авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
-- [ Страница 1 ] --

УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

ТАШКЕНТСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Факультет Радиотехники, Радиосвязи и Телерадиовещания

Кафедра Радиотехнических устройств и систем

Конспект лекций по курсу

«Цифровые радиорелейные системы и сети»

для специальности 5А524401– «Мобильные системы связи»

Составитель доц. Р.Ибраимов

Ташкент 2010 1 Оглавление Лекция 1-2……………………………………………………..……………………….….4 Введение Принципы организации радиосвязи, классификация радиочастот.

Общие принципы построения и структура РРЛ Контрольные вопросы…...…………………………………………………………….12 Лекция 3 – 4.……………………………………………………………….…………….13 Общие свойства радиоволн Особенности распространения ультракоротких радиоволн Антенны и фидерные тракты РРЛ Контрольные вопросы………………….…………………………………………....... Лекция 5 – 6..…………………………………………………………………………..... Классификация и области применения цифровых РРЛ Структура радиорелейной линии связи Контрольные вопросы………………….………………………………………...….... Лекция 7 - 8.……………………………………………………………………………... Многоканальные системы связи с временным разделением каналов Особенности аналоговых РРС с временным разделением каналов Цифровые методы передачи в многоканальных системах связи, кодирование и декодирование, дельта - модуляция, структурная схема цифрового оборудования Контрольные вопросы………………….………………………………………….….. Лекция 9 - 10.……………………………………………………………………….….... Технология PDH, SDH и ATM Структура и стандарты первичной цифровой сети Контрольные вопросы………………….…………………….……………………...... Лекция 11..…………………………………………………………………………….…. Манипуляция в ЦРРС. Амплитудная, фазовая манипуляция Контрольные вопросы………………….…………………………………………….... Лекция 12….…………………………………………………………………………..…. Квадратурная и М-ичная фазовая манипуляция Контрольные вопросы…………………………………………………………………. Лекция 13…………………………………………………………………………...……. Геометрическая интерпретация фазовой манипуляции Квадратурная амплитудная модуляция Модемы цифровых трактов Контрольные вопросы…………………………………………………………………. Лекция 14………………………………………………………………………………… Структурные схемы радиорелейных станций Шумы и помехи в каналах ЦРРЛ Контрольные вопросы……………………………………………………….………… Лекция15…………………………………………………………………………………. Замирание сигнала на РРЛ Резервирование на РРЛ Контрольные вопросы……………………………………………………….………… Лекция 16…..…………………………………………………………………………….. Гипотетическая эталонная цепь для ЦРРЛ прямой видимости Устойчивость работы ЦРРЛ Малоканальные цифровые РРЛ (MINI-LINK E) Контрольные вопросы…………………………………………………………………. Лекция 17…..………………………………………..…………………………………... Цифровая РРЛ 2000S Контрольные вопросы………………………………………………………………… Лекция 18…..…………………………………………………………………………….. Методика проектирования малоканальных цифровых РРЛ.

Нормы на качественные показатели.

Рекомендации по выбору рабочих частот.

Выбор мест расположения станций РРЛ, построение профилей пролетов и выбор величин подвеса антенн.

Контрольные вопросы………………………………………………………………… Лекция 19…..……………………………………………………………………………. Расчет уровней сигналов на интервале РРЛ.

Расчет запаса на гладкие замирания.

Расчет влияния атмосферы и гидрометеоров на работу ЦРРЛ.

Расчет вероятности появления интерференционных замираний.

Контрольные вопросы…………………………………………………………………. Лекция 20…..…………………………………………………………………………….. Учет влияния внутренних и внешних радиопомех.

Методы повышения устойчивости связи на пролетах ЦРРЛ.

Алгоритмы расчета параметров ЦРРЛ. Заключение.

Методика проектирования малоканальных цифровых РРЛ Контрольные вопросы…………………………………………………………………. Литература……………………………………………………………………… ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ ОРГАНИЗАЦИИ РАДИОСВЯЗИ Лекция 1- Введение Принципы организации радиосвязи, классификация радиочастот.

Общие принципы построения и структура РРЛ Введение Современные системы передачи информации используют множество различных технологий, количество которых стремительно увеличивается. Однако наибольшее развитие получили:

· системы связи по электрическим кабелям (КСС);

· волоконно-оптические системы связи (ВОЛС);

· системы связи с искусственными спутниками Земли (ИСЗ);

· узкополосные и широкополосные наземные системы радиосвязи;

· оптические системы связи открытого распространения.

В этом перечне системы связи разделяются на группы кабельных (ВОЛС и КСС) и беспроводных систем.

Системы связи по электрическим кабелям получили наибольшее распространение в распределительных сетях (например в системах кабельного телевидения) и системах дальней связи, однако высокая стоимость исходных материалов (цветных и драгоценных металлов), наряду с относительно небольшой полосой пропускания, делают проблематичным конкурентоспособность подобных устройств в будущем. Общими недостатками кабельных структур являются: большое время строительства, связанное с земляными или подводными работами, подверженность воздействию природных катаклизмов, актов вандализма и терроризма и все возрастающая стоимость прокладочных работ. Работы по развертыванию проводных систем трудоемки, а в некоторых местах, особенно исторической части городов, в охраняемых районах или при сложном рельефе, практически неосуществимы. А связанные с ними неудобства для жителей, нарушения работы транспорта, поврежденные дороги и прочие сопутствующие проблемы, усложняют и без того непростые процедуры согласования с различными инстанциями и уменьшают экономические выгоды.

Важным же достоинством беспроводных систем является малое время развертывания.

Это, в частности, связано с тем, что отпадает необходимость в рытье траншей, укладывании кабеля, а также внутренней разводке кабелей и проводов в зданиях. Инвестиции требуются для создания любой системы, другое дело, как они распределены во времени и как быстро можно ожидать получения доходов от эксплуатации. Беспроводные системы могут вводиться в эксплуатацию поэтапно. Проводная же система требует создания всей инфраструктуры единовременно. Начало получения доходов в беспроводных системах совпадает с запуском первого фрагмента, и дальнейшее развитие системы фактически финансируется самими пользователями. Кроме того, положительный пример в виде работающей структуры, позволяет, в обмен на будущие льготы, привлечь и средства потенциальных абонентов. Это резко снижает финансовые риски инвесторов и позволяет более уверенно смотреть в будущее. При одновременном начале работ, полной окупаемости беспроводной телекоммуникационной системы можно достичь раньше, чем будет запущена проводная.

На рис.1.1 показана условная диаграмма областей применения различных телекоммуникационных систем, относящихся к цифровым технологиям. Две большие основные области применения: систем связи с искусственными спутниками Земли (ИСЗ) и волоконно-оптических систем связи (ВОЛС).

Рис.1. К характерным особенностям систем связи с ИСЗ относятся возможности передачи относительно небольших объемов информации (со скоростью до 10 - 60 Мбит/c) на очень большие дальности, перекрывая значительные площади земной поверхности (вплоть до построения глобальных систем). Ограничение передаваемых объемов информации определяется лимитированием мощностей излучаемых сигналов в целях обеспечения приемлемой электромагнитной обстановки на Земле.

Волоконно-оптические системы связи (ВОЛС) позволяют надежно передавать наибольшие объемы информации (скорость передачи цифровых потоков превысила 1 Тбит/с) на расстояния до нескольких тысяч километров. С уменьшением расстояний экономический эффект от внедрения ВОЛС может уменьшаться и требуется проводить тщательный анализ в каждом конкретном случае.

Наземные беспроводные системы среди современных методов передачи информации играют весьма значительную роль, успешно конкурируя с волоконно-оптическими и спутниковыми структурами, особенно для связи на небольшие расстояния. Произошли революционные перемены в технологических решениях в области наземных радиосредств.

Связь на расстояния до нескольких тысяч километров обеспечивают микроволновые радиорелейные системы связи, скорость работы которых превышает сотни мегабит в секунду.

Появились цифровые радиорелейные структуры, позволяющие организовывать передачу цифровых потоков STM-4 (622 Мбит/с) в полосе частот 40 МГц.

Для связи на небольшие расстояния (до нескольких десятков километров) в массовом масштабе преимущественное развитие получают системы доступа и распределения информации. К таким системам относятся узкополосные и широкополосные системы радиосвязи, а также оптические телекоммуникационные системы открытого распространения.

Радиосистемы подразделяются по современной терминологии на узкополосные и широкополосные. Различие заключается, прежде всего, в структуре применяемых несущих колебаний. Традиционные радиосредства, которые и относятся к группе узкополосных, используют в качестве несущего сигнала одночастотные гармонические колебания. Для обеспечения возможности работы многих пользователей в выделенных диапазонах частот в таких системах стремятся сделать полосу частот передаваемых сигналов как можно меньше.

В широкополосных системах связи в качестве несущих колебаний применяются широкополосные псевдослучайные сигналы. При этом сигнал каждого пользователя занимает весь выделенный участок диапазона частот, а отделение отдельных сигналов проводится кодовыми методами.

К характерной особенности современных радиосредств можно отнести переход на все более высокочастотные участки радиодиапазона от 2 до 100 ГГц. При этом обеспечивается передача достаточно больших объемов информации на расстоянии прямой видимости. При этом частоты нижних участков диапазона проходят через атмосферу лучше и, к примеру, в диапазоне 2 ГГц могут перекрыть расстояние вплоть до 90 км, а радиосистема с той же мощностью передатчика в диапазоне 38 ГГц обеспечит протяженность не более чем 5-7 км.

