Особенности радиоканала

2,3

2,2

2,1

Учебные вопросы, время и содержание занятия

1 Вопрос. Основные понятия о линии и канале радиосвязи - 55 минут.   Несмотря на бурное развитие в последние годы средств спутниковой, радиорелейной и тропосферной связи, радиосвязь продолжает сохранять важное значение в обеспечении устойчивого и непрерывного управления войсками. Такие отличительные особенности, как быстрота ус­тановления связи, высокая мобильность, гибкость, обеспечение прямых связей на любые расстояния при минимальных затратах сил и средств де­лают радиосвязь незаменимой практически во всех, особенно в высокома­невренных условиях ведения боевых действий, когда связь другими сред­ствами в определенные оперативной обстановкой сроки не обеспечивает­ся или их использование невозможно. По сути это единственный род свя­зи, обеспечивающий управление войсками при нахождении пунктов управления в движении. Таким образом, в радиосвязи передача и прием ин­формации осуществляется по каналам и линиям радиосвязи, которые мы рассмотрим в первом учебном вопросе   Радиосвязь - это способ передачи информации на расстояние с помощью электрических сигналов, которые излучаются в окружаю­щее пространство в виде электромагнитных волн (радиоволн).   Под информацией понимается совокупность сведений о событи­ях в обществе и окружающем материальном мире.   Информация может быть представлена в различной форме: в виде речи, текста, последовательности чисел, в виде подвижных и неподвиж­ных изображений и т. д.   Форма представления передаваемой информации называетсясообщением.   Чтобы передать сообщение от источника информации к получателю, необходимо использовать любой физический процесс, способный рас­пространяться с некоторой скоростью от источника к получателю инфор­мации, например: звуковые колебания, электрический ток в проводниках, свет, электромагнитные поля и др.   Сигналом называется - физическая величина, определяющая данный процесс, изменяющаяся во времени и отображающая переда­ваемое сообщение (сила тока, интенсивность электрического поля, яркость света и т.д.). Сигнал не является передаваемым сообщением, а лишь отобража­ет его. В радиосвязи используются электрические сигналы в виде изме­няющегося во времени тока, который, проходя по системе проводников (излучателей), излучается в окружающее пространство в виде электромаг­нитных волн или просто радиоволн. Электрические сигналы, отображающие передаваемое сообщение (несущие информацию) и способные эффективно излучаться в окружаю­щее пространство, принято называть радиосигналами. Таким образом, чтобы передать сообщение на расстояние с помо­щью радиосвязи, необходимо преобразовать его в радиосигнал. Устройство, которое преобразует передаваемое сообщение в ра­диосигнал и излучает его в окружающее пространство в виде элек­тромагнитных волн, называется радиопередающим устройством. Радиоволны, излученные радиопередающим устройством в окру­жающую среду, распространяются в ней со скоростью, зависящей от харак­тера среды. Максимальная скорость распространения радиоволны имеет место в свободном пространстве (вакууме) и равна скорости света с=3*10^-8м\с. В других средах скорость распространения уменьшается в зависи­мости от длины волны и параметров среды - их относительных диэлектри­ческой и магнитной проницаемостей и удельной электрической проводимо­сти. Радиосигнал, сформированный и излученный в окружающую среду в виде радиоволн, распространяется с определенной скоростью, достигает места расположения получателя информации. При прохождении радио­сигнала в среде распространения на него воздействуют другие сигналы, определяемые как свойствами самой среды распространения, так и другими источниками электрических сигналов. В точке получения переданной информации необходимо произвести обратное преобразование радиосиг­нала в сообщение. Преобразование радиосигналов, пришедших в точку приема, в ис­ходное сообщение осуществляется радиоприемным устройством. Задача преобразования принимаемого радиосигнала в сообщение более сложная, чем преобразование сообщения в радиосигнал, так как преобразованию подвергаются не только переданный радиосигнал, а его смесь с другими сигналами (помехами), которые могут искажать пере­данное сообщение.   Источник информации, радиопередающее устройство, среда распространения радиоволн, радиоприемное устройство и получатель информации образуют линию радиосвязи (рис.1).   Структурная схема линии радиосвязи обеспечивает передачу со­общений только в одном направлении - от источника информации к полу­чателю, т.е. одностороннюю радиосвязь.   Для обеспечения двухсторонней радиосвязи необходимо на каждом конце радиолинии иметь радиопередающее и радиоприемное устройства. В этом случае источник информации и получатель информации периодиче­ски меняются функциями, выполняемые в линии радиосвязи, поэтому их принято объединять одним понятием корреспондент (Рис.1).   