Виртуальный компьютерный музей

В последние 10 лет во многих странах мира широкое распространение получила.радиосвязь, основанная на дальнем тропосферном распространении дециметровых и сантиметровых волн. Возможность устойчивого приема радиосигналов на значительном удалении от линии горизонта основана на отражении и рассеянии радиоволн на диэлектрических неоднородностях тропосферы. При этом, однако, затухание радиосигналов резко возрастает. Кроме того, сигнал на приемном конце линии имеет многолучевую структуру и поэтому подвержен интерференционным замираниям.

Для обеспечения устойчивой радиосвязи на тропосферных радиорелейных линиях применяют антенны с большим коэффициентом усиления (40…50 дБ), мощные передатчики (1…10 кВт) и высокочувствительные приемники (шумовая температура / ш- = 100…200 К), а также специальную аппаратуру для борьбы с интерференционными замираниями сигнала.

Обычно тропосферные радиорелейные линии используют там, где невозможно либо очень дорого построить радиорелейные линии прямой видимости: в малонаселенной и труднодоступной местности, горных районах и т. п.

Первая отечественная тропосферная радиорелейная аппаратура «Горизонт-М», разработанная в 1963 г., позволила создать сеть «Север» общей протяженностью 14 тыс. км. Расстояние между ретрансляторами от 100 до 420 км, мощность передатчиков 2,5 кВт. Для борьбы с замираниями сигнала применен четырехкратный разнесенный по частоте и в пространстве прием. Пропускная способность системы 60 телефонных каналов. Эксплуатация сети «Север» показала ее высокую эффективность для малонаселенных районов СССР. Около пяти лет понадобилось для того, чтобы обеспечить устойчивой связью десятки пунктов, расположенных в районах Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока. В результате эксплуатации сети был получен огромный экспериментальный материал об условиях дальнего тропосферного распространения радиоволн в разных зонах Сибири и Крайнего Севера. Эти данные легли в основу методики расчета трасс тропосферных радиолиний, которая позволяет с высокой степенью достоверности оценивать качественные показатели каналов.

Аппаратура «Горизонт-М» постоянно модернизировалась с учетом эксплуатации сети «Север». Для борьбы с интерференционными замираниями была разработана система «Аккорд», в которой наряду с разнесенным приемом использовался автокорреляционный црием составных сигналов. Велись работы по повышению надежности оборудования. В результате в 1977 г. коэффициент исправного действия сети «Север» составил 99,99%. На ряде направлений была повышена пропускная способность линии до 72…84 каналов. На рис. 1 показан промежуточный пункт тропосферной радиорелейной линии сети «Север».

Быстрые темпы промышленного развития районов Сибири и Крайнего Севера требуют опережающего и комплексного развития различных видов связи. В частности, от тропосферной радиолинии требуется не только увеличение пропускной способности магистралей, но и улучшение качества каналов. С этой целью принято решение о реконструкции сети «Север». Для повышения экономической эффективности реконструкции решено было использовать существующие капитальные сооружения, включая антенны и источники электропитания. С учетом этих решений в 1980 г. закончена разработка 120-канального комплекса тропосферной радиорелейной аппаратуры нового поколения ТР-120.

Для этого комплекса создана новая аппаратура для борьбы с замираниями сигнала «Сатурн», в которой параллельный составной сигнал подвергается автокорреляционной обработке. Для повышения помехозащищенности коррелятора опорное колебание проходит через гребенчатый узкополосный фильтр. Основной за-

Рис. 1. Промежуточный пункт тропосферной радиорелейной линии сети <гС?вер»

дачей при разработке аппаратуры- «Сатурн» было устранение эффекта перемножения шумов, который наблюдался в аппаратуре «Аккорд», используемой в комплексе «Горизонт-М». Решение этой задачи позволило улучшить пороговый уровень ЧМ приемника и обеспечить оптимальное сложение элементов составного сигнала.

