Особливості побудови тропосферних ліній

Принцип побудови тропосферних ліній зв'язку в цілому подібний із принципом побудови радіорелейних ліній зв'язку прямої видимості. У той же час є ряд особливостей

1. Окремі прольоти тропосферних ліній на відміну від радіорелейних ліній прямої видимості називаються участками. На радіорелейних лініях прямої видимості звичайно ділянка складається із декількох інтервалів. Місця розміщення станцій, особливо стаціонарних, називаються площадками.

Число участків на тропосферній лінії може досягати десятків і більше, але нерідко зустрічаються лінії з одним участком. Звичайно на тропосферній лінії довжиною в кілька тисяч кілометрів число участків в 5-6 разів менше числа інтервалів радіорелейної лінії зв'язку прямої видимості аналогічної довжини.

2. Тропосферні лінії зв'язку на відміну від радіорелейних рідко бувають багатоствольними. Інколи в тропосферному зв'язку стволом називають одну гілку або здвоєну пару гілок у системі багатократного прийому. Тут і далі цей термін відповідає аналогічному терміну в радіорелейному зв'язку.

Майже завжди ці лінії забезпечують один ВЧ ствол, ширина смуги пропускання якого по відеотракту не перевищує декількох мегагерц і складає, як правило десятки або сотні кілогерців.

3. Всі станції тропосферних ліній зв'язку являються облуговуємими. Це пояснюється складністю обладнання й, як правило, повною автономністю станцій, розташованих в умовах важкодоступної місцевості. Лише в рідких випадках на практиці енергопостачання тропосферних станцій може здійснюватися від зовнішніх мереж електричного струму.

4. На всіх ретрансляційних станціях тропосферних ліній зв'язку на відміну від ретрансляційних станцій радіорелейних ліній зв'язку прямої видимості завжди здійснюється демодуляція сигналу до групового спектру в телефонних стволах і до відеосигналу в телевізійних стволах. Сигнали цих видів і використаються для ретрансляції. Ретрансляція по проміжній частоті до останнього часу не застосовувалася через технічні затруднення, які виникають у зв'язку з використанням принципу багатократного прийому й необхідністю складання сигналів окремих гілок.

5. Принцип розподілу робочих частот по участкам і стволам на стаціонарних лініях відрізняється від принципу, рекомендованого МКЕЗ для радіорелейних ліній прямої видимості. Розподіл частот проводиться з урахуванням відведеного діапазону частот, технічних можливостей апаратури й електромагнітної сумісності з іншими засобами зв'язку, наприклад із супутниковими. На рухомих лініях фактично приймаються до уваги ті ж вимоги, але тут хвилі можуть при необхідності змінюватися, тоді як на стаціонарних магістралях вони незмінні і в апаратурі можливість перестройки частоти не передбачається.

6. Характерний приклад структури ретрансляційної станції одноствольної тропосферної лінії зв'язку типу «Горизонт-М».

Станція складається із двох однакових комплектів обладнання високочастотного ствола, модуляторів М, апаратури ущільнення АУ, низькочастотного встаткування НЧ, апаратури службового зв'язку СС. Апаратура стволів побудована за схемою, що реалізує зчетверений прийом при дворазовому рознесенні в просторі й дворазовому рознесенні по частоті.

До складу апаратури стволів входять: антени із дзеркалами 3 і рупорними випромінювачами РО, забезпеченими поляризаційними селекторами, передавачі Пер, приймачі Пр, апаратура складання Сл. Антени за допомогою хвилеводів В з'єднані з передавачами й приймачами здвоєного прийому. На виході кожного такого приймача, що веде прийом з рознесенням у просторі, здійснюється перша ступень складання сигналів Сл1. Виходи пристроїв складання першої ступені об'єднуються за допомогою пристрою складання другої ступені Сл2.

Крім основного обладнання на станції є допоміжна апаратура: контрольно-вимірювальне обладнання для перевірки якісних показників прийомних пристроїв KOпр, обладнання для перевірки параметрів передавачів КОпер, спеціальні контрольні пристрої КУ для вимірів в груповому тракті.

Електроживлення всієї станції здійснюється від двох первинних джерел електроенергії. Обидва джерела працюють одночасно, причому від кожного з них забезпечується живлення одного з передавачів і одного із приймачів здвоєного прийому кожного напрямку зв'язку. При виході з ладу одного агрегату зв'язок не припиняється, при цьому лише трохи погіршується якість зв'язку, тому що замість зчетвереного прийому в кожному напрямку залишається режим здвоєного прийому з рознесенням у просторі.

Класифікація й загальна характеристика сучасних тропосферних телекомунікаційних систем.

