Частный тракт приема сигналов частотного телеграфирования

Тракт приема сигналов ЧТ (рис. 6.19) включает в свой сос­тав следующие элементы:

— первый усилитель-ограничитель (АО1);

— полосовой кварцевый фильтр (ПКФ), предназначенный для приема сигналов с определенным сдвигом частоты;

— второй усилитель-ограничитель (АО2);

— дискриминатор (Д).

Рис.6.19

Поскольку каждое радиоприемное устройство предназначено Для приема нескольких сигналов телеграфии с различными час­тотными сдвигами, то аналогичных трактов приема сигналов ЧТ будет несколько. Их отличие будет лишь в параметрах кварце­вых фильтров и дискриминаторов.

Структурная схема частных трактов приема сигналов ЧТ построена так, чтобы она совместно с общим трактом приемника обеспечила прием сигналов частотной телеграфии в режиме ШОУО. В этом случае процесс ослабления импульсных помех состоит в следующем. Известно, что импульсная помеха имеет длительность импульса меньше длительности телеграфной посыл­ки. Энергия помехи распределена в широком спектре частот, а энергия полезного сигнала—в сравнительно узком. Общий тракт приемника пропускает значительную часть помехи, практически не искажая форму импульсов. Ограничитель срезает импульс помехи, доводя его до уровня полезного сигнала. Стоящий после ограничителя узкополосный фильтр пропускает полностью спектр полезного сигнала и лишь часть спектра помехи. Поэтому на вы­ходе узкополосного фильтра энергия помехи оказывается меньше энергии полезного сигнала, в то время, как на входе приемни­ка энергия помехи могла превышать энергию сигнала. Второй усилитель-ограничитель окончательно устраняет амплитудную паразитную модуляцию сигнала и нормализует его уровень на входе дискриминатора. На выходе частотного дискриминатора об­разуются посылки постоянного тока. Для формирования прямо­угольных импульсов в частном тракте телеграфных сигналов обычно применяется усилитель постоянного тока (УПТ), схема симметрирования (СС) и триггер (ТГ).

Для слухового приема и контроля телеграфной работы в тракте может применяться смеситель и дополнительный пере­страиваемый гетеродин. После преобразования низкочастотный сигнал усиливается и подается на гнезда слухового приема и контроля.

Частный тракт приема сигналов ДЧТ от тракта приема сиг­налов ЧТ отличается тем, что здесь применяется четыре раздели­тельных фильтра и специальный дешифратор двухканальной работы.

Частные тракты приема сигналов ЧТ и ДЧТ конструктивно оформляются в виде отдельных блоков. Выбор требуемого вида сигнала осуществляется с помощью специального переключателя на передней панели блока. Кроме того, на переднюю панель вы­носятся и другие органы регулировки и контроля блока. Помимо местного управления в блоке приема сигналов ЧТ предусматри­вается также возможность его дистанционного управления.

В тех случаях, когда необходимо осуществлять прием многих сигналов с различными частотными сдвигами, частные тракты приема этих сигналов могут оформляться в виде нескольких от­дельных блоков.

Особенностью частных трактов приема сигналов ЧТ и ДЧТ является то, что именно в них предусматривается возможность осуществления сдвоенного приема. При сдвоенном приеме на­грузки дискриминаторов специальным образом соединяются меж­ду собой и образуют сравнивающее устройство принимаемых раз­несенных сигналов. Сравнивающее устройство вырабатывает уп­равляющее напряжение, которое запирает тот частный тракт приема сигналов ЧТ или ДЧТ, в котором уровень принимаемого сигнала меньше.

Системы ультракоротковолновой  

Радиосвязи

Системы радиорелейной связи

Характерной особенностью систем радиорелейной связи явля­ется возможность передачи большого объема различных видов информации на дальние расстояния с высокой достоверностью.

Радиорелейной связью называется особый вид дальней много­канальной радиосвязи на УКВ, осуществляемый при помощи ря­да промежуточных ретрансляционных станций (рис. 9.20). Ре­трансляционные станции принимают сигнал на одной рабочей час­тоте, а излучают на другой. Так образуется радиорелейная ли­ния связи (РРЛ).

рис. 9.20

Радиорелейные линии связи используются для передачи информации любого вида (телефонной, телевизионной, цифровой и т. п.) и могут быть уплотнены несколькими тысячами телефонных каналов или телевизионными каналами. Число каналов радио­релейной станции (РРС) определяется используемым видом мо­дуляции сигналов отдельных каналов и видом модуляции несу­щей частоты передатчика.

В радиорелейных линиях связи могут применяться частотный, временной и комбинированный методы уплотнения. При времен­ном уплотнении применяются импульсные виды модуляции (АИМ, ВИМ, ШИМ, ФИМ и т.д.). Из импульсных методов модуляции ФИМ получила наибольшее распространение. По помехоустойчи­вости она близка к частотной модуляции.