Аппаратура «Сатурн» является своеобразным регенеративным устройством (рис. 2), колебания на выходе которого появляются только при подаче на его вход сигнала и зависят от вида входного сигнала. Цепь обратной связи состоит из полосового (ПФ) и режекторного (РФ) фильтров, ограничителя (Огр), смесителя (См1) и гребенчатого фильтра (ГФ), которые служат для формирования опорного сигнала. В цепи прямой связи включена линия задержки (JI3). Смеситель (См2) представляет собой коррелятор, в котором обрабатывается составной сигнал. Порогопо- нижающее устройство - следящий гетеродин (СГ)-служит для снижения порогового уровня ЧМ приемника и одновременно является интегратором для коррелятора.

В состав аппаратуры TP-120 входят два передающих устройства, выполненных на клистронах с воздушным охлаждением, приемные антенны и контрольно-измерительное оборудование. Мощный усилитель выполнен на прямопролетном четырехрезона- торном клистроне с воздушным охлаждением. Система управления блокировки и сигнализации обеспечивает дистанционное управление передатчиком и отображение его состояния на контрольном табло и пульте.

В каждом передатчике формируется сигнал, состоящий из трех эквидистантно разнесенных по частоте на F Kop поднесущих, модулированных по частоте одним сообщением. Центральные поднесу- щие передатчиков имеют расстройку AF=3F KO p. Сигнал от каждого передатчика поступает в свой волноводный тракт и излучается антенной. Формирование составного сигнала путем сложения сигналов от двух передатчиков в свободном пространстве позволяет экономичнее использовать полосу частот, выделенную для системы связи, а также принимать сигналы двух передатчиков одним приемником и обрабатывать их в одном корреляторе «Сатурн». Для согласования выхода передатчика со входом волноводного тракта служит развязывающее устройство. Антенны аппаратуры TP-120 имеют площадь 400 и 900 м 2 и коэффициенты усиления 43 и 47 дБ соответственно. Предварительная развязка приемного и передающего сигналов осуществляется в селекторе поляризации. Уровень ослабления - около 20 дБ.

Принятый составной сигнал от антенны по волноводным трактам поступает на входы двух малошумящих приемников, представляющих собой двухкаскадные усилители СВЧ. Первый каскад, работающий на «отражение», - параметрический усилитель с генератором накачки на диоде Ганна, второй - транзисторный усилитель СВЧ. Шумовая температура приемника 200 К.

После автокорреляционной обработки сигнал демодулируется, групповой сигнал поступает на пульт, где происходит разделение многоканального сообщения и сигналов служебных каналов. Аппаратура ТР-120 обеспечивает эквивалентную кратность разнесенного приема не менее 10 на трассе 300…350 км, что не только гарантирует выполнение норм, установленных ЕАСС для телефонных каналов, но и позволяет передавать по этим каналам телеграфные сигналы с высокой достоверностью. Введение в состав станции вспомогательных устройств существенно упрощает ее эксплуатацию, позволяет вести дистанционный контроль с документальной фиксацией на главной станции.

Установка аппаратуры ТР-120 на сети «Север» повысит ее пропускную способность до 120 каналов и обеспечит 800 тысяч дополнительных каналокилометров линий связи. Для однопролет- ных линий с длиной участка 600…700 км разработан 12-каналь- ный вариант аппаратуры ДТР-12. Эта аппаратура была использована в 1981 г. для создания линии прямой тропосферной связи между СССР и Индией. Отличительной особенностью этой линии явдяется не только большое расстояние между пунктами Санглок (СССР) и Чарар-и-Шариф (Индия) - 699 км, но и расположенная между ними горная гряда Гиндукуш, создающая значительную зону закрытия на трассе (эквивалентное расстояние участка чисто тропосферного рассеяния около 1000 км). Для обеспечения надежной работы пришлось использовать отдельные вершины этой гряды в качестве естественных клиновидных дифрагирующих препятствий, что привело к увеличению сигнала на трассе на 6… 10 дБ по сравнению с тропосферным сигналом, ослабление которого на трассе превышает 280 дБ. На каждой станции установлены две разнесенные в пространстве антенны индийского производства с площадью 900 м 2 и коэффициентом усиления 48 дБ. Линия работает в диапазоне 800… 1000 МГц и обеспечивает организацию 12 стандартных каналов тональной частоты (предусмотрена возможность увеличения их числа до 24), каждый из которых может быть использован для передачи бинарной информации со скоростью 2400 бит/с или для организации 17 каналов тонального телеграфирования.