Класифікація тропосферних ліній зв'язку.

 

1. Всі сучасні тропосферні лінії зв'язку підрозділяються на: стаціонарні й рухомі.

Стаціонарними є магістральні тропосферні лінії зв'язку великої довжини багатоцільового призначення. Станції таких ліній розташовуються постійно на відведених для них площадках і працюють иа незмінних робочих частотах. Такі лінії, як правило, мають один ствол, призначений для багатоканальної телефонії, а також для передачі інших видів інформації, для яких придатний стандартний канал тональної частоти з нормованими характеристиками. У рідких випадках лінії можуть використатися для передачі телебачення.

Рухомі тропосферні лінії зв'язку відрізняються тим що їх станції розраховані на більш-менш швидке згортання, транспортування й розгортання в новому пункті. Робота може вестися на змінних частотах. Лінії такого типу застосовуються для відомчих зв'язків, а також використовуються у військах зв'язку. Обладнання таких ліній придатне для експлуатації в польових умовах і задовольняє вимогам спеціальних технічних умов.

2. Рухомі військові тропосферні лінії підрозділяють на важкі й легкі.

Легкими лініями вважають такі, обладнання станцій яких розміщається, як правило, не більше ніж на двох-трьох транспортних одиницях (автомобілі, причепи) середньої тонажності. Кількість транспортних одиниць станцій важких рухомих ліній досягає п'яти й більше і, як правило це автофургони і причепи-фургони великої тонажності.

3. Розрізняють лінії метрового, дециметрового й сантиметрого

діапазонів частот.

Метровий діапазон використають порівняно рідко.

Найчастіше на стаціонарних і важких рухомих лініях використають

діапазон дециметрових хвиль, а на рухомихх малоканальних - діапазон сантиметрових хвиль.

4. По виду модуляції й методам ущільнення стволів. На даний час як на стаціонарних, так і на рухомих тропосферних лінія найбільш широко застосовують частотну модуляцію й частотне ущільнення стволів.

 

Загальна характеристика сучасних тропосферних

Телекомунікаційних систем.

Число каналів тональної частоти стаціонарних тропосферних ліній зв'язку найчастіше дорівнює декільком десяткам. Довжина цих ліній становить тисячі кілометрів.

Вид модуляції на стаціонарних лініях – як правило ЧМ.

Апаратура ущільнення — типова апаратура ущільнення проводових ліній зв'язку. Середня довжина участків порядку 300 км, але нерідко зустрічаються участки довжиною до 500— 600 км, а іноді й більше 600—700 км. Існують унікальні участки довжиною близько 1000 км.

Стаціонарні тропосферні лінії працюють в діапазонах 350—450, 755—985, 1700—2000 Мгц, але інколи і на більш високих частотах.

Станції забезпечують не менш чим чотириразовий рознесений прийом, найчастіше при дворазовому рознесенні в просторі й дворазовому рознесенні по частоті.

Антени параболічного типу мають підсилення до 55дБ і більше. Рефлектори виконуються у вигляді потужних металевих конструкцій із круглою апертурою діаметром до 25 м або із прямокутною апертурою 20х20м, 30х30 м і більше. В якості фідерів використовуються хвилеводи прямокутного перетину, які продувають підігрітим сухим повітрям.

Випромінювачі — рупорного типу.

Передавачі — потужністю до 10—50 кВт і більше, як правило, вони виконуються на охолоджуваних багаторезонаторних прольотних клістронах.

Приймачі — з коефіцієнтами шуму не більше 2—4 дБ, устатковані параметричними підсилювачами на варакторних діодах.

Для електроживлення станцій використовують дизель-електричні агрегати потужністю в десятки й сотні кіловат.

Надійність зв'язку забезпечується резервуванням передавачів, приймачів і інших пристроїв у цілому, а також резервуванням основних блоків кожного пристрою окремо.

Ретрансляційні рухомі станції завжди організують шляхом спільного розміщення двох самостійних рухомих станцій. Інакше кажучи, у тропосферному зв'язку, на відміну від радіорелейного зв'язку прямої видимості, не застосовується принцип включення двох комплектів (напівкомплектів) обладнання до складу однієї рухомої станції. Пояснюється це громіздкістю й дорожнечею апаратури.

 

Важкі рухомі лінії можуть забезпечувати дальність зв'язку в кілька тисяч кілометрів при довжині участків до 500 км і числі каналів тональної частоти в кілька десятків. Канали придатні для вторинного ущільнення й сполучення з каналами радіорелейних і провідних ліній зв'язку. Вид модуляції — ЧМ. Апаратури ущільнення або спеціальна, або застосовувана для ущільнення провідних ліній.