Одно из названий наземных систем работающих в диапазонах 2-100 ГГц - микроволновая связь. К ним относятся радиорелейные линии и сети связи прямой видимости, системы распределения информации, радиомосты и некоторые сотовые структуры.

Современная аппаратура для радиорелейных линий и сетей связи прямой видимости выпускается на диапазоны частот 2, 4, 6, 8, 11, 13, 15, 17, 23, 27, 38 ГГц и выше. Несколько десятков фирм в мире, таких как Ericsson, Siemens, Nokia, Nera, Harris, MRC, Alcatel и др.

производят сотни вариантов оборудования для микроволновой связи. В последние годы, в России, так же развернуто производство цифровых радиорелейных систем связи малой и средней емкости: Радан, Радиан, Радиус, Эриком, «Бист», Sandra, Просвет, Перевал - вот малая часть названий оборудования российского производства.

Оптические системы связи открытого распространения, разработанные в последние годы, подразделяются на инфракрасные и лазерные. Эти системы позволяют передавать значительные объемы информации на малые расстояния (сотни и тысячи метров).

Небольшая дальность объясняется влиянием тумана, дождя, снега, смога, града и различных естественных и искусственных препятствий. Лучшие системы позволяют передавать цифровые потоки со скоростью 155 Мбит/с на расстояние до 4-5 км при любых погодных условиях (например, систе-мы Canobeam, Lightpoint), концентрируя сигнал в чрезвычайно плотный луч и применяя автоматический поиск и юстировку системы, которая удерживает луч света в апертуре антенны (www.canon.com, www.lightpointcom.com). К важнейшему преимуществу инфракрасного и лазерного оборудования можно отнести то, что оно применимо везде, без всяких лицензий или разрешений в отличие от других систем.

Принципы организации радиосвязи Простейшая схема радиосвязи показана на рис.1.2. 1 – источник информации (цифровые данные, изображение, звук и т.д.);

2 – преобразователь сообщения служит для преобразования поступающей информации в электрический сигнал;

3 - модулятор с Рис.1. передатчиком. Необходимость модуляции сигнала связана с тем, что информация, преобразованная в электрический сигнал, имеет относительно низкую частоту, которая, как известно, плохо излучается. Модулированные ВЧ колебания, называемые радиосигналом, подаются в передающую антенну и возбуждают в окружающем пространстве электромагнитные волны. Небольшая часть энергии электромагнитных волн от передатчика достигает приемной антенны и создает в ней слабый модулированный ток высокой частоты.

В приемнике 4 ВЧ модулированные колебания усиливаются и затем преобразуются в обратно в сигнал такого же вида, как полученный в пункте передачи от преобразователя.

Такое преобразование называется детектированием. Далее сигнал поступает в воспроизводящее устройство 6 – буквопечатающий аппарат, телефон, телевизионную приемную трубку и т.п., после чего принятая информация поступает к получателю.

Комплекс из передатчика, передающей антенны, среды распространения волн, приемной антенны и приемника образует радиолинию. Радиолиния, как видно из рис. 1, допускает одностороннюю передачу информации из пункта размещения передающей станции в пункт, где находится приемник. Обратная передача в этом случае не предусматривается.

Односторонняя передача используется чаще не в радиосвязи, а в звуковом и ТВ радиовещании, в службах передачи информации для агентств печати, метеорологической информации, сигналов точного времени, точной частоты и др. Чтобы улучшить эффективность использования оборудования и увеличить пропускную способность радиолинии, применяют аппаратуру уплотнения (рис.1.3). Передающая часть аппаратуры образует из сигналов различных источников информации 1а–1n, преобразованных преобразователями 2а–2n, единый групповой сигнал. Приемная часть этой аппаратуры разделяет сигналы, производит их преобразование (5а–5n), после чего они поступают к потребителям 6а-6n. Совокупность технических средств, обеспечивающих передачу сообщения от одного источника информации к получателю, называется каналом радиосвязи.

Система радиосвязи с уплотнением радиолинии называется многоканальной радиосвязью.

Рис.1. Для обмена информацией между двумя пунктами организуется двусторонняя радиосвязь, которая обеспечивается при помощи двух комплектов оборудования односторонней связи, действующих навстречу друг другу. В каждом конечном пункте двусторонней линии радиосвязи размещаются и приемное и передающее оборудования. Источник и получатель информации обычно совмещены, а также передатчик и приемник в некоторых случаях объединяются в единую приемо-передающую радиостанцию. В таком пункте вместо двух антенн может быть одна общая приемо-передающая антенна.

Двусторонняя радиосвязь может организовываться по следующим вариантам:

1. Оба передатчика работают на одной и той же частоте, т.е. и приемники настроены на одну и ту же частоту. В этом случае радиолиния в оба направления одновременно работать не может. Работа производится поочередно в одном из направлений. Такая связь называется симплексной.

2. Передатчики работают на разных частотах, соответственно и приемники настроены на разные частоты. В этом случае радиолиния в оба направления может работать одновременно. Такая связь называется дуплексной.

3. Радиосвязь осуществляется с использованием двух частот: приемной и передающей, но, по сравнению с дуплексом, не одновременно, а поочередно.

Сигнал принимается на одной частоте, а передается на другой. В один момент времени абонент может находиться либо в режиме «прием» либо «передача».

Такая связь называется полудуплексной (двухчастотный симплекс).

Полудуплекс используется в следующих случаях. Обычно первичной задачей любой системы связи является обеспечение требуемой (очень большой) дальности связи. Однако дальность ограничена из-за того, что планета представляет собой шар, кривизна поверхности которого не позволяет осуществлять связь за пределы горизонта. А это значит, что связь между портативными радиостанциями, на открытой равнинной местности, возможна на расстоянии около 5 км. Если надо больше (99.9% случаев), то применяют ретрансляторы.

Ретранслятор это устройство, принимающее радиосигнал и передающее его в эфир.

Наибольшую зону охвата будет иметь ретранслятор, установленный на искусственном спутнике Земли в космосе. На Земле для обеспечения заданного охвата устанавливают ретранслятор на искусственном или естественном высотном сооружении (здание, мачта, холм). Практически ни одна современная система связи не обходится без ретранслятора Принцип ретрансляции приведен на рис.1.4.

Рис.1.4 Принцип ретрансляции Из рис.1.4 видно зачем (почему) нужен полудуплекс (двухчастотный симплекс). Так как ретранслятор непрерывно передает принятые сигналы (дуплекс), то он не может делать это на одной и той же частоте (сигналы передатчика будут тут же приниматься приемником – замкнутый круг). Поэтому дуплексный ретранслятор работает на разных частотах, номиналы которых должны отличатся на определенную величину (зависит от оборудования, системы и др.). Соответственно в абонентских радиостанциях должны использоваться те же частоты, но в «перевернутом» виде (приемная частота ретранслятора должна соответствовать передающей у радиостанций и наоборот). Так как у всех абонентских радиостанций одинаковы передающие и приемные частоты, то прямая связь между ними невозможна.

Получается, что ретранслятор непрерывно излучает принимаемый сигнал, а в абонентских радиостанциях режим прием/передача должен переключаться. В один момент времени или говорю или слушаю. Чем выше чувствительность и мощность ретранслятора и выше установлены антенны, тем большую зону можно охватить устойчивой радиосвязью.

В том случае если не хватает частот, денег или того и другого (наиболее распространенный случай), то можно обойтись симплексом. В таком случае абонентское оборудование остается тем же, только в нем программируются одинаковые приемные и передающие частоты. А вот в качестве ретранслятора можно использовать… обычную абонентскую радиостанцию. Но она не может принимать и передавать одновременно, что, кстати, и не требуется (да и нельзя, как уже рассмотрено выше).

Для работы такого ретранслятора (его, кстати, обычно называют симплексным) требуется специальное устройство – контроллер симплексного ретранслятора. Устройство представляет собой так называемый цифровой магнитофон, который записывает принимаемое сообщение до тех пор, пока оно присутствует в эфире (или пока не кончится «пленка»). После пропадания сигнала, контроллер переключает радиостанцию в режим передачи, и записанное сообщение воспроизводится в эфире. Получается, что достаточно одной частоты и одной (не дуплексной) радиостанции.

При всей простоте и относительной дешевизне метода, у него есть серьезный недостаток: абонент должен тратить время на проговаривание сообщения, и затем ждать, пока оно воспроизведется в эфире. Таким образом, на радиопереговоры при использовании симплексного ретранслятора потребуется в два раза больше времени, чем при использовании дуплексного. Если количество денег и радиочастот являются определяющими факторами и можно смириться с потерей оперативности, то применение симплексных ретрансляторов (как их еще называют «симплексеры», «эхо-репитеры», «кукушки» или «попугаи») будет наиболее рациональным путем решения задачи.

Таким образом, дуплекс применяют при непрерывной ретрансляции, а симплекс – в случаях прямой связи (без ретрансляторов) или в случае симплексной ретрансляции.

Линия радиосвязи может состоять из нескольких или многих отрезков, в пределах которых передача радиосигналов обеспечивается комплектами приемно-передающего оборудования. Сигналы из одного пункта принимаются в другом, усиливаются и передаются далее в третий пункт, там вновь усиливаются и передаются в четвертый пункт и т.д. Такое построение радиолинии называется радиорелейной линией связи (рис.1.5), а условное изображение приведено на рис.1.6.

