежит принцип дальнего тропосферного распространения. Приведены структурные схемы станций тропосферных радиорелейных линий, методы борьбы с замираниями сигнала

(в том числе частотно-селективными).

Принципы построения тропосферных радиорелейных линий (ТРЛ) характеризуются рядом особенностей, связанных со спецификой передачи радиосигналов [10]. Создание ТРЛ стало возможным после того, как было открыто явление дальнего тропосферного распространения (ДТР) УКВ. ДТР происходит за счет отражения и рассеяния радиоволн турбулентными и слоистыми неоднородностями тропосферы. При этом поле в точке приема создается в результате переизлучения только тех неоднородностей, которые находятся в пределах объема Q, образованного пересечением диаграмм направленности передающей и приемной антенн (рисунок 8.1). Если использовать антенны с высокой направленностью (большим коэффициентом усиления), то объем переизлучения будет уменьшаться.

Рисунок 8.1 – Модель распространения УКВ на пролете ТРЛ

В результате этого рост уровня сигнала на выходе приемной антенны А 2 может отставать от роста усиления антенны. Данное явление принято называть потерей усиления антенн. Переизлучающий объем Q тропосферы играет роль пассивного ретранслятора. Q характеризуется значительной пространственной и временной неоднородностью. Рассеяние радиосигнала в объеме Q происходит во все стороны и лишь незначительная часть его поступает в точку приема. Чем больше угол рассеяния Q (рисунок 8.1), тем меньше угол принимаемого сигнала.

Все это в целом приводит к следующим особенностям в передаче сигналов по ТРЛ :

1. Поскольку для переизлучения можно использовать даже верхние слои тропосферы (в умеренных широтах высота тропосферы составляет 10-12 км), протяженность пролетов R на ТРЛ может превышать 1000 км (при этом антенны можно располагать непосредственно на Земле). Однако, с учетом других особенностей расстояние между станциями выбирают чаще в пределах 200…400 км.

2. В следствии значительного ослабления сигналов на пролетах приходится существенно увеличивать энергетический потенциал системы. На ТРЛ применяют передатчики мощностью до 10 кВт, антенны размерами до 30×30 м 2 и соответственно коэффициентом усиления до 50…55 дБ, малошумящие приемники [8].

. (8.1)

Медленные замирания связанны с изменением метеорологических условий на трассе. С учетом медленных замираний процесс изменения уровня сигнала в целом является нестационарным. Математической моделью медленных замираний принято считать распределение случайных величин V м относительно медианного значения, определенного за длительный срок, например за месяц или год. Чаще используется медианное значение (V м.м ), которое рассчитывается на основе статистических данных об изменении V м в течении одного месяца наблюдения. Колебания V м.м в течении года связывают с сезонными замираниями (месячная медиана уровня сигнала в летние месяцы примерно на 10 дБ больше, чем зимой). Для борьбы с медленными и сезонными замираниями эффективны адаптивные системы с каналом обратной связи [27], по которому можно управлять мощностью и (или) частотой передатчика.

, (8.2)

что указывает на повышение устойчивости связи по сравнению с одинарным приемом, Т(V) определяется (8.1).

4. Селективные замирания по частоте препятствуют передаче по ТРЛ широкополосных сигналов (как аналоговых, так и цифровых), так как при широком спектре передаваемых сигналов селективные замирания вызывают изменения фазовых и амплитудных соотношений спектральных компонентов, то есть искажается спектр, а, следовательно и форма сигналов. В групповом телефонном сигнале возникают переходные помехи как при использовании метода ЧРК-ЧМ, так и при импульсной (цифровой) модуляции. Селективные замирания являются следствием многолучевого распространения радиоволн. Если относительное запаздывание лучей Δt превосходит длительность одного цифрового сигнала τ, то возникает явление эхо, искажается форма сигналов.

Связанное с селективными замираниями ограничение полосы частот при передаче аналоговых и цифровых сигналов указывает на недостаточную пропускную способность ТРЛ. Действительно, число ТФ каналов в одном стволе ТРЛ пока не велико (120 ТФК). Для передачи телевидения применяют специальное оборудование, используют частоты в диапазоне 4…6 ГГц, антенны с шириной диаграммы направленности не более 0.3º.

