Главная Радиорелейная связь



щестаенно изменяет высоту перензлучающего объема и соответственно значение А/*.

Угловое разнесение. Разнесение но углу осуществляется с помощью антенны, имеющей два или несколько облучателей. Каждый облучатель формирует свою диаграмму направленности так, чтобы главные лепестки диаграмм на правленности были разведены в пространстве на некоторый угол (р. Разнос главнБ1Х лепестков может быть сделан либо в горизонтальной, либо в вертикальной плоскости (рис. 10.16). Угловое разнесение, в принципе, аналогично пространственному. По сравнению с пространственным разнесением в данном случае требуется только одно антенное зеркало, но вследствие выноса облучателей из фокуса средине уровни разнесенных сигналов снижаются. Угловое разнесение целесообразно в основном для антенн с узким главным лепестком диаграммы направленности. При узких лепестках диаграммы уровень сигнала в ветвях разноса падает незначительно. При угловом разнесении в вертикальной плоскости раднус корреляции оказывается меньше, чем при разнесении в горизонтальной плоскости. Опыты, проведенные на трассах длиной несколько сотен километров, с антеннами, имеющими ширину главного лепестка ,р=0,ЗГ, показывают следующее. В случае сдвоенного приема оптимальный угол разнесения ф должен быть примерно равен р. Прн этом условии разнесенные сигналы оказываются практически некоррелированными. Коэффициент корреляции в среднем получается равным 0,6. В каждой ветви разноса уровень полезного сигнала уменьшается на 1-4 дБ (в зависимости от плоскости разноса). В остальном характеристики сигналов (стандартное отклонение медленных замираний,, рэлеевское распределение быстрых замираний и т. д.) можно считать неизменными.

Список литературы

1. Дальнее тропосферное распространение ультракоротких волн/Под ред. Б. А. Введенского, М. А. Колосова, А. И. Калинина и Я. С. Шнфрнна. М.: Сов. радио, 1965.

2. Калинин А. И., Троицкий В. Н., Шур А. А. Исследования дальнего тропосферного распространения УКВ. - В кн.: Распространение радиоволн. М.: Наука, 1975.

3. Калинин А. И., Троицкий В. Н., Шур А. А. Уточненный метод расчета уровней сигнала иа тропосферных радиолиниях. - Электросвязь, 1975, № 12, с. 31-36.

4. Троицкий В. Н., Шур А. А. Исследование несимметричных антенн на тропосферных радиолиниях. - Электросвязь, 1976, № 7, с. 42-44.

5. Статистические характеристики сигналов дециметровых волн на расстоянии свыше 1000 км. - Радиотехника, 1977, .Nb 2, с. 90-91. Авт.: Калинин А., И., Петрушко Ю. И., Троицкий В. Н., Шур А. А. .

6. Троицкий В. Н. Эффективность углового разнесенного приема при ДТР. - Электросвязь, 1972, № 9, с. 20-27.

7. Шур А. А. Характеристики сигнала на тропосферных радиолиниях. М.: Связь, 1972.

8. Шур А. А. Влияние земли на корреляцию Сигналов при пространственно разнесенном приеме ультракоротких волн. - Электросвязь, 1968, № 11, с. 12-16.

Тропосферные радиорелейные линии ♦

11.1. ОСОБЕННОСТИ ТРОПОСФЕРНЫХ РРЛ

Радиорелейные лннин, использующие эффект дальнего тропосферного распространения УКВ, называются тропосферными радиорелейными линиями (ТРРЛ). Соседние станции ТРРЛ обычно располагаются на расстоянии 200- 300 км. При некоторых благоприятных условиях эти расстояния могут бытЪ увеличены до 300-500 км. Возможность перекрывать такие большие расстояния является основным преимуществом ТРРЛ [1].

Как показано в гл. 10, затухание сигнала иа участке ТРРЛ велико - 200 дБ и более, сигнал в месте приема имеет многолучевый характер и подвержен случайным флуктуацням (замираниям). Поэтому на ТРРЛ применяются передатчики большой мощностн - от нескольких сотен ватт до десятков киловатт, остронаправленные антенны с раскрывом в несколько десятков метров (коэффициент усиления таких антенн достигает 45-50 дБ).

Все же н этого оказывается недостаточно, так как средний уровень сигнала на входе приемника, представляющий собой сумму большого числа компонентов, оказывается малым. Поэтому на ТРРЛ широко применяются мало-шумящне усилители СВЧ, порогопоннжающие устройства, а также используется техника разнесенного приема н другие методы борьбц с быстрыми интерференционными замираниями.