Рис.1. Рис.1. Подобным же образом действуют спутники связи (рис.1.7). Сигнал с одной наземной станции принимается на искусственный спутник Земли (ИСЗ), усиливается и через передатчик спутника передается на другую наземную станцию, находящуюся на большом расстоянии от первой. Линии РРЛ, также как и линии спутниковой связи, всегда имеют на конечных пунктах аппаратуру уплотнения и позволяют передавать большие потоки информации.

Рис.1. Линии РРЛ, также как и линии спутниковой связи, всегда имеют на конечных пунктах аппаратуру уплотнения и позволяют передавать большие потоки информации.

Классификация радиочастот Все системы радиосвязи обычно используют радиосигналы в виде гармонических (синусоидальных) колебаний ВЧ, модулированных передаваемым отдельным или групповым сигналом. Каждой линии радиосвязи выделяется определенная полоса. Средняя частота выделенной полосы считается номинальной частотой передающей радиостанции. В соответствии с международным регламентом радиосвязи радиочастоты делятся на диапазонов, в которых условия распространения радиоволн приблизительно одинаковы и обозначаются номерами от 4 до 12. Диапазон с номером N ограничен снизу частотой 0,3 · 10N Гц и сверху частотой 3 · 10N Гц. Диапазонам присвоены следующие названия:

Частоты Длина волн Метрическое Наименование Поддиапазон наименование диапазона волн диапазона волн частот 4 - От 3 до От 100 до Очень низкие Сверхдлинные Мириаметровые 30 кГц 10 км ОНЧ СДВ 5 - От 30 до От 10 до Километровые Низкие НЧ Длинные ДВ 300 кГц км 6 - От 0,3 От 1км до Гектометровые Средние СЧ Средние СВ до 3 МГц 100 м 7 - От 3 до От 100 до Высокие ВЧ Декаметровые Короткие КВ 30 МГц 10 м 8 - От 30 до От 10 до 1 Ультравысокие Метровые 300МГц м УВЧ 9 - От 0,3 до От 1 м до 1 Сверхвысокие Дециметровые 3 ГГц дм СВЧ 10 - От 3 до От 10 до 1 Ультракороткие Сантиметровые 30 ГГц см УКВ 11 - От 30 От 10 до 1 Крайне высокие Миллиметровые до 300 Гц мм КВЧ 12 - От 300 От 1 до 0, Децимиллиметровые до 3000 ГГц мм Отсюда видно, что с увеличением номера диапазона, ширина диапазона частот увеличивается. Например: № 4 4=27 кГц, а №12 12=2700 кГц. В пределах диапазона, f f условия распространения радиоволн приблизительно одинаковы. Рабочую частоту линии радиосвязи или так называемую несущую частоту, которая используется для переноса сообщений из места передачи на место приема, выбирают с учетом следующих требований:

1. Отсутствие работающих на этой частоте радиостанций, излучения которых могли бы мешать радиоприему в нужных пунктах планируемой линии;

2. Отсутствие на этой частоте систем радиосвязи и вещания, работе которых может помешать включение нового передатчика;

3. Выбираемая частота должна лежать в диапазоне, который по существующим планам распределения радиочастот отведен для данного вида радиосвязи;

4. Должна иметься возможность занятия достаточно широкой полосы частот, соответствующей ширине спектра передаваемых радиосигналов.

Анализируя приведенные требования можно показать, что построение многоканальной радиолинии целесообразно не на всех 9 диапазонах. Например: в диапазоне № 4 с применением АМ можно организовать только 3-х канальную ТЛФ радиолинию ( тлф= 0,3 3,4 кГц, п = 8 кГц, 4 = 27 кГц). В этом диапазоне нельзя организовать F f f высококачественную передачу даже одного канала вещания ( вещ= 15 кГц) и ТV F ( TV= 6 МГц). Поэтому для этих целей используют диапазон волн с более высоким F номером. Для ТV вещания № 8, для радиовещания № 5 и выше и т.д., а для организации многоканальной радиолинии обычно используют диапазон УКВ (8 диапазон и выше).

Поскольку РРЛ является, как правило, многоканальной радиолинией, то и несущие частоты выбирают в диапазон УКВ, также и в системах связи через ИСЗ.

Общие принципы построения РРЛ Радиорелейная связь, это радиосвязь по линии, образованной цепочкой приемопередающих (ретрансляторов) радиостанций отстоящих друг от друга в пределах прямой видимости. Осуществляется обычно на деци- и сантиметровых волнах».

Дальность прямой видимости зависит от высоты приемопередающих антенн двух РРС и может быть вычислена по простой формуле L0=2R0 (h1+h2), (1.1) где L0 – дальность прямой видимости;

R0– радиус Земли;

h1 и h2 – высоты приемопередающих антенн радиостанций.

Радиоволны дециметрового (ДЦВ) и сантиметрового диапазонов (СВ) распространяются в основном за счет поверхностной волны прямолинейно (дифракция радиоволн этого диапазона выражена слабо). Поэтому связь с ее помощью может быть организована только на дальности прямой видимости. Для того чтобы максимально увеличить расстояние прямой видимости между РРС, их антенны устанавливают на мачтах или башнях высотой 70–100 м и по возможности – на возвышенных местах.

Максимальная дальность радиосвязи (для высоких частот критично, необходимо чтобы первая зона Френеля не касалась поверхности), которая зависит от частотного диапазона используемых РРС, емкости ствола (скорость потока), диаметра антенн, может незначительно отличаться от вычисленной по формуле (1.1).

На равнинной местности расстояние между РРС обычно составляет 40–70 км, в горах и на пересеченной местности оно может быть увеличено за счет установки РРС на возвышенностях или вершинах гор. Если расстояние между РРС превышает пределы прямой видимости, то устанавливают промежуточные (ретрансляционные) РРС. Применение (в отдельных звеньях цепочки) станций тропосферной радиосвязи, которые используют эффект рассеяния радиоволн СВЧ на неоднородностях тропосферы, позволяет увеличить это расстояние до 250–300 км.

Диапазоны ДЦВ и СВ выбираются из тех соображений, что ширина полосы частот этих диапазонов позволяет работать в нем одновременно многим широкополосным радиопередатчикам с шириной спектра сигналов до нескольких десятков МГц. В этих диапазонах низкий уровень атмосферных и индустриальных помех радиоприему, и возможно применение остронаправленных (с малым углом излучения) малогабаритных антенн. Максимальная эффективность связи между двумя РРС достигается в том случае, если размеры антенны соизмеримы с четвертью длины волны. Например, если длина волны равна 100 см, то диаметр антенны должен составлять 25 см.

Аналоговая связь давно уступила цифровым технологиям. В отличие от цифровых, аналоговые системы связи не позволяют строить качественные каналы связи и обеспечивают минимальный набор сервисных функций. Цифровая связь – это в первую очередь качественная и наджная связь с богатым набором сервисных функций, использующая в качестве транспорта оптические, медные, радиорелейные линии связи или системы широкополосного беспроводного доступа. Сложилось мнение, что качественная цифровая связь возможна лишь на оптических каналах. (Дело в том, что качество медных линий напрямую зависит от состояния кабеля и времени года, часто наблюдается ситуация когда цифровой канал работает по медному кабелю зимой и летом, тогда как весной и осенью, происходит существенная деградация канала, и, как следствие, возникает большое количество ошибок, что в большинстве случаев приводит к неработоспособности канала).

Вопреки сложившемуся мнению, современные радиорелейные линии обеспечивают качественную и наджную связь в любое время года с предельно допустимым количеством ошибок в канале, не уступающим оптическим линиям связи. Радиорелейные линии связи способны работать в диапазонах частот 0.15 – 40 ГГц, обеспечивая протяженность одного пролета до 70 км.

Широкое распространение радиорелейные линии получили благодаря возможности оперативной организации многоканальной связи в регионах со слаборазвитой или отсутствующей инфраструктурой, в сложных географических и климатических условиях.

Тяжело найти альтернативу радиорелейным линиям связи, когда необходимо организовать цифровые каналы связи через заболоченную местность, территорию вечной мерзлоты, неохраняемую территорию или территорию, находящуюся в чужой собственности. В последнем случае исключаются многочисленные согласования на установку столбов, прокладку траншей и т.п. Неприятным моментом является длительная и затратная процедура оформления частотного разрешения. К получению частот следует относиться как к капитальному вложению – большие разовые затраты и очень скромные ежегодные отчисления за пользование частотным ресурсом. Необходимость прямой видимости диктует сильную зависимость от рельефа местности, что в некоторых случаях делает невозможным организацию радиорелейных линий связи или существенно увеличивает затраты, так как требуется установка высоких мачт и вышек, либо организация дополнительных пролтов.

Контрольные вопросы 1.Поясните принцип организации радиосвязи, приведите структурную схему односторонней и двухсторонней радиосвязи.

2.Как организуется симплексная, полудуплексная и дуплексная радиосвязь и когда они используются?

3.Как организуются радиорелейные и спутниковые системы радиосвязи ?

4.Приведите классификацию радиочастот и как выбирается несущая частота линии радиосвязи?

5.Поясните для передачи какой информации используется каждый поддиапазон.

