/
Author: Каменский Н.Н.
Tags: электротехника электросвязь справочник по электросвязи радиорелейные линии методики и расчеты
Year: 1971
Text
Йййй«-****
ИНЖЕНЕРНО-
ТЕХНИЧЕСКИЙ
СПРАВОЧНИК
ПО ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ ЛИНИИ
ИЗДАТЕЛЬСТВО «СВЯЗЬ»
МОСКВА 1971
Scan A AW'
6Ф2.19
И62
УДК.621.396.43(031)
АВТОРСКИЙ КОЛЛЕКТИВ:
КАМЕНСКИЙ Н. Н. (предисловие, гл. 1, 2, 5, 6, 7, разд. 3.1 —
3.4, гл. 12, за исключением разд. 12.6)
МЕТРИКИН А. А. (гл. 4, разд. 11.5)
НАДЕНЕНКО Л. В. (гл. 8)
ЦИРЛИН И. С. (разд. 9.2, гл. 11, за исключением разд. 11.5)
ШУР А. А. (гл. 9, гл. 10)
Инженерно-технический справочник по электро-
И62 связи. Радиорелейные линии. М. «Связь», 1970.
440 с.
На обороте тит. л. авторы: Н. Н. Каменский, А. А. Мет-
рикин, Л. В. Надененко и др.
В справочнике приведены принципы построения радиорелей-
ных линий связи, прямой видимости и тропосферных РРЛ. Опи-
сываются способы уплотнения линий, высокочастотное оборудо-
вание и антенно-фидерные тракты. Приводятся нормы на каче-
ственные показатели радиорелейных линий. Дается методика опти-
мального выбора трасс и расчета качественных показателей РРЛ.
3—4—2
32—71 6Ф2.19
ОГЛАВЛ ЕН И Е
Предисловие 7
Глава 1
Принципы построения РРЛ прямой видимости
1.1. Классификация ................................. . 8
1.2. Системы резервирования............................* 9
1.3. Планы распределения частот в радиорелейных системах
связи прямой видимости...................... . 12
1.4. Организация передачи по РРЛ многоканальных сигналов
и сигналов телевидения.................................» 16
1.5. Типы станций на РРЛ ............................., 18
Литература . ................................... 20
Глава 2
Уплотнение радиорелейных линий
2.1. Введение............................................ 21
2.2. Принципы частотного уплотнения........................21
2.3. Принцип построения аппаратуры уплотнения с частотным
разделением каналов....................................* 22
2.4. Типы аппаратуры уплотнения............................26
2.5. Унифицированное оборудование уплотнения кабельных и
радиорелейных линий........................................29
2.6. Аппаратура типа АВ 2/3 для передачи программ вещания
по объединенным телефонным каналам..................32
Литература ............................................33
Глава 3
Приемо-передающая аппаратура радиорелейных линий
прямой видимости
3.1. Введение..................................... 34
3.2. Типовая структурная схема приемо-передающей аппара-
туры с общим гетеродином................................. 34
3.3. Типовая структурная схема приемо-передающей аппара-
туры с отдельными гетеродинами.............................37
3.4. Типовые структурные схемы приемо-передающей аппара-
туры с демодуляцией сигнала на каждой промежуточной
станции . . . . 38
3.5. Приемные смесители 39
3.6. Усилители промежуточной частоты (УПЧ) ..... 45
3.7. Смесители передатчика.................................51
3.8. Усилители на лампах бегущей волны.....................55
3.9. Клистронные генераторы................................53
3.10. Умножители частоты на варакторах.....................55
3.11. Модуляторы и демодуляторы............................69
Литература.............................................74
Глава 4
Антенно-фидерные устройства
4.1. Общие сведения..................................«... 76
4.2. Излучение поверхностных антенн [1] ..... 80
4.3. Рупорные антенны......................................83
4.4. Параболические антенны................................87
4.5. Рупорно-параболические антенны (РПА)..................95
4.6. Двухзеркальные антенны...............................103
4.7. Рупорно-двухзеркальные антенны (РДА)..................ПО
4.8. Перископические антенны..............................111
4.9. Схемы трактов........................................114
4.10. Требования к параметрам фидерных трактов . . . Ц9
4.11. Волноводы прямоугольного сечения....................122
4.12. Волноводы круглого сечения..........................128
4.13. Волноводы эллиптического сечения....................133
4.14. Элементы фидерного тракта...........................138
4.15. Герметизация антенно-фидерного тракта .• ... 148
4.16. Общие сведения......................................149
4.17. Полосовые фильтры . . . .....................150
4.18. Режекторные фильтры.................................157
4.19. Устройства для разделения вч стволов................159
Литература............................................165
Глава 5
Вспомогательное оборудование РРЛ прямой видимости
5.1. Система служебной связи..............................166
5.2. Система телеобслуживания.............................170
5.3. Система электропитания РРС...........................173
Литература............................................175
Глава 6
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости
6.1. Введение........................................... 176
6.2. Электрические характеристики и нормы на качественные
показатели телефонного канала . ...... 177
6.3. Электрические характеристики трактов РРЛ . . . . 187
6.4. Электрические характеристики и нормы на качественные
показатели видеоканала .................................. 190
6.5. Электрические характеристики и нормы на качественные
показатели каналов вещания и звукового сопровождения
телевидения...............................................203
Литература ... *..............................205
Глава 7
Расчет шумов в каналах РРЛ прямой видимости
7.1. Основные составляющие шума в телефонном канале . . 207
7.2. Расчет тепловых шумов в телефонном канале . . . 208
7.3. Расчет нелинейных шумов в телефонном канале . . 212
7.4. Основные составляющие шума в телефонном канале для
некоторых радиорелейных систем..........................221
7.5. Отношение сигнала к шуму в канале вещания, организо-
ванном по строенным телефонным каналам .... 223
7.6. Шумы в видеоканале..................................224
7.7. Шумы в каналах звукового сопровождения и вещания,
организованных в телевизионном стволе РРЛ . . . 228
Литература...........................................229
Глава 8
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
8.1. Введение.......................................230
8.2. Особенности диапазона ультракоротких волн .... 230
8.3. Основные энергетические соотношения . ... 231
8.4. Учет рефракции радиоволн.......................233
8.5. Учет рельефа местности.........................236
8.6. Расчет множителя ослабления на открытых трассах . . 241
8.7. Расчет множителя ослабления на полуоткрытых и закры-
тых трассах.........................................246
8.8. Расчет уровней сигнала на интервалах РРЛ . . . . 251
8.9. Замирания сигнала на интервалах РРЛ............253
8.10. Связь между уровнем тепловых шумов на выходе РРЛ
и множителями ослабления на ее интервалах . . . 262
8.11. Минимально допустимое значение множителя ослабления 265
8.12. Расчет устойчивости сигнала........................268
8.13. Выбор высот антенных опор........................ 282
8.14. Особенности расчета трасс высокогорных РРЛ . . . 291
8.15. Интервалы РРЛ с пассивными ретрансляциями . . . 293
8.16. Методы повышения устойчивости сигнала на интервалах
РРЛ....................................................306
8.17. Вопросы помехозащищенности РРЛ...................313
8.18. Примеры расчета..................................319
Литература.........................................336
Глава 9
Общие понятия о тропосферных радиорелейных
линиях связи
9.1. Основные особенности тропосферных РРЛ .... 338
9.2. Передача многоканальных сигналов....................342
9.3. Уровни сигналов.....................................344
9.4. Потери усиления антенны.............................350
9/5. Замирания сигнала...................................351
Литература ..........................................355
Глава 10
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
Взаимные помехи. Мощность шумов в каналах
10.1. Общие сведения.............................* 357
10.2. Повышение устойчивости работы линии с помощью раз-
несенного приема..........................................358
10.3. Расчет устойчивости работы РРЛ.........................363
10.4. Расчет потери достоверности и надежности передачи
бинарной информации..................................... 366
10.5. Взаимные помехи между станциями линий связи . . ‘ 369
10.6. Расчет мощности шумов в телефонных каналах . . . 372
Литература...................................* • * 381
Глава 11
Аппаратура тропосферных РРЛ
11.1. Передающие устройства........................ * 382
11.2. Малошумящие усилители высокой частоты . « 386
11.3. Техника разнесенного приема............................388
11.4. Устройства для уменьшения порогового уровня ЧМ при-
емника ...................................................397
11.5. Антенны................................................402
Литература............................................. 406
Глава 12
Основные технические данные типовых радиорелейных
систем
12.1. Радиорелейная система Р-60/120 ................... 407
12.2. Радиорелейные системы типа Р-600, Р-600М, Р-6002М,
ГТТ-4000/600 и Р-6002МВ..........................412
12.3. Радиорелейная система «Восход»..................421
12.4. Радиорелейная система «Дружба» [ГТТ-6000 (1920)] . . 428
12.5. Радиорелейные системы ГТТ-8000/300 и ФМ-ЗОО/ТВ-11 000 429
12.6. Радиорелейная система тропосферной связи «Гори-
зонт-М»...................................................430
12.7. Электрические параметры радиорелейной аппаратуры . 436
Литература...............................................440
ПРЕДИСЛОВИЕ
За последние годы в нашей стране интенсивно развивались ра-
диорелейные линии ((РРЛ) как обычные с интервалами в преде-
лах прямой видимости, так и тропосферные, использующие явление
дальнего тропосферного распространения укв и находящие приме-
нение в обширных и труднодоступных районах территории СССР.
Большая и разветвленная сеть РРЛ позволяет передавать значи-
тельные объемы самой разнообразной информации (многоканальная
телефония, телевидение, телеграфия и пр.). РРЛ находят также ши-
рокое применение и для технологических нужд при обслуживании
энергосистем, железнодорожного и авиационного транспорта, нефте-
проводов и т. д.
В настоящем справочнике содержатся сведения об общих прин-
ципах организации радиорелейной связи, описываются различные
радиорелейные системы, способы их уплотнения, отдельные элемен-
ты радиорелейной аппаратуры, антенно-фидерные устройства. При-
водятся нормы на качественные показатели каналов РРЛ, дается
методика расчета этих показателей, рассматриваются выбор и рас-
чет трасс РРЛ. Основное внимание уделено наиболее распространен-
ным многоканальным радиорелейным системам с частотной моду-
ляцией.
Справочник рассчитан на работников проектных и строительных
организаций, а также на лиц, связанных с эксплуатацией РРЛ. Он
может быть полезен и для студентов вузов и техникумов, так как
содержит дополнительный материал по сравнению с имеющимся
в учебниках и учебных пособиях по курсу радиорелейных линий.
По просьбе авторов разд. 3.6, 3.7, 3.8, 3.9 и 3.10 написаны
Г. Б. Агриколянским, разд. 3.6 — Ю. И. Маримонтом и разд. 3.11 —
Л. С. Лернером, разд. 10.4—-Э. Л. Рыскиным, разд. 12.6 —И. Л. Па-
перновым.
Выражается благодарность И. С. Белевич за ряд советов по
написанию разд. 4.17—4.19.
Авторы выражают искреннюю благодарность рецензенту спра-
вочника канд. техн, наук доценту В. В. Маркову за ряд ценных
замечаний, которые были учтены при окончательной подготовке ру-
кописи к изданию.
Авторы выражают благодарность научным редакторам докт. техн,
наук проф. Бородичу С. В., и докт. техн, наук Калинину А. В. за
ряд ценных советов.
Авторы будут произнателыны за критические замечания, которые
они просят направлять по адресу: Москва-центр, Чистопрудный
бульвар, 2, издательство («Связь»,
ГЛАВА ПЕРВАЯ
ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ РРЛ ПРЯМОЙ
видимости
1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ
Для работы РРЛ прямой видимости выделены полосы частот
в диапазонах 2,4; <6,8 и '111 Г\гц. В этих диапазонах |РРЛ обеспечи-
вают передачу (Многоканальных телефонных и телевизионных сиг-
налов.
Для передачи сигналов применяются остронаправленные антенны,
имеющие коэффициенты усиления порядка ,1000—ilO ООО и более раз
по мощности. Мощности передатчиков лежат в пределах от долей
ватта до (10—20 вт.
Высота подвеса антенн может доходить до 1100—.Ц20 м.
Соседние станции РРЛ прямой видимости обычно располагаются
на расстоянии 40—70 км. (При необходимости захода линии в кон-
кретно заданный пункт или при особо неблагоприятном рельефе
местности это расстояние сокращается до 25—13'5 км.
По пропускной способности радиорелейные системы прямой види-
мости делятся на три основных вида1):
Радиорелейные системы большой емкости. Емкость радиоство-
ла—'6004-2700 телефонных каналов или канал телевидения с од-
ним или несколькими каналами звукового сопровождения и веща-
ния. Эти системы используются для огранизации магистральных
РРЛ (большой протяженности. Максимальная протяженность таких
линий может достигать 40—Ф2 тыс. км.
Радиорелейные системы средней емкости. Емкость радиоство-
ла — 604-300 телефонных каналов или канал телевидения с одним
или несколькими каналами звукового сопровождения и вещания.
Максимальная протяженность их лежит в пределах от 600 до
10 000 км. (Они предназначаются для организации РРЛ республи-
канского и областного значения.
Малоканальные радиорелейные системы. Число телефонных кана-
лов в радиостволе — до 60. Эти системы не рассчитаны на передачу
телевизионных сигналов. Малоканальные системы используются для
организации телефонных РРЛ местного значения.
При передаче многоканальных сигналов в радиорелейных систе-
мах большой и средней пропускной способности применяется аппа-
ратура уплотнения с частотным разделением каналов. В малока-
нальных системах применяется аппаратура уплотнения как с частот-
ным, так ,и с временным разделением каналов.
’) Приведенная классификация отражает положение, которое имеет ме-
сто на стационарных РРЛ Министерства связи СССР и министерств связи
союзных республик.
Принципы построения РРЛ прямой видимости
9
Для повышения экономической эффективности и пропускной спо-
собности радиорелейные системы, как правило, делаются много-
ствольными. Упрощенная структурная схема многоствольной РРЛ
приведена на рис. 1.1. В каждом направлении связи на станции
работают на различных частотах несколько приемопередатчиков
(Пр-Пд). Работа приемопередатчиков на общую антенную систему
осуществляется с помощью разделительных фильтров и устройств
сложения (УС) приемных и передающих сигналов.
Рис. 1.1. Структурная схема многоствольной РРЛ
С целью обеспечения высокой надежности работы систем на |РРЛ
применяются пост акционна я и ноучастковая системы резервиро-
вания.
1.2. СИСТЕМЫ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ
ПОСТАНЦИОННАЯ СИСТЕМА РЕЗЕРВИРОВАНИЯ
Постанционная система резервирования применяется в основном
в простых радиорелейных системах малой и средней -пропускной
способности.
10
Глава 1
При постанционной системе ре-
зервирования (рис. 1.2) на каждый
рабочий комплект прнемо-Дере-
д а тощего оборудования имеется
резервный комплект, имеющий те
же рабочие частоты. При аварии
рабочего комплекта происходит
автоматическая замена вышедшего
из строя оборудования резервным.
Система, управляющая автома-
тическим пост акционным резерви-
рованием (СУР), работает само-
стоятельно на каждой станции.
Недостатки системы: сравни-
Рис. 1.2. Структурная схема систе- тельн2 большое время пе,реключе-
мы постанционного резервирования, ни я; большой объем приемо-пере-
дающего оборудования (100%-ный
резерв); отсутствие какой-либо защиты от замираний сигнала.
ПОУЧАСТКОВАЯ СИСТЕМА РЕЗЕРВИРОВАНИЯ
Поучастковая система резервирования применяется в основном
на РРЛ большой и средней емкости.
При поучастковом резервировании каждое направление линии
между двумя узловыми станциями (или узловой и оконечной стан-
циями) связывается в единуо систему (рис. 1.3). Для целей ре-
зервирования выделяется отдельный резервный ствол, работающий
на своих частотах. Аппаратура резервного ствола находится во
Рис. 1.3. Структурная схема системы пручастиового резервирования
Принципы пбстроения РРЛ прямой видимости
И
включенном состоянии. При отсутствии аварии в рабочих стволах
резервный ствол не загружается передачей. Для контроля за ка-
чеством работы стволов по ним непрерывно передается специаль-
ный пилот-сигнал.
Пилот-сигнал вводится в ствол через модулятор первой станции
участка резервирования, а выделяется специальным демодулятором
на последней станции участка резервирования. (Выделенный пилот-
сигнал сравнивается с величиной шума в специальном измеритель-
ном канале. Если отношение шума к пилот-сигналу в рабочем ство-
ле превышает допустимую величину или уровень пилот-сигнала
падает ниже нормы, то начинается процесс переключения на ре-
зервный ствол. Для этого на станции, находящейся на конце участ-
ка, включается генератор обратного аварийного сигнала (ГОАС).
(Для каждого рабочего ствола имеется отдельный ГОАС, работаю-
щий на своей частоте.) Обратный аварийный сигнал по специаль-
ному каналу в системе служебной связи линии подается на первую
станцию участка резервирования, где он воздействует на переклю-
чающее устройство, которое производит подключение резервного
ствола параллельно поврежденному. ,В результате этого сообщение
и пилот-сигнал, которые ранее передавались по рабочему стволу,
начинают передаваться также и по резервному стволу. Выделенный
на выходе резервного ствола |(на последней станции участка резер-
вирования) пилот-сигнал преобразуется в команду, которая произ-
водит переключение дальнейшего тракта передачи с выхода повреж-
денного рабочего ствола на выход резервного ствола.
Время перерыва связи при поучастковом резервировании опреде-
ляется параметрами аппаратуры резервирования и характером
аварии.
При так называемой «мгновенной» аварии .(например, нарушение
контакта или замыкание в приемо-передающем тракте какой-либо
станции участка резервирования) время перерыва связи слагается
из времени пробега обратного аварийного сигнала от приемного кон-
ца до передающего конца участка, времени пробега полезного сооб-
щения по резервному стволу от передающего конца участка до
приемного, времени пробега управляющих сигналов в аппаратуре
резервирования и времени срабатывания переключающих устройств.
Время перерыва при «мгновенной» аварии обычно находится в пре-
делах -Ю-т-40 мсек.
При так называемой «медленной» аварии (например, при глу-
боком замирании сигнала), когда параметр, по которому определяет-
ся состояние аварии '(отношение шума к пилот-сигналу) изменяется
со скоростью, не превышающей 100 дб/сек, время перерыва связи
определяется только временем, необходимым для • срабатывания
переключающего устройства на приемном конце участка резерви-
рования. Это время при современном уровне техники может быть
сведено к единицам микросекунд.
Достоинства системы-—меньший, чём при постанционной системе
резервирования, объем приемо-передающего оборудования '(один
резервный ствол на несколько рабочих стволов); малое время пере-
ключения на резерв; определенная защита от глубоких замираний
сигнала интерференционного характера из-за слабой корреляции за-
мираний сигнала в стволах, работающих на различных частотах.
12
Глава 1
Защита тем более эффективна, чем больше разница между ча-
стотами, на которых работают рабочий и резервный стволы. Но эта
разница иногда может быть недостаточной, так как для работы
радиорелейных систем выделены конкретные полосы частот, за пре-
делы которых .выходить недопустимо.
Недостатки системы — принципиальная невозможность сокраще-
ния времени перерыва связи при «мгновенной» аварии до величины,
меньшей, чем двойное время пробега сигнала на участке резерви-
рования; недостаточная аппаратурная надежность линий очень боль-
шой протяженности. Для повышения надежности в этом случае
прибегают к увеличению числа резервных стволов с одного до двух,
каждый из которых может резервировать любой рабочий ствол.
Этот метод приводит к усложнению системы и увеличению объема
оборудования. Применяются также системы, в которых для каждого
рабочего ствола имеется свой резервный ствол.
Системы поучасткового резервирования радиорелейных систем
принято сокращенно обозначать суммой двух цифр, из которых
первая обозначает число рабочих стволов, а вторая — число резерв-
ных стволов. Так система 2 + 1 означает радиорелейную систему,
имеющую 2 рабочих ствола и один резервный ствол.
1.3. ПЛАНЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТ В РАДИОРЕЛЕЙНЫХ
СИСТЕМАХ СВЯЗИ ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ
Прием и передача на .радиорелейной станции производятся на
различных частотах во избежание возникновения паразитных связей
между входом приемника и выходом передатчика и между прием-
ной и передающей антеннами. Поэтому для передачи сигналов по
одному радиостволу в одном направлении необходимо использовать
две частоты. Для передачи сигналов в обратном направлении могут
быть использованы либо те же две частоты ((двухчастотная система),
либо две другие частоты ((четырехчастотная система).
Двухчастотная система .(рис. 11.4) экономична с точки зрения
использования диапазона частот, но требует высоких защитных
свойств антенн от приема сигналов с обратного направления (см.
гл. 4). При двухчастотной системе используются рупорно-параболи-
ческие, параболические или другие антенны, имеющие защиту от
приема сигналов с обратного направления порядка 60—70 дб. Такая
система применяется обычно на РРЛ большой и средней емкости.
Прием Прием
'2. J \ j
Передача Передача
Л Прием
____J Передача
Передача
Рис. 1.4. Двухчастотная
система
Рис. 1.5. Четырехчастот-
ная система
Принципы построения РРЛ прямой видимости
13
Четырехчастотная система (рис. 1.5) допускает использование
более простых дешевых конструкций антенных систем, например
перископических. Однако количество дуплексных радиостволов, ко-
торое может быть образовано в данной полосе частот при четырех-
частотной системе, в два раза >меньше, чем при двухчастотной си-
стеме. Четырехчастотная система с более простыми антенными си-
стемами применяется на РРЛ средней и малой пропускной способ-
ности, предназначенных для внутризоновых и низовых связей.
Частоты приема и передачи в одном стволе РРЛ чередуются от
станции к станции. Станции, на которых прием осуществляется на
более низкой частоте (fi), а передача на более высокой (if2^ обозна-
чаются индексом «НВ», а станции, на которых прием производится
на более высокой частоте (ft), а передача на более низкой (fi)J
обозначаются индексом «ВИ».