 

Час розгортання станцій екіпажем із шести-восьми чоловік займає від декількох годин до доби.

Дві розбірні антени параболічного типу мають діаметри до 8—10 м і більше.

Для роботи використовуються, як правило, дециметрові хвилі із частотами не нижче 700—800 Мгц. Сантиметрові хвилі застосовуються рідше.

Станції забезпечують зчетверений прийом при дворазовому рознесенні в просторі й дворазовому рознесенні по частоті. Рідше застосовуються інші комбінації методів рознесеного прийому.

Передавачі мають потужність до 10 кВт і виконуються на багаторезонаторних прольотних клістронах.

Приймачі забезпечуються параметричними підсилювачами й мають коефіцієнт шуму 2—4 дБ.

Живлення станцій здійснюється від дизель-електричних агрегатів потужністю в кілька десятків кіловат.

Надійність забезпечується резервуванням пристроїв і блоків.

 

Легкі рухомі тропосферні лінії зв'язку складаються з малого числа участків і дуже часто — з одного участку.

Довжина участку лежить у межах 150—300 км.

Число каналів тональної частоти 2—24. Канали придатні для вторинного ущільнення й сполучення з каналами провідних ліній зв'язку.

Вид модуляції - ЧМ, але останнім часом широко починають застосовуватися дискретні методи модуляції, які підвищують ефективність використання пропускної здатності системи.

Одна-дві складні параболічні антени рухомих станцій мають діаметр не більше 4—5 м.

Для роботи використовується найчастіше довгохвильова частина сантиметрового діапазону хвиль, але іноді і його короткохвильова частина, аж до частот 8500 Мгц. Рідше застосовуються хвилі короткохвильової частини дециметрового діапазону.

Станції, як правило, працюють у режимі здвоєного прийому з рознесенням у просторі, але можливі й інші методи рознесення.

Передавачі мають потужність не більше 1—2 кВт і виконуються на багаторезонаторних прольотних клістронах.

Приймачі мають коефіцієнт шуму 5—10 дБ, нерідко забезпечуються малошумовими підсилювачами на тунельних діодах.

Живлення станцій здійснюється від бензо-електричних агрегатів або мережі змінного струму.

Надійність забезпечується резервуванням.

 

З А К Л Ю Ч Е Н Н Я.

Системи радіозв'язку або радіолінії, які використовують явище дифракції при поширенні радіохвиль в середовищах, які містять локальні неоднорідності, одержали назву систем тропосферного радіозв'язку.

Тропосферний радіозв'язок має парадоксальну особливість. Він, як і інші види радіозв'язку, здійснюється за допомогою електромагнітних хвиль, але обов'язково вимагає повітряного середовища. Радіорелейним лініям зв'язку прямої видимості повітряне середовище приносить лише шкоду, знижуючи стійкість їхньої роботи.

Тропосферний радіозв'язок має ряд специфічних особливостей, обумовлених безпосередньо явищем ДТП УКХ.

- Тропосферний радіозв’язок забезпечується ціною досить значних енергетичних затрат: застосуванням потужних. передавачів, чутливих приймачів і громіздких антен із значним підсиленням.

- На рівень сигналу ДТП впливає рельєф місцевості, яка розташована на деякій відстані в напрямі на кореспондента.

- На стійкість тропосферного радіозв'язку значною мірою впливають метеорологічні умови й, отже, кліматичні особливості району, по якому проходить траса.

- Антени при ДТП УКХ не реалізують повністю свого підсилення, яке вони мають в умовах вільного простору. Таке специфічне для тропосферного радіозв'язку явище «втрат підсилення антен» знижує їхню ефективність, вимагає деякого додаткового підвищення потужності передавача, чутливості приймача або підсилення самих антен.

- Сигнал ДТП не стабільний у часі.

- Багатопроменева структура радіосигналу ДТП приводить до сильного викривлення амплітудної і фазочастотної характеристик середовища поширення радіосигналу системи тропосферного радіозв’язку.

Через дуже низьку ефективність розсіювання й відбиття енергії УКХ неоднородностями тропосфери втрати на ділянці поширення досить великі й дуже швидко ростуть із відстанню R і скороченням довжини хвилі λ.

В апаратурі тропосферних ліній зв'язку переважають системи із частотною модуляцією й частотним ущільненням, а також знайшло застосування дискретних радіосигналів і часового ущільнення.

У тропосферному радіозв'язку ще багато не до кінця досліджених питань, але цей вид зв'язку зайняв міцне місце серед інших видів зв'язку.