Радиостанция, радиоузел и центры систем передачи информации

Система радиосвязи кроме источника и получателя сообщений (абонентов) включают в себя средства связи, которые обеспечивают передачу, прием и обработку сигналов.

Передающее устройство включает в свой состав технические средства между источником сообщений и средой распространения радиоволн. Кроме того, в его состав входят передающая часть оконечной аппаратуры, радиопередатчик и антенно-фидерная сис­тема.

Передающая часть оконечной аппаратуры служит для пре­образования сообщения в первичный электрический сигнал, кото­рый затем поступает на радиопередатчик.

Радиопередатчик осуществляет следующие операции:

— преобразует первичный электрический сигнал в высоко­частотный сигнал;

— формирует требуемое количество рабочих частот в задан­ном диапазоне;

— обеспечивает высокочастотному сигналу необходимую мощ­ность.

Формирование высокочастотных сигналов в заданном частот­ном диапазоне осуществляется, как правило, в возбудителе. Дальнейшее усиление сигнала до необходимого уровня обеспе­чивается с помощью усилителя мощности. Затем энергия высокочастотного сигнала от усилителя мощности пере­дается в антенну и излучается в свободное пространство в сто­рону приемного корреспондента.

Приемное устройство включает в свой состав технические средства между средой распространения радиоволн и получате­лем сообщений. В его состав входят антенно-фидерная система, радиоприемник и приемная часть оконечной аппаратуры.

Приемная антенна преобразует электромагнитные волны в вы­сокочастотный сигнал, который передается на вход радиоприемника.

Радиоприемник осуществляет следующие операции:

— выделяет высокочастотный сигнал, максимально подавляя помехи;

— усиливает высокочастотный сигнал до требуемого уровня;

— преобразует высокочастотный сигнал в первичный элект­рический сигнал.

При последнем преобразовании первичному электрическому сигналу придаются такие форма и уровень, которые обеспечива­ют надежную работу оконечных устройств получателя.

Радиоприемники последних поколений строятся по супергете­родинной схеме. В таких радиоприемниках посредством после­довательных преобразовании принятый высокочастотный сигнал переносится в область таких низких частот, при которых обеспечивается наилучшая обработка сигнала. Та часть радиоприемни­ка, которая осуществляет отмеченные выше частотные преобра­зования для всех предусмотренных видов сигналов, называется общим трактом. Оптимальная обработка каждого вида сигнала производится в отдельном тракте, который называется трактом вида сигнала или частным трактом.

Приемная часть оконечного устройства преобразует первич­ный электрический сигнал в сообщение.

В радиоприемных устройствах во всех его элементах предус­мотрены меры для обеспечения максимального отношения сиг­нал/помеха.

Борьба с помехами в антенне, например, ведется путем при­дания ей резонансных свойств и пространственной избиратель­ности. В общем и частных трактах радиоприемника обеспечива­ются все виды избирательности сигнала. В оконечных устройст­вах устанавливаются решающие схемы, которые позволяют на ба­зе анализа сигнала получить наибольший эффект.

В современных системах радиосвязь обычно бывает дуплек­сной, поэтому в каждом пункте радиосвязи устанавливают как передающее, так и приемное устройство. Объединенные совмест­но приемное и передающее устройства образуют комплекс техни­ческих средств, который называется радиостанцией.

Каждая радиостанция обладает определенными тактико-тех­ническими данными. Основными из них являются назначение радиостанции, диапазон рабочих частот, виды используемых сиг­налов, режимы работы, мощность передатчика, чувствительность приемника, дальность радиосвязи, принцип использования, мо­бильность, габариты и т. п.

С целью централизованного управления радиостанциями при обслуживании большого числа абонентов радиостанции могут объединяться в радиоузлы или центры радиосвязи.

Для ведения радиосвязи маломощными радиостанциями на небольшие расстояния могут создаваться стационарные или под­вижные приемо-передающие узлы радиосвязи. В случае же ве­дения радиосвязи на большие расстояния с помощью мощных радиостанций для обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС), а также удобства управления техническими средствами радиоприемные устройства объединяются в приемные центры, а радиопередающие устройства — в передающие центры. Как пра­вило, приемные центры располагаются в непосредственной бли­зости к получателям сообщений. Передающие центры, напро­тив, удаляются от приемных центров на значительные расстоя­ния, что вызывает необходимость применения специальных средств дистанционного управления - cистем телеуправления и телесигнализации (ТУ-ТС). Поэтому во всех современ­ных технических средствах систем радиосвязи предусматривает­ся возможность как местного, так и дистанционного управления.