Повторение через интервал одних и тех же частот допустимо по-
тому, что в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн при
отсутствии прямой видимости между антеннами ослабление сигнала
достаточно велико. Однако при некоторых условиях распростране-
ния радиоволн, например при повышенной рефракции, возможен
прием сигнала от станции, отстоящей на три интервала (минуя две
станции), что приводит к значительным искажениям передаваемых
сигналов. Во избежание этого станции РРЛ располагают на лома-
ной линии с тем, чтобы паразитный сигнал дополнительно сильно
ослаблялся за счет направленных свойств антенн (рис. 1.6).
Планы распределения частот для многоствольных радиорелейных
систем разработаны таким образом, чтобы свести к минимуму ин-
терференционные помехи, возникающие при одновременной работе
нескольких приемников и передатчиков на общий антенно-фидерный
тракт.
Во всех современных радиорелейных системах применяются пла-
ны с разнесенными частотами приема и передачи, т. е. частоты при-
ема размещены в одной половине диапазона, а частоты передачи —
в другой половине диапазона. Структурная схема такой системы
приведена на рис. 1.7. Система позволяет иметь одну общую антен-
ну для приема и передачи и систему разделительных фильтров, рас-
считанную для работы только в половине полосы частот, отведенной
для радиорелейной системы.
14
Глава 1
Рис. 1.7. Система с разнесенными частотами приема и передачи
План распределения частот магистральных радиорелейных си-
стем Р-600, Р-600М, Р-6002М, работающих в диапазоне 4 Ггц, при-
веден на рис. 4.6. План обеспечивает организацию шести дуплекс-
Прием
(передача)
____________213Мгц__________
58Mei£ с 97Мгц
2Mea29iW9Meu, J Г _ 68Мгц
ОГТНъ-ЕО гп гл гл г4ч____I_
ICC Zee I К Ш 27 7 И '
'о
Передача
(прием)
m m m гп
Ш 27 V Я
п п
1сс 2сс^
Рис. 1.8. План распределения
частот систем Р-600, Р-600М и Р-6002М
ных широкополосных стволов и двух узкополосных стволов служеб-
ной связи (4 сс и 2 сс). Все стволы огранизуются по двухчастот-
ной системе. Обычно для .магистральных линий используются чет-
ные стволы, а для ответвлений от магистральных линий — нечет-
ные стволы.
План распределения частот магистральной радиорелейной систе-
мы большой емкости «Восход», работающей в диапазоне 4 Ггц, при-
веден на рис. >1.9. План позволяет огранизовать восемь дуплексных
широкополосных стволов по двухчастотной системе. Четные частоты
Принципы построения РРЛ прямой видимости
15
2П=28Мги
Прием
(передача)
Передача
(прием)
_________191^266 гц____________
9Г=56Мгц ~ ‘ 7Г=98Мгц
П J"”
ZLm rh m m гп ..m rh . I Hi _m m m m m m m
I П Ш W V Ш Щ УШ ' I н ш ш У ш Ш УШ
^0 |Г
Рис. 1.9. План распределения частот систем «Восход» и Р-6002МВ
р 1-ю
Рис. 1.10. План распределения частот системы «Дружба»
28Пгц
252 Мгц_____________
8971гц
^55Игц
11 12 13 19 15 16 17 18
21 22 23 29 25 26 17 26
Рис. 1.11. План распределения частот систем, работающих в диапазоне 8 Ггц
Рис. 1.12. План распределения частот систем, работающих в диапазоне И Ггц:
а) основной, б) дополнительный
используются для магистральных линий, а нечетные — для ответ-
влений от .магистралей.
План распределения частот магистральной радиорелейной си-
стемы большой емкости «Дружба», работающей в диапазоне 6 Ггц,
приведен на рис. 4.10. План позволяет иметь в системе восемь ши-
рокополосных стволов (частоты №№ 114-18 и 214-28) и два узкопо-
лосных ствола (частоты №№ 40, 19, 20 и 29).
Планы распределения частот для радиорелейных систем сред-
ней емкости, работающих в диапазонах 8 и 11 Ггц, приведены на
рис. 1.1'1 и 1.4'2 соответственно.
16
Глава 1
1.4. ОРГАНИЗАЦИЯ ПЕРЕДАЧИ ПО РРЛ МНОГОКАНАЛЬНЫХ
СИГНАЛОВ И СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
ОКОНЕЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЕЛЕФОННОГО СТВОЛА
Приемо-передающая аппаратура РРЛ одинаково пригодна для
передачи многоканальных сигналов и сигналов телевидения. Раз-
лично лишь оконечное оборудование телефонных и телевизионных
стволов.
Типовая структурная схема оконечного оборудования телефон-
ного ствола приведена на рис. 1.13. Многоканальный сигнал, по-
Рис. 1.13. Типовая структурная схема оконечного оборудования телефонного
ствола
ступающий от междугородней телефонной станции |(МТС), прохо-
дит через установочный аттенюатор (Ат), ппедыскажающий контур
(ПК) и поступает на вилку фильтров (ДК). С помощью вилки
фильтров осуществляется сложение многоканального сигнала и
вспомогательных служебных сигналов, которые в ряде случаев
также передаются по телефонному стволу. Для передачи служеб-
ных сигналов отводится нижний участок групповой полосы частот
телефонного ствола, свободный от многоканального сигнала. В об-
разованный на выходе вилки фильтров суммарный сигнал заме-
шивается пилот-сигнал (ПС), необходимый для контроля исправ-
ности ствола и работы системы поучасткового резервирования.
Образованный таким образом групповой сигнал .(рис. 1.14) посту-
пает на вход частотного модулятора ствола РРЛ.
Пилот-
Спужебные сигнал
сигналы Многоканальный сигнал 1
Г--------1 Г~ .....
Р 1-Vf
Рис. 1.14. Групповой спектр телефонного ствола
На приемной стороне в оконечном оборудовании телефонного
ствола производятся разделение многоканального сигнала и вспо-
могательных сигналов с помощью вилки фильтров (ДК) и выде-
ление пилот-сигнала (ПС). Далее многоканальный сигнал проходит;,
через восстанавливающий контур (ВК) и фильтр нижних частот
(ФНЧ), подавляющий пилот-сигнал, и через установочный атте:'
нюатор (Ат) поступает на МТС.
В табл. 1.-1 приведены технические данные систем различной
емкости.
Принципы построения РРЛ прямой видимости
17
Таблица 1.1
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ СИСТЕМ РАЗЛИЧНОЙ ЕМКОСТИ
Число те- лефонных каналов Граничные частоты групповой полосы, занятой многоканаль- ным сигналом, кгц Частота пилот- сигнал а, кгц Эффективная величина девиации частоты, создаваемой пилот- сигналом, кгц
24 12—108 116, 119 20
60 12-^-252, 60—300 304, 331 25, 50, 100*)
120 12-^-552, 60—552 607 25, 50, 100*)
300 бО-т-1364 1499, 7000, 8500 100, 140
600 60—2792 3200, 8500 140
960 60-Т-4287 4715, 8500 140
1260 604-5680 6199, 8500 140, 200
1800 ЗОО-т-8248 9023 100
1920 300—8524 9023 100
2700 308-7-12 435 13 627 —
*) Величина выбирается соответственно с выбранной величиной девиации на
канал 50, 100 или 200 кгц (см. табл. 7.1).
ОКОНЕЧНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СТОЛА
В современных |рад,и о,релейных системах 'передача видеосигнала
и сигнала звукового сопровождения осуществляется в одном теле-
визионном стволе. Передача сигнала звукового сопровождения осу-
ществляется с помощью сигнала 'поднесущей, частота которого выше
верхней частоты видеосигнала. Предварительно сигнал звукового
сопровождения модулирует по частоте сигнал поднесущей. Далее
промодулированный сигнал поднесущей частоты складывается с
видеосигналом и пилот-сигналом, и образованный таким 'методом
групповой сигнал телевизионного ствола поступает на вход частот-
ного модулятора радиоствола.
В радиорелейных системах, рассчитанных на передачу по стволу
1800 телефонных каналов и более, в телевизионном режиме воз-
можна передача видеосигнала и сигналов четырех звуковых кана-
лов с помощью отдельных четырех поднесущих частот. В этом
случае, например, два звуковых канала .могут использоваться для
звукового сопровождения телевидения на двух языках и два — для
передачи сигналов радиовещания.
Групповые спектры телевизионных стволов с одним и четырьмя
звуковыми каналами показаны на рис. 1.15.
Образование группового телевизионного сигнала производится
в оконечном оборудовании телевизионного ствола.
Типовая структурная схема оконечного оборудования телевизион-
ного ствола приведена на рис. 1.1|6. (Видеосигнал, поступающий из
аппаратной телецентра (ТЦ) через установочный аттенюатор (Ат)
и предыскажающий контур (ПК) подается на вилку -фильтров \(ДК).
Во второе плечо вилки фильтров поступает модулированный сигнал
поднесущей частоты. На выходе вилки фильтров осуществляется
замешивание пилот-сигнала (ПС). Образованный групповой сигнал
18
Глава 1
, Видеосигнал ___________,_____
0 50гц 1 2 J Ч 5 6
&
|__ Видеосигнал_।
О 50 гц 12 3^56
Поднесущая"
зоукобого канала
Пилот-
сигнап
,—К—
7 в 9 10 Р,Мгц
„Поднесущие"
звуковых сигналов
Пилот-
сигнал
.т. iIi.uiJliLJ_г..^
7 8 9 10 НМгц
Рис. 1.15. Групповые спектры телевизионных стволов:
а) с одним звуковым каналом, б) с четырьмя звуковыми каналами
Рис. 1.16. Типовая структурная схема оконечного оборудования телевизионно-
•го ствола
поступает на радиомодулятор телевизионного ствола РРЛ. На при-
емной стороне производится обратное разделение сигналов и демо-
дуляция поднесущих звуковых каналов.
В случае, когда совместно с. видеосиппалом передается сигнал
только одного канала звукового сопровождения, частота пилот-сиг-
нала телевизионного ствола равна 8,5 Мгц. 'В случае передачи сов-
местно с видеосигналом сигналов четырех звуковых каналов ча-
стота пилот-сигнала телевизионного ствола выбирается равной
9,0-23 Мгц.
1.5. ТИПЫ СТАНЦИЙ НА РРЛ
Оконечные станции (ОРС) предназначаются для ввода в РРЛ
многоканального и телевизионного сигналов на стороне передачи и
для выделения этих сигналов на стороне приема. Оконечные стан-
ции РРЛ связаны соединительными линиями с междугородными
телефонными станциями '(МТС) и телецентрами (ТЦ). Часто оконеч-
ные станции совмещаются с телецентрами.
П ро межу точные станции (ПРС) предназначены для приема сиг-
налов от предыдущей станции, их усиления и передачи в направ-
Принципы построения РРЛ прямой видимости
19
лении следующей станции. Как правило, на промежуточных стан-
циях магистральных линий связь между приемником и передатчи-
ком осуществляется по промежуточной частоте, т. е. без демоду-
ляции сигналов в приемнике и без модуляции в передатчике. При
необходимости на любой промежуточной станции может быть осу-
ществлено выделение программ телевидения для передачи их на
местные ретрансляторы, которые обычно совмещаются с радиоре-
лейной станцией.
Выделение программ телевидения на промежуточной станции
осуществляется путем демодуляции сигнала промежуточной часто-
ты, снимаемого с дополнительного выхода приемника. Прямое сое-
динение между приемником и передатчиком по промежуточной
частоте сохраняется \(рис. ’1.17). Благодаря этому выделение теле-
визионных программ на промежуточных станциях не оказывает
влияния на качественные показатели сквозных каналов.
Рис. 1.17. Схема выделения программ телевидения на промежуточной станции
В малоканальных радиорелейных системах и системах средней
емкости применяется также построение аппаратуры, при котором
модуляция и демодуляция сигналов производятся на каждой про-
межуточной станции. Это позволяет вводить и выводить телефон-
ные каналы на любой промежуточной станции.
Узловые станции предназначаются для выделения части теле-
фонных каналов и введения соответствующего количества новых
каналов. От узловых станций часто берут начало, новые РРЛ (ли-
нии ответвления). В телефонных стволах на узловой станции про-
изводятся демодуляция сигнала на стороне приема и модуляция на
стороне передачи. При необходимости и в телевизионных стволах
на узловой станции производятся демодуляция и последующая мо-
дуляция, например, при введении по видеочастоте новой телеви-
зионной программы. С помощью специальных коммутаторов можно
осуществить коммутацию телевизионных стволов по промежуточной
частоте нескольких РРЛ, сходящихся на данной узловой станции.
На современных РРЛ промежуточные станции работают в не-
обслуживаемом режиме. Наблюдение за оборудованием и управле-
ние ими производятся дистанционно с узловых и оконечных стан-
ций по системе телеобслуживанпя.
20
Глава 1
Число необслуживаемых промежуточных станций между узло-
выми станциями /(или между узловой и оконечной станциями), за-
висит от конкретных условий и в среднем колеблется от 3 до 8.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бородич С. В., Минашин В. П., Соколов А. В. Радио-
релейная связь. М., Связьиздат, 1960.
2. Международный консультативный комитет по радио. МККР.
Документы XI Пленарной Ассамблеи. Осло, 1966. Том IV, часть I.
Радиорелейные системы. М., «Связь», 1969.
3. Каменский Н. Н. Радиорелейная система Р-600. — «Электро-
связь», 1960, № 10.
4. Каменский Н. Н. Новая магистральная радиорелейная систе-
ма связи «Восход». — «Вестник связи», 1968, № 6.
5. М а р к о в В. В. Малоканальные радиорелейные линии связи. М.,
«Советское радио», 1963.
ГЛАВА ВТОРАЯ
УПЛОТНЕНИЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ
2.1. ВВЕДЕНИЕ
Под уплотнением РРЛ донимается использование одной линии
для организации на ней ряда независимых каналов связи. Это
осуществляется с помощью аппаратуры уплотнения. Различают два
способа уплотнения: частотный и временной и соответственно два
вида аппаратуры уплотнения: с частотным и временным разделением
каналов. В настоящее время для уплотнения РРЛ большой и сред-
ней емкости применяется аппаратура уплотнения с частотным раз-
делением каналов.
2.2. ПРИНЦИП ЧАСТОТНОГО УПЛОТНЕНИЯ
Принцип частотного уплотнения поясняется с помощью рис. 2.1.
Сигнал от абонента, занимающий полосу частот от Fi до F2t посту-
пает на модулятор —индивидуальный преобразователь, на ко-
торый одновременно подается сигнал несущей частоты fi от.спе-
циального генератора. В модуляторе осуществляется амплитудная
модуляция с подавлением сигнала несущей частоты. В результате на
выходе модулятора получаются две боковые полосу частот:
+ ^-F2) и fi—(Fi-t-F2). Полосовой фильтр следующий за
модулятором, пропускает только одну боковую полосу частот. Ана-
логичные преобразования осуществляются с сигналами, поступаю-
щими от других абонентов, причем для каждого абонента имеется
свое значение несущей частоты.
Сигналы с выходов полосовых фильтров Ф/7ь ФП2 и ФП3 объ-
единяются и поступают в общий групповой тракт линии. На при-
емной стороне с помощью приемных полосовых фильтров ФП1, ФП2
и ФП2 выделяются сигналы каждого канала. После фильтра сиг-
нал каждого канала поступает на свой демодулятор (Дь Д2 и Д3),
на который одновременно поступает сигнал несущей частоты дан-
ного канала с передающей стороны оборудования. Полученный в
результате детектирования низкочастотный сигнал с полосой частот
от Fi до F2 пропускается фильтром нижних частот (ФНЧ) и на-
правляется к абоненту.
Передача сигналов в обратном направлении производится точно
также. Многоканальные сигналы обоих направлений связи зани-
мают одну и ту же полосу частот, и в аппаратуре уплотнения на
оконечных станциях используется одно и то же генераторное обо-
рудование несущих частот для обоих направлений связи.
Для стандартного телефонного канала принята полоса частот
шириною 3100 гц oi Fi = 300 гц до Гг=3400 гц. В линейном спектре
25
Г л а й a £
Рис. 2.1. К пояснению принципа частотного уплотнения
(т. е. в спектре частот, подаваемом в линию) с учетом частотных
промежутков, необходимых для расфильтровки сигналов отдельных
каналов, каждому каналу отводится полоса частот, равная 4 кгц
(0,9 кгц приходится на защитные частотные промежутки между
каналами), В соответствии с этим несущие частоты двух соседних
каналов отличаются друг от друга на 4 кгц.
2.3. ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ АППАРАТУРЫ УПЛОТНЕНИЯ
С ЧАСТОТНЫМ РАЗДЕЛЕНИЕМ КАНАЛОВ
Многоканальная аппаратура с частотным разделением каналов
строится на базе стандартных 12-, GO- и 300-канальных групп.
Каждый тип аппаратуры уплотнения с частотным разделением
каналов в зависимости от емкости включает в себя то или иное
Уплотнение радиорелейных линий
23
число стандартных групп и имеет определенный линейный спектр
частот, в котором располагаются все группы каналов. Перенос ча-
стотных спектров групп каналов в линейный спектр осуществляется
в соответствующих групповых преобразователях.
12-канальная или первичная группа занимает полосу частот от
60 до 108 кгц. Структурная схема оборудования первичной группы
приведена на рис. 12.2. Так как связь между абонентом и МТС, где
Ui<![4Jr<!r4ii4i
889296100 109 100 £кгц
и Я U 72 7$ М
К приемному
оборудоданикм^
других11канапо(н*г
Рис. 2.2. Структурная схема построения оборудования первичной группы и
спектр группы
располагается аппаратура уплотнения, осуществляется по двух-
проводной линии, то в состав индивидуального оборудования каж-
дого канала входит дифференциальная система |(ДС), с помощью
которой осуществляется переход от четырехправодной системы к
двухпроводной. Дифференциальная система обеспечивает объедине-
ние двух односторонних каналов в один двусторонний, при кото-
ром прохождение сигнала из тракта приема в тракт передачи почти
полностью устраняется, благодаря чему предотвращается возмож-
ность возникновения самовозбуждения.
Принципиальная схема дифференциальной системы приведена на
рис. 2.3. Она включает в себя дифференциальный трансформатор
Т и балансное сопротивление zq. Сопротивление должно-быть рав-
но входному сопротивлению двухпроводной абонентской линии га.
Разговорный ток, поступающий из тракта приема в точки Л Л раз-
ветвляется на две равные составляющие, протекающие по поло-
винкам ,и первичной обмотки дифференциального трансфор-
матора в противоположных направлениях. Так как число витков
равно w2, то эдс, наводимая в обмотке т. е. в тракте передачи,
равна нулю. Коэффициент передачи ДС по мощности из тракта
приема в двухпроводный тракт ,(без учета потерь в дифференциаль-
ном трансформаторе) составляет 0,6 или —3 дб i(—0,35 неп). Та-
кой же коэффициент передачи имеет место при переходе от двух-
проводного тракта в тракт передачи.
24
Глава 2
Дифференциальная система не дает полной развязки между
трактами приема -и передачи, так как на практике балансное со-
противление z& всегда несколько отличается от входного сопро-
тивления абонентской линии га. Затухание Ь, вносимое дифферен-
циальной системой .между точками 1,1, и 2,2, определяется формулой
b = 6 + 201g | гб + га I. дб.
1^6 I
(2.1)
Несущие частоты индивидуальных преобразователей имеют~ сле-
дующие номинальные значения: 64, '68, 72, 76, 80, 84, -88, *9|2, 96,
400, 1104 и 108 кгц. Для контроля работы оборудования первичной
группы используется -групповая
контрольная частота 84Д4кгц,
расположенная .между |6 и 7-м
каналами группы.
Тракт первичной группы
имеет входное и выходное со-
противление, равное 135 ом
(симметричное). Измеритель-
ные уровни канала на входе и
выходе тракта равны соответ-
ственно —39 дб (—4,5 неп) и
—5,2 дб (—0,6 неп). (Опреде-
ление измерительного уровня
см. в гл. (6.)'
60-канальная или вторичная
группа образуется путем пре-
образования групповых спект-
________ботюкгц
От пербичной
группы №1
ЫЫОвкгц
И
ГпП,
От первичной
гриппы №1
бо*т.
60+108к
Гр"2
------
От первичной L£-r-J 1—1
группы №3 1 * f =516 кгц
П2
ЪгНбкгц
W1,
1р11г
J72+
*551кгц
О
Рис. 2.3. Принципиальная схема Рис. 2.4. Упрощенная структурная сХе-
дифференциальной системы ма оборудования вторичной группы
бО^Овкгц
От первичной
гриппы Ы'У
* бочовкгц
№
Тнк=56йкгц
<рЩ
б0+10вкгц
От первичной
гриппы N*5
______6(Н08кгц
’нес''
1р"5
ГрП5
ров пяти 12-канальных (первичных) групп на несущих частотах,
отстоящих друг от друга на 48 кгц. (Групповой спектр вторичной
группы занимает полосу частот от 312 до 552 кгц. Оборудование,
используемое для группового преобразования, в результате кото-
рого образуется 60-канальная ,(вторичная) группа, называется обо-
рудованием .первичного преобразования. Упрощенная структурная
схема оборудования вторичной группы приведена на рис. 2.4. Пре-
Уплотнение радиорелейных линий
25
образование спектров первичных групп производится групповыми
преобразователями (ГрЛ). Выделение нужной боковой полосы ча-
стот после преобразования осуществляется полосовыми фильтрами
(Ф/7). (Применяется два варианта группового преобразования:
•1. Образование так называемой прямой вторичной группы
|(рис. 2.5), которое производится с помощью несущих частот 420,
468, |5И|6, 564 и |612 кгц.
Рис. 2.5. Образование прямой вторичной группы
Рис. 2.6. Образование инверсной вторичной группы
2. Образование так называемой инверсной вторичной группы
(рис. 2.6), которое производится с помощью несущих частот 252,
300, 548, 39-6 и 444 кгц.
Для контроля работы оборудования вторичной группы исполь-
зуется групповая контрольная частота 4(14,86 кгц. Тракт вторичной
группы имеет входное и выходное сопротивление равное 75 ом
,(несимметричное). Измерительнье уровни канала на входе и вы-
ходе тракта равны соответственно —36 дб (—4,1 неп) и, —212,6 дб
(—2,6 неп).