Наибольшую помехоустойчивость имеют системы радиорелей­ной связи, в которых используется импульсно-кодовая модуляция (ИКМ). Здесь искаженные помехой импульсы легко регенериру­ются, так как сигнал квантован по времени и уровню. Поэтому в нашей стране и за рубежом ведутся интенсивные работы по практическому внедрению этих систем связи. Исторически первыми (в сороковых годах прошлого века) появились так на­зываемые обычные радиорелейные линии.

С учетом нормальной рефракции расстояние определяется выражением

                                 ,                                     

где h ₁ и h ₂ -  высоты передающей и приемной антенн, м.

Так, при h₁=h₂=50м D=58км.

Известно, что волны короче 2 см в значительной мере погло­щаются снегом, дождем и туманом. Поэтому в радиорелейных линиях, как правило, используются более длинные волны >4см).

Достоинствами радиорелейной связи прямой видимости явля­ются:

- высокое качеств связи, сравнимое с качеством связи по хорошему кабелю. Практически оно мало зависит от состояния атмосферы, случайных помех, времени суток, года и т. д.;

-  значительная направленность антенн, что позволяет вес­ти связь при малых мощностях передатчика (единицы ватт). При этом обеспечивается высокая помехоустойчивость системы связи, затруднены перехват и организация помех со стороны противника;

- высокая устойчивость распространения радиоволн, обеспе­чивающая постоянство уровня принимаемого сигнала;

- большая частотная емкость УКВ диапазона, позволяющая обеспечить многоканальную связь;

- простота сопряжения РРС с каналами проводной связи при использовании типовой каналообразующей аппаратуры.

Рис.6.21

Принцип устройства радиорелейной линии связи можно уяснить из рис. 6.21. Линия состоит из двух оконечных и ряда промежуточных (ПС) ретрансляционных РРС, имеющих по два комплекта антенн, передатчиков и приемников, которые обеспечивают работу в противоположных направлениях. Каналообразующая аппаратура (КОА) устанавливается только на око­нечных станциях. При необходимости ответвления части каналов для местных абонентов в пунктах ретрансляции применяют аппа­ратуру выделения (АВ). Как правило, КОА устанавливается вне РРС (в населенном пункте) и со станцией соединяется коакси­альным кабелем с полосой, достаточной для передачи группового сигнала. Далее групповой сигнал поступает на модулятор радио­передатчика РРС.

Таким образом, в РРС осуществляется двухступенчатая моду­ляция:

- модуляция с целью формирования сигналов отдельных ка­налов (группового сигнала) в КОА;

- модуляция высокочастотных колебаний передатчика РРС групповым сигналом.

Соответственно в две ступени производится и демодуляция сигнала. Первоначально групповой сигнал детектируется по вы­сокой частоте в приемнике РРС, а затем поступает на КОА, где происходит его разделение на сигналы отдельных каналов.

При сквозной ретрансляции групповой сигнал на промежу­точной частоте с приемника РРС подается на передатчик РРС и ретранслируется, т. е. производится усиление сигнала с измене­нием (сдвигом) несущей частоты. В случае узловой работы груп­повой сигнал демодулируется в приемнике РРС по высокой час­тоте и затем подается к аппаратуре выделения, где производит­ся селекция требуемых каналов.

Один приемопередающий комплекс может пропустить несколько сотен и даже тысяч телефонных каналов или один телевизионный канал. В тех случаях, когда необходимо передавать значительно больший объем информации, на РРС устанавливают несколько приемопередатчиков, работающих в одном направлении. Каждый из таких комплексов называют стволом. Кроме рабочих стволов организуются резервные стволы, работающие на своих частотах. Обычно на 2–3 рабочих ствола выделяют один резервный.

По виду передаваемых сигналов эти РРС подразделяются на аналоговые и цифровые.

Аналоговые РРС используются для передачи:

- многоканальных телефонных аналоговых сигналов с пропускной способностью до 3600 телефонных каналов;

- телевизионных сигналов и сигналов звукового сопровождения.

 Цифровые РРС служат для передачи:

- многоканальных телефонных сигналов в цифровой форме со скоростью от 2 до 140 Мбит/с;

- высокоскоростных сигналов данных;

- сигналов видеотелефона и телевизионных сигналов в закодированном виде.

За исключением нескольких РРС, рассчитанных на диапазоны частот 70 – 80 МГц и 400 – 470 МГц, все остальные РРС работают на частотах 2,4, 6,8 и 11 ГГц.

На радиорелейных линиях связи чаще всего используются па­раболические, рупорно-линзовые и рупорно-параболические ан­тенны, отвечающие требованиям высокой направленности излуче­ния и имеющие большой коэффициент усиления.

Сотовые системы связи

Сотовые системы связи (ССС) предназначены для обеспечения подвижных и стационарных объектов телефонной связью и передачей данных.

В сотовых системах связи к подвижным объектам относятся как наземные транспортные средства, так и непосредственно человек, находящийся в движении и оснащенный портативной абонентской станцией.

Передача данных подвижному объекту существенно расширяет его возможности, так как кроме телефонной связи он имеет возможность получать телексные и факсимильные сообщения, графическую информацию, планы местности, графики движения транспорта и т.п.