Для двусторонней радиосвязи режим работы радиолинии может быть симплексным или дуплексным. Линия радиосвязи, в которой передача и прием сообщения осущест­вляется поочередно, называется симплексной, если же линия радиосвязи обеспечивает одновременную передачу и прием информации, то такая ра­диолиния называется дуплексной. Линия радиосвязи может включать от одного до нескольких каналов радиосвязи: Под каналом радиосвязи понимают часть линии, обеспечиваю­щую передачу и прием одного сигнала.   Одноканальной линией радиосвязи называется линия предназначен­ная для передачи только одного сигнала, соответствующего одному сооб­щению. Многоканальной линией радиосвязи называется линия которая по­зволяет одновременно передавать несколько сигналов, отображающих не­зависимые сообщения.   2 Вопрос. Свойства (характеристики) канала радиосвязи - 25 минут.   Основные особенности радиоканала, отличающие его от других каналов связи, определяются, главным образом, свойствами среды рас­пространения. Поэтому при рассмотрении данного вопроса понятие радио­канала ограничим средой распространения радиоволн.   Первая особенность радиоканала заключается в том, что в процес­се распространения радиоволн из-за их рассеяния и поглощения в земной поверхности и ионосфере происходит резкое уменьшение мощности ра­диосигналов на входе радиоприемника. Поэтому радиоканал в отличии от других каналов связи рассматривается как канал с большим затуханием (150... 170 дБ). "Уменьшить" затухание радиоканала можно за счет выбора опти­мальных рабочих частот для данного времени и требуемой дальности радиосвязи, а также за счет использования более направленных и эффек­тивных передающих и приемных антенных устройств. Второй особенностью радиоканала является изменение затухания во времени в весьма широких пределах, поэтому радиоканал принято считать каналом связи с переменными параметрами. Изменение затухания радиоканала может происходить по разным причинам. На величину затухания в радиоканале влияют изменения вза­имного расположения радиостанций на местности и расстояния между ними. В диапазоне метровых волн на поглощение свойства среды распространения сильное влияние оказывают рельеф местности и местные предметы - холмы, горы, растительный покров, населенные пункты, отдельные строения и т.д. Все это приводит к изменению величины затухания радиоканала которое может достигать сотен децибел. При использовании для радиосвязи ионосферных волн причиной изменения затухания радиоканала является изменение во времени пара­метров ионосферы, проявляющиеся в виде замираний радиосигналов, т.е. периодических колебаний уровня радиосигнала в точке приема. Замирание радиосигналов могут происходить медленно и быстро. Причиной медлен­ных замираний являются изменения степени ионизации атмосферы в тече­нии суток. Быстрые замирания вызываются постоянной флуктуацией ионо­сферы, в результате чего радиоволны приходят в точку приема по различ­ным путям (в виде нескольких лучей). Третьей особенностью радиоканала является его общедоступность, т.е. возможность использования одной и той же среды распространения любыми радиотехническими устройствами.   Итак, для повышения надежности (эффективности) радиосвязи не­обходимо: 1. осуществлять радиосвязь на оптимально выбранных по радио прогнозам, частотах, свободных от помех; 2. применять эффективные и направленные передающие и приемные антенны; 3. уменьшать полосу пропускания радиоприемника до возможно меньших значений, определяемых спектром принимаемого радиосигнала. Военная радиосвязь как процесс передачи информации по радиока­налам должна отвечать требованиям по достоверности, своевременно­сти и безопасности. Совокупность которых характеризует и определяет качество радио­связи. Достоверность передачи сообщения характеризует степень соответ­ствия сигналов на входе и выходе радиоканала и определяется:   1. физическими свойствами среды РРВ; 2. видами сигналов, способами модуляции и демодуляции; 3. способами преобразования сообщений в первичные электрические сигналы и первичных электрических сигналов в сообщение; 4. техническим совершенством средств радиосвязи.   Каждый канал радиосвязи товарищи студенты к тому же обладает рядом характеристик. Для того чтобы образовывать и правильно эксплуатировать каналы и линии радиосвязи товарищи студенты, вам необходимо знать такие основ­ные характеристики, как ширина полосы пропускания, динамический диапа­зон и остаточное затухание канала радиосвязи.   1. Ширина полосы пропускания - это эффективно передаваемая по­лоса частот от fmin до fmax; 2. Динамический диапазон - это величина выражаемая в Дб, которую можно представить в виде выражения: Dk=10Lg(Рк mах/Рк min); 3. Остаточное затухание канала - представляет собой рабочее зату­хание канала при подключении к нему нагрузок равных ему номи­нальному вх. и вых. сопротивлению и вычисляется по формуле; Аг = Рвх- Рвых (Дб)