300-канальная или третичная группа образуется путем преобра-
зования спектров пяти вторичных групп на несущих частотах, от-
стоящих друг от друга на 248 кгц. Третичная группа занимает по-
лосу частот от 8112 до 2044 кгц. (Оборудование, используемое для
группового преобразования, в результате которого образуется
300-канальная -(третичная) группа, называется оборудованном вто-
ричного преобразования. Последовательность преобразования^ спект-
ров первичных и вторичных групп при образовании третичной труп-
2'6
Глава 2
пы показана на рис. 2.7. Для образования третичной группы исполь-
зуются несущие частоты 1364, 1612, I860, 2108 и 2356 кгц. Благо-
даря то-му, что несущие частоты, используемые для -образования
третичной группы, отстоят друг от друга. на 248 кгц, а полоса
Рис. 2.7. Преобразование спектров при образовании третичной группы
частот, занимаемая каждой вторичной группой, равна 240 кгц, в вы-
ходном спектре третичной группы между соседними вторичными
группами имеется частотный зазор шириною 8 кгц.
2.4. ТИПЫ АППАРАТУРЫ УПЛОТНЕНИЯ
АППАРАТУРА УПЛОТНЕНИЯ ТИПА К-24
Аппаратура предназначена для уплотнения 24 телефонными ка-
налами симметричных кабельных линий. -Она имеет линейный спектр
частот 124-108 кгц (рис. 2.8) и образуется на базе оборудования
Рис.
—=► спектр
Т,Кгц
2.8. Линейный
аппаратуры типа
К-24
двух первичных (12-канальных) групп. Частотный спектр первой
группы путем группового преобразования на несущей частоте
1120 кгц преобразуется в спектр частот 124-60 кгц. Вторая группа
используется -без преобразования в своем спектре 604-108 кгц.
Для работы системы АРУ применяются линейные контрольные
частоты 64 и 104 кгц.
АППАРАТУРА УПЛОТНЕНИЯ ТИПА К-60
Аппаратура предназначена для уплотнения 60 телефонными ка-
налами симметричных' кабельных' линий и РРЛ, оборудованных
аппаратурой Р—60/120.
Уплотнение радиорелейных линий
27
Строится она на базе оборудования вторичной ^(60-канальной)
группы. Путем группового преобразования на несущей частоте
6164 кгц групповой спектр вторичной группы преобразуется в линей-
ный спектр частот )1124-252 кгц 1(рис. 2.9).
Нестандартная
ЫНюшмная группа
П № V6 15* 2» 251
fata
Рис. 2.9. Линейный спектр аппаратуры типа К-60
В данной аппаратуре используется нестандартная 60-канальная
группа, отличающаяся от стандартной прямой 60-канальной группы
(рис. 2.5) тем, что при преобразовании пятой первичной группы
вместо несущей частоты 612 кгц и выделения нижней боковой .по-
лосы частот используется несущая частота 444 кгц (частота, при-
меняемая при образовании инверсной вторичной группы) и соответ-
ственно выделение верхней боковой полосы частот. Благодаря это-
му в линейном спектре аппаратуры К-60 расположение двух нижних
12-канальных групп такое же, как и в системе К-24. Это позволяет
использовать аппаратуру К-24 для выделения двух нижних 12-ка-
нальных групп системы К-60.
Для работы АРУ используются линейные контрольные частоты
16, 1,12 и 248 кгц.
АППАРАТУРА УПЛОТНЕНИЯ ТИПА К-300
Аппаратура предназначена для уплотнения 300 телефонными ка-
налами кабельных коаксиальных линий с коаксиальными парами
типа МКТП-4 диаметром 1’,2/4,8 мм и РРЛ для внутриобластных
(зоновых) связей с числом каналов в радиостволе, равным 300.
Аппаратура образуется на базе оборудования пяти вторичных групп.
Первая вторичная группа путем группового преобразования на не-
сущей частоте 612 кгц переносится в спектр частот 604-300 кгц.
/Вторая группа используется без преобразования в спектре 3124-
4-552 кгц. Последующие три вторичные группы путем группового
преобразования на несущих частотах 1446, 1364 и 4612 кгц пере-
носятся соответственно в участки линейного спектра частот 5644-
4-304 кгц, i8»1.24-i1O52 кгц и 10604-4300 кгц. Линейный спектр аппа-
ратуры простирается от 60 до 4300 кгц |(рис. 2.40).
Рис. 2.10. Линейный спектр аппаратуры типа К-300
Для управления работой АРУ применяются линейные контроль-
ные частоты 308 и 1364 кгц.
28
Глава 2
АППАРАТУРА УПЛОТНЕНИЯ ТИПА К-1920
Аппаратура предназначена для уплотнения 11920 телефонными
каналами кабельных коаксиальных линий с коаксиальными парами
диаметром 2,56/9,4 мм, а также для уплотнения магистральных РРЛ,
оборудованных радиорелейной аппаратурой типов «Восход» и
«Дружба». Кроме того, аппаратура уплотнения не на полное число
каналов используется для уплотнения РРЛ, оборудованных аппа-
ратурой типов P-i600, Р-600М, Р-60О2М и Р-6002МВ.
Линейный спектр ' аппаратуры К-1920 занимает полосу частот
ют 312 до 8524 кгц (рис. 2.11). Для его образования используются
Рис. 2.11. Линейный спектр
аппаратуры типа К-1920
шесть третичных [(300—канальных) групп. Первая третичная группа
в спектре частот 812-4-2044 кгц используется без преобразования.
Последующие пять третичных групп путем группового преобразо-
вания переносятся соответственно в участки линейного спектра ча-
стот 2108-4-3340 кгц, 34044-4636 кгц, 47004-5932 кгц, 59964-7228 кгц
и 72924-8524 кгц. Частотные зазоры между соседними третичными
группами составляют *64 кгц, Помимо шести третичных групп, за-
нимающих полосу частот от 812 до 8524 кгц, используются еще две
вторичные ((60-канальные) группы. Первая вторичная группа ис-
пользуется без преобразования в полосе частот 3124-1552 кгц, вто-
рая— путем группового преобразования на несущей частоте /1Ы6 лсгц
переносится в полосу частот 564-4-804 кгц.
Для управления работой системы АРУ используются линейные
контрольные частоты, 308, W056, 5974 и 8544 кгц.
Основное уплотнение систем типов Р-600, Р-600М и Р-6002М.
осуществляется в спектре частот 3124-2596 с помощью аппаратуры
К-19120 с использованием части ее емкости. Используются две ниж-
ние '60-канальные группы; первая ЗОО'-канальная группа и две
60-канальные группы от второй 300-каналыной группы '(рис. 2.12),
что дает 540 телефонных каналов. Участок линейного спектра ниже
312 кгц уплотняется 48 телефонными каналами системы К 430. 48 те-
<1 итьтьт
^К2Ц
Рис. 2.12. Линейный спектр аппаратуры типа Р-600
Уплотнение радиорелейных линий
29
лефонных каналов занимают полосу частот i60+252 кгц. Первая
12-канальная группа системы К-60 не используется, так как в ра-
диорелейных системах iP-600, Р-60ОМ и Р-6002М участок линейного
спектра ниже 60 кгц используется для передачи сигналов 'служеб-
ной связи.
2.5. УНИФИЦИРОВАННОЕ ОБОРУДОВАНИЕ УПЛОТНЕНИЯ
КАБЕЛЬНЫХ И РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ
СТАНДАРТНОЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТИПА СИО-60
Оборудование предназначено для образования пяти 112-канальных
(первичных) групп и включает в себя два типа стоек: стойку ин-
дивидуальных преобразователей типа СИП-60 и стойку тонального
вызова и дифференциальных систем типа СТВ-ДС-60.
На стойке типа СИП-'бО размещено индивидуальное преобразо-
вательное оборудование на 60 телефонных каналов. Оборудование
каждого канала имеет четырехпроводное окончание с входным и
выходным уровнями соответственно —13 дб (—1,5 неп) и +4,35 дб
(+0,5 неп). Активные элементы стойки выполнены на полупро-
водниковых приборах и 'Малогабаритных деталях. В канальных
фильтрах применены 'магнитострикционные резонаторы.
На стойке СТВ-ДС-60 размещаются 60 комплектов дифсистем,
обеспечивающих переход от четырехпроводной части канала к двух-
проводной части, и устройства для передачи и приема вызовов по
каналу.
Постоечная комплектация оборудования СИ 0-60, при которой
четырехпроводная часть канала (отделена от двухпроводной части
канала, удобна для организации каналов с полуавтоматическим
и автоматическим соединением абонентов и для организации вто-
ричного уплотнения телефонных каналов сигналами тонального те-
леграфа или фототелеграфа. 1Во всех этих случаях используются
четырехпроводный вход и выход каналов, образуемые на стойке
СИ1П-60, а оборудование, размещенное на стойке СТВ-ДС-60, не
используется.
На стойке СИП-60 для организации каналов вещания по строен-
ным телефонным каналам с помощью аппаратуры АВО-2/3 пред-
усмотрена возможность выключения каналов №№ 4, 5 и 6, благо-
даря чему в спектре частот первичной группы освобождается полоса
частот от 34 до 96 кгц, где размещается канал вещания. Выключе-
ние указанных каналов осуществляется путем отключения сигналов
несущих частот от индивидуальных преобразователей этих каналов.
Для ввода и вывода сигналов канала вещания на входном и вы-
ходном трансформаторах каждой 42-канальной группы имеются спе-
циальные обмотки.
Помимо описанной комплектации оборудования СИО-'бО, пред-
усмотрен также и сокращенный вариант комплектации индивидуаль-
ного оборудования на 24 телефонных канала 1(две 12-каналъные
группы). В этом случае в одной стойке типа ОИО-24П размещаются
как индивидуальное преобразовательное оборудование, так и диф-
системы и устройства передачи и приема вызовов по каналам.
30
Глава 2
Эл ектр ©питание цепей транзисторов стоек типа1 СИП-60,
СТВ-ДСчбО и СИО-24П производится от источников постоянного
тока со стабилизированным напряжением —21,2 в±3%. Электро-
питание цепей сигнализации осуществляется от источника .постоян-
ного тока с нестабилизированным напряжением —24 в±10%. Для
вызывных цепей используется переменный ток с напряжением 80 в
и частотой от 15 до 50 гц.
УНИФИЦИРОВАННОЕ ГЕНЕРАТОРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Стойка унифицированного генераторного оборудования СУГО-1
предназначена для генерирования:
1. Несущих частот 64, 68, 72, 76, 80, 84, 88, 92, 9(6, 100, '104 и
1108 кгц для индивидуальных преобразователей..
2. Несущих частот 1120, 252, 300, -348, 396, 420, 444, 468, 516, 564
и ©12 кгц для первичных групповых преобразователей.
3. Групповых контрольных частот 84, (14 и 411,86 кгц.
4. Линейных контрольных частот 16, 64, 104, 142 и 248 кгц.
Для образования всех указанных частот в стойке СУГО-1 имеет-
ся опорный кварцевый генератор частоты 128 кгц. Частота 128 кгц
делится на 32 с помощью цепочки делителей, состоящей из пяти
ячеек, в каждой из которых осуществляется деление на два. Полу-
ченные на выходе цепочки делителей прямоугольные импульсы с
частотой 4 кгц поступают на вход резонансного усилителя 4 кгц
и на вход резонансного усилителя 12 кгц, на выходах которых соот-
ветственно выделяются сигналы £ частотами 4 и 42 кгц.
Сигнал с частотой 4 кгц питает гармонический генератор, от
которого образуются несущие частоты для индивидуальных пре-
образователей и линейные контрольные частоты.
Сигнал с частотой 12 кгц питает гармонический генератор, от
которого образуются несущие частоты для первичных групповых
преобразователей.
Для образования групповых контрольных , частот используется
автономный кварцевый генератор частоты 8,14 кгц. 'Контрольная
групповая частота 84,14 кгц образуется путем преобразования ча-
стот 76 кгц и 8,14 кгц, а контрольная групповая частота 41,1,86—
путем преобразования частот 420 кгц и 8.14 кгц.
Все узлы стойки выполнены на транзисторах и имеют 1(00%-ный
резерв.
Электропитание стойки СУГО-1 осуществляется от источников
постоянного тока со стабилизированным напряжением —2il,2 #*±3%
и с нестабилизированным напряжением —24 в±10%.
Стойка унифицированного генераторного оборудования типа
СУГО-П предназначена для генерирования:
1. Несущих частот 612, 11116, 1364, 1612, 1860, 2108 и 2356 кгц
для вторичных групповых преобразователей.
2. Контрольных частот 308, 1056, 1364, J552, 3'372, 4656, 5974 и
8544 кгц.
3. Несущей частоты 4152 кгц для третичного группового преоб-
разователя (для аппаратуры уплотнения системы Р-600).
Все несущие частоты (за исключением частоты 612 кгц) для
вторичных групповых преобразователей получаются как гармоники
Уплотнение радиорелейных линий
31
частоты 124 кгц. Последняя, в свою очередь, является продуктом
преобразования частот 128 и 4 кгц, поступающих -со стойки СУГО-1.
Частота 612 кгц поступает непосредственно от стойки СУГО-1.
Все остальные частоты |(за исключением частот 5974 и 8544 кгц)
являются продуктом преобразования различных частот, первоисточ-
ником которых является также генератор частоты 28 кгц стойки
СУГО-1. Контрольные частоты 5974 и 8'544 кгц создаются в авто-
номных кварцевых генераторах.
Большинство узлов стойки выполнено на лампах. Предусмотрен
100%-ный автоматический резерв всех активных узлов.
Электропитание стойки осуществляется от источников постоянного
тока —24,2 в±3%, —24 в±10% и +206 в±3%. Питание накаль-
ных цепей ламп производится переменным напряжением 220 в±3%
через понижающие трансформаторы.
УНИФИЦИРОВАННОЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
Оборудование включает в себя стойки типов УСПП, УСВП и
СГП, которые в сочетании с СУГО-1 и СУГО-П обеспечивают фор-
мирование стандартных вторичных и третичных групп.
Унифицированная стойка первичных преобразователей (УСПП)
рассчитана на формирование до пяти стандартных вторичных (60-
канальных) групп в диапазоне частот 31(2+552 кгц. При подаче
соответствующих несущих частот от стойки СУГО-1 возможно фор-
мирование 60-канальных групп как с прямым, так и с инверсным
расположением каналов в каждой ,12-канальной группе.
Унифицированная стойка вторичных преобразователей (УСВП)
рассчитана на формирование до трех стандартных третичных
(300-канальных) групп в диапазоне частот 842+2044 кгц и двух
групп по 180 телефонных каналов (каждая состоит из трех
60-,канальных групп) в диапазоне частот 60+804 кгц. При замене
соответствующего оборудования возможно формирование вместо
первой 60-к анальной группы в диапазоне 604-300 кгц нулевой
60-канальной группы в диапазоне 12+252 кгц.
Таким образом, в результате вторичного группового преобразова-
ния в стойке УСВ.П вторичные (60-к анальные) группы располага-
ются в спектре от 12+2044 кгц. В зависимости от положения групп
в спектре частот им присвоены №№ от 0 до 8. Полосы частот,
занимаемые каждой группой, приведены в табл. 24.
Таблица 2.1
ПОЛОСЫ ЧАСТОТ, ЗАНИМАЕМЫЕ 60-КАНАЛЬНЫМИ (ВТОРИЧНЫМИ)
ГРУППАМИ
Номера 60- к анальных групп 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Диапазон частот, кгц 12 + —252 Г 60— -нзоо 31?+ 4-552 5644- 4-804 8124- 4-Ю52 10 564- 4-1300 1 3004- 4-154 8 1 556 — 4-1796 18044- 4-2044
32
Глава 2
Стойка групповых преобразователей (СГП) содержит оборудо-
вание первичного и вторичного преобразования нулевой 160-каналь-
ной группы для системы К-60П и рассчитана на четыре системы
К-16ОП.
/Стойки типов УСПП, УС;ВП и СГП содержат также устройства
АРУ по первичным и вторичным группам. Работа устройств АРУ
осуществляется по групповым контрольным частотам 84,14 кгц |(для
первичных групп) и 411,86 кгц (для вторичных групп).
Все узлы стоек УСПП, У.СВП и СГП выполнены на транзи-
сторах.
Электропитание стоек производится от источника постоянного
тока со ‘Стабилизированным напряжением —24,2 в±3% и с деста-
билизированным напряжением —-24 в±4|0%.
2.6. АППАРАТУРА ТИПА АВ 2/3 ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ
ПРОГРАММ ВЕЩАНИЯ ПО ОБЪЕДИНЕННЫМ
ТЕЛЕФОННЫМ КАНАЛАМ
Аппаратура позволяет организовать либо канал вещания в по-
лосе частот трех телефонных каналов (строенный канал .вещания),
либо канал вещания в полосе частот двух телефонных каналов
(сдвоенный канал вещания).
Строенный канал вещания организуется в многоканальных ка-
бельных и радиорелейных системах. Этот канал обеспечивает пере-
дачу сигналов в полосе частот от 50 гц до 10 000 гц и удовлетво-
ряет нормам на канал первого класса качества (см. разд. 6.2).
Сдвоенный канал вещания организуется обычно в малоканаль-
ных кабельных или в воздушных системах связи. Он обеспечивает
передачу сигналов в полосе частот от <50 гц до 6400 гц и удовле-
творяет нормам на канал второго класса качества.
Аппаратура АВ 2/3 объединяет полосы частот 4, 5 и 6 телефон-
ных каналов (в случае строенного канала) или полосы 4 и 5 теле-
фонных каналов (в случае сдвоенного канала) первичной труппы.
Строенный канал занимает в групповом спектре первичной группы
полосу частот от 84 до 96 кгц, а сдвоенный канал — полосу частот
от 88 до 9|6 кгц.
/Передача в канале вещания осуществляется одной боковой по-
лосой. Преобразование звуковых частот канала вещания произво-
дится с помощью сигнала несущей частоты 96 кгц, получаемого
от генераторного оборудования аппаратуры уплотнения.
В передающей части аппаратуры АВ 2/3 при организации строен-
ного канала вещания звуковой спектр частот 504-40 000 гц, пре-
образуется в спектр 864-95,95 кгц, а при организации сдвоенного
канала вещания спектр звуковых частот 504-6400 гц преобразуется
в спектр 89,64-95,95 кгц. В приемной части аппаратуры АВ 2/3
обеспечивается обратное преобразование спектров.
Для повышения помехозащищенности канала вещания в аппа-
ратуре АВ 12/3 применяются компандер и устройства частотного'
предыскажения. Компандер — устройство, обеспечивающее сжатие *
динамического диапазона сигнала в передающей части аппаратуры
и расширение динамического диапазона сигнала в приемной части
Уплотнение радиорелейных линий
33
аппаратуры. Параметры сжимающего л расширяющего устройств
подобраны таким образом, что динамический диапазон сигнала на
выходе канала соответствует динамическому диапазону на входе
канала.
Сигналы, имеющие к<максимальный» уровень, пропускаются ком-
пандером без изменения. Для сигналов, уровень которых меньше
«максимального», компрессор (сжиматель), стоящий на входе ка-
нала, автоматически вносит дополнительное усиление, которое авто-
матически компенсируется экспандером |(расширителем), стоящим
на выходе канала. Чем ниже уровень сигнала, тем больше допол-
нительное усиление, вносимое компрессором, и тем лучше отношение
сигнала к шуму в канале. Максимальное повышение помехозащи-
щенности поэтому происходит при «минимальном» уровне сигнала
и в паузах. При уровнях, близких к «максимальным», компандер не
дает заметного улучшения помехозащищенности, однако это не
имеет большого значения, так как вредное маскирующее воздей-
ствие шумов наиболее сильно при малых уровнях сигналов и в па-
узах.
Устройство частотного предыскажения предусматривает иска-
жение амплитудно-частотной характеристики на входе канала в пе-
редающей части аппаратуры с тем, чтобы увеличить относитель-
ный уровень высокочастотных составляющих звукового спектра, и
обратное искажение амплитудно-частотной характеристики на вы-
ходе канала, в приемной части аппаратуры, таким образом, чтобы
результирующая амплитудно-частотная характеристика канала оста-
валась плоской.
ЛИТЕРАТУРА
1. Егоров К. П. Основы многоканальной связи. М., Связьпздат,
1962.
2. Куперв-ассер М. М., Лещинский А. А. и Поляк М. У.
Стандартное индивидуальное оборудование для многоканальных
систем вч телефонирования. — «Вестник связи», 1965, № 1.
3. Ч о н т о в Л. Е., Любимцев А. А., Шутов И. И. Унифици-
рованное оборудование для многоканальных, систем уплотнения
кабельных и радиорелейных линий. — «Электросвязь», 1966, № 2.
4. Унифицированное высокочастотное оборудование для оконечных
станций дальней связи. Информационный сборник. М., «Связь»,
1966.
5. Черняк И. А., Азарх И. С. Новая аппаратура для передачи
программ вещания по объединенным телефонным каналам. —
«Электросвязь», 1964, № 11.
2—339
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
ПРИЕМО ПЕРЕДАЮЩАЯ АППАРАТУРА
РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ,
3.1. ВВЕДЕНИЕ
Приемо-передающая аппаратура является основным оборудова-
нием каждой радиорелейной станции (РРС).
Поскольку наиболее 'массовым типом РРС является промежу-
точная станция (ПРС), то при определении структуры приемо-
передающей аппаратуры исходят из условий ее работы на ПРС.
Для оконечной (ОPC) и узловой (УРС) станций используют, как
правило, ту же приемо-передающую аппаратуру, что и для ПРС,
с добавлением устройств, характерных для данного типа станций
(модуляторов, демодуляторов, устройств, обеспечивающих совмест-
ную передачу видеосигнала, сигналов звукового сопровождения
и т. п.).
По принципу построения приемо-передающая аппаратура ПРС
делится на два основных вида:
— аппаратура без модуляции и демодуляции сигнала;
— аппаратура с модуляцией и демодуляцией сигнала.