Для борьбы с быстрыми замираниями наибольшее распространение получили различные варианты разнесенного приема и применение широкополосных составных сигналов. Так как замирания на ТРЛ весьма интенсивны, на этих линиях часто прибегают к комбинированным видам разнесения сигналов.

Рисунок 8.2 – Упрощенная структурная схема ОРС при счетверенном приеме

Используемые на ТРЛ антенны параболического типа не обеспечивают достаточную величину коэффициента защитного действия. При значительных мощностях передатчиков и высокой чувствительности приемников это создает реальную опасность помех, вызванных приемом сигналов с противоположного направления связи [9]. Поэтому на ТРЛ, как правило, применяют четырехчастотный план. Таким образом, с учетом разнесения по частоте для одного дуплексного ствола требуется восемь рабочих частот. Причем разность частот передачи и приема в одной антенне (с целью упрощения развязывающих фильтров) устанавливается довольно большой: для систем, работающих на частотах ниже 1000 МГц, эта разность равна примерно 40 МГц, а для систем работающих на частотах выше 1000 МГц, около 80 МГц.

ТРЛ находит весьма ограниченное применение и с развитием связи с использованием искусственных спутников Земли (ИСЗ) их значимость существенно снизилась.

В таблице 8.1 приведены параметры отечественных тропосферных радиорелейных систем передачи.

Источник

Тропосферная связь

Тропосферная связь – вид передачи информации, использующий явления отражения, рефракции электромагнитной волны тропосферой.

Стиль распространения волны определён частотой. Тропосферная связь задействует диапазоны ДМВ (дециметровые), СМВ (сантиметровые). Прочие частоты хуже отражаются воздушными слоями. Луч сигнала направляют заведомо выше горизонта. Азимут соответствует нахождению принимающей стороны. Достигает места назначения малая толика энергии (триллионная часть), однако методика оправдывает себя в условиях значительно изрезанной местности. Согласно терминологии FS-1037C понятие включает:

Принцип действия

Объяснение механизма отражения/преломления отсутствует. Учёные выработали набор концепций, призванных выявить принцип действия. Одной из теорий проповедуется явление переизлучения волны. Тропосферой именуют слой воздуха, занимающий область в пределах 10 км от Земли. Индекс преломления определяют погодные факторы:

Индекс преломления снижается линейно с ростом высоты. Замечательные условия передаче создают медленно поднимающиеся влажные массы – картина, характерная для водных поверхностей. Механизм возникновения доныне изучается, методики предсказания отсутствуют. Атмосфера содержит набор газов, паров воды. Совместный вклад предопределяет условия гашения мощности сигнала. Пики поглощения:

Побочным продуктом затухания является снижение взаимной интерференции вышек сотовых операторов. Преимуществами технологии называют простоту развёртывания станций, большую информационную плотность каналов. Недостаток очевиден – неэффективное использование подводимой мощности. Преодолеть замирания призван разнесённый приём, задействующий следующие физические величины:

Типичное значение дальности составляет 300 км, предельное – 1000 км. Уточнения вносят погодные условия, климат. Обычно луч электромагнитной волны двигается прямолинейно, возможность связи ограничена условиями прямой видимости (48-64 км). Длинные волны способны огибать поверхность. ДМВ, СМВ – преломляются слоями атмосферы. Наилучшим вариантом считают частоты 2 ГГц.

Рекорды дальности

Особенности распространения сделали возможными своеобразные рекорды:

Полный список достижений любителей Северной Америки ведёт ассоциация ARRL (arrl.org/distance-records).

История

Паразитные отклики импульсов радиолокационных станций были замечены персоналом войск союзников во времена Второй мировой войны. Феномен подвергли исследованию. Наблюдения бойцов стали базисом создания тропосферной радиосвязи.