Учебные вопросы, время и содержание занятия

1. Вопрос. Классификация радиостанций – 20 минут.   Средствами радиосвязи называются - совокупность технических средств, с помощью которых осуществляется передача, прием и преобразование радиосигналов. Радиостанцией принято называть - технику радиосвязи, объединенную организационно или конструктивно в единый комплекс и предназначенную для ведения радиосвязи. Все существующие радиостанции можно подразделить на те или иные классы (типы) по целому ряду признаков. К таким классификационным признакам можно отнести следующие. 1. Назначение радиостанции, которое определяет область возможного ее использования, в значительной степени зависящую от обеспечиваемой дальности связи. 2. По функции, выполняемой радиостанцией в радиоканале, радиостанции подразделяются на приемные, передающие и приемопередающие. 3. Мощность радиопередатчика. По этому признаку все радиостанции классифицируются следующим образом:   - радиостанции малой мощности, если мощность радиопередатчика не превышает 100 Вт; - радиостанции средней мощности, когда мощность радиопередатчика лежит в пределах 100 до 1000 Вт; - радиостанции большой мощности, когда мощность радиопередатчика более 1000 Вт.   4. Диапазон рабочих частот определяет возможность работы радиостанции в том или ином участке радиочастотного диапазона. По этому признаку радиостанции могут быть подразделены на следующие:   - радиостанции гектометровых волн, для которых длина волны определена величинами 100...1000 м; - радиостанции декаметрового диапазона волн, для которых длина волны 10...100 м; - радиостанции метрового диапазона волн, использующие для связи волны длиной 1...10 м.   5. Режим работы в радиоканале. По этому признаку могут быть классифицированы только приемопередающие радиостанции. Приемопередающие радиостанции подразделяются на симплексные, когда связь в данный момент времени может осуществляться только в одном направлении, и дуплексные, когда радиосвязь осуществляется одновременно в обоих направлениях. 6. Виды сигналов, используемые для передачи сообщений. По этому признаку все радиостанции подразделяются на следующие три типа:   - телеграфные, когда возможна работа только дискретными сигналами; - телефонные, если для работы используются только непрерывные (аналоговые) сигналы; - телефонно-телеграфные, когда радиостанция передают и принимает как дискретные, так и непрерывные сигналы. 7. Способ транспортировки. По способу транспортировки радиостанции можно подразделить на следующие: - неподвижные или стационарные, не меняющие в процессе эксплуатации свое месторасположение; - возимые, когда могут устанавливаться на любой механизированной транспортной базе (автомобильные, танковые, самолетные, карабельные и т.д.); - носимые или переносные. В первом случае основным транспортным является человек, во втором - любое механическое средство, не исключающее возможность транспортировки данной радиостанции как носимой на ограниченные расстояния. 2 Вопрос. Обобщенная структурная схема и принцип построения приёмо-передающих радиостанций – 60 минут. Принципы построения любой радиостанции в основном зависит от того, где и как предполагается ее использовать. Назначение радиостанции определяет ее основные характеристики: 1. диапазон частот; 2. мощность передатчика; 3. чувствительность приемника; 4. виды радиосигналов; 5. типы используемых антенных устройств и др.   Маломощные приемопередающие радиостанции составляют многочисленный класс радиостанций, мощность которых лежит в пределах от долей ватт до 100 Вт. В зависимости от назначения они могут отличаться не только электрическими характеристиками, но и схемными решениями, конструкцией, системой управления и другими особенностями. Однако, несмотря на это, все маломощные радиостанции строятся по единому принципу, который определяется условиями их эксплуатации (точнее, транспортировки). Маломощные радиостанции не имеют специально выделенных средств транспортировки. В лучшем случае они устанавливаются на транспортных средствах, предназначенных для решения других задач (бронетранспортеры, танки, автомобили и т.