Приемо-передающую аппаратуру ПРС без модуляции и демо-
дуляции сигнала, в свою очередь, можно подразделить на два под-
типа в зависимости от метода образования гетеродинных сигналов
для приемника и передатчика': на приемо-передающую аппаратуру
с общим гетеродином и на приемо-передающую аппаратуру с от-
дельными гетеродинами.
)В данной главе описываются основные наиболее распространен-
ные структурные схемы построения приемо-передающей аппаратуры
РРС. а также наиболее характерные элементы современной радио-
релейной аппаратуры. Необходимые дополнительные сведения о
различных элементах радиорелейной аппаратуры можно найти в
специальной литературе по радиорелейным линиям |[1—5, 7, 8].
3.2. ТИПОВАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРИЕМО-
ПЕРЕДАЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ С ОБЩИМ ГЕТЕРОДИНОМ
Упрощенная структурная схема приемо-передающей аппаратуры
этого типа приведена на рис. 3.1. 'Принимаемый сигнал частотой fnp
через входной полосовой фильтр (ЛФ) поступает на вход смесителя
приемника (Сл/Пр). На смеситель приемника одновременно посту-
пает гетеродинный сигнал с частотой frnp. С выхода смесителя при-
емника сигнал промежуточной частоты /Пч (обычно 70 Мгц) по-
дается на усилитель промежуточной частоты приемника (У77¥Пр),
в котором осуществляется основное усиление принимаемого сиг-
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
35
нала. УПЧ^р имеет систему автоматической регулировки усиления
На оконечных и узловых станциях сигнал с выхода УПЧ^ по-
дается на демодулятор для выделения сигналов, передаваемых по
РРЛ. На про-Межуточных станциях сигнал с выхода УПЧир посту-
пает непосредственно на вход усилителя УПЧП&Р1 который обеспе-
Рис. 3.1. Упрощенная структурная схема приемо-передающей аппаратуры с
общим гетеродином
чивает необходимое для работы смесителя передатчика (Cjwnep)
усиление сигнала промежуточной частоты. *В смесителе передат-
чика осуществляется преобразование сигнала промежуточной ча-
стоты в свч сигнал .-(/пер). Гетеродинный сигнал fr пер, поступающий
на смеситель передатчика, отличается по частоте от fnep на вели-
чину промежуточной частоты. С помощью полосового фильтра бо-
ковой полосы |(Ф|БП) производится выделение полезной полосы
частот на .выходе смесителя передатчика. С выхода усилителя свч
(УСВЧ) сигнал через систему разделительных фильтров поступает
в антенну. На оконечных и узловых станциях на вход УПЧ^^ сиг-
нал поступает от частотного .модулятора станции. Отсутствие -па
промежуточных станциях демодуляции- и последующей модуляции
способствует получению высоких качественных показателей ствола
РРЛ так как демодуляция и модуляция ЧМ сигнала всегда со-
провождаются определенными искажениями передаваемого сооб-
щения.
Как следует из структурной схемы рис. ЗЛ, для работы приемо-
передатчика необходимы два гетеродинных сигнала fr пр и fr пер-
Эти сигналы образуются в гетеродинном тракте приемопередатчика.
Задающий генератор (Г) генерирует сигнал с частотой fr пер- Пре-
образование частоты fr пер в fr пр производится в смесителе сдвига
.^Слсдв), Для этого на смеситель сдвига подается также сигнал
с генератора частоты сдвига (Гсдв) fcnn. Номинальное значение
Частоты fc«B равно разности частот приема и передачи, которая
Должна соответствовать плану распределения частот. Сигнал fr пр
выделяется узкополосным фильтром (ФУП) и поступает на смеси-
тель приемника.
(В схеме рис. 3.iL возможны четыре варианта расстановки частот
/пр, /г пр, /г пер М /хх®р«
2*
36
Глава 3
Для станций типа «НВ»:
1». /ПрИ /пр</г пр'
f пч = /гпр /пр! /гпр — /гпер fсдв!
/пч = (/гпер /сдв) /пр!
/пер — /гпер /пч = /гпер —' (/гпер — /сдв) 4" /пр ~ /пр 4" /сдв •
2. При /пр^/г пр!
/пч = /пр /гпр! /гпр — /гпер /сдв’,
/пч = /пр (/гпер /сдв)!
/пер = /гпер + /пч = /гпер + /пр (/гпер /сдв) ~ /пр 4" /сдв»
Для станций типа «ВН»:
3. При /пр</г пр:
/пч — f гпр /пр! /гпр = /г пер 4" /сдв»
/пч — (f гпер + / сдв) /пр!
/пер = fi пер /пч = /гпер (/гпер + /сДв) 4“ /пр — /пр /сдв •
4. При /пр>/г пр:
/пч = /пр /гпр’, /гпр — /гпер 4" /сдв!
/пч = /пр (/гпер 4" /сдв) \
/пер = /гпер 4" /пч ~ /гпер 4" /пр (/гпер 4“ /сдв) — /пр /сдв.
На практике применяются все варианты расстановки частот.
При всех вариантах расстановки частот на ПРС /пер отличается
от /пр только на величину /Сдв. Это означает, что нестабильность
частоты ft пер основного гетеродина приемопередатчика не влияет
на нестабильность выходной частоты передатчика. По этой же при-
чине паразитная частотная модуляция частоты /гпер частотой пере-
менного тока питающей сети не накладывается на выходной сигнал
Передатчика. Эти два обстоятельства являются преимуществом
схемы приемопередатчика с общим гетеродином, и эта схема широко
•Используется .в аппаратуре РРЛ.
Так как частота /сдв значительно ниже частоты передатчика
/йер> то ее нестабильность относительно слабо влияет на общую
нестабильность частоты /пер.
Однако нестабильность частоты основного гетеродина также
должна быть в пределах определенных допусков с тем, чтобы от*
клонение среднего значения промежуточной частоты приемника не
превосходило допустимую величину.
На оконечных и узловых станциях, где нет непосредственной
связи между трактами УПЧ^ и УУ77Пер, стабильность выходной
частоты передатчика определяется как стабильностью частоты ге*
теродина передатчика /г пер, так и стабильностью сигнала проме-
жуточной частоты, поступающего на вход передатчика от частот-
ного модулятора. На этих станциях стабильность сигнала проме-
жуточной частоты, поступающего с выхода приемника на демоду-
лятор, также зависит от стабильности частоты гетеродина приемни-
ка /г нр.
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
37
На участке РРЛ между двумя узловыми (или оконечными)
станциями, на которых производятся модуляция и демодуляция
сигналов .в основном тракте, отклонение промежуточной частоты от
номинального значения на выходе приемника последней станции
участка может быть определено по формуле
1/д/м + Д/?пер + Д/2гпР+2Д^вГ <3J)
/=1
где Д/м— отклонение средней частоты модулятора от номинального
значения,
Д/г пер — отклонение частоты гетеродина передатчика от номиналь-
ного значения на передающем конце участка,
Д/г пр — отклонение частоты гетеродина приемника от номиналь-
ного значения на приемном конце участка,
Д/сдвг — отклонение частоты генератора сдвига от номинального
значения.на ьй промежуточной станцйи.
Допустимое значение Д/ составляет в соответствии с рекоменда-
цией МККР 0,03%.
3.3. ТИПОВАЯ СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРИЕМО-
ПЕРЕДАЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ С ОТДЕЛЬНЫМИ
ГЕТЕРОДИНАМИ
Упрощенная структурная схема приемо-передающей аппаратуры
с отдельными гетеродинами приведена на рис. 3.2. Прямой тракт
Рис. 3 2. Упрощенная структурная схема приемо-передающей аппаратуры с
раздельными гетеродинами
аппаратуры аналогичен рассмотренному в предыдущем параграфе.
Изображенный пунктиром усилитель свч (УСВЧ) в транзистори-
з-О'ванных радиорелейных системах используется лишь в аппаратуре
с большим числом каналов. В системах малой и средней емкости
УСВЧ обынно отсутствует. Смеситель передатчика в такой аппа-
ратуре работает на варакторном диоде и обеспечивает достаточ-
ную для данного типа аппаратуры выходную мощность передат-
чика. Для получения гетеродинного сигнала используются кварце-
38
Глава 3
вый генератор (КГ) и цепочка умножителей (Хп), работающая на
варакторных диодах.
/В принципе 'гетеродин приемника и гетеродин передатчика по-
строены одинаково. Различие в их схемах связано с гем, что от
гетеродина передатчика требуется значительно большая мощность,
чем от гетеродина приемника. Так для работы смесителя приемни-
ка достаточна мощность порядка 0,5—il мет, а для смесителя пере-
датчика необходима мощность порядка сотен милливатт или еди-
ниц ватт. Поэтому в гетеродинном тракте передатчика на входе
умножителей применяются мощные усилители (Ус), <а варакторные
диоды должны быть рассчитаны на значительно большие подводи-
мые мощности по сравнению с подводимыми мощностями к диодам
•в гетеродинном тракте приемника.
Наличие отдельных гетеродинов делает работу приемника и пе-
редатчика независимой друг от друга. Это особенно удобно для
оконечных станций, где приемник и передатчик работают в различ-
ных направлениях связи.
3.4. ТИПОВЫЕ СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ПРИЕМО-
ПЕРЕДАЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ С ДЕМОДУЛЯЦИЕЙ СИГНАЛА
НА КАЖДОЙ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТАНЦИИ
Радиорелейная аппаратура, в которой на каждой промежуточ-
ной станции производятся демодуляция сигнала и последующая
его модуляция, применяется на линиях малой и средней пропускной
способности, а также на телевизионных линиях малой протяженно-
сти и, в частности, на телевизионных передвижных iPPC. (В подоб-
ной аппаратуре возможны выделение и введение части телефонных
каналов на любой промежуточной станции, что важно для технологи-
ческих РРЛ, обслуживающих газопроводы, нефтепроводы, железно-
дорожные линии и т. л.
Приемо-передающая аппаратура с отражательным клистроном
фрис. 3.3). В качестве передатчика в аппаратуре используется гене-
Рис. 3.3. Упрощенная структурная схема приемо-передающей аппаратуры с
отражательным клистроном
ратор на отражательном клистроне, который совмещает в себе ге-
нератор свч колебаний и частотный модулятор.
Приемник работает по обычной супергетеродинной схеме. В ка-
честве гетеродина приемника обычно используется также генера-
тор на отражательном клистроне (К). Система автоподстройки ча-
стоты |(АпЧ) обеспечивает автоматическую подстройку частоты ге-
теродина по принимаемому сигналу. На выходе частотного демо-
дулятора (ЧД) выделяется весь спектр сигналов, передаваемых
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
39
по линии. Через выходной групповой усилитель (ГУс) выделяемые
на данной станции сигналы поступают на аппаратуру выделения
телефонных каналов, в которой осуществляются частичное выде-
ление и введение новых телефонных каналов. С передающей части
аппаратуры выделения групповой сигнал, включающий как транзит-
ные, так и вновь введенные каналы, поступает на вход передат-
чика. В передатчике производится частотная модуляция свч коле-
баний, генерируемых клистроном.
Приемо-передающая аппаратура с фазовым модулятором
(рис. '3.4). Эта аппаратура работает полностью на транзисторах.
Рис. 3.4. Упрощенная структурная схема приемо-передающей аппаратуры
с фазовым модулятором
Отличительной особенностью схемы является передатчик с фазовым
модулятором (ФМ). Сигнал от кварцевого задающего генератора
(ЗГ) поступает на фазовый модулятор, на входе которого для пре-
образования фазовой модуляции в частотную включен частотный
корректор (ЧК), имеющий коэффициент передачи, обратно пропор-
циональный частоте модуляции. После ФМ 'следуют усилитель (Ус)
и цепочка умножителей частоты (Хц). (В процессе умножения ча-
стоты в п раз происходит увеличение девиации частоты также в
п раз, что позволяет в фазовом модуляторе получать небольшие
девиации фазы (а следовательно, и небольшую девиацию частоты).
Если аппаратура предназначена для работы в диапазоне частот по-
рядка 400-7-500 Мгц, то после умножителей может следовать уси-
литель ((также на транзисторах).
Схема с фазовым модулятором применяется в аппаратуре с не-
большим числом телефонных каналов (обычно не 'более .12—24 ка-
налов). Для передачи телевизионных сигналов эта схема непригодна.
3.5. ПРИЕМНЫЕ СМЕСИТЕЛИ
Основные требования. Приемный смеситель предназначен для
преобразования принимаемого свч сигнала в сигнал промежуточ-
ной частоты (обычно 70 Мгц).
Основные требования, предъявляемые к приемному смесителю,
следующие: минимальный коэффициент шума, минимальные потери
преобразования, равномерность коэффициента преобразования в ши-
рокой полосе частот.
Первые два требования, обусловленные в значительной степени
параметрами смесительного диода, определяют важнейший пока-
40
Г л а в а 3
затель приемника — его шумовую чувствительность. (Последнее тре-
бование продиктовано необходимостью получения высокой равно-
мерности сквозной амплитудно-частотной характеристики приемника.
В смесителе частота принимаемого свч сигнала смешивается с
частотой гетеродина. Поскольку уровень принимаемого сигнала зна-
чительно ниже уровня гетеродина, приемный смеситель работает в
линейном режиме преобразования, т. е. величина сигнала пч про-
порциональна величине входного сигнала. Поэтому параметры сме-
сителя практически не меняются при изменении уровня входного
сигнала в довольно больших пределах (при замираниях сигнала).
Смесительные диоды. В качестве смесительных элементов исполь-
зуются полупроводниковые диоды, имеющие малые потери преоб-
разования и низкий уровень собственных тепловых шумов. Типы
малошумящих смесительных диодов, применяемые в радиорелейной
аппаратуре, и их основные параметры приведены в табл. З.Т.
Таблица 3.1
ПАРАМЕТРЫ МАЛОШУМЯЩИХ СМЕСИТЕЛЬНЫХ ДИОДОВ
Наименование параметра ДКС-2М1) Д405Б2) (Д405БП) Д4083) (Д408П)
Номинальная длина волны, см 9,8 3,2 10
Диапазон волн, см 2,74-4,5 4,54-10
Потери преобразования, дб 6,5 6 —-
Шумовое отношение 2 1 ,7 —
Ксвн 3 1 ,4 1,3
Мощность гетеродина, мвгп 1 1 0,5
Выпрямленный ток, ма 0,4 1 0,8
Выходное сопротивление, ом — 3004-450 2904-390
Коэффициент шума приемника, дб 15,5 14 12
*) Применяются в аппаратуре Р-60, Р-600.
•) Применяются в аппаратуре Р-600М, Р-6002М, Р-6002МВ.
’) Применяются в аппаратуре «Восход».
Смесительный диод должен быть согласован с линией передачи
при оптимальной мощности гетеродина; кроме того, должна быть
обеспечена нагрузка диода на зеркальной частоте н на гармониках.
Согласование диодов типов Д4О5 и Д408 с волновым сопротив-
лением линии обеспечивается во всем диапазоне рабочих частот
радиорелейной аппаратуры без подстройки головки. С учетом раз-
броса параметров диодов коэффициент стоячей волны напряжения
(ксвн) отдельных экземпляров доходит до (1,5. Такого согласования
достаточно для получения требуемых параметров приемного смеси-
теля. (Мощность гетеродина, при которой добиваются наилучшего
согласования диода, выбирается оптимальной для получения мини-
мального коэффициента шума. (Величина ее, однако, не является
весьма критичной и может изменяться в некоторых пределах. Обыч-
но. для однотактных смесителей мощность гетеродина устанавли-
вается равной 1—2 мет, а для двухтактных — соответственно
2—4 мет.
Влияние зеркальной составляющей. Возникающая в смесителе
зеркальная составляющая, частота которой равна разности удвоен-
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
41
iH-ой частоты гетеродина и частоты принимаемого сигнала, должна
поглощаться в тракте преобразователя. Если эта составляющая бу-
дет отражаться обратно к смесительному диоду, то при неблаго-
приятной фазе отраженной волны это приведет к искажению час-
тотной характеристики коэффициента преобразования. Для погло-
щения зеркальной составляющей применяются ферритовые вентили.
Влияние гармоник и их комбинаций, возникающих в диоде и
отражающихся в тракте преобразователя, предотвращается вклю-
чением смесительного диода в головке между двумя фильтрами
нижних частот — один в цепи пч, другой — в цепи свч сигнала.
Фильтры могут быть как поглощающего, так и отражающего ти-
пов. В последнем случае они располагаются в непосредственной
близости к диоду.
Смеситель вместе с входными устройствами и цепями сложения
принимаемого сигнала и гетеродина образует преобразователь ча-
стоты приемника. Он может быть построен по однотактной и по
двухтактной (балансной) схеме.
Однотактный преобразователь (рис. 3.5). Сигнал, поступающий
через полосовой фильтр (ПФ), нагруженный ферритовым вентилем
(ФВ) (см. гл. 4), складывается с гетеродином с помощью вилки
Рис. 3.5. Структурная схема однотактного преобразователя
фильтров и поступает через фильтр гармоник (ФГ) на смеситель
(См). Вилка состоит из двух узкополосных фильтров: пропускающе-
го (ФУП) и режекторного (РФ), настроенных на частоту гетеро-
дина. ФУ/7 пропускает энергию гетеродина к тройнику вилки филь-
тров и препятствует попаданию принимаемого сигнала в цепь гете-
родина во избежание его потерь. РФ пропускает принимаемый сиг-
нал и отражает энергию гетеродина к смесителю. Он препятствует
проникновению энергии гетеродина на вход приемника. Расстояние
между фильтрами в вилке подбирается для каждого ствола таким
образом, чтобы обеспечить малый коэффициент отражения как ® це-
пи сигнала, так и в цепи гетеродина. Обычно последнее звено
фильтра узкой полосы конструктивно совмещается с тройником.
Зеркальная составляющая поглощается в ферритовом вентиле. Одно-
тактный преобразователь применяется в аппаратуре Р-600.
Для сложения принимаемого сигнала с энергией гетеродина в
однотактном преобразователе вместо вилки фильтров может быть
использован ферритовый циркулятор .(рис. 3.6). В этом случае при-
нимаемый сигнал после полосового фильтра проходит через цирку-
лятор (Ц) (плечи 1 и 2) и поступает на фильтр гармоник (ФГ)
и смеситель (См). Гетеродин через фильтр узкой полосы (ФУП),
нагруженный ферритовым вентилем (ФВ), подключен к плечу 3
42
Глава 3
циркулятора. В соответствии с направлением циркуляции энергии,
обозначенном на схеме стрелкой, опа понадает в плечо 1. Отра-
жаясь от полосового фильтра, настроенного на частоту сипнала,
энергия гетеродина снова поступает на циркулятор и через плечи 1
и 2 подается на фильтр гармоник и смеситель.
Рис. 3.6 Структурная схема преобразователя с
циркулятором
В этой схеме циркулятор одновременно выполняет функции вен-
тиля в цепи сигнала. Действительно, волна, отраженная от смеси-
теля, направляется циркулятором в цепь гетеродина, где поглощается
в ферритовом вентиле, и до полосового фильтра не доходит. Точно
так же обстоит дело с зеркальной составляющей, возникающей в
диоде. Она тоже поглощается в ферритовом вентиле. Таким обра-
зом обеспечиваются согласованная нагрузка полосового фильтра и
нагрузка диода на зеркальной частоте. Схема с циркулятором обла-
дает достоинством более свободной компановки, так как не требует
фиксации расстояния между фильтрами.
Конструкция волноводной смесительной головки, применяемой в
однотактном преобразователе, приведена на рис. 3.7. /Полупроводни-
ковый диод в головке установлен в центре волновода. Головка не
требует подстройки при смене диода. (Согласование активного со-
противления диода с волноводом сечением 61X10 мм достигается
с помощью четвертьволнового трансформатора. Реактивная состав-
ляющая компенсируется короткозамкнутой линией, образованной
отрезком волновода за диодом и задней стенкой головки. В цепи
промежуточной частоты имеется двузвенный запирающий дроссель
свч. Дроссель выполнен в виде двух четвертьволновых короткозамк-
нутых радиальных линий, связанных между собой коаксиальной
линией длиною четверть волны. Коаксиальная линия заполнена ди-
электриком. Такая конструкция эквивалентна фильтру низких частот
и обеспечивает ослабление свч энергии в цепи промежуточной ча-
стоты не менее чем на 30 дб. (Входное сопротивление дросселя со
стороны диода весьма мало во всем диапазоне рабочих частот го-
ловки. Емкость дросселя— около <6 пф.
Двухтактный {балансный) преобразователь. В этом преобразо-
вателе (рис. 3.8а) для сложения принимаемого сигнала ц гетеро-
Лриёмо-перёдающдя аппаратура РРЛ прямой видимости
43
Рис. 3.8. Балансный преобразователь:
а) структурная схема, б) схема смесителя с синфазно включенными диодами,
в) схема смесителя с противофазно включенными диодами
дина используется мостовое устройство. Щелевой мост (ЩМ) делит
энергию свч, подаваемую на каждое его входное плечо (1 и 2),
пополам. В результате на оба полупроводниковых диода сдвоенной
смесительной головки (См), подключенной через фильтр гармоник
(ФГ) к выходным плечам (3 и 4) моста, поступают биения сиг-
нала и гетеродина. Биения в плечах 3 и 4 сдвинуты по фазе на
180°. При синфазном включении диодов в сдвоенной головке, как
показано на рис. 3.86, сигналы пч на диодах противофазны и для
подключения к предварительному УПЧ требуется симметрирующий
трансформатор. Недостатком схемы с трансформатором является
44
Глава 3
Входсигнали
гармоник
головка
Рис. 3.9. Балансный преобразователь прием-
ника аппаратуры «Восход»
трудность получения ши-
рокой полосы пропуска-
ния и малой неравно-
мерности АЧХ.
В современных ба-
лансных смесителях для
того, чтобы на выходе
выделить сигнал пч на
несимметричной нагрузке
и тем самым облегчить
стыковку преобразовате-
ля с УПЧ, применяются
специальные парные дио-
ды — прямой и обрат-
ной полярности (рис.