В аппаратуре ДТР-12 применяется частотная модуляция сигнала с эффективной девиацией частоты 150 кГц на канал и частотное разделение каналов. Спектр 12 каналов тональной частоты расположен в полосе частот 12…60 кГц. На частоте 84 кГц организован канал служебной связи. Мощность на выходе передающего устройства, равная 10 кВт, создается суммированием мощностей двух 5-кВт передатчиков. В каждом направлении связи работают два передающих устройства на разнесенных частотах. Сигналы двух передающих устройств принимаются двумя пространственно-разнесенными антеннами, подключенными к двум приемным устройствам. В приемном устройстве используется ма- лошумящий транзисторный усилитель с Г Ш =ЮО К. Медианная мощность шести копий составного сигнала на входе каждого приемного устройства составляет -138 дБВт. При приеме столь слабого, подверженного интерференционным замираниям сигнала особое значение приобретает эффективность обработки принятых копий сигнала. С выходов двух приемных устройств 12 копий сигнала поступают в аппаратуру «Сатурн», где автоматически приводятся к одной частоте, фазируются и суммируются, причем вклад каждой копии в суммарный сигнал пропорционален ее амплитуде.

Система «Сатурн» позволяет эффективно бороться с замираниями сигнала на этой сверхдальней тропосферной линии. Аппаратура ДТР-12 имеет высокую надежность - выход из строя любого полукомплекта не приводит к прерыванию связи, а лишь уменьшает вдвое кратность разнесенного приема.

В последние годы во всех развитых странах мира пересматривается роль тропосферных средств связи в общей системе связи. Если ранее тропосферные радиолинии использовались в основном как магистральные средства связи, то в настоящее время при наличии развитых спутниковых систем с большой пропускной способностью они выступают в качестве резервных линий, а также средств внутризоновой и местной связи. Большой интерес проявляется к различным модификациям мобильных тропосферных средств, используемым для ведомственной связи. В СССР разработан и находится в эксплуатации целый ряд таких средств. В настоящее время заканчивается разработка аппаратуры контейнерного типа для внутризоновой связи. Эта аналого-цифровая аппаратура обеспечит на расстоянии 150…200 км передачу в аналоговом режиме 12 стандартных каналов тональной частоты, в цифровом - бинарного потока со скоростью 512 кбит/с. Передача информации в цифровой форме позволяет повысить эффективность тропосферных линий при использовании помехоустойчивого кодирования в сочетании с декорреляцией ошибок.

Расчеты показывают, что в районах Крайнего Севера затраты на сооружение внутризоновых тропосферных линий на аналого- цифровой аппаратуре в несколько раз ниже, чем при использовании оборудования радиорелейных линий прямой видимости. И, что особенно важно, время, необходимое для сооружения тропосферных радиорелейных линий контейнерного типа, значительно меньше времени, требуемого для реализации других видов многоканальной связи.

ДНЕПРОПЕТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Реферат

«Положение и перспективы развития радиорелейной и тропосферной связи»

студент XXXXXX

Проверил:

преподаватель: XXXXXX

Днепропетровск

Введение в раздел

Развитие современной техники привело к необходимости быстрого и точного решения задач управления и координации с учетом событий, происходящих на больших расстояниях от центров управления. При этом резко возросла роль связи не только в схеме «человек-человек», но и для передачи данных в схеме, соединяющей между собой две электронных машины.

Характер в этом случае обуславливает особые требования к тракту: во-первых, - повышение пропускной способности систем связи, и, во-вторых, - увеличение требований к надежности и качеству передачи.