д.). Радиостанции мощностью Р_А< 10 Вт обычно транспортируются радистом или должностным лицом, в распоряжение которого они выделены. Радиостанции данного типа принято называть носимыми в отличие от более мощных возимых радиостанций. Очевидно, указанные особенности эксплуатации предъявляют дополнительные требования к радиостанциям, главными из которых являются: возможно меньшая масса и габариты (геометрические размеры) и простота в управлении. Стремление удовлетворить этим требованиям привело к тому, что все современные маломощные радиостанции строятся по общему принципу – по так называемой совместной (трансиверной) схеме. В такой схеме усилители, генераторы, колебательные контуры, фильтры и т.д. используются как в тракте передачи (в радиопередатчике), так и в тракте приема радиосигналов (в радиоприемнике). Применение совместных схем позволяет уменьшить общее количество элементов радиостанции и потребление от источников питания, что уменьшает габариты и массу радиостанции, а также упростить управление радиостанцией, исключив ряд операций по настройке передатчика и приемника в случае их раздельного исполнения. Радиостанции, выполненные по совместной схеме, не могут одновременно работать на передачу и на прием, поэтому они являются симплексными. Работа на передачу и на прием в них осуществляется поочередно на одной и той же рабочей частоте ¦_с. На (слайде №1) приведена обобщенная структурная схема одной из радиостанций прежних выпусков, имеющая характерные признаки совместной схемы. На этом слайде показаны элементы, используемые как в передатчике, так и в приемнике. Такими элементами являются: - возбудитель (генератор) передатчика (Г), он же гетеродин приемника; - анодный контур выходного каскада полосовой фильтр (ПФ) и согласующее антенное устройство (САУ) передатчика, в режиме приема выполняющие функции входной цепи; - тракт усилителя сигналов звуковой частоты (УЗЧ) приемника, используемый в качестве подмодулятора (усилителя первичных сигналов) передатчика. По мере развития техники радиостроения и технологии производства, широкого внедрения полупроводниковых приборов, в частности интегральных микросхем, происходит постоянное совершенствование принципов построения основных элементов приемопередатчиков, несколько сокращается количество общих элементов, но принцип построения по совместной схеме сохраняется до сих пор. Рассмотреть принципиальные особенности всех маломощных радиостанций, эксплуатируемых в настоящее время, не представляется возможным. Поэтому рассмотрим принципы построения типовых радиостанций в их историческом развитии. Особенности функциональных схем радиостанций малой мощности Большинство маломощных радиостанций работают в диапазоне метровых (УКВ) волн, захватывая верхний участок декаметрового диапазона 20 до 30 МГц. Широкое использование диапазона метровых волн объясняется рядом его достоинств. Во-первых, условия распространения метровых волн не зависит от времени суток, года и периода солнечной активности, что в значительной степени определяет качество и надежность радиосвязи. Во-вторых, участок метровых волн обладает достаточно большой частотной емкостью, что обеспечивает возможность одновременной работы большого количества радиостанций без создания помехоустойчивых видов радиосигналов. В-третьих, отдельные блоки радиостанций метрового диапазона имеют значительно меньшие размеры по сравнению с радиостанциями более длинных волн, так как чем меньше длина волны, тем меньше размеры таких элементов, как катушки индуктивности, трансформаторы, дроссели, конденсаторы переменной емкости, антенные устройства и т.д. Основным видом радиосигналов, используемых в маломощных радиостанциях метрового диапазона, являются телефонные радиосигналы с частотной модуляцией. Радиосигналы с ЧМ, обладая достаточно высокой помехоустойчивостью, просты при технической реализации.   Рассмотрим типовую структурную схему радиостанций представленной на (слайде №1). Высокочастотный тракт радиопередатчика состоит из двух каскадов: возбудителя (Г) и выходного каскада (ВК), нагрузкой которого является анодный контур и согласующее антенное устройство. Возбудитель представляет собой однокаскадный двухконтурный автогенератор гармонических колебаний с параметрической стабилизацией частоты. Во внутреннем контуре, определяющем частоту генерируемых колебаний и их стабильность, применены методы параметрической стабилизации: термокомпенсация, герметизация, экранировка элементов колебательного контура, малая связь его с лампой и т.