Явление начали использовать военные (50-е годы). Технология частично вытеснена спутниковой радиосвязью (70-е). Учёные установили превосходное взаимодействие меж излучением и атмосферными парами влаги. Передача волн 2 ГГц обеспечивает наилучшее соотношение сигнал/шум. Методика обеспечивает превосходную защищённость связи ввиду узкой направленности луча. Особенно хороши островные связные вышки, окружённые гладью океана.

Сосновая и среднеканадская линии обороны

Военные успехи СССР заставили тандем США-Канада искать спасения. Планы строили уже в 1946 году. Проведённые калькуляции показывали неумолимый факт: технологии, созданные Второй мировой войной, непомерно дорогие. Тогда союзники начали решать первостепенные задачи:

Вновь созданная сосновая линия немедленно продемонстрировала ряд проблем. Импульсные радары неспособны обнаружить низко летящие мишени, а реактивные бомбардировщики СССР оказались чересчур быстрыми. Внедрение цифровых вычислителей SAGE вдвое разгрузило станции обзора. Исследования 1951 года снабдили Департамент обороны техникой, учитывающей эффект Допплера. Новинки стали базисом воздвижения линии Средней Канады.

В феврале 1953 года военная группа США – Канада подняла вопрос об усилении ПВО. Предполагалось использовать радиолокационные станции кругового обзора с разнесёнными приёмниками. Ветка заняла 55-ю параллель, соединив заливы Джеймса и Хадсона. Тропосферную технологию, призванную связать удалённые центры управления с радарными пунктами, разработала CARDE – ведущая военная исследовательская организация Канады. Попутно начали возводить линию Дью.

Линия Дью

Отдельные источники эволюционно первой – совершенно неправильно – называют исторически третью систему радаров арктической области Канады (1954), призванной остановить советские бомбардировщики. В широком смысле обязанную упредить также морскую, наземную агрессию. Линия Дью протянулась вдоль северного побережья, захватив Алеутские острова, Аляску, Фарерские острова, Гренландию, Исландию.

Достижения советской промышленности выявили неадекватность ранее построенных сооружений. 15 февраля 1954 года двустороннее соглашение Канады, США предусматривало организацию совместного возведения очередной линии. Оборона времён Холодной войны образована тремя ярусами (помимо линии самой мощной Дью):

В декабре начались подготовительные работы. Линия 63 получила статус рабочей в 1957 году. 55-ю параллель закрыли в 60-е, большую часть сосновой линии отдали гражданской промышленности. Практические результаты расстроили военных: отражённые стаями полярных птиц сигналы перегружали экраны пунктов управления. Второй проблемой называли нехватку времени, недостаточность периода подготовки контратаки. Линия Дью в полной мере наследовала указанные недостатки, будучи сформирована типичными станциями обзора, бессильными охарактеризовать воздушные объекты.

Однако значительное удаление по направлению к Северному полюсу окупало выявленные дефекты линии обороны. Тактические учения показали возможность перехвата агрессии. Ракетами занималась Система раннего баллистического предупреждения (1958).

Отрабатывая условия Шамротского саммита, тандем США-Канада преобразовал часть линии Дью, реализуя новый проект Северной системы предупреждения. На 1988 год значительная доля станций закрыта, некоторые – модернизированы. Официально конгломерат переименован 15 июля 1993 года.

Это интересно! Американские спутники-шпионы времён Холодной войны искали место трансляции луча, совершая перехват переговоров советской стороны.

Изначально использовали 2 типа антенн:

Передающие системы снабжали настоящим роем. Антенны дублировали информацию, используя диверсификацию. Итоговое время прохождения сообщения могло составить 3 минуты. Поляризационная диверсификация предполагала использование двух тарелок, разнесённых территориально, дополненных сообразно подобранными облучателями. Сигналы всех направлений собирались приёмной стороной, комбинировались, учитывая фазовый сдвиг, обусловленный различной длиной прохождения волны. Избыточность числа аналоговых каналов (4) помогала исправить ошибки.