Особенность использования радиорелейной и тропосферной связи является применение УКВ диапазона, в котором они работают.

Первое преимущество состоит в том, что в диапазоне УКВ имеется возможность применения антенн с большой направленностью при малых габаритах их. Это уменьшает взаимные помехи между станциями и дает возможность использовать передатчики малой мощность.

Второе преимущество – в том, что в диапазоне УКВ может быть передан широкий спектр частот. Это дает возможность передавать на одной несущей частоте сигналы большого числа каналов. Современные линии строятся с расчетом на передачу от одного-двух до тысячи т более телефонных сообщений.

Третьим преимуществом диапазона УКВ является то обстоятельство, что в этом диапазоне весьма мало влияние различного рода помех. На более высокочастотной части диапазона линии меньше подвержены помехам, т.к. с одной стороны, вероятность появления помех в этом диапазоне меньше, а с другой стороны направленность антенн выше а, следовательно, меньше вероятность проникновения помехи в приемник. На более низких частотах в области метровых волн вероятность появления помех от системы зажигания двигателей внутреннего сгорания или индустриальных и атмосферных помех велика, а направленность антенн низка. Поэтому качество каналов таких линий обычно ниже.

1. Радиорелейная связь. Основные понятия.

Под радиорелейной связью понимают радиосвязь, основанную на ретрансляции радиосигналов дециметровых и более коротких волн станциями, расположенными на поверхности Земли. Совокупность технических средств и среды распространения радиоволн для обеспечения радиорелейной связи образует радиорелейную линию связи.

Земной называют радиоволну, распространяющуюся вблизи земной поверхности. Земные радиоволны короче 100 см хорошо распространяются только в пределах прямой видимости. Поэтому радиорелейную линию связи на большие расстояния строят в виде цепочки приемно-передающих радиорелейных станций (РРС), в которой соседние РРС размещают на расстоянии, обеспечивающем радиосвязь прямой видимости, и называют ее радиорелейной линией прямой видимости (РРЛ).

Рисунок 1.1 – К пояснению принципа построения РРЛ

Классификация радиорелейных линий связи.

• В зависимости от первичной сети ЕАСС различают:
• Магистральные РРЛ
• Внутризоновые РРЛ
• Местные РРЛ.
• В зависимости от способа формирования ГС различают аналоговые и цифровые РРЛ. Аналоговые РРЛ в зависимости от способа объединения (разделения) электрических сигналов и метода модуляции несущей различают:
• РРЛ с ЧРК
• ЧМРРЛ с ФИМ-АМ
• В зависимости от числа N организуемых каналов ТЧ:
• Малоканальные - N £ 24
• Со средней пропускной способностью - N = 60 ... 300
• С большой пропускной способностью-N = 600 ... 1920.

• Цифровые РРЛ классифицируют по способу модуляции несущей:
• ИКМ-ЧМ
• ИКМ-ФМ
• и другие
• В зависимости от скорости передачи двоичных символов В :
• с малой пропускной способностью - В<10 Мбит/с
• со средней пропускной способностью - В=10...100 Мбит/с
• с высокой пропускной способностью - В>100 Мбит/с

1.1. Некоторые виды используемых станций и их параметры

Радиорелейная станция Р-415

РРС Р-415 предназначена для создания временных быстроразвертываемых малоканальных радиорелейных линий связи. Радиостанция допускает встречную работу в радиолинии с радиорелейной станцией типа Р-405М. По условиям эксплуатации станция может быть установлена в автомобилях, самолетах, вертолетах. РРС изготавливается в шести вариантах, отличающихся количеством и типом приемопередатчиков (Н, В, НВ) и напряжением питания (27 В, 220 В 50 Гц/27 В).