д. Хотя параметрическая стабилизация не позволяет обеспечить стабильность частоты выше чем d» 10^-4, она оказывается вполне приемлемой при работе широкополосными радиосигналами с частотной модуляцией. В режиме приема возбудитель выполняет функции гетеродина приемника и, следовательно, его частота должна отличаться от частоты сигнала ¦_с (частоты возбудителя) на величину промежуточной частоты ¦_пч, так как: ¦_пч = ¦_с - ¦_r или ¦_пч = ¦_r - ¦_с. Следовательно, при переключении радиостанции с передачи на прием частота возбудителя должна изменяться на вполне определенную величину, равную ¦_пч. Это обеспечивается подключением к основному органу настройки внутреннего контура дополнительного органа, однородного с основным. Настройка колебательных контуров в радиостанциях малой мощности, как правило, осуществляется изменением емкости контура «С» с помощью конденсаторов переменной емкости. Конденсаторы переменной емкости в диапазоне УКВ имеют меньшие геометрические размеры, чем катушки переменной индуктивности (вариометры). Обычно конденсаторы, используемые для настройки различных контуров приемопередатчика, конструктивно объединяются в единый блок конденсаторов переменной емкости. Подвижные пластины всех конденсаторов (роторы) крепятся на одной общей оси, что в значительной степени облегчает сопряженную настройку всех перестраиваемых контуров одной ручкой. При настройке внутреннего контура возбудителя конденсатором переменной емкости изменение его частоты при переходе в режим приема производится подключением к контуру дополнительной секции блока конденсаторов переменной емкости. Подключение этой секции осуществляется контактами электромеханического реле, управляемого тангентой микротелефонной гарнитуры. При нажатии тангенты (режим передачи) контакты реле размыкаются и отключают от контура дополнительную секцию блока конденсаторов переменной емкости; при отпускании тангенты (режим приема) контакты реле замыкаются и подключают дополнительную секцию к контуру возбудителя. Емкость подключаемой секции выбрана таким образом, что на любой рабочей волне частота возбудителя-гетеродина изменяется на одну и ту же величину, равную промежуточной частоте приемника. Выходной каскад передатчика предназначен для усиления радиосигналов, сформированных в возбудителе, до величины, обеспечивающей требуемую мощность в антенне. Он представляет собой резонансный усилитель мощности на электронной лампе. В анодную цепь лампы включен перестраиваемый по диапазону колебательный контур, обеспечивающий необходимое подавление (фильтрацию) высших гармоник, поскольку усилиительный элемент (УЭ) выходного каскада работает в классе В (с углом отсечки y = 90⁰). Преобразование первичных сигналов в радиосигналы с частотной модуляцией производится в возбудителе с помощью частотного модулятора. В качестве частотного модулятора в рассматриваемой схеме используется реактивный элемент (РЭ), представляющий собой варикап. Для обеспечения требуемой девиации частоты D¦_ЧМ = ± 5 кГц необходимо подать на варикап определенный уровень модулирующего сигнала, который обеспечивается подмодулятором. Подмодулятор - представляет собой усилитель сигналов звуковой частоты, развиваемых микрофоном (М). В рассматриваемой схеме в качестве подмодулятора используется усилитель сигналов звуковой частоты приемника (УЗЧ).   Таким образом, тракт передачи содержит следующие элементы: подмодулятор, частотный модулятор (реактивный элемент РЭ), возбудитель (генератор Г), выходной каскад (ВК) с контуром в анодной цепи (ПФ) и согласующее антенное устройство (САУ).   Приемный тракт радиостанции выполнен по супергетеродинной схеме с одним преобразованием частоты и предназначен для приема телефонных радиосигналов только с частотной модуляцией. Он состоит из следующих основных элементов: - входной цепи, - тракта усиления радиосигналов на рабочей частое (УРЧ), - преобразователя частоты, состоящего из смесителя (СМ) и гетеродина (Г), - тракта усиления радиосигналов на промежуточной частоте (УПЧ), - амплитудного ограничителя (АО), - частотного детектора (ЧД), - усилителя сигналов звуковой частоты (УЗЧ).   В качестве входной цепи приемника используется двухконтурная цепь, образуемая согласующим антенным устройством (САУ) и анодным контуром выходного каскада передатчика. Тракт усиления радиосигналов на рабочей частоте (УРЧ) состоит из одного – двух каскадов резонансных усилителей. Настройка колебательных контуров в резонанс на частоту принимаемого сигнала осуществляется сопряженно с настройкой возбудителя передатчика на рабочую частоту конденсаторами переменной емкости, входящими в единый для приемопередатчика блок конденсаторов переменной емкости.   