Особенности распространения УКВ и антенны РРЛ Лекция 3 - Общие свойства радиоволн Особенности распространения ультракоротких радиоволн Общие свойства радиоволн В процессе распространения, радиоволны испытывают ослабление, связанное с рядом причин. По мере удаления от передатчика энергия распространяется все в большем объеме, следовательно, плотность потока энергии уменьшается. Среда, в которой распространяются радиоволны, также вызывает их ослабление. Это связано с поглощением энергии волн вследствие тепловых потерь и уменьшением напряженности поля волны при огибании препятствий в виде выпуклости земного шара или возвышенностей. Электромагнитная волна состоит из электрических и магнитных полей (рис.3.1).

Рис.3. В каждой точке пространства вектор напряженности электрического поля волны Е перпендикулярен вектору напряженности магнитного поля Н, и оба вектора перпендикулярны направлению распространения волны.

Распространение радиоволн подчиняется определенным общим законам:

1. Прямолинейное распространение в однородной среде, т.е. среде, свойства которой во всех точках одинаковы.

2.Отражение и преломление при переходе из одной среды в другую. Угол падения равен углу отражения.

3. Дифракция. Встречая на своем пути непрозрачное тело, радиоволны огибают его.

Дифракция проявляется в разной мере в зависимости от соотношения геометрических размеров препятствия и длины волны.

4. Рефракция. В неоднородных средах, свойства которых плавно изменяются от точки к точке, радиоволны распространяются по криволинейным траекториям. Чем резче изменяются свойства среды, тем больше кривизна траектории.

5. Полное внутреннее отражение. Если при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную, угол падения превышает некоторые критические значения, то луч во вторую среду не проникает и полностью отражается от границы раздела сред. Критический угол падения называют углом полного внутреннего отражения.

6. Интерференция. Это явление наблюдается при сложении в пространстве нескольких волн. В различных точках пространства получается увеличение или уменьшение амплитуды результирующей волны в зависимости от соотношения фаз складывающихся волн.

Радиоволны, распространяющиеся у поверхности земли и, вследствие дифракции, частично огибающие выпуклость земного шара, называются поверхностными волнами.

Распространение поверхностных волн сильно зависит от свойств земной поверхности.

Радиоволны, распространяющиеся на большой высоте в атмосфере и возвращающиеся на землю вследствие отражения от атмосферных неоднородностей, называются пространственными волнами.

Распространение радиоволн в свободном пространстве Под свободным пространством понимается такое однородное безграничное пространство, в котором отсутствуют молекулы, атомы, свободные заряды. Введение такого понятия свободного пространства позволяет выявить те общие свойства поля, которые присущи любому механизму распространения радиоволн.

Если в точке А свободного пространства, имеющего относительную диэлектрическую проницаемость =1 и относительную магнитную проницаемость =1 расположить, ненаправленный излучатель, то напряженность электрического поля Ео на расстоянии R от излучателя можно определить следующим образом:

Проведем вокруг точки А сферу с радиусом R (рис.3.2).

Рис.3. Тогда мощность | П |, приходящаяся на единицу поверхности сферы, т.е. среднее за период значение модуля вектора Пойтинга, можно определить как | П | =P / 4 2, R где Р – мощность, подводимая к излучателю.

Вектор Пойтинга есть векторное произведение напряженности электрического поля E0 и напряженности магнитного поля H П = [E0 ;

H0] или поскольку E0 H0, то | П | = | E0 | · | H0 |.

Направление вектора Пойтинга совпадает с направлением распространения энергии в данной точке.

На достаточно больших расстояниях от излучателя, излучаемую им сферическую волну в пределах небольшой площади, занимаемой приемной антенной, приближенно можно считать плоской, а для последней существует следующее соотношение:

, Ом называемое волновым сопротивлением свободного пространства.

Следовательно, можно записать | H | = | E0 | / 120 или, учитывая значение | П |, получим,, т.е. напряженность электрического поля на расстоянии R от излучателя.

Фаза вектора E0 при прохождении волной расстояния R приобретает значение = (2/)·R, где - длина волны.

Особенности распространения УКВ УКВ волны в силу своей малой длины плохо дифрагируют вокруг сферической поверхности земли и крупных неровностей земной или других препятствий. Поэтому в диапазоне УКВ антенны стремятся расположить на значительной высоте над поверхностью земли, так как при этом, во-первых, увеличивается расстояние прямой видимости и, во вторых, уменьшается экранирующее влияние местных предметов, находящихся вблизи антенны. Таким образом, в диапазоне УКВ, как правило, выполняется условие, при котором высота расположения антенны много больше длины волны и расчет напряженности поля можно вести по интерференционным формулам.

В диапазоне УКВ земная поверхность может рассматриваться как идеальный диэлектрик.

Поэтому изменение проводящих свойств почвы практически не сказывается на распространении УКВ.

Вместе с тем, даже небольшие неровности земной поверхности существенно изменяют условия отражения УКВ от поверхности земли.

При небольших расстояниях, много меньше прела прямой видимости l0,2 l0, в · диапазоне УКВ можно не учитывать влияние сферичности земли и влияние рефракции радиоволн в тропосфере. Характерной особенностью распространения УКВ при этом является большая устойчивость и неизменность уровня сигнала во времени.

В случае значительных расстояний лежащих в пределах 0,2l0 l 0,8· l0, необходимо учитывать влияние сферичности земли. Одновременно следует учитывать и влияние рефракции путем использования понятия эквивалентного радиуса земли.

При таких расстояниях на распространение УКВ оказывают влияние метеорологические условия. С изменением коэффициента преломления тропосферы меняется кривизна траектории волны, причем для прямого и отраженного от земной поверхности лучей эти изменения могут оказаться различными. В результате изменяется разность фаз между прямым и отраженным лучами, вследствие чего меняется уровень поля радиоволны, происходит так называемое замирание сигнала.

Мешающее действие замираний усиливается с увеличением расстояния.

Распространение УКВ в пересеченной местности и горах Обычно вдоль линий связи имеются более или менее выраженные неровности, наличие которых влияет на распространение радиоволн. В общем случае учесть это влияние не предусматривается возможным. Для расчета напряженности электрического поля Е в каждом конкретном случае необходимо построить профиль трассы и в зависимости от характера этого профиля ввести расчет тем или иным методом.

Рассмотрим несколько примеров профилей трасс.

А) Трасса, проходящая над небольшими пологими холмами.

На рис.3.3 изображен профиль трассы, при котором передающая антенна расположена на пологом склоне холма.

Рис.3. В этом случае к приемной антенне В могут придти прямой луч АВ и три отраженных луча АС1В, АС2В и АС3С3'В.

При расчете напряженности электрического поля Е следует учитывать разность фаз этих лучей, обусловленную разностью хода и разными условиями отражения в точках С1, С2, С3 и С3'. В результате можно получить выражение для расчета напряженности поля, аналогичное интерференционным формулам, но более сложное.

Если и передающая и приемная антенны располагаются на пологих склонах, то при определенных соотношениях высот подвеса антенн результирующее поле будет создаваться интерференцией 8 лучей.

В том случае, если по середине интервала имеется возвышенность рис.3.4, а также в точку В приходит только 1 луч отраженный от точки С, то для расчета такой трассы используют понятие приведенных высот антенн и решают задачу как распространение радиоволн над фиктивной поверхностью, касательной к поверхности земли в точке отражения.

Рис.3. При наличии нескольких отраженных лучей задача усложняется.

Когда на пути распространения волны встречается много препятствий различных по форме и размеру, расчет напряженности электрического поля Е практически не возможен.

Б) Трасса, проходящая через высокий холм или горный кряж.

Для приближенного определения напряженности поля на трассе, проходящей через высокий холм или горный кряж, можно воспользоваться теорией дифракции электромагнитных волн на непрозрачном клиновидном экране. На рис. 3.5 изображены схемы таких трасс.

Рис.3. В первом случае препятствие не перекрывает линии прямой видимости между антеннами и трасса называется открытой, во втором случае препятствие поднимается выше линии прямой видимости и трасса называется закрытой.

Исследования показали, что клиновидное препятствие влияет на распространение радиоволн не только при закрытой, но и при открытой трассе. Это объясняется тем, что в действительности радиоволны распространяются не лучом, представляющим собой геометрическую линию: в распространении участвует некоторая часть пространства (зона Френеля).

Если препятствие хотя бы частично перекрывает этот канал, интенсивность электромагнитного поля на трассе изменяется.

Расчет таких трасс производят умножением напряженности электромагнитного поля на множитель ослабления V. Множитель ослабления V зависит от длины волны и величины просвета d, который принято считать положительным при закрытой трассе и отрицательным при открытой трассе.

Расчет напряженности электрического поля при наличии нескольких препятствий оказывается практически невозможными и приходится пользоваться только данными эксперимента.

Усиление на клиновидном препятствии На трассах УКВ протяженностью примерно 100 150 км, проходящих через горные кряжи высотой 1000 2000 м, наблюдается явление, называемое усиление препятствием.

Это явление заключается в том, что интенсивность электромагнитного поля радиоволны при некотором удалении от препятствия оказывается больше, чем на том же расстоянии от передатчика на трассе без препятствия рис.3.6.

Рис.3. Физика явления усиления препятствием заключается в том, что вершина горы служит естественным ретранслятором. Поле, возбуждающее вершину горы, складывается из двух волн – прямой АС и отраженной АДС. Волны дифрагируют на острой вершине горы, как на клиновидном препятствии, и распространяются в область за гору.

При этом в место расположения приемной антенны В придут два луча СЕВ и СВ. Таким образом, на участках трассы передатчик – гора и гора – приемник распространение идет в пределах прямой видимости.