Пропускиай способность ТРРЛ обычно составляет 12-60 каналов ТЧ. Максимальная емкость радиоствола ТРРЛ в некоторых случаях моЖет достигать 120 каналов.

На ТРРЛ, так же как и на РРЛ прямой внднмости, применяются три типа станций: оконечная, промежуточная и узловая (или станция с ответвлением). Особенности построения станций ТРРЛ следующие:

1. Для повышения качества, устойчивости и надежности связи иа всех станциях линий обязательно используется разнесенный прием: сдвоенный, счетверенный или большей кратности.

2. Поскольку на ТРРЛ, как правило, соседние станции удалены друг от друга на значительные расстояния, то почти на каждой промежуточной станции производятся демодуляция н повторная модуляция сигнала для выделения некоторого числа каналов ТЧ.

Система телеобслуживания на ТРРЛ не применяется, и на всех станциях имеется обслуживающий персонал. Это вызвано невозможностью быстрой доставки иа станцию в случае аварии ремонтно-восстановительной бригады из-за больших расстояний и отсутствия дорог.

На рис. 11.1 показаны упрощенная структурная схема и примерный состав оборудования одного из возможных вариантов промежуточной станции ТРРЛ при счетверенном приеме с пространственным и частотным разделением сигналов.

В комплект промежуточной стаицнн входят четыре антенны {At, Лг, Аг, Ai) с фидерными трактами и разделительными фильтрами (РФ), четыре передатчика (Пд), восемь приемников (Пр), устройства сложения сигналов (Сл). При этом для передачи в разных направлениях используется разная поляризация радиоволи {СП на рнс. 11.1) (вертикальная или горизонтальная).

Связь в направлении А осуществляется с помощью четырех приемников - Пр1, Прг, Прз, Hpi, подключенных к двум разнесенным в пространстве антеннам Ai и Лг через разделительные фильтры. Каждая пара приемников Пр1, Прг и Прз, Яр4 принимает сигналы от двух антенн на своей фиксированной частоте /» и fs. Принятые сигналы сначала попарно складываются в устройствах сложения Cai и Сл-г, а затем еще раз складываются в устройстве сложения Слз. Суммарный сигнал демодулируется и выделенный, например, групповой



телефонный сигнал ностунает иа аппаратуру частотного разделения каналов (ЧРК), где в случае необходимости выделяется соответствующее число индивидуальных телефонных каналов либо осуществляется передача группового спектра транзитом иа общий частотный модулятор (4Mi) двух передатчиков ndi и Пдг, работающих иа частотах /i и Ь и подключенных к антеннам Аг и Ai. Точно такая же схема применяется для связи и в направлении Б.


Рис. 11.1. Упрощенная структурная схема варианта построения промежуточной станции ТРРЛ

Приведенная на рнс. П.1 схема станции соответствует организации на ТРРЛ двух независимых стволов на разных частотах. При этом обеспечивается и резервирование аппаратуры, так как при повреждении оборудования одного из стволов связь полностью ие прерывается и может осуществляться по второму стволу прн сдвоенном приеме, однако качество каналов при этом ухуд-щается.

Электропитание оборудования станций ТРРЛ может осуществляться либо от линий электропередачи (ЛЭП), либо от автономных источников питания, в. качестве которых используются, например, автоматизированные дизель-геиера-ториые установки тина ДГА-48 [1]. тт, тт i.vvn

План распределения частот. При организации связи но стволу ТРРЛ МКлР рекомендует (Рекомендация 388) [2] учитывать некоторые специфические условия работы таких линий:

высокая излучаемая мощность передатчиков и большие расстояния, иа которые распространяются УКВ сигналы, могут привести к серьезным помехам другим радиосредствам и собственным станциям иа расстоянии до 1000 км;

наличие передатчиков большой мощности и очень чувствительных приемников иа одной станции ТРРЛ приводит к необходимости защиты от местных помех, что достигается правильным выбором частот аппаратуры стволов.

На ТРРЛ, как правило, применяют четырехчастотный план частот.

При приеме разнесенных но частоте сигналов один высокочастотный ствол ТРРЛ образуется параллельным соединением двух стволов, работающих иа разных частотах, поэтому число рабочих частот вдвое больше, чем иа РРЛ прямой видимости: для четырехчастотной системы необходимы восемь рабочих частот.