Смеситель преобразователя частоты выполнен на лампе по схеме односеточного преобразования: напряжение принимаемого радиосигнала и напряжение гетеродина подаются на один электрод - управляющую сетку лампы. Тракт усиления радиосигналов на промежуточной частоте (УПЧ) содержит 4-5 каскадов усиления. Необходимая избирательность по соседним каналам приема обеспечивается двухконтурными полосовыми фильтрами, включаемыми в анодные цепи лампы УПЧ. Последний каскад тракта УПЧ работает в режиме амплитудного ограничения принимаемых радиосигналов, что обеспечивает независимость амплитуды сигнала на выходе ЧД от амплитуды на его входе. Частотный детектор преобразует принимаемые ЧМ радиосигналы в первичные сигналы звуковой частоты, которые затем усиливаются в тракте УЗЧ и поступают на оконечную приемную аппаратуру (головные телефоны микротелефонной гарнитуры или динамик). В приемнике предусмотрена система частотной автоподстройки гетеродина по частоте принимаемого радиосигнала. При работе с АПЧ управляющее напряжение с выхода ЧД через фильтр нижних частот (ФНЧ) подается на РЭ, включенный во внутренний контур возбудителя-гетеродина. В качестве РЭ системы АПЧ используется частотный модулятор передатчика.   Кроме рассматриваемых элементов в схеме приемопередатчика имеется источник высокостабильных эталонных колебаний – кварцевый калибратор, частота которого равна номинальному значению промежуточной частоты приемника. Кварцевый калибратор предназначен для проверки градуировки шкалы радиостанции и коррекции частоты гетеродина. В радиостанциях данного типа предусматривается возможность дистанционного управления приемопередатчиком по двухпроводной соединительной линии длиной до 500 м с вынесенного телефонного аппарата типа ТА-57. При наличии двух радиостанций возможна работа в режиме ручной ретрансляции передач, что позволяет увеличить дальность радиосвязи. В режиме ретрансляции радиостанции, образующие ретрансляционный пункт, соединяются между собой двухпроводной соединительной линией. Управление ретрансляцией, т.е. – переключение радиостанций с передачи на прием и обратно, может осуществляться с любой из двух радиостанций. В качестве первичного источника электропитания в радиостанциях данного типа используются щелочные аккумуляторные батареи емкостью 14: 20 А. ч и напряжением U₀ = 4,8 В. Электропитание высоковольтных цепей (анодных и экранизирующих сеток) производится через электромеханические или полупроводниковые преобразователи постоянного тока. Данные радиостанции исполнялись как носимые, поэтому их конструкция представляет собой единую упаковку, в которой размещены приемопередатчик и источники электропитания. Радиостанция и комплекты используемых антенн позволяют вести радиосвязь как на стоянке, так и в движении. Радиостанции могут устанавливаться и на различных подвижных средствах. В этих условиях для повышения их мощности, а следовательно, и дальности радиосвязи применяются дополнительные усилители мощности(УМ) со своими источниками питания. Применение дополнительных УМ позволяет увеличить мощность радиопередатчика от 1 до 50 Вт. Стремление расширить диапазон УКВ маломощных радиостанций при сохранении существующей стабильности частоты привело к появлению радиостанций, которые имели в своем составе по существу два узкодиапазонных радиопередатчика и два высокочастотных тракта приемника, каждый из которых обеспечивал радиосвязь в одной половине диапазона частот радиостанции. Впервые этот принцип был применен в возимых радиостанциях мощностью Р_А³ 20 Вт, а затем перенесен и на менее мощные носимые радиостанции. Кроме расширения диапазона частот новое поколение радиостанций имело и другие особенности: была введена система заранее подготовленных частот (ЗПЧ), которая позволяет заранее настроить радиостанцию на 4 различные частоты диапазона, перестройка на которые в большинстве случаев осуществляется автоматически (без участия оператора) с помощью электропривода; введена более надежная система автоматической подстройки (АПЧ) возбудителей передатчика не по сигналу корреспондента, а по местному, более стабильному автогенератору; в приемном тракте радиостанции применено двойное преобразование частоты, что улучшило избирательность по побочным каналам приема.