3.8в). Последний име-
ет в обозначении букву
«П» (перевернутый). В
приемном смесителе ап-
паратуры «Дружба» при-
меняются миниатюрные
диоды, которые можно
устанавливать ib смеси-
тельной головке как в
прямом, так и в перевер-
нутом положении, естест-
венно, при сохранении
электрических парамет-
ров диода.
Благодаря свойствам
мостовой схемы цепи сиг-
нала и гетеродина в ба-
лансном смесителе ока-
зываются развязанными
друг от друга. При хоро-
шо согласованном смеси-
теле и парно подобран-
ных диодах величина
развязки достигает 20 дб
и, следовательно * на та-
кую же величину сни-
жается уровень мощно-
сти гетеродина на вхо-
де приемника. Это прей-'
мущество балансной схе-
мы по сравнению с од-
нотактной, по существу,
является единственным.
По остальным парамет-
рам обе схемы практически одинаковы.
Конструкция балансного преобразователя приемника аппарату-
ры «Восход» представлена на рис. 3.9.
Приёме-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости 4g
3.6. УСИЛИТЕЛИ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ (УПЧ)
Усилители промежуточной частоты многоканальной радиорелей-
ной аппаратуры предназначены для усиления ЧМ сигнала с малым
уровнем вносимых искажений.
Типовая структурная схема тракта (рцс. 3.10). Сигнал с выхода
смесителя приемника поступает на предварительный усилитель
(УПЧ-I). Этот усилитель должен обеспечивать малый коэффициент
Рис. 3.10. Типовая структурная схема тракта усиления промежуточной ча
стоты приемника
шума и .высокую линейность для предотвращения перекрестной мо-
дуляции. Коэффициент усиления УПЧ-I составляет 210,—ВО дб.
К выходу УПЧ-I подключен полосовой фильтр промежуточной
частоты (ФПЧ) с корректором характеристики группового времени
запаздывания (КВЗ). Фильтр обеспечивает основную избиратель-
ность приемника при малых относительных расстройках. Следую-
щий далее УПЧ-П дает основное усиление приемопередатчика и
работает с автоматической регулировкой усиления '(АРУ). УПЧ-П
имеет усиление порядка 46—160 дб (при минимуме 0—5 дб, соот-
ветствующем приему максимального сигнала).
Оконечный УПЧ приемника (УПЧ-П1) имеет два коаксиальных
выхода (75 ом) с напряжением 0,5 в. С УПЧ-ПI связаны детектор
и усилитель системы АРУ. Один из выходов УЛЧ-Ш соединяется
со входом передатчика, .а второй, дополнительный, выход служит
для подключения демодулятора при выделении телевизионной про-
граммы или канала служебной связи на промежуточной станции.
Таблица 3.2
ПАРАМЕТРЫ НЕКОТОРЫХ ВЧ ТРАНЗИСТОРОВ
Наименование параметра 1Т313Б (р-п-р) 2Т606А (п-р-п)
Модуль коэффициента передачи тока ||3| Коэффициент передачи тока р0 Постоянная времени цепи обратной связи rg Ск, псе к Емкость коллекторного перехода , пф при напряжении U , в на частоте f, мгц Максимально допустимый ток коллектора, ма Максимально допустимая мощность рассеивания на кол- лекторе, мет не менее 4,5 не менее 20 не более 40 не более 2,5 5 10 50 100 не менее 3,5 не более 1 0 не более 10 28 2 400 2500
Рис. 3.11. Принципиальная схема УПЧ-1
приемника («Восход».)
Рис. 3.12. Принципиальная схема полосо-
вого фильтра промежуточной частоты
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
47
iB тракте усиления пч современной радиорелейной аппаратуры
используются полупроводниковые приборы. Электрические характе-
ристики некоторых высокочастотных транзисторов приведены в
табл. 3.2.
Предварительный УПЧ. Принципиальная схема блока УПЧ-I ра-
диорелейной аппаратуры «Восход» приведена на рис. 3.11. Усили-
тель— трехкаскадный па транзисторах типа 1Т313Б. Транзистор
первого каскада включен по схеме с общим эмиттером, остальные —
по схеме с общей базой. Первый каскад усилителя в основном
определяет шумовые свойства УПЧ-I. Оптимизация по коэффици-
енту шума путем выбора тока эмиттера первого транзистора при-
водит к неудовлетворительным результатам по линейности. Поэтому
величина тока выбирается в 2—4 раза больше, чем по минимуму
коэффициента шума, и составляет 1,5—3 ма. Коэффициент шума
УПЧ-I равен 2—2,8; на его величину влияют параметр транзистора
Ро и сопротивление растекания базы Гб, как .показано в [9].
Между вторым и третьим каскадами .включен полосовой фильтр
с полюсами затухания, настроенными на частоты соседних стволов
(42 и 98 Мгц в пересчете на пч). Двухконтурная согласующая
цепь на выходе блока содержит трансформатор на вч феррите.
Основные электрические параметры УПЧ-Г.
коэффициент усиления, приведенный
к точке включения смесителя ... 23 дб
полоса пропускания по уровню 1 дб 454-91 Мгц
неравномерность амплитудно-частотной
характеристики в полосе частот
554-85 Мгц.................... не более 0,3 дб
коэффициент шума в точке подключе-
ния смесителя..................... не более 2,5
затухание по второй гармонике сигна-
ла пч при номинальной мощности
сигнала на входе приемника . . . не менее 30 дб
затухание несогласованности выхода
блока в полосе частот 554-35 Мгц не менее 30 дб
Полосовой фильтр промежуточной частоты (ФПЧ). Состоит из
оконечных полузвеньев типа «т» и звена типа «k» (рис. ЗЛ2). Око-
нечные полузвенья обеспечивают широкополосное согласование при-
соединительных точек ФПЧ (величина т взята равной 0,6), среднее
звено дает основную избирательность при расстройках более
±50 Мгц. Режекторные пары в оконечных полузвеньях настроены
на частоты 40 и (106 Мгц. Среднее &-звено содержит параллельный
контур с трансформацией сопротивлений, так как при полном вклю-
чении его элементы становятся конструктивно невыполнимыми. На
рис. 3.11.3 приведены основные (электрические характеристики блока
ФПЧ. Затухание фильтра на частоте 70 Мгц составляет около 0,5 дб.
Неравномерность 'амплитудно-частотной характеристики в волосе ча-
стот 554-85 Мгц не превышает 0,3 дб. Отклонение характеристики
ГВЗ от усредненной i(cm. рис. ЗЛ|3) составляет не более ±0,7 нсек
на частотах 55 и 85 Мгц.
Корректор характеристики группового времени запаздывания.
Для коррекции характеристики группового времени запаздывания
(ГВЗ) в высокочастотном тракте применяются цепи неминимально
48
Глава 3
фазового типа. Выравнивание неравномерности ГВЗ -в свч части
тракта .производится корректорами на основе циркуляторов и ще-
левых мостов [ill], в части пч—мостовыми вселропускающими звень-
ями несимметричного типа [12]. Из-за сложности выполнения свч
корректоров их применение в аппаратуре ограничено и общая не-
равномерность ГВЗ частотно-избирательных узлов вч тракта кор-
ректируется в большинстве случаев с помощью пч корректоров. Тем-
Рис. 3.13. Электрические характеристики фильтра промежуточной частоты:
а) частотная характеристика затухания, б) неравномерность амплитудно-ча-
стотной характеристики в полосе 70 ±15 Мгц, в) неравномерность характери-
стики группового времени запаздывания
пературные изменения характеристики ГВЗ свч фильтров снижаются
путем соответствующего выбора материала для объемных резонато-
ров или специальными методами температурной компенсации.
а) /
Рис. 3.14. Схема корректора пч
ГВЗ:
а) включение симметрирующего
элемента S, б) варианты исполне-
ния элемента S
Рис. 3.15. Характеристики не-
равномерности ГВЗ корректоров:
1—л=1Д [о =70 Мгц; 2—п*=2,д,
f0 =*70 Мгц
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
49
Широко распространенная схема пч корректора (рис. 13.14)
представляет собой различные модификации Т-образной .мостовой
схемы фазового звена второго порядка. Симметрирующий элемент S
может быть выполнен из емкостей, индуктивностей или из симмет-
ричного трансформатора с сильной связью на вч феррите, как
показано на рис. 3.4'46. Степень симметрии определяет затухание
несогласованности присоединительных точек звена (1—0; 2—0).
Частотная характеристика ГВЗ корректирующего звена описы-
вается функцией
... п-Ю3 1+Со//)2
т = л7---------------71----771 ’ нсек’
\ f fj
(3.1)
где п — параметр, определяющий крутизну и размах характеристи-
ки ГВЗ,
/о — резонансная частота контуров ЬАСА и LBCB.
На рис. 3.15 показаны характеристики неравномерности ГВЗ.
За нуль отсчета принята величина ГВЗ на частоте 185 Мгц. Умень-
шение параметра п приводит к снижению частоты максимума харак-
теристики ГВЗ относительно резонансной частоты /о.
Расчет элементов схемы корректора, включаемого в несиммет-
ричный тракт с волновым сопротивлением w, производится по фор-
мулам:
/ w[om] \ 23,85 / 75 \ 1060п
ЬА = (------- —ё-------> мкгн, СА = I ------ —--------, пф
\ 75 / п/0[Мгц] \ ®[ом] / /0[Мгц]
, ( ®[<Ш] \ 5,97п / 75 \ 4240
LB = -------- I--------, мкгн, СБ = I ------ I--------, пф
\ 75 / /о[Мгц] \ w[om] / п?0[Мгц]
(3.2)
При использовании емкостного симметрирующего элемента
(рис. 3.146) емкости конденсаторов звена выбираются из условий:
Св
2Са>С> Св /2: СА = СА - С'2; св = 2С . (3.3)
Компенсация провала АЧХ звена на частоте /о, вызванного по-
терями в элементах, производится достаточно эффективно путем
включения дополнительного сопротив-
ления параллельно контуру LBCB,
как показано пунктиром на рис. 3.14а.
Амплитудно-частотные характеристи-
ки корректора приведены на рис. 3.16.
Второй усилитель промежуточной
частоты. УПЧ-П состоит из девяти
каскадов, четыре из которых содер-
жат регулируемые аттенюаторы АРУ.
Типовой усилительный каскад (рис.
,3.17а) собран на транзисторе, вклю-
Рис. 3.16. Амплитудно-частотная
характеристика корректора:
/ — до компенсации; 2 —после
Компенсации сопротивлением R
50
Глава 3
ценном по схеме с общей базой, с межкаскадной связью на авто-
трансформаторе.
Схема с общей базой по сравнению со схемой с общим эмитте-
ром дает меньшие изменения коэффициента передачи УПЧ в диа-
пазоне температур и рабочей полосе частот. На рис. 3.176 приведена
Рис. 3.17. Типовой усилительный каскад:
а) схема принципиальная, б) эквивалентная схема
эквивалентная схема каскада. Частотную характеристику передачи
каскада определяют емкость С, состоящая из выходной емкости
транзистора л2Ск и емкости автотрансформатора, индуктивность рас-
сеяния автотрансформатора Ls и индуктивная составляющая вход-
ного сопротивления следующего каскада. Выравнивание АЧХ каска-
да, имеющей подъем на верх-
них частотах полосы пропуска-
ния, достигается путем вклю-
чения в цепь эмиттера допол-
нительного резистора 7?.
Автотрансформатор нама-
тывается на кольцевом сердеч-
нике из вч феррита двумя сви-
тыми проводами. При доста-
точно большой суммарной ин-
дуктивности обмоток достига-
ется малая индуктивность рас-
сеяния Ls (порядка 0,06 мкгн).
Коэффициент усиления кас-
Рис. 3.18. Схема каскада с регули-
ровкой усиления
када определяется соотношением витков автотрансформатора и ра-
вен приблизительно 5,6 дб при коэффициенте трансформации 2:1.
Регулировка усиления главного УПЧ осуществляется с помощью
управляемых диодных аттенюаторов. Схема типового каскада с ре-
гулировкой усиления показана на рис. i3jl/8’.
Управляющий ток системы АРУ изменяет дифференциальное со-
противление диодов, что приводит к изменению затухания, вноси-
мого цепочкой R1, Д1, Д2, R|2.
Схема УПЧ-II построена так, что после двух усилительных кас-
кадов поочередно включены каскады с диодными аттенюаторами
и усилительные каскады. Все каскады собраны на транзисторах
типа 1Т313Б.
Приемо-пёрёдающая аппаратура РРЛ прямой видимости
51
Основные электрические параметры УПЧ-1Г.
коэффициент усиления...............
полоса пропускания .по затуханию 1 дб
нер а вн омер н о сть а м плиту дно -ча стот-
ной характеристики в полосе
554-85 Мгц и в диапазоне регули-
рования ...........................
диапазон АРУ .....
коэффициент АМ-ФМ преобразования
при максимальном сигнале на входе
приемника . .................
затухание несогласованности входа и
выхода блока УПЧ-П в полосе ча-
стот .554-85 Мгц...................
43 дб
i3i34-i1i15 Мгц
не более 0,3 дб
не менее 42 дб
не более
0,5 град/дб
не менее 30 дб
Оконечный УПЧ. Схема УПЧ-Ш содержит пять каскадов на
транзисторах ФТ313Б и оконечный каскад, работающий на транзи-
сторе 2Т606А (все каскады собраны по схеме с общей базой).
3.7. СМЕСИТЕЛИ ПЕРЕДАТЧИКА
Основные требования. Смеситель передатчика предназначен для
преобразования сигнала промежуточной частоты в свч сигнал пе-
редачи.
Смесители передатчика работают при относительно большом
уровне сигнала (от нескольких до сотен милливатт и даже до не-
скольких ватт), поэтому их принято относить к классу смесителей
высокого уровня мощности. К ©тому же классу относятся и сме-
сители сдвига, которые применяются для преобразования частоты
гетеродина передатчика в частоту гетеродина приемника в аппа-
ратуре промежуточной станции с общим .гетеродином.
Основные требования, предъявляемые к смесителю передатчика,
следующие: минимальные потери преобразования и равномерность
коэффициента преобразования в широкой полосе частот. В мощных
смесителях, кроме этого, практический интерес представляет кпд,
т. е. коэффициент использования мощности гетеродина.
В смесителе частота сигнала промежуточной частоты смеши-
вается с частотой гетеродина. Вследствие нелинейной характери-
стики смесительного диода сигнал модулирует по амплитуде коле-
бания гетеродина. Спектр модулированного колебания состоит в ос-
новном из несущей и двух боковых частот: верхней—-суммарной и
нижней—разностной. На выходе смесителя может быть выделена
как та, так и другая .в зависимости от плана .распределения частот.
Смесительные диоды. В качестве смесительных элементов ис-
пользуются специальные полупроводниковые диоды, имеющие боль-
шую мощность рассеяния. Типы таких смесительных диодов и их
основные параметры приведены в табл. 3.3.
Смесительный диод должен быть согласован с линией передачи
при заданной мощности гетеродина, обеспечивающей получение не-
обходимой выходной мощности боковой полосы частот. Кроме того,
диод должен быть нагружен на второй боковой полосе частот и на
Г л a £ a 3
Таблица 3.3
ПАРАМЕТРЫ МОЩНЫХ СМЕСИТЕЛЬНЫХ ДИОДОВ
Наименование параметра Д40Р) Д5012)
Диапазон волн, см 74-10
Номинальная длина волны, см 25,6
Потери преобразования, дб 13 10
Наибольшая подводимая мощность свч, мет Наибольшая подводимая мощность модулирующей часто- 300 100
ты, мет 300 —
Выходная мощность, мет 15 —
*) Применяются в аппаратуре Р-600М, Р-6002М, Р-6002МВ.
*) Применяется в аппаратуре Р-6002М, Р-6002МВ, «Восход».
гармониках. Механизм воздействия колебаний второй боковой по-
люсы и гармоник, возникающих в смесителе, на частотную неравно-
мерность коэффициента преобразования аналогичен влиянию зер-
кальной составляющей и гармоник в приемном смесителе.
Мощные смесители на полупроводниковых диодах, работающих
по принципу резистивных коммутаторов, имеют довольно большие
потери преобразования сигнала и низкий кпд в цепи гетеродина.
Потери преобразования сигнала, измеряемые отношением мощности
сигнала пч, подаваемой на смесительные диоды, к мощности вы-
ходного сигнала, составляют около 104-13 дб. Кпд преобразователя
в цепи гетеродина, т. е. отношение мощности выходного сигнала
к мощности гетеродина, всего 4%. Чтобы получить на выходе пре-
образователя мощность сигнала 20 мет, необходимую для работы
усилителя свч передатчика, требуется модулирующее напряжение
сигнала пч не ниже 44-5 в и мощность гетеродина около 0,5 вт.
•В современных передатчиках радиорелейной аппаратуры на тран-
зисторах в качестве мощных смесителей применяются параметри-
ческие диоды — варакторы. Эти диоды, в отличие от обычных по-
лупроводниковых диодов, принципиально позволяют получить уси-
ление модулирующего сигнала при преобразовании частоты.
Преобразователь частоты передатчика или сдвига так же, как
преобразователь приемника может быть как однотактным, так и
двухтактным.
Однотактный преобразователь. Чаще всего применяется для
сдвига частоты. (В преобразователе сдвига аппаратуры «Восход»
(рис. 3.19а) применен смеситель сдвига |(Сл*Сдв) проходного типа.
Он представляет собой волноводную смесительную головку, поме-
щенную между двумя объемными резонаторами, один из которых
настроен на частоту гетеродина передатчика, а другой — на частоту
гетеродина приемника'. На коаксиальный вход смесителя подается
напряжение с выхода умножителя сдвига частотой .266 Мгц. К вы-
ходному волноводу смесителя подключен фильтр узкой полосы
(ФУП), настроенный на частоту гетеродина приемника. Он допол-
нительно отфильтровывает паразитные частоты преобразования.
Фильтр нагружен на ферритовый вентиль (ФВ). Такой преобра-
зователь является узкополосным, что и требуется в цепи сдвига.
Приемо-перёдающёя аппаратура РРЛ прямой видимости §3
Потери преобразования с диодом типа Д50-1 составляют около 10 дб.
В преобразователе сдвига аппаратуры Р-600М (рис. 3.196) при-
менен смеситель сдвига отражающего типа. Преобразователь вклю-
чен в тракт гетеродина передатчика. Часть мощности (1/10) гете-
родина через направленный ответвитель поступает на смеситель
сдвига. Он представляет собой широкополосную волноводную сме-
сительную головку, на коаксиальный вход которой подается напря-
1,5 м 5т
Рис. 3.19. Схема однотактного преобразователя сдвига:
а) аппаратура «Восход», б) аппаратуры Р-600М.
жение частоты 213 Мгц от генератора сдвига. Модулированное ко-
лебание свч через вторичный волновод направленного ответвителя
(НО) поступает на ФУП, который выделяет необходимую боковую
частоту. Потери преобразования с диодом типа Д4О11 —около \\3 дб.
Двухтактный преобразователь передатчика. Напряжение проме-
жуточной частоты усиливается в мощном УПЧ передатчика (МУПЧ)
(рис. 3.20) и подается синфазно на полупроводниковые диоды сме-
Рис. 3.20. Схема двухтактное ^преобразователя
сителя передатчика (См). Гетеродин передатчика подключен через
щелевой мост (ЩМ). Мост распределяет энергию гетеродина, по-
ступающую в плечо 1, поровну между плечами 3 и 4, причем со
сдвигом фаз 90° (свч колебания в плече 4 отстают по фазе на 90°
от колебаний в плече 3). Вследствие этого при отсутствии отраже-
ний в плечах 3 и 4 плечи 1 и 2 развязаны, т. е. энергия гетеродина
из плеча 1 не поступает в плечо 2. При полном отражении с оди-
наковой фазой в плечах 3 и 4 энергия из плеча 1 полностью пере-
ходит в плечо 2.
64
Глава 3
Диоды подключены через фильтры гармоник (ФГ) си нф аз но
к плеча,м моста 3 и 4. При -большом напряжении сигнала пч диоды
работают как ключи. В течение положительного полупериода напря-
жения пч диоды открыты и поглощают энергию гетеродина. В те-
чение отрицательного полупериода оба диода закрыты и энергия
гетеродина отражается. Благодаря свойствам щелевого моста мо-
дулированный сигнал поступает в плечо 2.
Полосовой фильтр (ПФ) выделяет полезную боковую полосу,
которая поступает на выход преобразователя. Энергия второй бо-
ковой полосы отражается от полосового фильтра и поглощается
в ферритовом вентиле (ФВ), включенном в цепь сигнала перед по-
лосовым фильтром. Для уменьшения воздействия колебаний второй
боковой полосы на частотную неравномерность коэффициента пре-
образования смесителя передатчика ферритовый вентиль в цепи
сигнала должен иметь максимальное затухание в обратном направ-
лении ((особенно, если он узкополосный) именно на частоте второй
боковой. Ферритовый вентиль в цепи гетеродина служит нагрузкой
для фильтра узкой полосы и поглощает отраженную от смесителя
за счет разбаланса диодов часть мощности гетеродина передатчика.
Преобразователь на варакторе. Схема однотактного преобразо-
вателя на параметрическом диоде приведена на рис. 3.21. Сигнал
Вход пч
Рис. 3.21. Схема однотактного преобразователя на параметрическом диоде
промежуточной частоты, усиленный в мощном УПЧ, смешивается
с частотой гетеродина в смесителе (См). Нелинейным элементом
является кремниевый варактор средней мощности группы В (см.
табл. 3.6), обладающий нелинейной зависимостью емкости р-п-пере-
хода от напряжения на нем. Для разделения цепей преобразован-
ного сигнала и гетеродина используется ферритовый циркулятор
(Ц). Гетеродин через фильтр узкой полосы (ФУП), нагруженный
ферритовым вентилем (ФВ) подключен к плечу 3 циркулятора'.
В соответствии с направлением циркуляции1 энергия попадает в пле-
чо 1 и подается на смеситель. Под действием напряжения пч им-
педанс варактора меняется и происходит модуляция свч колебаний
гетеродина, которые, отражаясь от смесителя, поступают через пле-
чи циркулятора 1 и 2 к полосовому фильтру.