Необходимость применения передатчиков большой мощности и высокочувствительных приемников, работающих на общую антенну, требует хорошей раз-

вязки между ними. Действительно, разность между уровнями мощности передатчика [например, для отечественной аппаратуры «Горизонт» [4] мощностью 35 дБВт (3 кВт)] и чувствительности приемника (порядка -130-135 дБ) достигает 170 дВВт. Такую развязку получают при одновременном использовании ортогональной поляризации волн в антенне и применении полосовых фильтров с хорошими избирательными свойствами. Для упрощения фильтров разность частот приема и передачи в одной антенне должна быть достаточно велика. МККР рекомендует (Отчет 286) разнос частот передаваемых и принимаемых сигналов в одной антенне порядка 40 МГц для систем, работающих иа частотах ниже 1000 МГц, и порядка 80 МГц для систем, работающих иа частотах выше 1000 МГц. Разнос частот передаваемых и принимаемых сигналов в разных антеннах на одной станции может быть порядка 25 и 35 МГц соответственно.

При неблагоприятных условиях распространения иа ТРРЛ возможен прием сигналов от станции, находящейся на расстоянии трех интервалов от данной. Для устранения этих помех трасса ТРРЛ выбирается зигзагообразной.

Параметры каналов ТЧ. Высокочастотный ствол ТРРЛ в зависимости от тина и назначения линии может уплотняться 12, 24, 60 и 120 каналами Т,Ч. Специфическими особеиностями качества телефонных каналов ТРРЛ являются повышенный уровень тепловых и переходных щумов, быстрые изменения уровня шумов во времени и повышенная нестабильность остаточного затухания.

В Рекомендации 396-1 МККР определяется гипотетическая эталонная цепь для ТРРЛ, длина которой составляет 2500 км. Причем, в отличие от РРЛ Прямой видимости, гипотетическая эталонная цепь ТРРЛ не обязательно должна разделяться на участки одинаковой длины, поскольку длина каждого участка такой линии существенно зависит от местных условий и может значительно изменяться (например, от 100 до 400 км).

В рекомендациях МККР {2] (Рекомендация 397-3) для ТРРЛ определяется допустимое значение средиеминутной псофометрической мощности шума, измеренной на выходе стандартного канала ТЧ. При этом указывается, что оиа может превыщать 25 000 пВт в течение не более 20% времени любого месяца, и 63 000 нВт в течение не более 0,5%- Однако среднеминутная мощность для ТРРЛ неполностью характеризует качество каналов ТЧ. Вследствие быстрых интерференционных замираний сигнала уровень шума на выходе канала ТЧ подвержен сильным колебаниям и в отдельные короткие отрезки времени (секунды и доли секунды) возможны резкие «выбросы» шума. Это хорошо видно на риа 11.2, где показан образец записи уровня шума. Даже при относительно небольшой средиеминутной мощности такие выбросы щума сильно мешают



О 10 20 за 0 SO ео

Рис. 11.2. Образец записи уровня шума на ленте самописца

разговору абонентов, а при вторичном уплотнении канала ТЧ сигналами тонального телеграфа или бииариой информации сущестаенно снижается достоверность передачи.

Для РРЛ прямой видимости существуют весьма жесткие нормы иа изменения остаточного затухания. Для ТРРЛ таких норм пока не существует. Однако следует иметь в виду, что нестабильность остаточного затухания не только вызывает изменение громкости иа стороне абонента, но и может привести к



самовозбуждению канала. Кроме того, эта нестабильность снижает качество передачи при вторичном уплотнении телефонного канала сигналами тонального телеграфа или бинарной информации. Поэтому при проектировании ТРР,П обычно стремятся максимально ослабить нестабильность остаточного затухания, вызываемую линейными искажениями сигнала при многолучевом распространении. Нестабильность остаточного затухания растет с ростом средней частоты телефонного канала в групповом спектре. Применение разнесенного приема ее существенно уменьшает.

Для примера на рис. П.З приведены статистические характеристики остаточного затухания в групповом тракте ТРРЛ.