При отсутствии препятствия расстояние 100 150 км намного превышает предел прямой видимости и в месте приема имеет только весьма слабое поле, обусловленное дифракцией на сферической поверхности земли и рефракцией. Расчет и эксперименты показывают, что такое препятствие – ретранслятор может дать усиление напряженности электрического поля 60 80 дБ.

Тропосферный волновод Когда область сверхрефракции занимает значительные расстояния над земной поверхностью, УКВ могут быть приняты на весьма больших удалениях от передатчика.

Распространение УКВ в этом случае происходит следующим образом. Излучаемая волна рефрагирует в атмосфере и снова возвращается на Землю, где происходит отражение. Таким образом, радиоволна распространяется путем последовательного чередования двух явлений:

рефракции в атмосфере и отражения от земной поверхности. Это явление аналогично распространению радиоволн в волноводе, поэтому оно получило название распространения волн в условиях тропосферного волновода. В отличие от металлического волновода стенки тропосферного волновода полупрозрачны. От тропосферы отражается только часть энергии волны, а часть, преломляясь. Проходит и теряется для приема.

Высота тропосферных волноводов достигает нескольких десятков метров и поэтому в этих волноводах возможно распространение только сантиметровых и дециметровых волн.

Использование тропосферных волноводов для практических целей невозможно, т.к.

предсказать, когда и в каком месте образуется тропосферный волновод практически очень трудно. Но это явление может служить причиной создания взаимных помех станциями, работающими в сантиметровом диапазоне волн и разнесенными на большие расстояния.

Помехи радиоприему Условия радиоприема определяются не абсолютным значением напряженности поля сигнала, а отношением напряженности поля сигнала к напряженности поля помехи.

Для осуществления различных видов связи – радиотелефона, радиотелеграфа, радиовещания и т.д. требуется определенное минимальное отношение сигнал/помеха.

Умение определить уровень помех в данном месте и в заданном диапазоне волн имеет большое практическое значение. Поскольку по известному уровню помех можно определить требуемую напряженность поля.

Рассмотрим только внешние помехи, а внутренние шумы радиоаппаратуры рассматриваются в курсах приемные устройства.

Промышленные и атмосферные помехи Источником промышленных помех являются, во-первых, различного рода электрооборудование, работа которых сопровождается искрением, во-вторых, радиостанции, излучающие высшие гармоники основной частоты, попадающие в рабочий диапазон более коротковолновых станций. Промышленные помехи особенно существенны в больших городах, где напряженность поля помех достигает 1000 мкВ/м в диапазоне волн 2000 м. На более коротких волнах уровень промышленных помех, как правило, уменьшается.

Уровень промышленных помех в каждом случае определяется с помощью специальных измерителей.

Промышленные помехи стремятся подавлять в мести их возникновения путем применения фильтрации и экранирования, препятствующих как излучению радиоволн, так и распространению их по питающим проводам.

Основным источником атмосферных помех являются грозы. Во время грозового разряда возникает мощный импульс тока, носящий апериодический характер или характер затухающих колебаний и имеющий длительность t = 0,1 3 мсек. Такой импульс создает непрерывный спектр частот, причем амплитуда синусоидальных составляющих спектра убывает обратно пропорционально частоте.

Наибольшего значения амплитуда достигает на частоте fг = 1/t 2, т.е. 300 10000 Гц.

Радиоволны различной длины, возникающие во время грозового разряда, распространяются подобно волнам соответствующих диапазонов и воздействуют в виде помехи на приемные устройства.

Наиболее подвержены атмосферным помехам диапазоны, лежащие в области средних волн и частично коротких волн.

Действие атмосферных помех в диапазоне УКВ незначительно, также как и действие промышленных помех.

Космические помехи Радиоизлучение, создаваемое внеземными источниками, называется космическим радиоизлучением, а создаваемые этим излучением помехи – космическими помехами.

Основным источником радиоизлучения является галактика, создающая фон радиоизлучения, на который накладывается излучение многих дискретных источников.

Мощными дискретными источниками радиоизлучения является Солнце, Юпитер, Сатурн, Венера, Луна, Звезды.

Радиоизлучение галактики наблюдается во всех направлениях, но особенно интенсивным оно является в ее экваториальной плоскости в направлении центра галактики.

Помехи галактики наиболее интенсивны в диапазоне 18 30 МГц. Уровень этих помех очень постоянен, но за счет вращения земли в данной точке земной поверхности наблюдается суточное изменение уровня помех.

Радиоизлучение Солнца и планет имеет второстепенное значение по сравнению с излучением галактики, поскольку оно создает существенные помехи только в том случае, когда антенна направлена на источник излучения.

Спектр излучения Солнца сложен и изменчив. Интенсивность излучения резко возрастает во время взрывов и возмущений на Солнце. Причем наиболее сильно проявляется это в диапазоне коротких волн.

Помехи создоваемые поверхностью и атмосферой Земли Земля также является источником радиоизлучения. Радиоизлучение Земли может быть принято боковыми лепестками диаграмм направленности антенн, расположенных на Земле, или антеннами космических кораблей при связи с Землей.

Помимо теплового радиоизлучения Земли, помехи создаются излучением атмосферы Земли.

Из физики известно, что если газ селективно поглощает излучение на некоторой частоте, то он испускает излучение на той же частоте.

В диапазоне сантиметровых волн излучения Солнца поглощается и переизлучается кислородом и парами воды.

Атмосферный шум проявляется в диапазоне 1000 20000 МГц. В этом диапазоне он преобладает над галактическим шумом и является практически единственным видом внешних помех.

Взаимные помехи радиоустройств По мере расширения области применения радиосредств из числа установок во многих случаях ограничивающим фактором становятся их взаимные помехи. Величина взаимных помех зависит от выбранного диапазона частот и в значительной степени определяется состоянием атмосферы. Поэтому при размещении новых радиоустройств необходимо проводить специальные исследования, направленные на выявление вероятности и уровня возможных взаимных помех.

Антнны УКВ диапазона Устройство, предназначенное для излучения и приема радиоволн, называется антенной.

Всякое проводящее тело, по которому течет переменный ток, в состоянии излучать электромагнитные волны. Но чтобы это излучение было существенным и могло служить практическим целям, размеры тела должны быть соизмеримыми с длиной волны излучаемых колебаний.

В квазистационарных системах, какими являются, например, катушки индуктивности, конденсаторы, длина которых мала по сравнению с длиной волны, временем распространения колебаний вдоль них можно пренебречь (за исключением случая очень коротких волн). Если при этом не учитывать тепловые потери энергии, то в таких системах сдвиг фаз между током и напряжением составляет 90°, и эти системы не поглощают активной мощности, а, следовательно - и не излучают. Если же при распространении вдоль той или иной системы колебания запаздывают на некоторый промежуток времени, то на зажимах системы появляется добавочный к 900 сдвиг фаз (соs j ) между током и напряжением. По мере того, как соs j становится отличным от нуля, система потребляет энергию от источника тока и расходует ее на излучение.

Наиболее удобно применять в качестве излучающей системы проводящее тело, длина которого соизмерима с длиной волны. В этом случае сдвиг фаз между током и напряжением увеличивается, при этом излучательная способность проводника повышается.

Передающая антенна преобразует энергию токов высокой частоты, создаваемых генератором, в энергию электромагнитных волн.

Приемная антенна выполняет обратную задачу, создавая на входе приемника напряжение высокой частоты.

На основании принципа взаимности любая передающая антенна при использовании ее в качестве приемной сохраняет свои основные характеристики, хотя конструктивно они могут отличаться.

Принцип взаимности заключается в том, что приемные и передающие антенны обратимы.

Всякая антенна может быть как приемной, так и передающей. Чем лучше антенна излучает радиочастотную энергию, тем лучше она будет ее принимать.

Поскольку теория и методы расчета передающих антенн проще и лучше разработаны, то любую приемную антенну можно рассчитывать как передающую и на основании принципа взаимности распространить полученные результаты на режим приема.

Современная радиоэлектронная аппаратура работает в диапазоне волн длиной от долей миллиметра до десятков тысяч метров. Конструктивные особенности антенн, а также их характеристика в значительной мере зависят от диапазона волн, в котором антенны должны работать.

По назначению антенны условно делят на следующие группы:

антенны радиовещательных станций;

антенны станции радиосвязи (в том числе РРЛ);

радиолокационные антенны;

телевизионные антенны;

радиоастрономические антенны.

Каждая из этих групп может содержать антенны различного конструктивного выполнения.

По принципу действия и по конструктивному выполнению антенны делятся:

проволочные (вибраторные), выполненные из тонкой (в сравнении с длиной волны) проволоки или толстых труб, диаметры которых иногда соизмеримы с длиной волны;

антенны оптического типа (металлические зеркала-рефлекторы и линзы);

антенны акустического типа (металлические рупоры);

антенны поверхностных волн (диэлектрические антенны, металлические стержневые или плоскостные антенны с диэлектрическим покрытием или периодической структурой);

щелевые (дифракционные) антенны;


антенны, излучающие электромагнитные волны с вращающейся поляризацией (спиральные, крестообразные и др.).

В большинстве антенн в качестве основных излучающих элементов применяются симметричные вибраторы.

Изотропный излучатель Под изотропным излучателем понимается такое устройство, которое равномерно и одинаково излучает электромагнитную энергию во все стороны.

Однако на практике ненаправленных излучателей не существует. Каждая передающая антенна, даже самая простейшая, излучает энергии неравномерно и всегда имеется направление, в котором излучается максимум энергии.

