- •1. ВВЕДЕНИЕ
- •1.1. Радиосвязь и её значение для человечества
- •1.2. Радиоволны
- •1.3. Диапазоны радиоволн
- •1.4. Каналы радиосвязи
- •2. ЭТАПЫ ИСТОРИИ РАДИОСВЯЗИ
- •2.1. Начало формирования научных основ
- •2.2. Изобретение как итог науки
- •2.3. Первые устройства беспроводной связи
- •2.4. Радиосвязь во второй половине XX века - итоги и тенденции
- •2.5. Предыстория космической радиосвязи
- •3. РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
- •3.1. Геофизические факторы, влияющие на распространение радиоволн
- •3.2. Распространение волн диапазонов СЧ, НЧ и ОНЧ
- •3.3. Распространение волн диапазона ВЧ
- •3.4. Распространение волн диапазонов ОВЧ, УВЧ и СВЧ
- •3.5. Помехи радиосвязи
- •4.2. Сигналы и помехи в ВЧ радиолиниях
- •4.3. Структура автоматизированной сети ВЧ радиосвязи
- •4.4. Магистральная ВЧ радиосвязь
- •4.5. Особенности и структура зоновой радиосвязи с вынесенным ретранслятором
- •4.6. Варианты структур сетей зоновой радиосвязи диапазона ВЧ с вынесенным ретранслятором
- •4.7 Системы ВЧ радиосвязи в гражданской авиации
- •4.9. Ионосфера как ресурс комплексной пейджерной сети радиосвязи
- •4.10. Роль и проблемы ВЧ радиосвязи в комплексной системе связи Российской Федерации.
- •5.2. Состав оборудования РРЛ
- •5.3. Размещение станций
- •5.4. Выбор и чередование частот в радиорелейной связи
- •6. ПОДВИЖНАЯ РАДИОСВЯЗЬ
- •6.1. Этапы развития подвижной радиосвязи
- •6.2. Термины, классификация и особенности сетей подвижной радиосвязи
- •6.3. Варианты сетей наземной сотовой подвижной радиосвязи
- •6.5. Радиотелефонная сеть общего пользования "Алтай-ЗМ"
- •6.7. Сотовая система связи стандарта GSM
- •6.8. Развитие в России систем подвижной связи третьего поколения
- •7. СИСТЕМЫ ПЕРСОНАЛЬНОГО РАДИОВЫЗОВА
- •7.1. Назначение и принципы построения систем персонального вызова
- •7.2. Структурная схема СПВ
- •7.3. Протоколы систем пейджерной связи
- •7.5. Типы пейджеров
- •7.6. Характерные особенности построения приемников СПВ
- •7.7.Структурные схемы и основные показатели конкретных пейджеров
- •7.8. Приемник персонального вызова Telefind Согр.(США)
- •8.2. Орбиты и зоны обслуживания спутниковых систем связи и вещания
- •8.3. Способы модуляции и уплотнения в радиоканалах спутниковой связи
- •8.5. Многостанционный доступ и методы разделения сигналов
- •8.6. Классификация земных станций
- •8.7. Структурные схемы и основные характеристики земных станций
- •8.8. Принципы построения приемных и передающих устройств земных станций
- •8.9. Назначение, состав и основные параметры бортовой аппаратуры
- •8.12. Бортовые радиопередающие устройства
- •8.13. Приемные устройства бортовых ретрансляторов
- •8.14. Общие сведения и требования к антеннам
- •8.15. Общие принципы построения космических систем телеконтроля и управления
- •8.16. Примеры систем спутниковой связи
- •8.17. Системы низкоорбитальной спутниковой связи
8.7. Структурные схемы и основные характеристики земных станций
Различные земные станции отличаются одна от другой как составом и параметрами оборудования, так и принципами по строения, резервирования и контроля [8.4]. В качестве примера на рис.8.3 приведена упрощенная и типичная структурная схема приемопередающей, двухствольной станции; первый ствол кото рой предназначен для передачи и приема ЧМ сигналов телевиде ния со звуковым сопровождением и звукового радиовещания, вто рой - для телефонной связи.