Рис. П.З. Статистические характеристики изменения остаточного затухания на одном интервале линии. По оси абсДисс отложен процент времени, в течение которого остаточное затухание превышает значение, указанное на осн ординат:

/ - одинарный прием; 2 - сдвоенный прием; 3 - счетверенный прием; /-552 кГц


0M\95i2 5 W 703050

80Э095/ЗЭ% %

Изменения фазы сигнала в телефонном канале при передаче речевых сообщений не имеют значения. Однако эти изменения снижают устойчивость связи при вторичном уплотнении телефонного канала сигналами телеграфа или бинарной информации. Особенно существенны эти флуктуации при передаче по телефонному каналу ТРРЛ каких-либо опорных синхронизирующих сигналов: Сигналов систем радионавигации, точного времени и т. п.

Многолучевое распространение радиоволн вызывает неравномерность частотной и нелинейность фазовой характеристик интервала ТРРЛ. Поэтому при передаче по ТРРЛ сигнала с ЧМ неизбежно возникают нелинейные искажения передаваемого сообщения. Мгновенные значения аелинейных переходных шумов, вызываемых многолучевой структурой сигнала, значительны. Уровень переходных шумов претерпевает как быстрые, так и медленные изменения, причем наибольшие шумы наблюдаются в верхних каналах. Кратковременные всплески этих шумов связаны с быстрыми замираниями, а медленные - с медленными замираниями.

11.2. ПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

Передатчики ТРРЛ имеют мощность от 1 до 10 кВт [1]. Иногда используют передатчики и большей мощности-до 20 и даже 50 кВт [7]. Этим они сильно отличаются от передатчиков обычных РРЛ. Необходимая мощность передатчика зависит от длины участка, размеров антенн, чувствительности приемников, объема и типа передаваемой информации. На коротких участках могут применяться передатчики мощностью 1-3 кВт, а на более длинных -10, 20 и даже 50 кВт.

Столь значительные мощности в диапазоне СВЧ обеспечивают пролетные миогорезонаторные клистроны. Такие клистроны имеют коэффициент усиления около 30 дБ и КПД около 30%. Обычно на ТРРЛ применяют четырех-резонаторные клистроны. В отечественной аппаратуре чаще всего применяют клистроны типа КУ-308, которые работают с принудительным водяным охлаждением коллектора н резонаторов, обеспечивая выходную мощность 1-3 кВт Для их охлаждения требуется поток жидкости около 20 л/мин при давлении порядка 1-1,5 атм.

Для фокусировки луча применяется одна фокусирующая катушка с равномерной намоткой по всей длине резонаторного узла. Ускоряющее напряжение на коллекторе равно 9 кВ, коэффициент усиления - 40 дБ, КПД-около

30%.

В аппаратуре .ТРРЛ применяется также клистрон типа КУ-301, который обеспечивает выходную мощность до 10 кВт. Этот клистрон имеет значительно большие размеры и систему магнитной фокусировки, состоящую из пяти катушек, установленных равномерно вдоль резонаторного узла.

Параметры некоторых усилительных клистронов приведены в табл. 11.1.

ТАБЛИЦА 11.1

Параметры некоторых типов усилительных клистронов

Характеристика

КУ-301

КУ-304 [9]

КУ-30&

Рабочая частота нлн диапазон частот, ГГц

0,8-1

0, 84-0, 86

0,8-1

Выходная мощность, кВт

Усиление, дБ

Ширина полосы, МГц

КПД, %

30-35

30-35

Напряжение коллектора. кВ

Длина, м

Масса, кг

Режим раСоты для всех типов клистронов - непрерывный.

Коэффициент полезного действия клистронного усилителя существенно зависит от настронки предоконечного резонатора. В клистронах с четырьмя и более резонаторами предоконечный резонатор нельзя настраивать в резонанс на рабочую частоту, так как из-за отсутствия нагрузки в не.ч будут возбуждаться ВЧ колебания значительной амплитуды. Большие напряжения в зазоре резонатора приведут к пробоям и повреждению клистрона. Поэтому предоконечный резонатор обычно расстроен в сторону более высоких частот относительно средней частоты усиливаемой полосы. На рис. 11.4 приведены зависимости КПД и выходной мощности от напряжения на коллекторе для клистрона КУ-308.

кВт 2

г Вт

05 0,к

03 0,2 0,1

2 3

8 нВ

« - :J.ЯRHCll!;cл. ьь1хо.Пп>и oпllocти от no.iiio/m-oir к ипму М-):и;;г.с: и 1кг1буждг.--11ия; б - зависимость выходной мощности и ХПД от папряжешя -v.i коллекторе



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 [58] 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69


0.0278