Размеры рефлекторов поистине огромны – 9..36 метров. Мощность усилителей – 1..50 кВт. Комплект НТВ+ потребляет намного меньше энергии. Первые аналоговые системы передавали несколько голосовых каналов. Сегодня роль тропосферной связи ограничивается сравнительно короткими дистанциями (50..250 км). Параметры линии:

Перечень сконструированных систем

White Alice

Белая Элис (1955 — начало работ, 1958 — начало эксплуатации) – грандиозная система времён Холодной войны, образованная сетью 80 станций, диапазона 900 МГц. Система дублирования сообщений двойная:

Передача обеспечивалась парами тарелок диаметром 18 (10 кВт) и 37 (50 кВт) метров, нацеленными в небо. Малая дальность покрывалась 9-метровыми параболоидами (1 кВт). Синфазные групповые антенны направляли ощутимо ниже, почти касаясь горизонта. Волны отражались слоями тропопаузы, достигая удалённых точек приёма. Дублирование предусматривало компенсацию атмосферных изменений, обеспечивая непрерывность связи. Частотное деление предусматривало передачу параллельно двух длин волн каждой тарелкой. В итоге системы, содержащие пару антенн, называли четырёхкратным дублированием сообщения (диверсификация).

14 тонн оборудования перевозили собачьими упряжками, вертолётами. Задачей вышек было объединение разрозненных удалённых участков обороны: линия Дью, Система раннего баллистического предупреждения, Контроль и упреждение воздушных объектов. Вышка обслуживалась бригадой (20 человек) технического персонала, потребляя 120-180 кВт мощности. Типичный передатчик составлен четырьмя параболоидами, сгруппированными парами, направленными противоположно. Линия вмещала 132 аналоговых канала.

После внедрения система служила 20 лет, к концу 70-х часть ресурсов передали гражданским. Последняя точка закрыта в январе 1985 года. Акты вандализма, хищения заставили Департамент обороны вывезти оборудование. Демонтаж окончился в нулевых годах XXI века. Министерство охраны окружающей среды было обеспокоено утечками топлива, применением ядовитых полихлорированных дифенилов. Деактивация загрязнений местами превысила стоимость начального возведения башен связи.

Вышки обслуживались дизельными генераторами. Горные точки делили пополам. Рабочая смена занимала вахту наверху, группа поддержки обсиживала лагерь у подножия. Эксперты называют затраты стран союзников «непомерными»:

Сегодня ряд мощностей использован сотовыми операторами. В течение 20 лет поэтапно заменялась спутниковыми линиями. До введения Белой Элис был возможен один телефонный разговор Ном – Фэйрбэнкс одновременно. Акроним Элис остался нерасшифрованным, энтузиасты предлагали собственные варианты.

Имена разработчиков концепции неизвестны поныне. Тайны Холодной войны возведены в ранг закона СССР. Отечественные источники отдают пальму первенства следующим работникам (НИИ-100 ФГУП НИИ Радио) отрасли:

Отечественные историки признают приоритет американо-канадских систем, перечисленных выше. Советская связная аппаратура припоздала (1956). Первоначальный интервал (прыжок) составил 250 км. Разработаны тропосферные станции Лодка (Р-122), Фрегат (Р-121). Правительство подключило красноярское и светловодское КБ. Трудился ряд «гражданских» предприятий. Первой пташкой считают Р-408 Баклан (1961) дециметрового диапазона. Конструкция передавала 12 каналов, занимая 4 автомашины ЗИЛ-157.

Модернизированный вариант Р-408М (1964) снабжался тарелками диаметром 10 м (1 кВт), передавал 24 канала, обеспечивая дальность 150..180 км. Хронология разработок:

Атлет выпуска 1969 года понравились военным. Техника поддерживала 10 интервалов (прыжков), передавая 12 каналов. Диаметры внешних антенн – 5.5; 7.5; 10 м. Уменьшенные копии (Альбатрос) перемещались автомашинами Урал-375, Зил-131. Мобильные точки составляли цепь передачи информации, будучи расположенными на местах. Некоторые объекты были стационарными. Начиная 1966, велись исследования возможности использования дискретных сигналов.