Сотовые системы связи в различных отраслях хозяйственной деятельности позволяют значительно повысить производительность труда на подвижных объектах, обеспечить автоматический контроль технологических процессов, создать надежную систему управления на больших территориях, что позволяет экономить материально-трудовые ресурсы.

В настоящее время системы радиосвязи с подвижными объектами подразделяют:

- на ведомственные или частные системы подвижной связи (ВСПС);

- на сотовые системы подвижной связи (ССПС);

- на системы персонального радиовызова (СПРВ).

Сотовые системы подвижной связи – это принципиально новые системы радиосвязи. Они построены по принципу «сотового» распределения частот на обслуживаемой территории. Это значит, что подведомственная территория в соответствии с сотовым территориально частотным планированием обеспечивает радиосвязью большое число подвижных объектов с предоставлением им выхода на телефонную сеть общего пользования. Это позволяет значительно повысить оперативность связи, управления и контроля за работой подведомственных организаций.

Сотовые системы связи имеют следующие преимущества по сравнению с централизованными средствами связи:     

- большое число абонентов;

- высокое качество телефонной связи и передачи данных;

- возможность связи с ЭВМ и базами данных;

- эффективное использование полосы частот;

- лучшую электромагнитную совместимость (ЭМС) с другими радиотехническими системами.

В структуру сотовой системы связи входят:

- оборудование центральных станций (центров коммутации);

- оборудование базовых станций;

- оборудование абонентских станций;

- комплект линейного оборудования для подвижной радиосвязи со стационарной телефонной сетью.

На рис. 6.22 представлена обобщенная структурная схема сотовой системы связи.

                                              Рис.6.22

Условные обозначения:

- ПО – подвижный объект (абонентская радиостанция);

- БС – базовая станция;

- ЦК – центр коммуникации (центральная станция);

- ВБД – визитный банк данных;

- АТС – автоматическая телефонная станция;

- ОБД – опорный банк данных.

Подвижный объект (ПО) имеет абонентскую радиостанцию, работающую в диапазоне частот порядка 900МГц. Вид модуляции – частотный с разносом рабочих частот 25¸30кГц. Прорабатываются варианты передачи сигналов с одной боковой полосой и широкополосных шумоподобных сигналов с целью повышения помехоустойчивости и увеличения числа абонентов.     

Абонентская станция имеет ячейку с микропроцессором (модемом), который называется слот.

Мощность передатчика 10 мВт, что позволяет держать уверенную связь с базовой станцией на расстояние 10¸12 км.

 На базовой станции (БС), предназначенной для передачи и приема сигналов абонентов, размещены передатчик, приемник, контролер, аппаратура передачи данных и контроля каналов, а также антенная система. Здесь под управлением центральной станции осуществляется поиск подвижных объектов, определение его места положения, установление соединения, распределение каналов, передача данных и выполнение диагностических процедур на оборудовании базовой станции. Все эти операции программируются контролерами.

Базовая станция  имеет десять несущих частот с 24 ячейками (слотами) на каждой несущей частоте. Здесь осуществляется автоматический поиск свободного канала, а также переключение на новый канал в диапазоне частот 1,8 - 1,9 ГГц. Для снижения межканальных помех антенны ориентируются строго на корреспондента.

Сигналы от абонентских станций принимаются базовой станцией и передаются на центральную станцию, которую называют также центром коммуникации (ЦК). Электронная система коммуникации центральной станции содержит процессоры, запоминающие устройства, коммутационные цепи, межстанционные соединительные линии и различные служебные цепи в виде единой системы управления.

 На центральной станции производится опознание абонента. Для этого служит Визитный банк данных (ВБД). После опознания абонент подключается к автоматической телефонной станции (АТС), которая также имеет все данные об абонентах в своем Опорном банке данных (ОБД).

После того, как опознанный абонент вышел на АТС, он имеет возможность подключиться к любому другому абоненту.

Обычно сотовая связь используется для передачи данных, но промежутков между передачей данных вполне достаточно для осуществления практически бесперебойной телефонной связи.

В заключении следует отметить, что в сотовых системах связи весьма эффективно используется выделенный частотный диапазон за счет повторения одних и тех же рабочих частот в различных ячейках радиостанций. Еще большему уплотнению отведенного диапазона мешают внутрисистемные помехи от ячеек с повторяющимися частотами, а также межканальные помехи. Критерием здесь служит допустимая величина защитного интервала между каналами.

Для ослабления взаимных и межканальных помех в сотовых системах связи стали применять разнесенный прием и соответствующую пространственную ориентацию антенны смежных каналов. Принятые меры позволяют повысить отношения сигнал/помеха и улучшить качество связи. Дополнительно подавить помеху можно также путем увеличения индекса частотной модуляции, но здесь нужно знать меру, так как этот метод ведет к расширению спектра частот передаваемого сигнала.

Сотовые системы подвижной связи является весьма перспективными, вот почему в России и многих других странах мира осуществляется интенсивное внедрение этих систем во все сферы деятельности общества.