Полезная боковая полоса выделяется фильтром (ПФ). Энергия
второй боковой полосы отражается от него и поглощается в фер-
ритовом вентиле в цепи гетеродина.
IB преобразователе на параметрическом диоде выходная мощность
сигнала 20 мет получается при модулирующем напряжении пч
1,84-2 в, что соответствует коэффициенту усиления преобразователя
около 1, т. е. потерь преобразования нет. Мощность гетеродина при
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
55
этом составляет 0,2 вт. Благодаря малым энергетическим потерям
варактора кпд в цепи гетеродина достигает (1(0%.
Особенности параметрического смесителя. В отличие от обычных
смесителей, параметрические смесители склонны к самовозбужде-
нию. При определенных условиях, чаще всего когда смеситель рас-
строен, в зависимости от величины нагрузки его по свч входное
сопротивление смесителя со стороны МУПЧ может стать отрица-
тельным. Если при этом активные потери ВО' входной цепи меньше
вводимого отрицательного сопротивления, то схема становится не-
устойчивой и возможно самовозбуждение. Частоты самовозбужде-
ния определяются реактивными элементами цепи связи смесителя
с МУПЧ.
Неисправность блокировки цепи автоматического смещения ва-
рактора в этих условиях может привести даже к релаксации схе-
мы, когда частоты автоколебаний не превышают сотни килогерц.
Для предотвращения возможности самовозбуждения смесителя вы-
ходное сопротивление мощного УПЧ выбирается минимальным, при
котором удается получить необходимое напряжение на смесителе.
Для уменьшения индуктивности ввода пч корпус МУПЧ крепится
к смесителю, а выходной койтур усилителя располагается в непо-
средственной близости ко вводу пч. В цепь ввода пч включено ан-
гин ара зитное сопротивление 1(0 ом. Следует также избегать работы
смесителя в режиме усиления по сигналу. Для повышения устойчи-
вости схемы выбирается режим, при котором коэффициент усиле-
ния преобразователя близок к единице.
Конструкция параметрического смисителя (рис. 3.22). Он состоит
из волноводно-коаксиального перехода и съемной смесительной го-
ловки, представляющей собой коаксиальный резонатор, перестраи-
ваемый поршнем. Варактор подключен к волноводу последователь-
но с резонатором. Смеситель имеет три органа настройки. Необхо-
димость настройки при смене диода и изменении режима работы
смесителя обусловлена разбросом параметров диодов и критич-
ностью характеристик преобразователя к параметрам варактора.
(Регулировка связи коаксиального резонатора с волноводом осу-
ществляется с помощью резьбовой втулки, которая навернута на
внешний проводник резонатора, выступающий в волновод. С по-
мощью этой регулировки производится согласование выходного со-
противления смесителя с нагрузкой. Регулировка связи практически
необходима только при смене диода и в случае изменения мощности
гетеродина больше, чем на ±20%. Эта регулировка грубая и осу-
ществляется при снятом резонаторе. Она влияет в основном на ве-
личину мощности преобразованного сигнала и не влияет на форму
амплитудно-частотной характеристики и ГВЗ.
Настройка выхода, заключающаяся в компенсации реактивной
составляющей выходного импеданса смесителя в точке подключе-
ния резонатора к волноводу, производится путем настройки резона-
тора смесительной головки бесконтактным коаксиальным поршнем.
Резонатор настраивается после установки оптимальной связи. Эта
настройка зависит от уровня сигнала пч на варакторе и влияет на
равномерность амплитудно-частотной характеристики преобразова-
теля. Настройка выхода так же как и регулировка связи, произ-
водится по максимуму выходной мощности.
56
Глава 3
Рис. 3.22. Смеситель на варакторе для диапазона 4 Ггц
Настройка входа смесителя, т. е. компенсация реактивной состав-
ляющей его входного импеданса, осуществляется переменным кон-
денсатором контура выходного каскада .мощного УПЧ. С помощью
этой настройки устраняется перекос амплитудно-частотной характе-
ристики преобразователя, если он получается после оптимальной
настройки выхода.
3.8. УСИЛИТЕЛИ НА ЛАМПАХ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ
В радиорелейной аппаратуре сантиметрового диапазона волн,
имеющей большую пропускную способность, в качестве выходного
усилителя мощности широко применяется усилитель на лампе бе-
гущей волны (ЛБВ).
Типы ЛЕВ, применяемые в радиорелейной аппаратуре, и их па-
раметры приведены в табл. 3.4.
Приемд-передающая аппаратура РРЛ прямой виДиМбстн 57
Таблица 3.4
ПАРАМЕТРЫ ЛЕВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В АППАРАТУРЕ РРЛ
Наименование параметра УВ-7-11) УВ-229-12) ЖЗ-З3)
Диапазон частот, Мгц 34004-3909 34004-4200 34004-4200
Выходная мощность, вт
в режиме насыщения >4 >10 5
в номинальном режиме — >6
в линейном режиме >2 >5
Коэффициент усиления, дб
в режиме насыщения >30 >25 33
в линейном режиме >35 >30
Коэффициент шума, дб <35 <30
Ксвн входа и выхода <1 ,6 <1,5 <2,5
Фокусировка электро- система система
магнит постоянных постоянных
магнитов магнитов
Напряженность магнитного поля фокусирую-
щей системы, э 650 470—630 450
Долговечность, ч 5000 5000 1000
Напряжение коллектора, кв 1 .5 1 ,5—2,0 1 ,14-1 »5
Ток коллектора, ма <28 <50 4 04-50
Напряжение спирали, кв 1 , 14-1 ,4 1,54-1 ,75 1 ,74-2,1
Ток спирали, ма <2 <3 <2,5
Напряжение 1-го анода, в — 6504-950 20004-2300
Напряжение управляющего электрода, в —50 —- —70
Напряжение накала, в 6,3 6,3 6,3
Ток накала, а 0,64-0,55 1 ,94-2,6 1 , 1
1) Применяется в аппаратуре Р-609, Р-600М.
*) Применяется в аппаратуре Р-6002М, Р-6002МВ.
*) Применяется в аппаратуре ГТТ-4000/600.
Характеристики усилителя. Коэффициент усиления усилителя
обычно равен 254-40 дб при выходной мощности 44-/15 вт.
Полоса рабочих частот составляет примерно 10—20% от вели-
чины несущей частоты. 'Широкополооность ЛЕВ позволяет исполь-
зовать ее для усиления одновременно нескольких сигналов, напри-
мер ЧМ сигнала передатчика и гетеродина передатчика.
Коэффициент шума ЛЕВ средней мощности составляет 254-35 дб.
Коэффициент шума показывает, во сколько раз ухудшается отно-
шение сигнала к флуктуационному шуму по мощности в результате
прохождения сигнала через данную ЛЕВ по сравнению с идеальной
лампой. Флуктуационный шум ЛЕВ на выходе ЧМ приемника
имеет, как обычно, треугольную форму спектра. Доля его в общем
флуктуационном шуме ретрансляционного участка не превы-
шает 10%.
Наряду с флуктуационными шумами в ЛЕВ существуют так
называемые ионные шумы. Они возникают вследствие колебаний
ионов в электронном пучке, которые создают паразитную модуля-
цию усиливаемого сигнала. Ионы образуются в результате столк-
новения электронов пучка с молекулами остаточного газа в лампе.
Спектр ионных шумов на выходе ЧМ приемника носит дискретный
Характер и, как правило, имеет несколько максимумов на частотах
ридеоспектра 1,54-3 Мгц. Амплитуды и частоты всплесков шума за-
58
Глава $
висят от напряжения на спирали. Ионные шумы резко .возрастают
гори (работе ЛБВ с током коллектора, близким к максимально до-
пустимому, и гори плохой .фокусировке электронного пучка, когда
ток спирали близок к предельному. В этом случае они могут пре-
вышать уровень флуктуационных шумов ЛБВ на 2i0-=-<30 дб и зна-
чительно ухудшить шумовые характеристики радиорелейного ствола.
Режим работы. При эксплуатации ЛБВ весьма важно устано-
вить и поддерживать номинальный режим работы лампы по уровню
входной мощности. Различают три режима работы ЛБВ: линейный,
номинальный и режим насыщения.
В линейном режиме (режиме малого сигнала) коэффициент уси-
ления имеет постоянную величину, а выходная мощность меняется
пропорционально входной. Величина выходной мощности в этом
режиме меньше номинальной и, как правило, не превышает .50%
от мощности насыщения^.
В режиме насыщения (режиме большого сигнала) отбор мощ-
ности полем заметно влияет на скорость электронов, что приводит
к нарушению взаимодействия между пучком и полем, и коэффи-
циент усиления падает на несколько децибел. Линейная зависимость
выходной мощности от входной здесь не соблюдается. При насы-
щении лампы возрастает уровень гармоник основного сигнала, ко-
торые, излучаясь, могут создать помехи 1Р1РЛ, работающим в дру-
гих диапазонах частот.
В передатчике с ЧМ режим насыщения не желателен по сле-
дующей причине. В ЛЕВ, работающей в нелинейном режиме при
передаче ЧМ сигнала, возникают искажения, связанные с эффектом
преобразования амплитудной модуляции в фазовую, которые при-
водят к увеличению шумов в телефонных каналах. Этот эффект
объясняется тем, что в нелинейном режиме скорость электронов,
а вместе с тем и фазовая скорость усиливаемой волны зависят от
проходящей мощности. Возникает зависимость сдвига фазы в ЛБВ
от амплитуды входного сигнала. Это приводит к тому, что пара-
зитная амплитудная модуляция входного сигнала преобразуется в
фазовую модуляцию. Величина преобразования характеризуется
коэффициентом АМ-ФМ преобразования, измеряемым в градусах
на один децибел изменения входной мощности. В режиме насыще-
ния коэффициент АМ-ФМ преобразования достигает 8—*110 град/дб.
В радиорелейной аппаратуре для передатчика рекомендуется но-
минальный режим работы. В этом режиме, близком к линейному,
выходная мощность устанавливается равной номинальному значе-
нию, при котором коэффициент АМ-ФМ преобразования не превы-.
шает допустимой величины. Практически для того чтобы установить
номинальный режим работы конкретной ЛВВ, необходимо подать
на электроды все напряжения и установить токи в соответствии
с ее паспортом и, регулируя входную мощность, установить пас-
портное значение номинальной выходной мощности. Величина этой
мощности составляет, как правило, 604-70 % ют .мощности насы-
щения.
Фокусировка. В ЛБВ необходимо обеспечить фокусировку элек-
тронного пучка по всей длине его взаимодействия с электромаг-
нитной волной. На электроны в пучке действуют расталкивающие
оилы. Кроме того, пучок проходит внутри спирали, которая нахо-
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
59
дится 'под 'Положительным потенциалом. Под влиянием этого по-
тенциала пучок стремится расфокусироваться, а. электроны—• по-
пасть на спираль. Перехват электронов спиралью увеличивает флук-
туационные шумы в лампе. Значительная расфокусировка, когда ток
спирали превышает предельный, приводит к перегреву спирали и
выделению из нее газа. Это увеличивает ионные шумы, ,а иногда
приводит к выходу лампы из строя. Фокусирующее устройство по-
этому должно сформировать плотный электронный пучок с резко
очерченными границами на всем протяжении лампы.
Наибольшее применение в фокусирующих устройствах ЛБВ на-
шел метод использования продольного магнитного поля, создавае-
мого либо соленоидом .(электромагнитная фокусировка), либо по-
стоянным магнитом, либо системой периодически чередующихся по-
стоянных магнитов с противоположно направленными полями |(пе-
риодическая фокусировка).
Конструкция фокусирующей системы с электромагнитом для
ЛБВ типа УВ-7-,1 показана на рис. 3.23. /Продольное магнитное поле
создается соленоидом, состоящим из нескольких, последовательно
включенных секций. Для хорошей фокусировки ЛБВ весьма важно
получить необходимую напряженность магнитного поля в области
входного и выходного волноводов. (Величина и конфигурация поля
у электронной пушки, если она не имеет магнитного экрана, опре-
деляют условия влета электронов в спираль и влияют на фокуси-
oobkv и шумовые характеристики лампы. (Поэтому катодная 'секция
соленоида сделана секционированной и число витков регулируется
переключателем. Напряженность поля в области выходного волно-
вода должна быть выше, так как плотность электронных сгустков
к выходному концу спирали увеличивается и дефокусирующие силы
возрастают. Для этого секции соленоида, расположенные рядом с
выходным волноводом, выполняются с большим числом витков, чем
остальные секции. Фокусирующая система с электромагнитом по-
требляет около 100 вт. Для охлаждения ее применяется литой ко-
жух с ребрами. Юстировка производится путем перемещения лампы
относительно оси фокусирующей системы. Юстировочный механизм
имеется как в катодной, так и в коллекторной части. Охлаждение
коллектора осуществляется радиатором, который стягивается вин-
том и плотно обжимает вывод коллектора, обеспечивая надежный
тепловой контакт. Радиатор электрически соединен с корпусом.
Конструкция фокусирующей системы с постоянным магнитом
для ЛБВ типа YiB-229-il показана на рис. 3.24. Магнитное поле
создается с помощью четырех постоянных магнитов, соединенных в
так называемую четырехсвязанную магнитную систему. Вес блока
магнитов — около ilO кг. Напряженность продольного магнитного
поля на оси лампы — порядка 570 э в середине и больше 300 э
в области входного и выходного волноводов. Для хорошей фоку-
сировки лампы требуется, чтобы напряженность поперечной состав-
ляющей магнитного поля на. оси лампы не превышала 3 э. Для
этого ось спирали ЛБВ должна быть точно совмещена с осью
магнитной системы, а магниты должны быть совершенно одина-
ковыми по форме и магнитным свойствам'.
В пространстве Между полюсными наконечниками установлен
выравниватель поля. Он состоит из пермаллоевых шайб, отделен-
Рис. 3.23. Фокусирующая система ЛБВ тина УВ-7-1
Глава
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
61
Полюсный наконечник Постоянный магнит ч Полюсный микинечник
Рис. 3.24. Фокусирующая система ЛБВ типа УВ-229-1
62
Глава 3
-них друг ст друга алюминиевыми прокладками. Плоскость пермал-
лоевых шайб перпендикулярна оси магнитной системы. Пермаллой
обладает высокой магнитной проницаемостью, поэтому шайбы шун-
тируют поперечные составляющие поля. График распределения .про-
дольного и поперечного полей вдоль оси лампы приведен на
рис. 3.25.
Рис. 3.25. График распределения продольного и поперечного
полей фокусирующей системы ЛБВ типа УВ-229-1
Узлы фокусирующего устройства смонтированы в каркасе из
двух плат, соединенных колонками. Магнитная система с коллек-
торной стороны подвешена на плоской мембране, а с катодной
стороны имеется шаровая опора, укрепленная в юстировочном ме-
ханизме, который перемещает магнитную систему в двух взаимно
перпендикулярных направлениях на 1 мм в каждую сторону и обес-
печивает совмещение оси лампы с осью системы. Сама лампа при
этом остается неподвижной. Спираль ЛБВ выведена на кольцевой
впай на баллоне и соединяется с корпусом. Энергия свч сигнала
подводится и отводится по волноводам. Согласование входа и вы-
хода лампы с волноводами осуществляется с помощью бесконтакт-
ных поршней в волноводах. Ручки регулировки поршней выведены
на лицевую плату.
Конструкция фокусирующего устройства предусматривает при-
нудительное воздушное охлаждение вывода коллектора и баллона
в области катодной части лампы. Коллектор зажимается в радиа-
торе, имеющем большую поверхность охлаждения, что позволяет
несколько часов работать без принудительного охлаждения в случае
аварии вентилятора.
Пакетированная магнитная периодическая фокусирующая система
показана на рис. 3.1216. Она представляет собой последовательность
аксиально намагниченных кольцевых керамических магнитов, обра-
щенных друг к другу одноименными полюсами. Магниты разделены
дисками из магнитомягкого материала, выполняющими роль полюс-
ных наконечников. Наконечники концентрируют поле в рабочем ка-
нале системы и улучшают его круговую симметрию. Во избежание
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
63
спада периодического магнит-
ного поля в области входного
и выходного волноводов их се-
чение выбрано с узкой стенкой
в несколько миллиметров. Сна-
ружи система закрыта защит-
ным ферроэкраном.
Напряженность магнитного
поля на оси системы изменяет-
ся по закону, напоминающему
синусоидальный. Электронный
пучок, проходящий в периоди-
ческом поле, окажется сфоку-
сированным, но будет иметь
некоторую волнистость.
Фокусирующая система та-
кого типа после установки в
нее ЛБВ и юстировки обычно
заливается герметизирующим
пластиком, скрепляющим все
элементы.
Пакетированная система
имеет много конструктивных
элементов и сложнее в наст-
ройке, чем системы с однород-
ным полем. Однако малые га-
бариты и вес, а также сравни-
тельно низкая стоимость маг-
нитов и деталей делают ее не-
заменимой для применения в
транзисторизованной малогаба-
ритной радиорелейной аппара-
туре. Тем не менее пакетиро-
ванная фокусирующая система
целесообразна только для ламп
бегущей волны, имеющих срок
службы порядка 10 000 ч, по-
скольку при выходе из строя
ЛБВ регенерация системы воз-
можна только на заводе-изго-
товителе.
3.9. КЛИСТРОННЫЕ
ГЕНЕРАТОРЫ
Клистронный генератор ши-
роко используется в радиоре-
лейной аппаратуре в качестве
гетеродина передатчика, .а так-
же 'как частотномодулирован-
ный генератор >(ЧМГ).
Типы отражательных кли-
стронов, применяемых в ра-
диорелейной аппаратуре и их
параметры, приведены в
табл. 3.5.
Рис. 3.26. Пакетированная магнитная периодическая фокусирующая система
64
f л а в a 2
Таблица 3.5
ПАРАМЕТРЫ ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ КЛИСТРОНОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В
АППАРАТУРЕ РРЛ
Наименование параметра К-481 К-3082 К-92А3) (Б, В, Г) MR 024)
Диапазон частот, Мгц 34С0-М000 3402—4 000 А3350—3550 3570—3800
Выходная мощность, вт >0,035 >0,5 Б3500—370Э В3700—Ю00 Г40004-4250 >1 >0,25
Диапазон электронной перест- ройки, Мгц >45 >25 >16,5 >25
Крутизна электронной наст- ройки, Мгц/е >1,5 >0,5 >0, 17 >0,5
Квсн нагрузки <1,1 <1 ,1 .<1,1 —
Температурный коэффициент частоты, Мгц/град Долговечность, ч — <0,3
1500 2500 3000 1000
Напряжение резонатора, в 180 220 850 450
Ток катода, ма 25-100 70—140 <100 —
Напряжение отражателя, с —(ЗО-т-120) — (lOO-j-300) -( 100-7-600) —(150-7-330)
Напряжение накала, в 6,3 6,3 6,3 6,3
Ток накала, а 0,6-7-1 ,2 0,85-?1,2 0,8-7-1 ,2 0 ,92
*) Применяется в аппаратуре Р-600, Р-600М.
*) Применяется в аппаратуре Р-600, Р-6 О ОМ.
’) Применяется в аппаратуре FZ/-686.
<) Применяется в аппаратуре ГТТ 4 000/600.
Отражательные клистроны наряду с механической настройкой
путем перестройки частоты резонатора обладают свойством элек-
тронной настройки. Небольшое изменение частоты автоколебаний
Рис. 3.27. Клистрон К-92
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
65
может быть достигнуто путем изменения напряжения на отража-
теле. Диапазон электронной настройки составляет доли процента
от номинальной частоты колебаний для гетеродинных клистронов
и достигает 1—1,5% в специальных клистронах для ЧМГ, имеющих
высокую линейность модуляционной характеристики.
Клистронный генератор требует высокой стабильности питающих
напряжений, особенно напряжения отражателя (десятые доли про-
цента), и обладает значительной температурной нестабильностью.
Поэтому использование его в качестве гетеродина передатчика или
приемника требует применения автоматической подстройки частоты.
Внешний вид клистрона К-92 приведен на рис. 3.27,
3.10. УМНОЖИТЕЛИ ЧАСТОТЫ НА ВАРАКТОРАХ
В современной радиорелейной аппаратуре применяется, как пра-
вило, кварцевая стабилизация частоты гетеродина. Гетеродинный
тракт в этом случае образуется цепочкой умножителей, где частота
задающего кварцевого генератора умножается до свч. С развитием
технологии полупроводниковых приборов и появлением варакторов
и мощных высокочастотных транзисторов на смену ламповым умно-
жителям частоты пришли умножители на варакторах.
Параметры варакторов, применяемых в отечественной радиоре-
лейной аппаратуре, приведены в табл. 3.6.
Таблица 3.6
ПАРАМЕТРЫ ВАРАКТОРОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ В АППАРАТУРЕ РРЛ
Наименование параметра Мощный варактор Варактор средней мощности
А Б А Б В г
Емкость, пф, при сме- щении —4 в 184-32 28-6-48
—6 в — — 4,74-8,7 2,74-4.7 1.74-2,7 1,2—1,7
Максимальное обрат- ное напряжение ип> в 80 80 60 60 45 45
Предельная частота, /пр»^г^ 2,5 2 15 25 35 50
Мощность рассея- ния, вт 5 5 2,5 1.5 1 0,5
Максимальная темпе- ратура корпуса, °C +75 +75 ч-юо + 100 + 100 J +Ю0
Возможность умножения частоты на варакторе обусловлена не-
линейной зависимостью емкости варактора С от напряжения на
нем и малыми высокочастотными потерями варактора в области
обратной проводимости. Качество варактора характеризуется доб-
ротностью
<2д =---------= — >
2л fBxCRs f вх
3—339
66
Глава 3
где fap— предельная частота, на которой реактивное сопротивление
емкости варактора равно сопротивлению потерь Rs, т. е. £?д=1;
fax — входная частота.
Важнейшие практические показатели умножителя — это коэффи-
циент полезного действия и максимальная выходная мощность.