Конструкция Торф первой применила счетверённый приём (см. выше американские аналоги). Популярность разработки сопоставляют танку Т-34. Порадовал военных Василек (Р-404). Багет-1 являются представителем цифровых устройств.

Сеть опорных станций Барс сдана военным в 1987 году. Очевидной утечкой информации считают покупку Бахрейном одной-единственной станции Р-417. Эксперты считают приобретение замаскированной операцией третьей страны, скрывшей собственные намерения изучить советские достижения.

Современность

Нынешние станции обеспечивают скорость передачи 8..22 Мбит/с, модулируя несущую методом квадратурной фазовой манипуляции. Современные технологии умеют исправить ошибки, используют ортогональное частотное мультиплексирование каналов, устраняя эффект многолучевости. Рабочие частоты:

Достижения техники продолжают использоваться военной промышленностью (сеть Британский Корморант). Эффективность применения тропосферной радиосвязи определяют согласно закону Мура.

Источник

Особенности построения тропосферных радиорелейных линий

Как отмечалось в предыдущей лекции, радиорелейные линии, использующие эффект дальнего тропосферного распространения ультракоротких волн (УКВ), называются тропосферными радиоре­лейными линиями (ТРРЛ). Соседние станции ТРРЛ обычно распо­лагаются на расстоянии 300. 400 км, а в отдельных случаях (при благоприятных условиях распространения УКВ) и 600. 800 км. Возможность перекрывать такие большие расстояния является основным преимуществом ТРРЛ. Для нашей страны с ее огромной территорией ТРРЛ представляют особый интерес, поскольку позво­ляют обеспечить современными средствами связи отдаленные и труднодоступные районы Севера и Дальнего Востока.

Все же и этого оказывается недостаточно, так как средний уровень сигнала на входе приемника оказывается малым. Поэтому на ТРРЛ широко применяются малошумящие усилители СВЧ, пороговые понижающие устройства, а также используется техника разнесенного приема и другие методы борьбы с быстрыми интерференционными замираниями.

Пропускная способность ТРРЛ обычно составляет 12. 60 каналов тональной частоты. Максимальная емкость радиоствола ТРРЛ в некоторых случаях может достигать 120 каналов.

Особенности построения станций ТРРЛ следующие:

— для повышения качества, устойчивости и надежности связи на всех станциях линии передачи обязательно используется разнесен­ный прием: сдвоенный, счетверенный или большей кратности;

— поскольку на ТРРЛ, как правило, соседние станции удалены друг от друга на значительные расстояния, то почти на каждой промежуточной станции производится демодуляция и повторная модуляция сигнала для выделения некоторого числа каналов тональной частоты.

На ТРРЛ, так же как и на РРЛ прямой видимости, применяются три типа станций; оконечная, промежуточная и узловая (или стан­ция с ответвлениями).

Обобщенная структурная схема передатчика ТРРЛ. Передат­чик состоит из (рисунок 9) возбудителя и мощного усилителя, основой, которых является пролетный клистрон.

Модулирующее напряжение от каналообразующей аппаратуры поступает на генератор частотно-модулированных колебаний ЧМГ, который работает на промежуточной частоте (обычно 70 МГц). Полученные колебания через ограничитель амплитуд. OA подаются на УПЧ, где усиливаются и поступают на смеситель высокого уровня См.

Рисунок 9. Типовая структурная схема передатчика ТРРЛ

Так как для раскачки мощного усилительного клистрона требуется сравнительно большая мощность, то полученные после смесителя колебания высокой частоты усиливаются в УВЧ. Затем через фильтр боковой полосы Ф, который выделяет нижнюю или верхнюю боковую полосу, ферритовый вентиль ФВ, необходимый для согласования выхода УВЧ и входного резонатора клистрона, и направленный ответвитель НО, предназначенный для измерительных целей, колебания подаются на мощный клистронный усилитель МУ.