Рисунок 1.1.1 – Внешний вид станции Р-415

Р-415 обеспечивает следующие режимы работы:

• режим внутреннего уплотнения, при котором обеспечивается одновременная работа по двум телефонным и двум телеграфным каналам;
• режим внешнего уплотнения аппаратурой типа “Азур” по трем оперативным и одному служебному телефонным каналам;
• режим внешнего уплотнения аппаратурой передачи данных со скоростью 12-4 8 кБит/с;
• режим дистанционного управления КВ или УКВ радиостанциями;
• симплексный режим, при котором обеспечивается работа по одному из телефонных каналов с повышенной девиацией частоты;
• режим автоматизированного контроля, обеспечивающий определение неисправного блока.

Технические данные

Pадиорелейная станция Р-419С

РСР-419 С предназначена для организации самостоятельных радиорелейных и кабельных линий связи, а также для ответвления каналов от многоканальных радиорелейных, тропосферных и проводных линий связи на стационарных объектах связи. Станция имеет семь вариантов исполнения, отличающихся комплектацией (количество приемопередатчиков, наличие блока сопряжения, типы антенных устройств),

Рисунок 1.1.2 – Внешний вид станции Р-419С

ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ

Радиорелейная станция Р-419А

ТРРЛ «Север» — бывшая советская система линий связи, созданная для обеспечения связью отдалённых регионов страны. Линия имела протяжённость 13 200 километров и состояла из 46 тропосферных радиорелейных станций (ТРРС), расположенных большей частью вдоль побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов и крупнейших сибирских рек: Обь, Енисей и Лена. Линия связи была развернута в конце 60-х годов и обеспечивала связью воинские части, администрацию и население Крайнего Севера и Дальнего Востока на территории, составляющей 60% площади России. Система состояла из 7 линий и имела 2 узла, в подчинении у которых находились остальные центры и станции. Это была сеть радиорелейных станций, расположенных друг от друга на расстоянии 120-450 км и представляющих собой автономные военные городки, которые самостоятельно решали вопросы обеспечения электроэнергией и теплом, эксплуатации техники, жизнеобеспечения и доставки необходимых грузов.

В середине прошлого века был открыт новый механизм распространения дециметровых волн на дальние расстояния — тропосферное рассеивание. Исследования, проведенные в США, Англии и СССР, показали возможность создания многоканальных тропосферных РРЛ (ТРРЛ), в которых, в отличие от РРЛ прямой видимости, длина пролета между соседними станциями может доходить до 400-800 километров. Для экономически и стратегически важных районов Сибири и Дальнего Севера с весьма низкой плотностью населения и слабым развитием всех видов связи строительство ТРРЛ в середине 50-х годов было чрезвычайно важным и перспективным.

В конце 50-х годов была разработана 60-канальная аппаратура ТРРЛ первого поколения «Горизонт-M», где сигналы многоканальной телефонии передавались с использованием частотной модуляции и применялся четырехкратный разнесенный прием (двукратный по частоте и двукратный по пространству). Радиорелейная линия работала в диапазоне частот 2 ГГц. На этом оборудовании была построена линия связи «Север», обеспечивающая надежной телефонной связью населенные пункты СССР, расположенные за Полярным кругом, в районах Камчатки и Дальнего Востока.

До того времени весьма ненадежная связь поддерживалась с ними с помощью двух- и четырехканальных KB линий связи или, в некоторых случаях, с помощью линий связи ионосферного и метеорного рассеяния.

2. Большие расстояния, вечная мерзлота и суровый климат не позволяли проложить кабельную линию связи.

3. Обычная связь УКВ диапазона была не способна покрыть большие расстояния. А спутниковая связь в то время еще только зарождалась.

4. Станция была оборудована дизель-генераторными установками и функционировала автономно.

5. Размеры зеркала антенны 30х30 метров. На каждое направление установлено 2 антенны.

6. С развитием систем спутниковой связи ТРРЛ стала существенно уступать им.

7. У тропосферной линии связи было множество недостатков. Во-первых это очень существенное ослабление сигнала в несколько сотен раз, а во-вторых существовала проблема позиционирования приёмных антенн — в зависимости от состояния тропосферы передаваемый сигнал мог существенно смещаться.