Простейшим или элементарным излучателем является электромагнитный электрический вибратор, который состоит из очень короткого по сравнению с длиной волны провода, обтекаемый электрическим током, амплитуда и фаза которого одинаковы в любой точке провода. Практической моделью элементарного вибратора является диполь Герца. Структура поля излучения диполя Герца имеет максимум в точке, лежащей на прямой, перпендикулярной диполю. Вдоль диполя поле = 0.

Симметричный вибратор Состоит из двух проводников одинаковой длины, между которыми включается питающая линия – фидер, соединяющая антенну с передатчиком.

Наиболее частот применяется симметричный вибратор длиной l в половину l, называемый полуволновым вибратором рис. 3.7а.

Рис.3. Вследствие отражения тока и напряжения у концов проводов антенн вдоль проводов устанавливается стоячая волна тока и напряжения.

Вдоль полуволнового вибратора устанавливается пол волны тока и напряжения, вдоль вибратора длиной в волну – волна тока и напряжения рис.3.7б. Однако в любом случае на концах устанавливается узел тока и пучность напряжения Основные характеристики антенн Амплитудная характеристика направленности антенн. Направленные свойства антенн принято определять амплитудной характеристикой направленности, т.е.

зависимостью напряженности излучаемого антенной поля Е(q, j) в точке наблюдения при неизменном расстоянии. Графическое изображение амплитудной характеристики направленности называется диаграммой направленности, которая изображается в виде поверхности, описываемой исходящим из начала координат радиус–вектором, длина которого в каждом направлении пропорциональна функции F(q, j).

Диаграмму направленности строят как в полярной (рис. 3.8а), так и в прямоугольной (рис. 3.8б) системе координат.

Рис.3. Направление максимального излучения антенн называется главным направлением. А соответствующий ему лепесток – главным. Остальные лепестки являются боковыми.

Направления, в которых антенна не принимает и не излучает, называются нулями диаграммы направленности.

Главный лепесток характеризуют шириной по половинной мощности q 0,5 и шириной по нулям q0. Ширина q0,5 определяется из ДН на уровне 0,707, он взят исходя из того, что мощность на уровне 0,5 и напряженность поля на уровне 0,707 связаны соотношением Р0,5 / Рмах = Е20,707 / Е2мах = 0, Коэффициент направленного действия КНД характеризует способность антенны концентрировать излученное электромагнитное поле в каком-либо направлении. Он представляет собой отношение плотности потока мощности, излучаемого антенной в данном направлении, к усредненной по всем направлениям плотности потока мощности. Иными словами, при определении КНД антенна сравнивается с воображаемой, абсолютно ненаправленной или изотропной антенной, излучающей ту же мощность, что и рассматриваемая.

Для апертурных антенн Кнд = 4p Кисп Sа / l 2, где: Кисп – коэффициент использования излучающей поверхности КИП;

Sа – площадь раскрыва антенны.

У большинства антенн РРЛ и спутниковых систем передачи ширина ДН по половинной мощности в вертикальной плоскости примерно равна ширине диаграммы в горизонтальной плоскости.

Для учета КПД реальной антенны, вводится понятие коэффициента усиления КУ антенны, которая определяется соотношением G = hа Кнд, где: h а = РS / Р0 - КПД антенны;

РS - излучаемая антенной мощность;

Р0 – подводимая к антенне мощность.

Коэффициент усиления антенны показывает, во сколько раз следует уменьшить мощность, подводимую к антенне, по сравнению с мощностью, подводимой к изотропному излучателю с КПД равным 1, чтобы напряженность поля в точке приема оставалась неизменной.

В диапазоне дециметровых и сантиметровых волн hа » 1, поэтому G = Кнд.

Коэффициент защитного действия КЗД вводится для характеристики степени ослабления антенной сигналов, принятых с побочных направлений, и рассчитывается по формуле Кзд = Gмах / Gпоб, где Gмах и Gпоб – коэффициенты усиления антенны в направлении главного лепестка ДН и в побочном направлении.

Сопротивление излучения. Сопротивление излучения антенны Rизл – показатель, имеющий размерность сопротивления и связывающий излучаемую мощность Р изл с током IА, протекающим через какое – либо сечение антенны Rизл = Ризл / I А Так как токи и напряжения по длине антенны распределены неравномерно, то для округления величины Rизл, в большинстве случаев излучаемую мощность относят к квадрату максимальной амплитуды тока (в пучности) или в квадратуру тока на входных зажимах антенны.

Величина Rизл зависит от соотношения между размерами антенны и длиной волны, формы антенны и других факторов. Так, увеличение длины уединенного симметричного вибратора до l = l, ведет к росту сопротивления излучения. Однако дальше она падает, затем снова возрастает.

В общем случае Rизл имеет комплексный характер. Например, для тонкого полуволнового вибратора Rизл = 73,1 Ом, а Хизл = 42,5 Ом. Увеличение толщины вибратора приводит к уменьшению величины волнового сопротивления.

Волновое сопротивление антенны. Волновое сопротивление антенны ZОА является одним из важных параметров. Для одиночного цилиндрического проводника длиной l, к которому может быть отнесена антенна в виде симметричного вибратора, расчетная формула имеет вид, где: rп – радиус проводника.

Входное сопротивление. Входное сопротивление антенны – показатель, представляющий отношение напряжения на зажимах антенны к протекающему через них току. В общем случае это сопротивление имеет комплексный характер ZАвх = RАвх + iХАвх где: RАвх – активная составляющая входного сопротивления;

ХАвх – реактивная составляющая входного сопротивления.

Сопротивление потерь. Сопротивление потерь определяется как:

Rп = Rн + Rи + R3, где: Rн - сопротивление потерь на нагрев проводов;

Rи - сопротивление потерь в изоляторах антенны;

R3 - сопротивление потерь в земле и в системах заземления.

Эффективная площадь антенны. Эффективная площадь антенны характеризует ту часть площади фронта волны, с которой антенна извлекает радиочастотную энергию.

Понятие Эффективная площадь антенны применима для одновибраторных, многовибраторных и других сложных приемных антенн. Количественно она определяется как отношение мощности Рсог, поступающий из антенны на вход приемника, согласованного с антенной, к плотности потока мощности S радиоволны в точке приема Аэ = Рсогл / S.

Для многовибраторных, параболических, линзовых и других антенн с распределенной поверхностью приема, величина Аэ связана с их геометрической площадью SА как Аэ = КАSА, где КА – коэффициент использования площади, зависящий от характера распределения амплитуды и фазы тока на поверхности антенны и точности изготовления антенны. Для значительной части направленных антенн КА ~ 0,8, но может изменяться от 0,5 до 0,9.

Известна связь между эффективной площадью и коэффициентом направленного действия антенны Аэ = l2D / 4p.

Эквивалентная схема антенны. Эквивалентная схема антенны выглядит следующим образом рис.3.9.

Здесь приемная антенна рассматривается по отношению к нагрузке как генератор, создающий ЭДС (Эпр.) и обладающий внутренним сопротивлением, равным входному сопротивлению данной антенны при ее работе в режиме передачи. Как известно, генератор отдает в нагрузку максимальную мощность в том случае, если сопротивление нагрузки и внутреннее сопротивление генератора является комплексно сопряженными.

Рис.3. В данном случае условие отдачи в нагрузку максимальной мощности имеет вид Zвх = Zн, т.е. входное сопротивление антенны и сопротивление нагрузки (волновое сопротивление фидера) должны быть равны.

Температура шума антенны. Для сверхнаправленных приемных антенн, подключенных к приемникам высокой чувствительности, часто бывает необходимо знать так называемую шумовую температуру ТАШ антенны. Она определяется как температура резистора с сопротивлением, равным входному сопротивлению антенны, который, при подлючении к входу приемника, выделяет в нем такую же мощность шума, как и сама антенна. Мощность шумов антенны, зависящая от собственных тепловых шумов, невелика. Шумы антенны главным образом определяются поступающим на вход приемника шумовым радиоизлучением от космических источников, а также тепловым излучением земной атмосферы и предметов, расположенных вблизи антенны. Мощность шумов антенны (в ваттах) при известном значении ТАШ равна РАШ = КТАШ D f, где: К = 1,38 10-23 Вт с/град;

D f – полоса пропускания линейной части приемного тракта, Гц.

Для остронаправленной антенны, ориентированной в зенит, ТАШ достигает 100К и даже меньше, в то время как при ориентировании на земную поверхность ТАШ »3000К.

Антенны используемые на РРЛ. Выбор типа антенны для РРЛ в основном определяется рабочим диапазоном волн, емкостью линии, от которой зависит ширина полосы рабочих частот, а также схемой распределения частот (двухчастотная, четырехчастотная).

В диапазоне метровых волн, обычно используемых на линиях малой емкости, широко применяются многовибраторные синфазные антенны. На дециметровых волнах, а таже на линиях малой емкости могут применяться антенны этих же типов, а также антенны зеркального (параболического) типа.

Параболические антенны широко применяют в дециметровом диапазоне на линиях средней емкости. В сантиметровом диапазоне волн на линиях малой и средней емкости применяются, главным образом, параболические антенны.


На магистральных РРЛ большой емкости и большой протяженности, работающих в сантиметровом диапазоне волн, применяют параболические, рупорно-параболические, параболические с вынесенным облучателем и двухзеркальные антенны. Как правило, одна антенна РРЛ используется одновременно для передачи и для приема.