С выхода клистронного усилителя через мощный ферритовый вентиль ФВ, необходимый для согласования выхода клистронного усилителя с антенно-фидерным трактом, и фильтр гармоник ФГ, защищающий другие радиосредства от помех со стороны данного передатчика, высокочастотная энергия по волноводу поступает в антенну. Направленный ответвитель НО и здесь служит для измерения полезной мощности, а также для организации защиты клистрона. При нарушении согласования в фидере может произойти СВЧ пробой. В результате возникает дуга на выходе клистрона, что может привести к его отказу. В этом случае срабатывает система защиты, действующая от отраженной волны. Эта система снимает высокое напряжение с клистрона, предотвращая его разрушение.

Разнесенный прием.Разнесенный прием является основным способом борьбы с замираниями на ТРРЛ. 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 ТРРЛ могут быть применены следующие методы разнесения:

— 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.

Системы разнесенного приема делят на две группы: системы фильтрового приема и системы автокорреляционного приема.

При фильтровом приеме сигналы от различных антенн сначала выделяются фильтрами, а затем комбинируются. Такие системы обеспечивают обычно кратность не более 4, так как дальнейшее увеличение кратности потребовало бы увеличения числа дорогостоящих антенн и передатчиков.

На ТРРЛ в основном нашло применение сложение разнесенных сигналов с тем или иным весом. Используются два способа сложения: до детектора, т.е. в тракте высокой или промежуточной частоты, и после детектора, т.е. в групповом тракте.

При сложении сигналов до детектора требуется предвари­тельная фазировка складываемых сигналов, так как их фазы изменяются случайным образом. Это делает до детекторное сложение, в принципе, более сложным. Однако при приеме сигналов с ЧМ до детекторное сложение все-таки предпочтительнее, поскольку здесь порог ЧМ определяется суммарным сигналом и всегда ниже, чем при сложении после детектора, где возникновение порогового эффекта уже нельзя ликвидировать простым сложением в групповом тракте. На ТРРЛ используют два основных способа сложения.

Линейное сложение. В этом случае все N разнесенных сигна­лов складываются с одинаковыми весовыми коэффициентами. Это означает, что усиление всех разнесенных приемников должно быть одинаковым: Это, в принципе, легко обеспечивается применением, автоматической регулировки усиления (АРУ) во всех УПЧ. В резуль­тате усиление всех трактов сохраняется одинаковым и определяет­ся, в основном, самым сильным из сигналов.

Оптимальное сложение. При способе разнесенного приема этом усиление в каждом из трактов разнесенного приема должно поддерживаться пропорциональным отношению напряжения сигна­ла к среднеквадратическому значению, т.е. усиление в каждом из трактов должно регулироваться так, чтобы в любой момент времени оно было пропорционально напряжению сигнала и обратно пропор­ционально мощности шума в этом тракте. Структурная схема системы линейного до детекторного сло­жения сигналов, принятых на две различных антенны, изображена на рисунке 10.

Принятые двумя антеннами (приемная антенна 1-го тракта и приемная антенна 2-го тракта) сигналы, одной частоты но с раз­ными фазами поступают на входы УСВЧ-1 и УСВЧ-2.

Рисунок 10. Структурная схема системы линейного сложения на

После обыч­ного преобразования в смесителях См-1 и См-2 усиливаются УПЧ-1 и УПЧ-2 и складываются в специальном каскаде сложения Σ. На­пряжение гетеродина вырабатывается кварцевым генератором Г. Так как генератор общий, то сигналы промежуточной частоты могут отличаться только по фазе, автоподстройка которой осуществляет­ся фазовращателем ФВ. Сигналы после УПЧ подаются на фазовый детектор ФД, в котором вырабатывается сигнал ошибки, воздейст­вующий на фазовращатель ФВ. Схемными решениями достижимая точность фазирования не зависит от стабильности частоты общего гетеродина Г.

Линейность режима сложения обеспечивается применением па­раллельной автоматической регулировки усиления (ПАРУ) обоих УПЧ, благодаря чему суммируемые сигналы находятся в таком же соотношении, как и входные.