Станция содержит:
антенну А, ориентированную в нужном направлении; опорно-поворотное устройство антенны ОПУ с электросило
вым приводом ЭСП; антенно-волноводный тракт АВТ, через который радиосигна
лы передаются из аппаратуры в антенну и из антенны в аппаратуру; волноводные поворотные переключатели ВП1 в тракте приема и ВП2, ВПЗ и ВП4 в тракте передачи. Переключатель ВП1 - сдвоенный. Сплошной линией показаны соединения цепей в од ном из возможных (рабочих) режимов использования станции; пунктиром показаны соединения при переключении в другой режим
(резервный) с использованием других блоков станции; направленный ответвитель НО в тракте передачи; суммирующие волноводные цепи СЦ1 и СЦ2; малошумящие усилители МШУ-А и МШУ-Б радиочастотных
сигналов, поступающих из антенны; волноводный разветвитель ВР;
рабочие и резервные преобразователи частоты ПРЧ-1А и ПРЧ-1Б, преобразующие частоту радиосигналов в промежуточ ную частоту в телевизионном тракте;
рабочие и резервные преобразователи частоты в стволе те лефонной связи ПРЧ-2А и ПРЧ-2Б;
переключатели для перехода на резервный тракт П1, П2 и ПЗ; демодуляторы сигналов с выделением сигналов телевиде ния (изображения и звукового сопровождения) и звукового радио
вещания ДМТВ; блок обработки и коррекции телевизионных сигналов изо
бражения БТВ; блок выделения и коррекции сигналов звукового сопровож
дения телевидения БЗС; телефонная каналообразующая аппаратура для обработки
и формирования сигналов каналов телефонной связи ТФ-КОА;
6 3 2
s o s x s b io o J x o rb O H s x s ja o o o аомххоыеа^с
Рис. 8.3
блок обработки, коррекции и формирования телевизионного сигнала БОФС;
коммутатор К со входами и выходами трактов передачи те левидения - изображения (ТВ) и звука (ЗВ), радиовещания (РВ) и телефонной связи (ТФ);
модуляторы (рабочий и резервный) каналов передачи изо бражения и звукового сопровождения телевизионых программ, а также звукового - МТВ - А и Б;
переключатели модуляторов П4а и П4б; передающие устройства первого и второго ствола - ПрУ-1
и ПрУ-2, состоящие из основного и резервного комплектов: преоб разователей частоты ПрЧ и следующих за ними предварительных усилителей ПУ и усилителей мощности УМ (1А, 1Б, 2А, 2Б);
стойка автосопровождения САС наведения антенны земной станции на спутник, управляющая приводом антенны ЭСП;
аттенюатор (ослабитель) передаваемого сигнала ATT Через НО, ATT и ВП4 небольшая часть мощности передаваемого сигнала ответвляется в собственный тракт приема при проведении испы таний, настройке и регулировке станции.
В состав станции входят также тест-ретранслятор (ТР) и ком плект контрольно-измерительных приборов (КИП), позволяющие организовать внутренний шлейф с последовательным преобразо ванием частот ПЧ-СВЧ-ПЧ для контроля и настройки передающего и приемного оборудования станции, находящегося в состоянии ре зерва. ТР с помощью волноводного переключателя ВП4 может под ключаться либо к АВТ, либо к выходу сумматора резервных передатчиков.Управление и контроль за работой оборудования станции осуществляются с пульта'контроля и коммутации ПКК.
На рис.8.4, изображена структурная схема станции спутнико вого ТВ-вещания класса 2, являющаяся наиболее массовой и со ответственно сравнительно простой. Эта станция - приемная, од ноствольная, без резервного оборудования; основные блоки стан ции - малошумящий усилитель (МШУ), преобразователь частоты (ПРЧ), демодуляторы сигналов в канале изображения (ДМ-ТВ), и звука (ДМ-ЗВ) и промежуточные блоки БТВ и БЗВ. В ее состав входят также ОБП-АМ модулятор и ретранслятор РТР мощностью около 1 Вт с антенной А, для ретрансляции принятых от спутника сигналов абонентам ТВ в одном из 12-ти телевизионных УКВ кана лов. Предусмотрена возможность подключения выхода видеосиг нала приемника к сети кабельного телевидения.
Другие станции описанной выше классификации занимают промежуточное положение между приведенными в этом парагра фе по сложности оборудования, принципам резервирования и чис лу резервных взаимонезависимых параллельных трактов - ство лов.