Основные требования, предъявляемые к антеннам РРЛ В настоящее время на РРЛ прямой видимости применяются передатчики мощностью 2 10 Вт и в последнее время даже 0,5 Вт. Расстояние между промежуточными пунктами составляет 40 60 км и высота мачт 50 100 м. При этом для устойчивой связи необходимо, чтобы коэффициент усиления антенны составляет 1000 40000 (30 46 дБ). Обычно антенны дециметровых волн обладают коэффициентом усиления примерно 30 дБ и антенны сантиметровых волн 40 46 дБ.

На магистральных РРЛ большой емкости применяют, как правило, двухчастотную схему, которая, как известно, требует защитного действия антенн не менее 65 70 дБ.

Для увеличения переходного затухания между трактами приема и передачи, излучаемое и принимаемое антенной поля должны иметь взаимно перпендикулярные поляризации. Для этого линии питания и облучатель антенны должны быть выполнены так, чтобы было можно одновременно передавать и принимать волны с различными поляризациями, и диаграмма направленности антенны должна быть осесиммитричной.

Отраженные волны в тракте питания приводят к нелинейности фазовой характеристики последнего, что вызывает нелинейные искажения в сигнале. Допустимая величина коэффициента отражения, вызванного рассогласованием линии с антенной, для многоканальных систем не должна превышать 2 % во всей рабочей полосе частот. Для этих систем полоса частот, удовлетворяющая данному требованию, должна составлять 10 15 % от несущей частоты высокочастотного сигнала.

Конструкция антенны должна быть жесткой, чтобы при порывах ветра упругая деформация антенны не превышала допустимую величину. Атмосферные осадки не должны попадать в тракт питания антенны, т.к. это приводит к увеличению затухания в тракте и к рассогласованию. Антенна должна иметь возможность поворота в небольших пределах с целью точной установки направления максимального излучения на корреспондента.

Основные виды антенн РРЛ связи На РРЛ сравнительно широко применяются так называемые рефлекторные параболические антенны. Такая антенна состоит из отражающего зеркала и расположенного в его фокусе облучателя рис.3.10.

Рис.3. Зеркало представляет собой металлическую поверхность, изготовленную из алюминиевых листов. Наиболее часто встречаются зеркала типа параболоида вращения.

Облучатель такой антенны обычно представляет собой слабо направленную вибраторную антенну, либо открытый конец волновода, оканчивающийся рупором небольшого размера.

Действие параболического зеркала заключается в том, что электромагнитная волна, излучаемая облучателем, находящимся в фокусе зеркала, достигнув поверхности зеркала, отражается от него и направляется обратно к выходу зеркала уже в виде плоской волны.

Отраженная плоская волна на сравнительно большом расстоянии от зеркала принимает характер сферической волны, при этом имеет гораздо большую направленность, чем первоначальное излучение, созданное облучателем.

Коэффициент усиления G параболической антенны с облучателем в виде элементарного вибратора равен G = 4 (S0 / l 2) Кп, где: S0 = 4 R02 – площадь раскрыва параболоида с радиусом R0;

Кп – коэффициент использования поверхности раскрыва параболоида, учитывающий неравномерность распределения фаз и амплитуд поля в раскрыве. Практически этот коэффициент равен 0,5 0,6.

Диаграмма направленности имеет вид рис. 3.11.

Рис.3. Коэффициент усиления для реальных антенн составляет порядка 30 40 (G » 30 дБ).

Боковые лепестки в диаграмме направленности параболической антенны относительно велики. По экспериментальным данным у параболических антенн с коэффициентом усиления более 30 дБ интенсивность излучения в направлении противоположном максимальному на 40 50 дБ меньше, тогда как у рупорнолинзовых и рупорно параболических антенн это побочное излучение значительно меньше.

Большая интенсивность боковых лепестков приводит к заметному взаимному влиянию рядом стоящих антенн. По экспериментальным данным при G = 40 дБ Gзам j=180° » 60 70 дБ;

Gзам j=90° » 50 60 дБ.

Низкий коэффициент защитного действия не позволяет использовать эти антенны при двухчастотном распределении частот.

Вторым недостатком этих антенн является наличие так называемого теневого эффекта.

Суть этого эффекта в том, что облучатель параболической антенны находится на пути распространения плоской волны, отраженной от зеркала. При этом часть этой отраженной энергии облучатель поглащает, действуя как приемная антенна с определенной эффективной площадью. Часть же энергии от облучателя и крепящих облучатель деталей отращжается обратно, вызывая нарушения амплитудных и фазовых соотношений поля в раскрыве зеркала, что равносильно рассогласованию антенны с фидером.

Рассогласование, вносимое отраженной от зеркала плоской волной, можно устранить путем применения соответствующих элементов согласования в питающем облучатель фидере. Однако оказывается, что такое согласование можно обеспечить только в пределах сравнительно узкой полосы частот. Это объясняется тем, что фаза поля на пути от облучателя до зеркала и обратно зависит от частоты сигнала.

Улучшить согласование можно путем выноса облучателя из поля действия волн, отраженного от зеркала на облучатель.

Следующим недостатком параболических антенн является то, что облучатели находятся под воздействием атмосферных осадков. Так, покрытие защитного диэлектрического кожуха облучателя каплями дождя, снега или льдом создает препятствия на пути распространения электромагнитной энергии, что приводит к дополнительным отражениям.

Перечисленные недостатки, несмотря на простоту изготовления и малый вес, не позволяют использовать параболические антенны для широкополосных многоствольных систем РРЛ связи. Обычно эти антенны применяются на линиях небольшой и средней емкости, работающих на дециметровых и сантиметровых волнах.

Рупорнолинзовая антенна. Она представляет собой сочетание металлического рупора и специальной линзы, действие которой аналогично действию оптической линзы.

Принципиально возможно использование в качестве антенны только одного рупора без линзы. В этом случае сочетание рупора и питающего его волновода обеспечивается хорошее согласование, которое сохраняется в широкой полосе частот. Но, с другой стороны, в раскрыве рупора поле оказывается не синфазным, что является существенным недостатком рупорных антенн (это приводит к уменьшению эффективной площади раскрыва).

Допускается изменение фазы в отдельных точках до p/2, однако при этом используется 80% площади раскрыва и для получения G = 40 дБ длина рупора должна быть 20 30 м в сантиметровом диапазоне.

Выравнить фазу сигнала на выходе рупорной антенны можно, либо использованием линз, либо применением сектора параболоида вращения.

В первом случае антенна будет рупорнолинзовая, во втором рупорно-параболическая.

В рупорнолинзовых антеннах применяют два типа линз – металлодиэлектрические и металлические.

Металлодиэлектрические линзы мало отличаются от оптической линзы рис. 3.12.

Рис.3. Металлодиэлектрик представляет собой среду, состоящую из металлических частиц, изолированных друг от друга и образующих пространственную решетку. Изолируют металлические частицы друг от друга при помощи твердого диэлектрика, которая не только изолирует металлические частицы друг от друга, но осуществляет крепление частиц.

При воздействии электромагнитного поля на металлодиэлектрик происходит явление, аналогичное поляризации диэлектрика. Путем соответствующего подбора размера, расположения и конфигурации металлических частиц получают металлодиэлектрическую линзу, по свойствам приближающуюся к оптической линзе.

Металлодиэлектрические линзы получили широкое применение в начальный период развития многоканальных РРЛ в США. Эти антенны при G 40 дБ имеют низкий по сравнению с другими антеннами уровень боковых лепестков (Gзащ » 70 дБ), Gзам j=180°= 130 дБ и Gзам j=90°= 120 дБ.

Весьма ценным свойством рупорнолинзовой антенны является хорошее согласование с питающим фидером (коэффициент отражения 1,5 2 %). Конструктивно такие антенны сложны и дороги, а также относительно громоздки. В последнее время они заменяются более простыми по конструкции рупорно-параболическими антеннами.

Металлические линзы, несмотря на то, что они более просты по конструкции и сравнительно дешевы, не получили широкого применения в антеннах многоканальных РРЛ, так как коэффициент преломления линзы сильно зависит от частоты, что и ограничивает полосу пропускания антенны.

Схема этих антенн выглядит следующим образом. 3.13.

Рис.3. Слабонаправленный рупор своим раскрывом направлен на зеркало. Энергия, отраженная от зеркала, в виде сферической волны падает на линзу, в виде параллельных пластин имеющие отверстия (обычно круглые) прозрачные для радиоволн. При проникновении волны через отверстие происходит изменение фазы поля волны, причем это изменение происходит в сторону опережения.

Подбором размеров и расположения отверстий на линзе выравнивают фазу сигнала на выходе антенны.

У этой антенны при G = 39 дБ Gj=90° 50 дБ, коэффициент отражения 5 % в полосе МГц со средней частотой 3640 МГц.

Рупорно-параболическая антенна. Эта антенна представляет собой комбинацию из части параболоида вращения и пирамидального рупора, вершина которого совпадает с фокусом параболоида рис.3.14.

Рис.3. Соединение облучающего рупора с параболическим зеркалом в единую металлическую систему позволяет уменьшить величину боковых лепестков и тем самым повысить коэффициент защитного действия антенны. Профиль зеркала рассчитывается таким образом, чтобы его фокус совпал с фазовым центром рупора.

Для улучшения согласования между рупором и питающим волноводом применяется плавный переход длиной (10 15)· l. Размеры сечения в пределах перехода меняются по гиперболическому закону. Применение такого перехода обеспечивает малый коэффициент отражения (порядка 1 2 %).