Рассмотренная схема с некоторыми добавлениями нашла широ­кое применение в аппаратуре ТРРЛ в силу сравнительной простоты и устойчивости в работе. В процессе эксплуатации она практически не требует дополнительных регулировок.

Структурная схема сложения сигналов после детектора для сдвоенного приема изображена на рисунке 11. Такая схема применяет­ся для объединения сигналов, разнесенных по пространству или по частоте.

Сигналы от двух антенн поступают на свои приемники Пр₁ и Пр₂, где происходит их преобразование в промежуточную частоту. С выхода приемников сигналы промежуточной частоты поступают на частотные демодуляторы ЧД₁ и ЧД₂ и далее на каскад сложения Сл. Шумы, частоты которых лежат выше полосы сигнала, отфильт­ровываются полосовыми фильтрами ФШ₁ и ФШ₂, включенными на выходе демодуляторов каждого из трактов приема.

Шумы усилива­ются в УШ₁ и УШ₂, детектируются. Дет₁ и Дет₂ и используются для регулирования степени усиления сигналов. Сигналы складываются с весом, пропорциональным отношению сигнал-шум на выходах демодуляторов. Для получения линейного режима сложения усилители шума охвачены ПАРУ.

Структурная схема системы счетверенного приема с разне­сенным по пространству и частоте, нашедшая широкое применение в аппаратуре ТРРЛ, приведена на рисунке 12.

Рисунок 11. Структурная схема сложения сигналов после детектора

В схеме применяется комбинация двух вышерассмотренных спо­собов сложения, причем сначала производят попарно сложение сигналов одной частоты, принятых из разных антенн (отделяемых режекторными фильтрами РФ₁, и РФ₂) в системе сложения до детек­тора (см. рисунок 10), а затем попарно сложенные по промежуточной частоте сигналы объединяются в системе линейного сложения после детектора (см. рисунок 11).

Рисунок 12. Структурная схема системы счетверенного приема

Недостаток этой системы состоит в том, что второе попарное сложение осуществляется после детектора со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Структурная схема приемного устройства с оптимальным сложением после детектора представлена на рисунке 13.

Радиосигналы, от соответствующих антенн поступают в прием­ники Пр₁ и Пр₂, где происходит их преобразование в сигналы про­межуточной частоты. Далее эти сигналы поступают на частотные детекторы ЧД₁ и ЧД₂, с выхода, которых они одновременно поступа­ют на регулируемые усилители РУ₁, и РУ₂ и фильтры шумов ФШ₁ и ФШ₂.

Рисунок 13. Структурная схема приемного устройства с оптимальным

Полоса пропускания фильтров располагается выше верхней частоты передаваемого полезного сигнала. Шумы детектируются в детекторах Дет₁ и Дет₂ и подаются на устройство сравнения УС, которое управляет уровнем складываемых сигналов и изменяет усиление РУ_1,2 таким образом, чтобы оно было пропорционально напряжению сигнала и обратно пропорционально мощности шума в этом тракте.

Потенциальные возможности разнесенного приема ограничены, поскольку увеличение кратности разнесения связано почти с пропор­циональным ростом объема оборудования. Поэтому дальнейшее улучшение качества и надежности ТРРЛ потребовало разработки новых методов борьбы с замираниями с использованием оптимально­го приема широкополосных сигналов и методов адаптивного приема.

Передача сигналов телевизионного вещания по радиорелейным линиям. Сигналами телевизионного вещания (ТВ) являются сигнал изо­бражения и сигнал звукового сопровождения. В радиорелей­ных системах передачи эти сигналы передаются в одном телевизионном стволе.