8. Дальность тропосферной загоризонтной линии связи «Горизонт» составляет 250-500 километров. Принципом функционирования этой системы является свойство отражения радиоволн от верхних слоев атмосферы (на высоте 10-12 километров).

9. Станция расположена в 12 километрах от Салехарда на Восток.

10. «Чайка» была расформирована в декабре 2000 года.

Эксплуатация всей системы ТРРЛ «Север» была прекращена в 2003 году. Теперь связь с отдаленными регионами обеспечивается с помощью спутниковой связи. А антенны продолжают стоять, вывезти их на металлолом банально дорого и нецелесообразно, ведь до ближайшего сталеплавильного завода нужно проехать несколько сотен километров по зимникам.

В процессе экспедиции «Город на полярном круге» , мы побывали на узловой станции «Чайка», которая обслуживала две линии: ТРРЛ-60 «Серов - Воркута» и ТРРЛ-103 «Воркута - Анадырь». Узловая станция «Чайка» работала на три направления: на юге - «Сокол» (пос. Березово) - 305 км, на востоке - «Кама» (мыс Каменный) - 351 км, на севере - «Патриот» (пос. Мульда) - 172 км. Отсюда же начиналась 103-я линия, которая заканчивалась на Чукотке в Анадыре.

В середине прошлого века был открыт новый механизм распространения дециметровых волн на дальние расстояния - тропосферное рассеивание. Исследования, проведенные в США, Англии и СССР, показали возможность создания многоканальных тропосферных РРЛ (ТРРЛ), в которых, в отличие от РРЛ прямой видимости, длина пролета между соседними станциями может доходить до 400-800 километров. Для экономически и стратегически важных районов Сибири и Дальнего Севера с весьма низкой плотностью населения и слабым развитием всех видов связи строительство ТРРЛ в середине 50-х годов было чрезвычайно важным и перспективным.

В конце 50-х годов была разработана 60-канальная аппаратура ТРРЛ первого поколения «Горизонт-M», где сигналы многоканальной телефонии передавались с использованием частотной модуляции и применялся четырехкратный разнесенный прием (двукратный по частоте и двукратный по пространству). Радиорелейная линия работала в диапазоне частот 2 ГГц. На этом оборудовании была построена линия связи «Север», обеспечивающая надежной телефонной связью населенные пункты СССР, расположенные за Полярным кругом, в районах Камчатки и Дальнего Востока.

До того времени весьма ненадежная связь поддерживалась с ними с помощью двух- и четырехканальных KB линий связи или, в некоторых случаях, с помощью линий связи ионосферного и метеорного рассеяния.

2. Большие расстояния, вечная мерзлота и суровый климат не позволяли проложить кабельную линию связи.

3. Обычная связь УКВ диапазона была не способна покрыть большие расстояния. А спутниковая связь в то время еще только зарождалась.

4. Станция была оборудована дизель-генераторными установками и функционировала автономно.

5. Размеры зеркала антенны 30х30 метров. На каждое направление установлено 2 антенны.

6. С развитием систем спутниковой связи ТРРЛ стала существенно уступать им.

7. У тропосферной линии связи было множество недостатков. Во-первых это очень существенное ослабление сигнала в несколько сотен раз, а во-вторых существовала проблема позиционирования приёмных антенн - в зависимости от состояния тропосферы передаваемый сигнал мог существенно смещаться.

8. Дальность тропосферной загоризонтной линии связи «Горизонт» составляет 250-500 километров. Принципом функционирования этой системы является свойство отражения радиоволн от верхних слоев атмосферы (на высоте 10-12 километров).

9. Станция расположена в 12 километрах от Салехарда на Восток.

10. «Чайка» была расформирована в декабре 2000 года.

Эксплуатация всей системы ТРРЛ «Север» была прекращена в 2003 году. Теперь связь с отдаленными регионами обеспечивается с помощью спутниковой связи. А антенны продолжают стоять, вывезти их на металлолом банально дорого и нецелесообразно, ведь до ближайшего сталеплавильного завода нужно проехать несколько сотен километров по зимникам.