Свойства канала радиосвязи: во-первых,канал радиосвязи может обладать очень большим затуханием, достигающим нередко 140¸160 дБ. Мощность сиг­нала на входе приемной части канала часто измеряется величи­нами порядка 10^-10¸10^-14 Вт, в то время как для надежной работы аппаратуры, регистрирующей сигнал, требуется мощное достигающая иногда единиц ватт и более. Это значит, что приемная аппаратура канала должна иметь коэффициент усиления по меньшей мере 10¹⁰¸10¹⁴ по мощности или 10⁵¸10⁷ по напряжению.

Во-вторых, затухание канала радиосвязи оказывается переменным в широких пределах. Напряженность поля электромагнитной волны в точке приема обратно пропорциональна квадрату длины пути, совершенного ею, поэтому изменение уровня канала на входе приемной части канала в реальном диапазоне необходимых дальностей связи достигает 100¸120 дБ. Это создает, свои трудности — трудности обеспечения постоянства выходного уровня сигнала, что необходимо для нормального функционирования регистрирующей аппаратуры.

Большие колебания затухания канала наблюдаются при ведении связи между подвижными объектами, если используются ультракороткие волны, распространение которых зависит от характера рельефа местности, в общем случае быстро меняющегося. Особенно неблагоприятными становятся условия ведения cвязи когда на пути движения встречаются объекты, отражающие волны, так как при этом имеет место прием нескольких интерферирующих между собой лучей, что приводит к замираниям сигнала. Наиболее тяжелые условия связи в этом смысле наблюдаются в гористой местности, в городах и крупных населенных пунктах.

В-третьих, затухание канала радиосвязи оказывается переменным в силу изменчивости параметров земной атмосферы, изменение наблюдается в большей степени в диапазоне коротких волн при ведении связи отраженными от ионосферы волнами. Прежде всего, в силу протекающих медленных суточных изменений степени ионизации отдельных областей атмосферы возникают суточные колебания уровня сигнала. Кроме того, прием радиоволн, отраженных от ионосферы, сопровождается частыми и довольно быстрыми замираниями сигналов, вызванными интерференцией лучей, пришедших в точку приема различными путями, протяженность которых изменяется в результате флюктуации ионосферы.

В-четвертых, канал радиосвязи, ограниченный только средой распространения радиоволн, является физически общим для всех существующих средств радиосвязи, радиовещания, радионавига­ции и т. д. Возможность одновременной передачи огромного ко­личества сообщений по радио заложена в частотном различии сигналов, т. е. в различном положении сигналов на частотной оси. Однако если принять во внимание, что организованное использо­вание частотного диапазона, особенно участков, для которых дальность распространения радиоволн практически не ограниче­на (KB), чрезвычайно затруднительно, а потребность в некото­рых участках диапазона превышает их физическую емкость, то легко сделать вывод о возможности или даже неизбежности вза­имных помех при передаче сообщений, приводящих к потере ка­кой-то части информации.

Источниками помех, затрудняющих прием сигналов, являются также такие природные процессы, как грозовые разряды в атмос­фере и радиоизлучения Солнца и Галактики. Кроме того, помехи создаются большим числом промышленных и бытовых электри­ческих установок (имеются в виду электрический транспорт, раз­личного рода электрические двигатели, электросварочные аппа­раты, световые рекламы, медицинское высокочастотное оборудо­вание и т. д.).

Большинство помех природного и промышленного происхож­дения является широкополосными помехами, охватывающими практически весь частотный диапазон или значительную его часть.

Нельзя не принимать во внимание и искусственные или пред­намеренные помехи, специально рассчитанные на срыв передачи сообщений. Относительная легкость осуществления преднамерен­ных помех обусловлена свободным доступом к среде распрост­ранения радиоволн.