Коэффициент полезного действия определяется отношением мощ-
ности, выделяемой на выходе гармоники, к подводимой мощности
входного сигнала. Кпд умножителя растет с увеличением доброт-
ности варактора и с увеличением амплитуды напряжения входного
сигнала и падает с возрастанием номера гармоники. Для получения
высокого кпд предельная частота варактора должна быть в десятки
раз больше входной частоты. Так при фд=1О0 теоретическая ве-
личина кпд удвоителя для случая максимальной амплитуды вход-
ного сигнала и при условии оптимального согласования на входе
и на выходе составляет 85—90%.
Выходная мощность зависит от максимальной входной мощно-
сти, выдерживаемой варактором, и кпд. При высоких добротностях
максимальная амплитуда напряжения на диоде определяется про-
бивным напряжением и равна Uufr. В этом случае максималь-
ная входная мощность варактора равна максимальной реактивной
мощности его емкости на входной частоте:
с(т)’
^вхмакс— —0,786/вхС£7п-
При низких добротностях, когда частота умножителя прибли-
жается к предельной частоте варактора и потери в диоде
Р« = 73вх/С?д растут, максимальная входная мощность определяется
не только пробивным напряжением, но и допустимой мощностью
рассеяния варактора
Р расе — Рвх Рвых*
Величина ее указывается в паспорте варактора для определенной
окружающей температуры.
Особенности варакторного умножителя.. Благодаря малым поте-
рям высшие гармоники в варакторном умножителе могут образо-
вываться не только путем прямого умножения входной частоты,
но также путем умножения и смешения низких гармоник этой ча-
стоты. Для этого необходимо, чтобы через варактор протекали
токи преобразуемых низких гармоник. Это достигается благодаря
применению так называемых холостых контуров, подключаемых
параллельно варактору и настраиваемых на частоты этих гармоник.
Например, в утроителе, кроме входного контура, настроенного на
входную частоту, и выходного контура, настроенного на третью
гармонику, к варактору подключается холостой контур, настроен-
ный на вторую гармонику. Таким способом удается повысить кпд
угроителя на варакторе с фд=100 с 40—50% до 70%. В учетвери -
теле благодаря холостому контуру, настроенному на частоту вто-
рой гармоники, при максимальном входном сигнале и оптимальном
согласовании входа и выхода с 0д=100 можно получить кпд 50%.
Полоса пропускания варакторного умножителя вследствие при-
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
67
меления контуров с высокой добротностью составляет несколько
процентов от рабочей частоты (даже удвоителя). В умножителях
с большим коэффициентом умножения из-за добавления холостых
контуров полоса пропускания не превышает 1%. Для повышения
температурной стабильности умножителя и уменьшения критично-
сти его в настройке стараются по возможности расширить полосу
пропускания. Поскольку понижение добротности контуров нежела-
тельно, так как приводит к снижению кпд, то обычно для расши-
рения полосы пропускания применяют вместо одиночных контуров
полосовые фильтры и фильтры низких частот.
Конструктивное выполнение контуров зависит от диапазона ча-
стот умножителя. На частотах до 5004-1000 Мгц применяют схемы
на сосредоточенных элементах. В диапазоне частот 1000—3000 Мгц
чаще всего используются коаксиальные линии и резонаторы. Если
входная частота умножителя не превышает 500 Мгц, а выходная
больше ЮОО Мгц, то входная цепь строится на элементах с сосре-
доточенными параметрами, а в выходной цепи применяется коак-
сиальный резонансный контур На частотах выше 3000 Мгц, как
правило, используются волноводные конструкции и объемные ре-
зонаторы.
Удвоитель частоты. На рис. 3.28 показана схема удвоителя ча-
стоты 150/300 Мгц. На входе и выходе включены двухконтурные
полосовые фильтры, выполненные на элементах с сосредоточенными
Рис. 3.28. Схема удвоителя частоты 150/300 Мгц
параметрами и настроенные на частоты 150 и 300 Мгц соответст-
венно. Согласование входного фильтра с коаксиальным входом 75 ом
достигается неполным его включением в катушку Li. Выходной по-
лосовой фильтр согласован с коаксиальным выходом 75 ом. В удво-
ителе применяется мощный варактор группы А (см. табл. 3.6), ра-
ботающий с автоматическим смещением. Сопротивление смещения —
резистор R1. При входной мощности 1,5 вт мощность на выходе
составляет 0,9 вт, кпд —около 60%. Кпд сравнительно невысокий
для удвоителя вследствие низкой добротности диода фд=16 и не-
полного использования варактора по входной мощности. Последнее
облегчает тепловой режим диода и повышает надежность удвои-
теля.
Утроитель частоты. На рис. 3.29 представлена схема утроителя
частоты 300/900 Входные и выходные цепи построены анало-
гично удвоителю 150/300 Мгц и выполнены также на элементах с
сосредоточенными параметрами. В утроителе применен холостой кон-
тур L5, С7, настроенный на 600 Мгц — вторую гармонику входной
частоты. В утроителе применяется варактор средней мощности
группы А (см. табл. 3.6). При входной мощности 0,8 вт мощность
3*
68
Глава 3
Рис. 3.29. Схема утроителя частоты 300/900 Мгц
на выходе составляет около 0,4 вт. Кпд утроителя получается 50%.
Добротность варактора Сд=50.
Гетеродинный тракт. Гетеродинный тракт радиорелейной аппа-
ратуры с использованием варакторных умножителей обычно пред-
ставляет собой цепочку, состоящую из каскадов с малыми коэффи-
циентами умножения, как правило, удвоителей, утроителей и редко
учетверителей. В мощных умножителях, когда величина кпд является
решающей, применяются только удвоители. Однокаскадные умно-
жители с высоким коэффициентом умножения применяются редко,
так как кпд умножителя быстро падает с ростом коэффициента
умножения даже при использовании многоконтурных схем с холос-
тыми контурами. В таких умножителях можно получить только
малую выходную мощность. Трудно также обеспечить необходимую
фильтрацию паразитных частот, так как они расположены близко
к частоте выходного сигнала.
9F
Вход -----
126M2U 1Вт
GT}
Z16F______mF
> I уо I- Выход
0.10m С____\6053Мгц ЧЭнвм
Рис. 3.30. Структурная схема цепочки варакторных умножителей аппаратуры
«Дружба»
На рис. 3.30 приведена структурная схема цепочки варакторных
умножителей стойки гетеродинных частот радиорелейной аппаратуры
«Дружба».
Недостатками умножителей на варакторах являются склонность
к генерации паразитных колебаний и явление гистерезиса. Пара-
зитные колебания в большинстве случаев имеют частоты, которые
очень близко расположены к частоте полезного выходного сигнала,
и их трудно отфильтровать. Явление гистерезиса наблюдается, когда
на умножитель, настроенный при большом уровне сигнала, подается
малый сигнал раскачки. В этом случае происходит срыв работы.
Это объясняется тем, что реактивное сопротивление варактора за-
висит от Уровня подаваемого на него сигнала. Поэтому при малом
сигнале схема может оказаться расстроенной. Все эти паразитные
эффекты усугубляются при большом числе каскадов умножения’ в
цепочке. Для устранения неустойчивости схемы каждый каскад дол-
жен быть тщательно настроен и согласован с последующим каска-
дом. Для развязки Между каскадами цепочки умножителей широко
используются ферритовые вентили и циркуляторы.
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
69
3.11. МОДУЛЯТОРЫ И ДЕМОДУЛЯТОРЫ
Частотный модулятор с реактивной лампой. Задающий генера-
тор такого модулятора обычно работает на частоте 70 Мгц. Реак-
тивная лампа, подключенная параллельно контуру генератора, из-
меняет частоту последнего в такт с модулирующим напряжением,
подаваемым на сетку реактивной лампы. Примером такого модуля-
тора является модулятор в аппаратуре P-60/li20.
Схема с реактивной лампой не может обеспечить высокую ли-
нейность модуляционной характеристики и хорошую стабильность
средней частоты модулятора. В современной радиорелейной аппа-
ратуре она не применяется.
Модулятор, построенный по схеме усилителя с обратной связью.
Частотная модуляция в тако,м модуляторе осуществляется за счет
изменения фазы коэффициента передачи в цепи обратной связи.
С изменением фазы коэффициента передачи изменяется частота, для
которой выполняются условия самовозбуждения. Изменение фазы
в цепи обратной связи может осуществляться, например, путем из-
менения входной динамической емкости лампы. В радиорелейной
системе Р-600 подобный модулятор .применяется в телевизионном
стволе.
Модуляторы с преобразованием частоты. Широкое распростра-
нение получили модуляторы, в которых модуляция производится на
частоте значительно более высокой, чем промежуточная частота,
с последующим преобразованием несущей частоты ЧМ колебания
в промежуточную методом гетеродинирования.
По такой схеме работает частотный модулятор на отражатель-
ных . клистронах. На рис. .3.31 приведена упрощенная структурная
Рис. 3.31. Упрощенная структурная схема модулятора на клистронах
схема модулятора на клистронах, применяемого в телефонных
стволах радиорелейных систем Р-600 и Р-600М. Модулирующий сиг-
нал, проходя через групповой усилитель (ГУс), подается на отра-
жательный электрод клистронного генератора (Ki) и модулирует его
по частоте. Генератор (Ki) работает на частоте .порядка 4000 Мгц.
ЧМ сигнал от генератора (Kt) поступает на смеситель (См), на
который подается также немодулированный сигнал от другого клист-
ронного генератора (Kz). Разность между средней частотой гене-
ратора (Ki) и частотой генератора (Kz) равна 70 Мец. Сигнал раз-
ностной частоты с выхода смесителя поступает на усилитель про-
межуточной частоты (УПЧ) и далее на выход модулятора. Для
стабилизации средней частоты модулятора служит система авто-
подстройки частоты. Она включает в себя опорный частотный дне-
70
Глава 3
криминатор (ЧД), настроенный на частоту 70 Мгц, и усилитель
постоянного тока (УПТ). Управляющий сигнал с выхода У ПТ по-
дается на отражательный электрод клистронного генератора (Къ).
Частота генератора К2 изменяется в соответствии с величиной уп-
равляющего напряжения, что в свою очередь, обеспечивает автома-
тическую подстройку средней частоты модулятора по частоте опор-
ного частотного' дискриминатора.
Благодаря тому что клиетронный генератор Ki работает на
очень высокой частоте, требуемая величина девиации частоты (по-
рядка 4 Мгц) достигается при весьма небольших относительных
отклонениях частоты генератора, что само по себе уже обеспечи-
вает высокую линейность .модуляционной характеристики. Для до-
стижения еще большей линейности характеристики служит допол-
нительный объемный резонатор, связанный с основным колебатель-
ным контуром клистронного генератора. При определенном соотно-
шении величин связи и добротности этих двух контуров получается
модуляционная характеристика с весьма высокой линейностью.
В аппаратуре, работающей на транзисторах, применяются моду-
ляторы, построенные по аналогичной схеме (рис. 3.32). Сигналы
Рис. 3.32. Структурная схема модулятора на транзисторах
от двух генераторов (Г i) и (Г2), работающих на частотах порядка
3004-400 Мгц, подаются на смеситель (См), на выходе которого
•выделяется сигнал разностной частоты генератора 70 Мгц. Гене-
ратор Г1 модулируется по частоте с помощью варакторного диода,
подключенного параллельно колебательному контуру генератора.
Емкость варакторного диода изменяется в такт с /модулирующим
напряжением.
Стабилизация средней частоты в подобном модуляторе осущест-
вляется за счет тер мост атиров алия схемы или применения термо-
компенсации и стабилизации питающих схему напряжений.
Можно про модулировать частоту обоих генераторов (в противо-
положных фазах). В этом случае будет обеспечиваться удвоение
девиации частоты при прочих равных условиях.
Частотный модулятор радиорелейной системы «Восход». Упро-
щенная принципиальная схема частотного модулятора приведена
на рис. 3.33.
Модулирующий сигнал через дроссели Др2, ДрЗ поступает
к варикапам Д1 и ДЗ автогенератора Г1 и Д2, Д4 автогенератора
Г2. Варикапы в соответствующих генераторах включены с противо-
положной полярностью, благодаря чему модуляция частот каж-
дого генератора осуществляется в противофазе. В цепях смещения
варикапов для температурной стабилизации частоты генераторов
включены терморезисторы ДЗ, R4.
ЙриёМб-ПёрёдаюЩйй afifi^patypa РРЛ прямой ййДймбётй
?1
Рис. 3.33. Упрощенная принципиальная схема частотного модулятора системы
«Восход»
Автогенераторы построены по схеме Клаппа, представляющей
собой разновидность автогенератора по схеме емкостной трехточки,
у которого с целью уменьшения коэффициента включения и, сле-
довательно, увеличения р контура напряжение обратной связи сни-
мается с емкостного делителя, составленного из больших емкостей.
Схема позволяет более полно использовать емкости варикапов, вклю-
ченных непосредственно в колебательные системы генераторов и при-
менять колебательную систему на сосредоточенных элементах. Мо-
дуляция частоты генераторов производится изменением напряжения
смещения варикапов, при этом изменение барьерной емкости за-
пертого диода происходит по закону
Сб = кип.
Показатель п зависит от качества р-п-перехода. Так для плавного
перехода п~1/3, а для резких переходов п близок к 1/2. В-модуля-
торе используются варикапы Д902, обладающие резким переходом.
Зависимость емкости варикапа Д9О2 от смещения приведена на
рис. 3.34. Рабочее смещение на варикапы устанавливается рав-
ным 5—6 в.
Противофазной модуляцией и соответствующим выбором соот-
ношений между постоянными составляющими емкостей генерато-
ров добиваются компенсации нелинейных искажений второго поряд-
ка. Для уменьшения нелинейных искажений третьего порядка ме-
жду колебательной системой каждого генератора и нагрузкой (сме-
п
Глава 3
сителем) включены устройства, линеаризирующие модуляционную
характеристику модулятора.
Линеаризирующая цепь представляет собой комбинацию из по-
следовательного и параллельного контуров, частоты настройки кото-
Рис. 3.34. Зависимость ем-
кости варикапа Д902 от сме-
щения
Демодулятор. Типовая
рых ниже частоты генерации генерато-
ров. Система контуров трансформирует
сопротивление нагрузки в частотнозави-
симое комплексное сопротивление, реак-
тивная часть которого изменяет баланс
фаз автогенератора и таким образом
оказывает влияние на модуляционную
характеристику модулятора. Соответст-
вующей настройкой линеаризирующих
цепей обеспечивается лицейная модуля-
ционная характеристика в достаточно
большой полосе частот.
На рис. 3.35 приведены характеристи-
ки дифференциального усиления и груп-
пового времени запаздывания модулято-
ра при девиации частоты ±10 Мгц.
структурная схема демодулятора, приме-
няемого в аппаратуре РРЛ прямой видимости, приведена на
Рис. 3.35. Осциллограммы:
а) дифференциального усиления и б) ГВЗ модулятора
Рис. 3.36. Типовая структурная схема демодулятора
рис. 3.36. Демодулятор, включает в себя усилитель промежуточной
частоты (УПЧ), амплитудный ограничитель (Огр.), частотный ди-
скриминатор (ЧД) и выходной усилитель (Ус). Амплитудный огра-
ничитель снимает паразитную амплитудную модуляцию и обеспе-
чивает постоянство уровня сигнала промежуточной частоты, пода-
ваемого на частотный дискриминатор. Для демодуляторов, рассчи-
танных для работы в системах с большим числом каналов (600 и
более), ограничитель должен иметь незначительный коэффициент
преобразования амплитудной модуляции в паразитную фазовую
модуляцию. Это преобразование, которое сокращенно называют пре-
образованием АМ-ФМ, приводит к возрастанию нелинейных пере-
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
73
ходных шумов в телефонных каналах. Приемлема величина коэф-
фициента преобразования АМ-ФМ 14-2 град/дб.
В качестве примера на рис. 3.37 приведена упрощенная прин-
ципиальная схема ограничителя, а на рис. 3.38 — схема дискрими-
натора.
Сигнал промежуточной частоты (рис. 3.37) поступает на вход
ограничителя. Первый каскад его является широкополосным усили-
телем промежуточной частоты и выполнен по схеме с заземленной
базой на транзисторе 7\ типа 1Т311. Конденсаторы С1—С2 и рези-
стор R1 обеспечивают высокое постоянство входного сопротивления
ограничителя в широкой полосе частот (4=15 Мгц). Связь между
R9
Рис. 3.37. Упрощенная принципиальная схема ограничителя
Рис. 3.38. Принципиальная схема дискриминатора
74
Глава 3
первым и вторым каскадами осуществляется трансформатором Тр1.
Последний выполнен на ферритовом тороиде. Второй каскад слу-
жит для раскачки ограничителя.
В схеме используются два ограничителя. Первый .из них пред-
ставляет собой одиночный параллельный контур, шунтированный
диодами. При сигнале, меньшем порогового, диоды заперты на-
пряжением задержки. Последнее снимается с резистора R10. Если
сигнал превышает напряжение задержки, диоды открываются, шун-
тируя при этом контур, составленный из индуктивности L1 и емко-
сти коллектора транзистора Т2, благодаря чему и происходит огра-
ничение амплитуды сигнала на выходе.
Второй ограничитель, связанный с трансформатором Тр2, вы-
полнен по последовательной схеме. Ограничитель работает следую-
щим образом. Токи диодов ограничителя (ДЗ, Д4) определяются
напряжением источника и резисторами R12 и R11. При отсутствии
сигнала диоды открыты. Когда напряжение сигнала промежуточной
частоты, снимаемое с трансформатора Тр2, во время отрицатель-
ного полупериода станет равным падению напряжения на диоде ДЗ,
последний запрется. Через диод Д4 пройдет постоянный ток до
того момента времени, когда напряжение сигнала вновь не ста-
нет равным падению напряжения на диоде ДЗ. Таким образом
сигнал промежуточной частоты на выходе ограничителя будет огра-
ничен сверху. Когда напряжение сигнала во время положительного
полупериода станет равным падению напряжения на диоде Д4,
ток через него прекращается. Таким образом сигнал ограничивает-
ся снизу. Коэффициент подавления амплитудной модуляции обоих
ограничителей больше 30 дб. Третий и четвертый каскады — широ-
кополосные усилители промежуточной частоты — собраны по схеме
с заземленной базой.
Для подавления высших гармоник, возникающих вследствие
ограничения сигнала, на выходе установлен двузвенный фильтр
нижних частот.
Частотный детектор (рис. 3.38) начинается с типового усили-
тельного каскада на транзисторе ГТ311; сигнал с выхода первого
каскада по двум ветвям через усилители на транзисторах Т2 и ТЗ
поступает на дискриминатор.
Дискриминатор выполнен на расстроенных контурах. Преобра-
зование частотной модуляции в амплитудную обеспечивается на-
стройкой контуров дискриминатора (L1C8 и L2C9) соответственно
на 5'0 и 100 Мгц. Линейность характеристики дискриминатора обес-
печивается настройкой добротности и резонансной частоты конту-
ров. Амплитудные детекторы выполнены на диодах Д1 и Д2. Выде-
ленный на нагрузке детекторов видео- или групповой сигнал посту-
пает на согласующий видеоусилитель, который обеспечивает низкое
сопротивление частотного детектора.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кукк К. И., Соколинский В. Г. Передающие устройства
многоканальных радиорелейных систем связи. М., «Связь», 1968,
2- Т р о ш а н о в Н. А. Радиоаппаратура на лампах бегущей волны,
Судпромгиз, 1961.
Приемо-передающая аппаратура РРЛ прямой видимости
75
3. Радиорелейные линии связи. Сборник статей под ред. Смирнова
В. А. М., Издательство иностранной литературы, 1956.
4. Агриколянский Г. Б., Ахматова О. Д., Осколков
В. И. Параметрический смеситель передатчика радиорелейной ап-
паратуры диапазона 4 Ггц. — Труды НИИР, 1968, № 2.
5. Zverev A. Designing varactor multipliers. The Electronic Engi-
neer. March, 1967, pp. 56—61.
6. M a p к о в В. В. Малоканальные радиорелейные линии связи. М.,
«Советское радио», 1963.
7. Г у с я т и н с к и й И. А., Рыжков Е. В., Немировский А. С.
Радиорелейные линии связи. М., «Связь», 1965.
8. Связь на сверхвысоких частотах. Под редакцией С. Енедзава и
Н. Танака. Перевод с английского под ред. В. В. Маркова. М.,
«Связь», 1967.
9. Verhagen С. М. Minimum noise-setting of transistors. — Proc.
IEEE, vol. 54, 1966, № 1.
10. R u t h г о f f C. Z. Some Broad-band Transformers. Proc. IRE, ang.
1959, p. 1337.
ll. Bremenson C. «Correcteurs de temps de propagations de
groupe». Annales de Radioelectricite, 1966, vol. XXI, № 83.
12. Ж. Ф а г о, Ф. M а н ь. Частотная модуляция. Перевод с француз-
ского под редакцией В. В. Маркова. М., «Советское радио», 1964.
ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ
АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА
4.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Антенны, применяемые для радиорелейной связи, должны иметь
узкую диаграмму направленности, .малый уровень боковых лепест-
ков, большой коэффициент усиления, высокий коэффициент защит-
ного действия, малый уровень излучения по перекрестной поляри-
зации и высокое согласование с фидерным трактом. Этим требова-
ниям удовлетворяют антенны поверхностного типа—параболические,
рупорно-параболические, двухзеркальные. Находят применение пе-
рископические антенны. В радиорелейных системах, работающих
в диапазонах 4000 и 6000 Мгц, наиболее широкое применение полу-
чили рупорно-параболические антенны.
Диаграмма направленности антенны характеризует угловое рас-
пределение мощности излучения в пространстве. Различают диа-
граммы направленности в плоскости расположения вектора напря-
женности электрического поля (плоскость Е) или в плоскости рас-
положения вектора напряженности магнитного поля (плоскость Н).
Приближенно диаграмма характеризуется шириной главного ле-
пестка по половинной мощности (20[з£б] на рис. 4.16) или по 0,1
мощности (29|-10 £б]На рис. 4.16). Три формы построения диаграммы
направленности показаны на рис. 4.1.