8.8. Принципы построения приемных и передающих устройств земных станций
Приемное устройство земной станции осуществляет предва рительное усиление принятого СВЧ сигнала, разделение сигналов отдельных стволов и их преобразование в промежуточную частоту (широко распространена 70 МГц) для последующей обработки. Упрощенная структурная схема приемного устройства представ лена на рис.8.5. Здесь МШУ - малошумящий усилитель, РУ - уси литель - разветвитель, ПРЧ - преобразователи частоты, Тр.ПЧ - тракты промежуточной частоты.
Рис. 8.5
Малошумящие усилители [8.5] увеличивают чувствитель ность приемных устройств и повышают энергетический потенциал участка спутник - земная станция. Распространены различные ти пы усилителей: параметрические, транзисторные, усилители на туннельных диодах и др.
При выборе схемы преобразователя частоты необходимо учитывать такие противоречивые требования как простота конст рукции и высокая надежность, высокая селективность по побочным каналам приема и обеспечения возможности перестройки на час тоты разных стволов [8.5]. Требование высокой селективности по побочным каналам приема, особенно по зеркальному каналу, объ ясняется тем, что на входе ПРЧ могут одновременно присутство вать сигналы всех стволов, принимаемые антенной. При однократ ном преобразовании сигналы некоторых стволов могут попадать в зеркальные каналы других стволов и тем самым создавать помехи приему. При двойном преобразовании частоты с достаточно высо кой первой промежуточной частотой зеркальный канал приема и частота первого гетеродина попадают за пределы принимаемой полосы частот, что позволяет существенно повысить селектив ность приемника. Однако в приемниках с двойным преобразовани ем частоты увеличиваются габаритные размеры, масса и стои мость приемника.
Полосовые фильтры в тракте ПЧ обеспечивают необходи мую селективность (25...50 дБ) по соседним каналам приема. Для уменьшения искажений ЧМ сигнала неравномерность амплитудночастотной характеристики (АЧХ) тракта ПЧ в полосе пропускания не должна превышать 1 дБ, также достаточно высоки требования к линейности амплитудно-фазовой характеристики. В то же время для повышения чувствительности приемника шумовую полосу фильтра стремятся сделать как можно меньшей. С этой целью часто применяют сложные многоконтурные фильтры высокого по рядка с высокой прямОугольностью АЧХ. В тракте ПЧ также нахо дится видеоусилитель, в котором видеосигнал усиливается и кор ректируется его частотный спектр.
Демодулятор должен обеспечить помехоустойчивость прие ма сигналов, по возможности близкую к потенциальной, при работе вблизи порога ЧМ.
Обычно применяют стандартные частотные детекторы, со держащие высококачественные амплитудные ограничители с глу биной подавления AM до 30 дБ и дискриминаторы с высокой ли нейностью характеристики детектирования. В отдельных случаях при работе в пороговой области используют порогопонижающие демодуляторы.
Передающие устройства земных станций отличаются диапа зоном рабочих частот, выходной мощностью, типом выходного усилительного элемента, системой охлаждения. От этих показате лей существенно зависит конструкция и электрические характери стики передающих устройств. В земных станциях первого класса обычно используют передатчики мощностью 1...3 кВт, а в станциях второго класса мощностью 0,2...0,25 кВт. Как правило все типы пе редатчиков позволяют осуществлять передачу телевидения, циф ровых потоков данных аналоговых и цифровых телефонных ка налов с частотным разделением. Обобщенная и упрощенная структурная схема передающего устройства земной станции при ведена на рис.8.6.
Рис. 8.6
В нее входят два полукомплекта передатчиков А и Б, общая система охлаждения СО, выходной волноводный переключатель ВП с эквивалентом антенны ЭА и пульт контроля и коммутации ПКК. Каждый из передатчиков включает усилитель промежуточной частоты УПЧ с коррекцией частотных характеристик, преобразова тель частоты ПрЧ с частоты 70МГц в диапазон СВЧ; а также не показанные на схеме задающие генераторы, предварительный и мощный усилители, блоки электропитания элементы волновод ного тракта с направленными ответвителями для измерения пара метров выходного сигнала, блок управления, блокировки и сигна лизации. Для большей части электронных узлов предусматривает ся резервирование.