Передача сигналов звукового сопровождения (иногда и сигналов звукового вещания) осуществляется с помощью частотной модуляции поднесущих частот F_н1 и F_н2. Промодулированные сигналы поднесу­щих складываются с сигналом изображения, и полученный таким образом ТВ сигнал из аппаратной телецентра по кабелю или вспомо­гательной РРЛ подается на ОРС. Структурная схема передающей аппаратуры ТВ ствола РРЛ представлена на рисунке 14. ТВ сигнал U_meподается на фильтр нижних частот (ФНЧ)1 с граничной частотой 6,5 МГц. Затем ТВ сигнал поступает на блок 2, в котором осуществ­ляется коррекция группового времени запаздывания ТВ сигнала и предыскажения АЧХ с целью уменьшения уровня низкочастотных составляющих спектра, и на сумматор 3. Сигналы звукового сопрово­ждения U_3C и звукового вещания U_3в, уровень которых, после соедини­тельных линий устанавливается входными регуляторами 9, 17 посту­пают на частотные модуляторы поднесущих F_н1 и F_н2 10, 18.Затем после ограничителей 11, 19 и ФНЧ 12, 20поднесущие, модулирован­ные по частоте сигналами U_3C, U_3в, подаются на сумматор 3.

Сюда же поступает напряжение пилот-сигнала U_пc, формируемое гетеродином 13. После сумматора 3групповой сигнал усиливается усилителем 4 и поступает на групповой ЧМ модулятор, осуществ­ляющий частотную модуляцию промежуточной частоты f_np = 70 МГц. При этом девиация частоты ТВ сигналом должна быть не более ± 4 МГц. Для обеспечения высокой линейности модуляционной харак­теристики частотно-модулируемого генератора (ЧМГ) в области частот 70 ± 4 МГц последний строится по схеме вычитания частот f_г1 и f_г2 двух ЧМГ 7 и 21, работающих на частотах F_H1и F_h2 в диапазоне 300. 400 МГц. В этом случае каждый из гетеродинов модулируется путем изменения емкости варикапов 6, 14. Модулирующий сигнал U(t)через развязывающее устройство 5 подается на варикапы в противофазе.

Кор­ректирующие цепи 8, 22 повышают линейность модуляционных характеристик ЧМГ. На выходе смесителя 15 образуется сигнал промежуточной частоты:

который усиливается усилителем 16.

Демодуляция группового сигнала ТВ канала производится в устройстве, структурная схема которого представлена на рисунке 15.

Рисунок 14. Структурная схема передающей аппаратуры ТВ ствола РРЛ

Демодулятор содержит усилитель промежуточной частоты 1 с полосой пропускания ∆F_ЧM ≈ 27 МГц, усилитель-ограничитель 2, групповой, частотный детектор 3, ФНЧ 4, усилитель-корректор ТВ сигнала 5, полосовые разделительные фильтры 6, 7, усилитель-ограничитель 8 и частотный детектор сигнала звукового сопровож­дения 9.

Рисунок 15. Структурная схема демодулятора группового сигнала

В данном случае полоса пропускания тракта промежуточной час­тоты ∆F_ЧМ определяется исходя из следующего соотношения:

Звуковые сигналы по РРЛ передаются с использованием двой­ной ЧМ. К достоинствам такого способа передачи следует отнести высокую помехоустойчивость звуковых сигналов и простоту схемно­го выполнения аппаратуры.

Контрольные вопросы:

1. Назовите основные элементы передатчика и приемника радио­ствола и укажите их назначение.

2. Назовите основные элементы типового тракта промежуточной час­тоты радиорелейной линии и укажите их назначение.

3. Классификация и принципы построения приемопередающей аппа­ратуры промежуточных станций радиорелейных линий передачи.

4. Назовите основные элементы цифровой радиорелейной системы передачи оконечной станции и укажите их назначение.

5. Назовите основные элементы цифровой радиорелейной системы передачи промежуточной, станции и укажите их назначение.

6. Укажите особенности построения станций тропосферных радиоре­лейных линий и область их применения.

7. Назовите основные элементы схемы передающей аппаратуры тро­посферной радиорелейной линии передачи и укажите их назначение.

8. Сущность техники разнесенного приема и способы его организации для тропосферных радиорелейных линий передачи.

9. Назовите способы сложения разнесенных сигналов и дайте их сравнительный анализ.

10. Поясните физическую сущность счетверенного приема.

11. Укажите назначение основных элементов структурной схемы пере­дающей аппаратуры телевизионного ствола радиорелейной линии передачи.

Источник