Таким образом, сигнал, поступающий на вход приемной аппа­ратуры, может существенно отличаться от сигнала, действующего на выходе передающей аппаратуры.

Существование помех радиоприему, снижающих надежность радиосвязи, создает проблему совместимости электромагнитных полей, создаваемых различными источниками, или проблему электромагнитной совместимости (ЭМС). Проблема ЭМС в пер­вую очередь затрагивает совместимость полей средств радиосвя­зи, так как взаимные помехи между радиостанциями занимают главенствующее положение. В настоящее время все вопросы, от­носящиеся к использованию каналов радиосвязи (технические или организационные), не могут решаться вне связи с решением проблемы ЭМС.

В-пятых, радиоканал вносит искажения в передаваемый сиг­нал за счет ограничения его спектра частот. К ограничению бес­конечно широкого спектра сигнала, имеющего конечную длитель­ность, прибегают во всех системах связи, поскольку основная энергия сигналов сосредоточена обычно в относительно узкой по­лосе, однако в системах радиосвязи необходимость максималь­ного ограничения спектра вызывается недостаточной емкостью частотного диапазона и стремлением уменьшить вероятность по­падания посторонних помех в полосу пропускания канала.

Итак, радиоканал (в отличие от проводного канала) харак­теризуется, с одной стороны, широким диапазоном медленных и быстрых изменений затухания, с другой — действием большого количества помех от внешних источников.

Свободный доступ к среде распространения радиоволн при­водит к тому, что в каналах радиосвязи кроме собственных шумов почти всегда действуют помехи.

Атмосферные помехи вызываются грозовыми разрядами, воз­никающими как в непосредственной близости от пунктов при­ема, так и в удаленных районах. На коротких волнах даже в се­верных широтах обнаруживаются помехи от грозовых разрядов, происходящих в экваториальных зонах. Уровень помех от уда­ленных очагов определяется условиями распространения радио­волн на трассе. Спектральная плотность атмосферных помех максимальна в области звуковых частот и убывает с ростом час­тоты.

Шумы космического происхождения создают общий шумовой фон. Они обусловлены излучением Галактики и внегалактическим излучением. Наибольшая спектральная плотность этих шумов наблюдается в дециметровом и сантиметровом диапазонах и сними приходится считаться, например, при обеспечении космиче­ской радиосвязи.

Промышленные помехи исходят от различных электрических установок, электрического транспорта, медицинских и бытовых приборов. Эти помехи наиболее ощутимы в крупных промышлен­ных центрах. Уровень промышленных помех, как правило, убы­вает с ростом частоты.

Взаимные помехи между различными радиотехническими ус­тройствами возникают в силу ограниченности частотных ресур­сов и несовершенства организации их использования.

Это особенно относится к KB диапазону, так как его заме­чательные свойства привлекают огромное число потребителей. Взаимные помехи между радиостанциями стали основными в этом диапазоне. Они теперь превышают по уровню та­кие виды помех, как промышленные помехи, шумы косми­ческого происхождения и даже атмосферные помехи (за ис­ключением случаев гроз в непосредственной близости от пунк­тов приема).

Высокая загрузка KB диапазона является лишь указанием на то, что в настоящее время нельзя рассчитывать на надежную KB радиосвязь без должной ее организации и без учета знаний закономерностей распределения уровней помех

Естественно теперь поставить вопрос о возможных путях повышения надежности радиосвязи.

Первый путь – это повышение энергетических соотношений в радиоканале, то есть увеличение в конечном счете мощности сигнала, подведенного совместно с помехами ко входу приемника (повышение мощности передатчика, применение передающих и приемных антенн с большим коэффициентом усиления, а приемников – с высокой чувствительностью).

Второй путь – это путь борьбы с замираниями. Наиболее распространенным способом является пространственно разнесенный прием сигналов (прием сигнала двумя или несколькими приемниками на разнесенные в пространстве антенны при автоматическом выборе сигнала с наибольшим уровнем). Кроме рассмотренного находит применение частотное разнесение сигнала, то есть передача его на нескольких частотах одним или несколькими передатчиками с различными способами выбора и сложения сигналов в точке приема.

Третий путь – применение динамической системы использующей группу частот, в которой переход с одной частоты на другую происходит мгновенно.

Дата добавления: 2015-05-29