Из-за неточности изготовления параболической поверхности и вследствие потерь в защитной крышке антенны, коэффициент использования излучающей поверхности примерно равен КА @ 0,6 0,7 при G = 40 дБ на частоте 4000 МГц Gj=180° = 120 дБ, Gj=90° = 90 дБ.

РПА имеет очень широкую полосу пропускания. Она одновременно может работать в трех широких полосах частот в диапазонах 4,6 и 11 ГГц по своим электрическим свойствам она не уступает высококачественным линзовым антеннам, в то же время они конструктивно проще и намного дешевле. В связи с этим эти антенны сейчас получили весьма широкое применение на многоствольных многоканальных РРЛ связи.

Перископическая антенная система. Применение этой системы устраняет необходимость использования длинных фидерных линий для передачи энергии к антенне.

Такая антенная система состоит из остронаправленной антенны (нижнее зеркало), размещенной у поверхности земли, и зеркала – переизлучателя, установленного на вершине башни. Это зеркало (обычно плоское) поворачивает главный максимум диаграммы направленности антенны в нужном (горизонтальном) направлении. Нижняя остронаправленная антенна может быть любого типа. Чаще всего применяется антенна с зеркалами в виде параболоида или эллипсоида вращения рис.3.15.

Рис.3. Коэффициент защитного действия перископической системы антенн составляет 54 дБ, что не позволяет использовать эти антенны при двухчастотном плане. Кроме того, эта система сильно подвержена влиянию от осадков и механической деформации.

Антенна Кассегрена. В обычных параболических антеннах сантиметрового диапазона волн часто применяются волноводные облучатели с рупорами небольшого размера. При размещении облучателя в фокусе параболоида неизбежны изгибы питающего волновода и затенения раскрыва параболоида, что ухудшает характеристики излучения антенны. Эти недостатки устранены в двухзеркальной антенне типа Кассегрена рис. 3..

Рис.3. Небольшого размера улавливающий рефлектор в форме гиперболоида вращения установлен так, что оба его фокуса Р1 и Р2 лежат на оси параболоида-зеркала, причем фокус Р2 гиперболоида совпадает с фокусом параболоида. В этой же точке находится центр излучения рупорного излучателя, излучение которого направлено на улавливающий рефлектор, следовательно, можно считать, что облучатель параболического зеркала расположен как бы в фокусе параболоида.

В такой антенне можно избежать изгибов питающего волновода и уменьшать затенение раскрыва параболического зеркала, что соответствует улучшению характеристик излучения антенны. Наиболее важным достоинством такой антенны является возможность удобного размещения облучателя позади зеркала.

Антенна Кассегрена применяется на наземных станциях спутниковых связей, на РРЛ они применяются мало.

Антенны пассивных ретрансляций для РРЛ. В горной или холмистой местности для обеспечения прямой радиовидимости между ретрансляционными пунктами РРЛ их приходится размещать на господствующих высотах, как правило, труднодоступных, что приводит к значительному удорожанию строительства и усложнению эксплуатации этих пунктов. В таких условиях выгодно использовать пассивные ретрансляции, т.е.

ретрансляции, не имеющие усилительной аппаратуры и не требующие наличия обслуживающего персонала.

Известны три вида пассивной ретрансляции: отраженная, преломляющая и ретрансляция типа препятствие.

1.Отражающая пассивная ретрансляция. Она состоит из одного или двух плоских металлических зеркал рис.3.17.

Рис.3. Сигнал, идущий от активной станции, отражаясь от этих зеркал, изменяет свое направление и попадает в пункт приема В. Аналогично осуществляется и обратная передача.

Одно плоское зеркало применяется при не слишком большом угле b.

2. Пассивная ретрансляция преломляющего типа. Она состоит из двух параболических антенн соединенных линией передачи рис. 3..

Рис.3. Сигнал принятый одной из параболических антенн подается на вторую, которая излучает ее в нужном направлении.

К этим антеннам предъявляются жесткие требования выполнения поверхности антенн (примерно ±l/20). В противном случае эффективность применения низка. Для точной фиксации антенн должны быть жесткими антенные опоры, кроме того, необходимо предусматривать устройство для юстировки поверхности при ее монтаже. Все это приводит к усложнению и удорожанию конструкции пассивного ретранслятора. Поэтому применение отражающих ретрансляторов считается более удобным.

3.Пассивная ретрансляция типа препятстие. Она представляет собой металлическую поверхность, непроницаемую для электромагнитных волн, расположенную в плоскости Q перпендикулярно направлению распространения волны от пункта А в пункт В, между которыми отсутствует прямая видимость рис.3.19.

Рис.3. Появление напряженности поля в пункте В при установке на пути распространения волны препятствия П объясняется следующим образом. При отсутствии ретрансляции в плоскости Q создается поле, распределенное по определенному закону. Напряженность поля в пункте и определяется интерференцией полей от всех элементов этой возбужденной поверхности. Распределение возбуждающего поля на плоскости Q таково, что при отсутствии прямой видимости между пунктами А и В напряженность суммарного поля в пункте В равно нулю. Другими словами, диаграмма направленности возбужденной плоскости Q такова, что излучение в направлении пункта В отсутствует.

Установка в плоскости Q непроницаемого для электромагнитных волн препятствия приводит к тому, что на части плоскости, закрытой металлической поверхностью П, напряженность поля обращается в нуль. Это приводит к изменению амплитудно-фазового распределения возбуждающего поля, что в свою очередь приводит к изменению диаграммы направленности возбужденной плоскости Q.

Форма препятствия выбирается так, чтобы обеспечить минимальную расфазировку поля в точке приема от различных участков металлической поверхности. С этой целью препятствие выполняется в виде части кольца, верхняя и нижняя кромки которого совпадают с границами зоны Френеля, рис. 3.20.

Рис.3. Размеры такой антенны следующие: при расстоянии между пунктами А и В примерно 100 км для l=8 см в зависимости от рельефа местности б = 3 7 (высота препятствия – ширина зоны Френеля). Длина препятствия может быть равен 70 100 м и больше. Площадь порядка 200 700 м2. При таких параметрах G = 55 60 дБ.

Фидерные тракты Фидерные тракты в аппаратуре РРЛ применяются для соединения приемо-передающей аппаратуры с антенной. Состав фидерного тракта входят: линии связи;

устройства для частотного и поляризационного разделения стволов;

корректор эллиптичности;

герметизирующие вставки;

угловые и винтовые секции и др.

В диапазонах 4,6 и 8 ГГц фидерный тракт РРС выполняется из волноводов с прямоугольным, круглым или эллиптическим сечением. В диапазоне 2 ГГц в основном применяются коаксиальные кабели.

Круглые волноводы позволяют передавать две ортогонально поляризованные волны.

Основным типом волны является волна Н11. Представляет собой отрезки медных или биметаллических секций L = 4,5 5 м. Для работы в диапазоне 4,6 и 8 ГГц применяются волноводы D = 70 мм. Затухание не превышает 0,02 дБ/м. Эллиптичность волноводов составляет 0,1 0,15 мм.

Волноводы эллиптического сечения используются главным образом в диапазоне сантиметровых волн. Конструктивно он представляет собой полую гофрированную трубу, изготовленную из медной отожженной ленты, на которую наложены защитные оболочки и называются они эллиптически гофрированными волноводами ЭГВ. Выпускаются для диапазонов 2,4,6,8 и 11 ГГц, отличаются геометрическими размерами и затуханием.

Например, волновод для диапазона 4 ГГц (ЭГВ-2) имеет в поперечном сечении эллипс с большой и малой осями 71,4 и 42,3 мм и затуханием 0,04 дБ/м. Недостаток – большой коэффициент отражения. Выпускается в виде волновода, намотанного на барабан.

Волноводы прямоугольного сечения широко применялись до появления ЭГВ.

Используется тип волны Н10. Размеры выбираются в зависимости от диапазона так, чтобы исключить возможность возникновения высшего типа волн. Затухание зависит от размеров и рабочей частоты и составляет 0,025 0,06 дБ/м. Коаксиальные фидеры применяются в диапазоне дециметровых волн. Передача осуществляется на волне ТЕ. Типовым для диапазона 2 ГГц является кабель РК-75-24-32 с затуханием не более 0,08 дБ/м. Схема антенно-фидерных трактов зависит от рабочего диапазона частот, поляризации волн, количества стволов, типа применяемых антенн и высоты их установки, используемых в фидерных линиях. Схема АФТ с РПА для работы в диапазоне 4 ГГц имеет следующий вид рис.3.21.

При работе с другими антеннами или в другом диапазоне, отдельные узлы схемы могут отсутствовать (одна поляризация) или заменены другими.

Рис.3. К элементам фидерных трактов относятся поляризационные селекторы, циркуляторы, корректор эллиптичности, поглотитель высших волн, герметизирующие вставки, согласующие переходники от волновода одного сечения к волноводу другого сечения. Все элементы должны хорошо согласовываться с волноводом и антенной.

Поляризационный селектор (ПС) предназначен для разделения и объединения волн с разной поляризацией. Конструктивное выполнение ПС бывают разным. В настоящее время наиболее широко используются ПС, которые представляет собой волноводный тройник, выполненный из отрезков волноводов круглого и прямоугольного сечения (рис. 3.22.) Рис.3. В отрезке круглого волновода В установлена продольная металлическая пластина 1, у конца которого для улучшения согласования с плечом С расположен стержень 3.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.