Объединение нескольких радиотехнических систем образуют радиотехнические комплексы.

6.3. Основные требования, предъявляемые к системам радиосвязи и критерии их оценки

При оценке работы систем связи, прежде всего, предъявляют требования к достоверности и скорости передачи сообщений. Если достоверность определяет качество передачи, то скорость — ко­личество передаваемой информации в единицу времени.

Достоверность передачи в реальных системах радиосвязи оп­ределяется степенью искажения сигнала, т. е. тем, насколько принятый сигнал соответствует переданному. Достоверность зави­сят от показателей самой системы связи, условий работы, опре­деляемых видом и интенсивностью помех, соблюдения правил радиообмена и эксплуатации аппаратуры.

В технически грамотно спроектированной и правильно экс­плуатируемой системе радиосвязи искажения сигналов обуслов­лены только действием помех. Достоверность передачи сообще­ний в этом случае полностью определяется помехоустойчивостью системы радиосвязи.

Помехоустойчивость характеризует способность системы ра­диосвязи противостоять вредному действию помех при передаче сообщений. Помехоустойчивость зависит от способа кодирования и модуляции сигнала, метода приема и регистрации сигнала, от­ношения сигнал/помеха и т. п. Это основная проблема техники связи. С внедрением автоматизированных систем радиосвязи тре­бования к помехоустойчивости возрастают.

Эффективность системы радиосвязи может быть оценена ко­эффициентом использования канала

                                              ,                                   

где  — скорость передачи;

С — пропускная способность канала.

Дальность связи характеризуется максимальным расстоянием передачи информации при заданной достоверности. Дальность связи зависит от мощности передатчика, чувствительности прием­ника, типа и состояния линии связи, способа приема и передачи сигналов, направленности антенн, способов кодирования и т. д.

Скрытность связи представляет собой способность системы ра­ботать в режиме, который затрудняет эффективное обнаружение передаваемых сигналов и определение их основных параметров специальной аппаратурой.

Скрытность и помехоустойчивость совместно характеризует помехозащищенность системы радиосвязи от организованных по­мех, что особенно важно для военных систем связи.

Различают энергетическую, временную, частотную и органи­зационную скрытность.

Скорость передачи информации определяется количеством ин­формации, передаваемым в единицу времени с заданной вероят­ностью ошибки, и выражается в двоичных единицах в секунду (бит/сек)

                                                           

где  — длительность элементарной посылки;

m — основание кода.

Пропускная способность системы радиосвязи есть максималь­ная скорость передачи информации, которая может быть достиг­нута при условии, что канал радиосвязи не вносит искажений и ошибок.

Пропускная способность канала радиосвязи характеризует предельное значение скорости передачи при сколь угодно малой вероятности ошибки. Она в общем случае зависит от полосы пропускания канала F _к, превышения сигнала над помехой , типа помех и характера замираний. Пропускная способность канала, измеряемая двоичными единицами в секунду (бит/сек), определяется фор­мулой Шеннона

 

.

В реальных системах скорость передачи всегда меньше про­пускной способности канала ( < С).

Емкость канала радиосвязи позволяет судить о возможности передачи данного объема информации по данному каналу за вре­мя Т со сколь угодно малой вероятностью ошибки

.

Эксплуатационная надежность характеризуется способностью системы радиосвязи работать длительное время без отказов и быстро восстанавливаются при их появлении в процессе эксплуа­тации. Она может оцениваться вероятностью безотказной работы в течение времени T  при данных условиях эксплуатации.

Экономичность связи характеризует стоимость системы радиосвязи. Уменьшение затрат можно осуществить за счет стандар­тизации оборудования, многоцелевого использования аппаратуры и т. п.

Электромагнитная совместимость характеризует способность совместного функционирования системы с другими радиотехническими средствами.

Кроме приведенных выше информационно-технических пока­зателей системы радиосвязи имеют ряд конструктивно-эксплуата­ционных показателей таких, как объем и вес аппаратуры, энерге­тический КПД и др.