коэффициент направленного действия (кнд) передающей антенны
характеризует способность антенны концентрировать излучаемую
энергию в определенном направлении. Кнд определяется как отно-
шение мощности излучения в главном направлении к средней мощ-
ности излучения по всем направлениям
Для создания остронаправленных антенн с большим кнд приме-
няются большие раскрывы по возможности с более постоянным
по амплитуде и синфазным распределением поля во всех его точках.
Коэффициент усиления передающей антенны показывает, во сколь-
ко раз нужно увеличить подводимую мощность, если данную на-
правленную антенну заменить ненаправленной (изотропной) антен-
ной, сохранив при этом неизменной напряженность поля. При кпд
ненаправленной антенны, равном единице, коэффициент усиления
передающей антенны
е = т)<9, (4.2)
где т] — кпд антенны, равный отношению излучаемой мощности к
мощности, подведенной к антенне.
Антенно-фидерные устройства
Рис. 4.1. Диаграммы направленности антенны:
а) пространственная; б) диаграмма в полярной
системе координат в плоскости Е (Я): / — глав-
ный лепесток, 2 — диаграмма по перекрестной
поляризации поля Т, дб\ 3 — задние лепестки
диаграммы направленности; в) диаграмма в пря-
моугольной системе координат в плоскости Е (Я)
Коэффициент полезного действия антенн для РРЛ зависит от
потерь в диэлектриках, в краске, а также в элементах настройки.
Обычно он близок к единице (т] = 1), поэтому практически величина
кнд совпадает с величиной коэффициента усиления антенны.
Для РРЛ прямой видимости применяются антенны с коэффи-
циентами усиления до 46 дб.
Коэффициент направленного действия приемной антенны есть от-
ношение мощности, поступающей на вход приемника с главного
78
Глава 4
направления, к среднему (по всем на драв лени ям) значению прини-
маемой мощности. На основании принципа взаимности кнд и коэф-
фициент усиления приемной и передающей антенн одинаковы. По-
этому для определения кпд и коэффициента усиления приемной ан-
тенны могут быть использованы выражения 4.1 и 4.2.
Уровень боковых лепестков диаграммы направленности характе-
ризует степень защищенности приемных устройств от помех, созда-
ваемых другими РРС.
Защитное действие антенны характеризует ослабление помехи,
частота которой совпадает с частотой полезного сигнала. На РРЛ
с двухчастотным планом приемная антенна на каждой промежу-
точной РРС находится в поле действия полезного (Ро) сигнала,
принимаемого с главного направления, и помехи (Pt), принимаемой
боковыми лепестками с направлений 904-270°. Ослабление помехи
той же частоты, что и полезный сигнал, возможно только при при-
менении антенн с низким уровнем боковых лепестков в диапазоне
углов 904-270°. Отношение (PqIP^) ^б]. называется защитным дей-
ствием антенны (g). В двухчастотных системах, в основном приме-
няемых на магистральных РРЛ, приемные антенны должны иметь
g = (654-70), дб. Для повышения защитного действия антенн поля-
ризация поля, соответствующая полезному сигналу, должна быть
ортогональна поляризации поля помехи той же частоты, принимае-
мой с направлений 904-270°.
Уровень излучения передающих антенн в задних квадрантах дол-
жен быть порядка 654-70 дб.
Уровень излучения антенны по перекрестной поляризации Еаер
характеризует ослабление взаимных помех между стволами в мно-
гоствольных системах — восемь стволов в системе «Дружба» и
шесть—восемь стволов в системах типа Р-600.
В главном направлении уровень £пер должен быть на 304-35 дб
ниже уровня соответствующего основной поляризации поля в глав-
ном направлении. Фидерный тракт для каждой антенны увеличи-
вает обычно уровень поля перекрестной поляризации на 24-3 дб.
Таким образом переходное затухание между волнами с различной
поляризацией поля на одном интервале РРС без учета особенно-
стей распространения сигнала может изменяться в пределах
244-29 дб.
Отношение £0 /Ео [^определяет диаграмму направленности по
перекрестной поляризации поля (рис, 4.16).
Согласование антенны с фидерным трактом. Уровень переходных
шумов в телефонных каналах в значительной мере определяется
согласованием всех элементов антенно-фидерного тракта (АФТ).
Коэффициент отражения от антенны в многоканальных системах
не должен превосходить 14-1,5% Ч-
’) Для характеристики согласования элементов антенно-фидерного трак-
та применяется также коэффициент бегущей волны (кбв)
K==_Lzl£l
1 * 1 р I ’
где |р| — модуль коэффициента отражения.
Г рафическое изображение распределения Закон распределения д Ширина диаграммы по половинному уровню 20[3 gs] Ширина диаграммы по нулевым значениям 29О Ослабление первого бокового лепестка, дб Коэффициент использования поверхности, Kt
7 Г- .Z a LX а. 2 2 /X \2 /(X)—1-4(1-A)|-J 1 .0 0,8 0,5 0 . о о о • to со оо *“* to 00 7* а 1 а | >> а I О’ СЛ КЗ о о> 1* СП СП ел °1 г г г а 1 а 1 а 1 >• —«ЦБ*— а а 2,12—=121 .50— а а 2,28—^130,5®— а а 2,86—^164®— а а —13,2 —1 ,8 —17.1 —20,6 1 0,99 0,97 0,83
Антенно-фидерные устройства
80
Глава 4
4.2. ИЗЛУЧЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ АНТЕНН [1]
На РРЛ в диапазоне сантиметровых волн применяются антенны
поверхностного типа (открытый конец волновода, рупорные антен-
ны, параболические антенны). Форма и ширина главного лепестка
диаграммы направленности, уровень боковых лепестков зависят от
амплитудного распределения поля и его фазы в раскрыве антенны.
ПАРАМЕТРЫ КРУГЛОГО
Графические изображения
распределения
п
Закон распределения
Ширина диаграммы
по половинному
уровню,
|б=0 ,25 [b=0,5
1,02 —
ГД
1 .27-
д
1,13 —
д
В табл. 4.1 и 4.2 приведены параметры синфазных прямоуголь-
ных и круглых раскрывов с разным амплитудным распределением
поля в раскрыве.
Для антенны с прямоугольным раскрывом функцию распреде-
ления амплитуды поля можно записать в следующем виде:
/(х) = 1-4(1-Д) — , (4.3)
где смысл величин а и А понятен из обозначений на рисунке
табл. 4.1.
При законе распределения (4.3) диаграмма направленности для
направлений, близких к направлению максимального излучения в
дальней зоне, определяется выражением
sin ц (2 — /z2) sin и — 2и cos и
F (0) =-----+ (1 - А) —-----------;---------- > (4.4)
и иА
ла ,
где и— —sin 0, 9 — угол между ноомалью к поверхности раскрыва
А
и направлением луча1).
f) Граница дальней зоны определяется условием Я«"2
Антенно-фидерные устройства
81
Для расчета параметров антенн с круглым раскрывом функция
распределения амплитуды поля записывается в виде
f(r) = e +
2г \21«
Д/.
(4.5)
где b — постоянная, смысл которой понятен из рис. в табл. 4.2,
Таблица 4.2
РАСКРЫВА
Ширина диаграммы по нулевы.. значениям Ослабление первого бокового лепестка, до Коэффициент исполь- зования поверхности
6=0 | 1 6=0,25 6=0,5 6=0 6=0,25 | 6=0,5 6=0 16=0,25 6=0,5
2,44 — Д 3,26 — Д 4 ,06 — Д 4,84 — Д 00 оо ьэ о со с© 4^ <□> 00 | ki | г» Ь Ь | 2,66 — Д 3,02 — Д 3,12 — Д 17,6 24 ,7 30,7 36,1 23,7 32,3 32,3 22 26,5 30,8 1 0,75 0,55 0,45 1 0,87 0,81 0,79 1 0,92 0,88 0,87
г — расстояние от центра до рассматриваемой точки,
Д — диаметр раскрыва.
Расчет диаграмм направленности при законе распределения (4.5)
для направлений, близких к направлению максимального излучения,
в дальней зоне производится по формуле
(л и)
Г(в) = &Л1(я«)+ 1~ , (4.6)
I
где (п + 1)! (пи)
А.„+1(л u) = /nu\«+1 ’
\ 2 )
D sin 0
Л *
/n+i — бесселева функция порядка п+1.
Кнд антенны с круглым или прямоугольным раскрывом определяется
из формулы
, IJ/rfsl2
4л I s I
°- Ь2 J I/2 Ids’
5
(4.7)
R2
Глава 4
где f — функция распределения поля в раскрыве,
S — площадь раскрыва.
При постоянном значении амплитуды поля в раскрыве кнд
4л S
(4.8)
Если распределение амплитуды поля в раскрыве неравномерное, то
значение кнд будет меньше. Для оценки степени уменьшения вво-
Рис. 4.2. Рупоры:
а} конический; б) пирамидальный
Антенно-фидерные устройства
83
дится коэффициент использования поверхмости рaiCKpыв а к± (апер-
туры) антенны '(кип)'. Тогда
4л S
°=К17Г- <4-9)
В реальных антеннах на величину кнд оказывает также влияние
ряд других факторов (см. разд. 4.4).
4.3. РУПОРНЫЕ АНТЕННЫ
Конструктивно рупорные антенны выполняются в виде пирамиды
или конуса (рис. 4.2). Они применяются в радиорелейных системах
в качестве облучателей параболических антенн, а также для изме-
рительных целей в качестве эталонных антенн при определении ко-
эффициентов усиления приемных и передающих антенн методом
qp а в нения.
Конический рупор. Возбуждается волноводом круглого сече-
ния на волне Нц. В нем распространяется сферическая волн а. При
такой структуре поля в плоскости поперечного сечения фронт волны
в раскрыве рупора несинфазен. Максимальное отклонение фазых)
Y= /г A ’
Распределение амплитуды поля в раскрыве рупоров в плоскости Е
равномерно, а в плоскости И оно может быть аппроксимировано
косинусоидальной функцией. При этом ширина диаграммы направ-
ленности в плоскостях Е и Н различна.
Обобщенные диаграммы направленности конических рупоров, воз-
бужденных на волне приведены на рис. 4.3а. Эти диаграммы
учитывают расфазировку волны в самом рупоре и изменение фазы
поля в точке наблюдения, вызванного «конечностью» расстояния
от раскрыва рупора2). Диаграммы направленности расфазирован-
ного рупора существенно отличаются от диаграммы синфазно воз-
бужденного рупора (у = 0), минимумы поля заплывают, а уровень
максимумов возрастает.
Кнд расфазированного конического рупора определяется по фор-
муле [2]
4лг#2 16 8
GK =----------—
А2 9у2 л2
9 у /1 у
Tsin sinT
1 v \а1
~Vcos-2/j (411)
Коэффициент использования поверхности раскрыва конического
рупора
где Gq — кнд рупора при
>) Обозначения в формулах, приведенных ниже, ясны из рис. 4.2.
«) Y=____2+ ___2 »• где второй член учитывает изменение фазы за счет
/гХ гХ
расстояния
84
Рлайа 4
Пирамидальный рупор. Возбуждается волноводом прямоуголь-
ного сечения на волне Ню. В нем распространяется волна, близкая
по структуре к сферической. Фронт волны в раскрыве рупора не-
си1нфазен. Максимальное значение отклонения фазы
в плоскости Е
л В2
В плоскости Н
лЛ2
Для измерительных целей применяются рупоры с углом раскрыва
порядка 20°. Для этих рупоров ширина диаграммы направленности
основного лепестка, соответствующая одной десятой мощности, опре-
деляется по приближенным формулам:
для плоскости Е
20^ = приВ<2,5Л,
(4.12)
Антённб-фйдёрйыё усТрдйеТвй
для плоскости Н
20»,= 31» + 79» при А < ЗА.
д
Кнд пирамидального рупора
4л АВ
=*= ГГ“ К1П»
Ло
(4.13)
(4.14)
л2
где Я1н= уqEqn — коэффициент использования поверхности раскры-
о АВ
ва. da вис им ости qE и qn от - и — приведены на
У KqLh V KqLe
рис. 4.4; способ определения А, В} LH и LE понятен из рис. 4.4.
Выравнивание диаграмм направленности рупорных антенн. Это
достигается следующими способами:
1) В плоскости раскрыва конического рупора устанавливаются
фланец или система радиальных штырей (рис. 4.5а). При этом
расширяется диаграмма направленности в плоскости Е.
86
Глава 4
Рис. 4.5. Рупоры с коррекцией направленных свойств:
а) с радиальными штырями в раскрыве, б) с импендансными стенками,
в) с проволочной насадкой
2) Внутренняя поверхность конического рупора выполняется в
виде импедансной структуры (рис. 4.56). Это могут быть продоль-
ные или поперечные канавки. Поскольку глубина канавки близка
к Хср/4, ее импеданс очень велик. Следовательно, величина поля
около стенок рупора во всех плоскостях близка к нулю и ампли-
тудные распределения в раскрыве антенны в разных плоскостях.
Антенно-фидерные устройства
87
примерно одинаковы. Для улучшения согласования рупора в широ-
ком диапазоне частот канавка на внутренней поверхности рупора
выполнена в виде спирали с постоянным шагом, равным %Ср/4. При
этом волны, отраженные от диа-метралы-ю противоположных точек
спирали, возвращаются к волноводу со сдвигом по фазе на 180°
и .взаимно компенсируются.
3) Стенки пирамидального рупора между сечениями АА и ББ
выполняются не сплошными, а сетчатыми (рис. 4.5s). При верти-
кальной поляризации диаграмма направленности в плоскости Н
определяется размером раскрыва в сечении ББ, а в плоскости Е —
размером раскрыва ь сечении АА. При надлежащем подборе раз-
меров сетчатой насадки диаграммы направленности могут совпа-
дать до уровня 10 дб.
4.4. ПАРАБОЛИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Конструктивно параболические антенны состоят из следующих
основных элементов: отражателя, облучателя, элементов защиты от
атмосферных осадков, устройства для ориентировки антенны.
Параболические отражатели. Отражатели могут иметь осесим-
метричную и осенесимметричную форму (рис. 4.6). Отражатели из-
готавливаются из алюминия или из пластмассы. В последнем случае
отражающая поверхность металлизируется. Параболические отра-
жатели независимо от формы раскрыва преобразуют сферическую
волну облучателя, расположенного в фокусе F, в плоскую.
Рис. 4.6. Схемы параболических антенн:
а) осесимметричная антенна. б) осенесимметричная антенна (типа «Раковина»).
88
Глава 4
Поверхность параболоида вращения в полярной системе коорди-
нат описывается уравнением
2F
Р = ТП------Г» (4.15)
1 + cos'll?
где F—фокусное расстояние, р — расстояние от фокуса до произ-
вольной точки на поверхности параболоида,
ф — полярный угол (рис. 4.66).
На РРЛ для получения большего значения защитного действия
применяются короткофокусные параболоиды. Наиболее часто прщ
меняются антенны с углом раскрыва 2фо = 1800. Цилиндрические эк-
раны, установленные на параболическом отражателе, также увеличи-
вают защитное действие антенны. Применяются экраны, выполнен-
ные в виде «ушей», которые являются продолжением параболиче-
ского отражателя.
Облучатели. В качестве облучателя параболической антенны на
высоких частотах (4000ч-1<0 ООО Мгц) применяются волноводы или
рупоры. Если волны передачи и приема имеют взаимно перпенди-
кулярные поляризации поля, то волноводы имеют круглое или квад-
ратное сечение. При одной поляризации поля для приема и пере-
дачи применяются волноводы прямоугольного сечения.
На низких частотах (1000—2000 Мгц) используются вибратор-
ные облучатели с питанием от коаксиальной линии.
Диаграммы направленности облучателя должны быть такими,
чтобы обеспечивать равномерное распределение поля на поверхно-
сти раскрыва параболоида и малую утечку энергии за зеркало. Если
основной лепесток диаграммы облучателя выбран чрезмерно''узким”
то использование поверхности параболоида будет неполным и соот-
ветственно мал кнд. Однако при слабом возбуждении краев пара-
болоида понижается уровень боковых лепестков, повышается за-
щитное действие антенны. С другой стороны при широкой диаграмме
облучателя часть энергии будет излучаться за пределы отражателя.
Обычно, если не предъявляется особых требований к уровню боко-
вых лепестков, рекомендуется спад мощности облучения от центра
к краю на 104-12 дб, На рис. 4.7а показаны диаграммы излучения
из открытого конца стандартных волноводов. Эти диаграммы, имея
разную ширину в плоскостях Е и Н, не обеспечивают в полной сте-
пени равномерного облучения параболического отражателя. Путем
соответствующего выбора сечения волновода и при установке в его
раскрыве фланца диаграммы в плоскостях Е и Н можно выравнить.
На рис. 4.75 даны размеры волновода с фланцем для облучения
параболических антенн с углом раскрыва 2фо='1'6Оч-1'8'0°
Диаграммы направленности большинства облучателей аппрокси-
мируются выражением
£^(ф) = 2cos 2» — cos2 — n = l,2,3.e< (4.16)
Недостатком волноводных облучателей является отсутствие хо-
рошего согласования со свободным пространством. Естественный
(без элементов настройки) кбв в волноводе с открытым концом1 ра-
Антенно-фидерные устройства
89
Плоскость Н
Плоскость Е
Рис. 4.7. Диаграммы направленности:
а) волновода, б) волновода с фланцем
вен 0,54-0,7. При установке вблизи раскрыва элемента настройки
(винт, диафрагма) кбв улучшается в сравнительно узкой полосе
частот (14-2%) до 0,95. Для улучшения согласования в более ши-
рокой полосе частот необходимо увеличивать сечение волновода,
т. е. переходить к рупорным облучателям.
Элементы защиты от атмосферных осадков. Для защиты от ат-
мосферных осадков — снег, дождь и гололед — облучатели закры-
ваются кожухами из диэлектрического материала с малым коэффи-
циентом затухания, например, полистирола, плотного пенопласта
и др. В снежных и гололедных районах целиком закрывается рас-
крыв параболической антенны. Применяются прочные капроновые
90
N ава 4
Рис. 4.8. К определению коэффициента усиления параболической антенны:
а) зависимость коэффициента использования раскрыва от угла ф0 ; б) ко-
эффициент, учитывающий уменьшение КУ из-за неточности выполнения
отражателя
Антенно-фидерные устройства
91
прорезиненные пленки толщиной 0,5—1 мм. Крышка из такой ткани
устанавливается в раскрыве .в натянутом состоянии.
Устройство для ориентировки антенны. На РРЛ применяются
антенны с узкими диаграммами направленности, и поэтому для
ориентировки направления излучения на другую станцию необходи-
мы механизмы поворота в горизонтальной и вертикальной плоско-
стях. В качестве механизмов часто используются винтовые тяги.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
Коэффициент усиления антенны. Определяется по ф-лам (4.2)
и (4.9). Однако, кроме коэффициента, учитывающего распределение
поля в раскрыве антенны (кл), учитывается ряд факторов: влияние
точности выполнения поверхности параболоида (к2), утечка энергии
за параболический отражатель (к3) и потери в защитной крышке,
устанавливаемой для защиты от атмосферных осадков (к4^т]).
Общий коэффициент использования поверхности к^к^кзк^ та-
4зт S
ким образом 8=к ~тт~ . Коэффициент Ki определяется по формуле
= 8
п 6
(” + 4)2
л-Н . "I2
2 Фо
C0S 2
(4.17)
. . 'Ь
ctg Т .
Ф
где п — показатель степени функции cos — в ф-ле (4.16).
Зависимость от ф0 'Определяется из рис. 4.8а.
Коэффициент кг определяется по кривым рис. 4.86 в зависимости
Рис. 4.9. Зависимость коэффициента усиления параболической антенны от
длины волны при /с=0.5
92
Глава 4
параболического отражателя от расчетной поверхности Д при раз-
ных'значениях F/Д. __
Например, при среднеквадратичном отклонении Д=0,04Х размер
эффективной площади раскрыва антенны уменьшается на 20%,
F
если “ =0,4.
Обычно для параболических антенн имеют место следующие
значения коэффициентов: Ki=0,7; кг=0,95; Кз = 0,80; #4=0,95.
На рис. 4.9 приведена зависимость коэффициента усиления па-
раболической антенны от длины волны для различных диаметров
раскрыва. Коэффициент использования раскрыва взят к = 0,5.
£ И
20' 10' 10' 20'
120' 130° W 150°1б0°Т10о1в0о 160°П0'160'150'1Ю> 130° П0°
Рис. 4.10. Диаграммы направленности параболической антенны диаметром
, Зле (Ч1о=90°):
1— диаграмма направленности облучателя; 2 — диаграмма направленности
по перекрестной поляризации
Антенно-фидерные устройства
93
Диаграммы направленности. Если известно распределение поля
в раскрыве параболической антенны, то диаграмму направленно-
сти можно определить, используя ф-лу (4.6). При известной диа-
грамме направленности облучателя /(ф) распределение поля в рас-
крыве симметричной параболической антенны
1 + cos ф
ОЙ “4^- • (4.1?)
Так как диаграмма направленности облучателя обычно задана гра-
фически, то функция распределения поля получается также в виде
графика. Полученную функцию аппроксимируют одной из функций
табл. 4.2 путем подбора величин b и п. По данным b и п рассчи-
тывают диаграмму направленности антенны.
Защитное действие. Симметричные параболические антенны имеют
защитное действие 55—60 дб. Для улучшения защитного действия
устанавливают, как было указано выше, экраны. Например, у па-
раболической антенны диаметром 3 м с круговым экраном шириной
0,3 м с коэффициентом усиления 43 дб (к=0,55) на частоте 5925 Мгц
уровень лепестков в секторе 904-270° равен — 70 дб (рис. 4.10).
Защитное действие также улучшается при установке на теневой
стороне антенны кольцевых экранов (рис. 4.11) [3]. Если размеры
экрана соответствуют величинам, ограниченным пунктирными ли-
ниями, то защитное действие увеличивается на 104-12 дб. При
установке двух экранов получается увеличение до 20 дб. На рис. 4.1'1
приведены графики, характеризующие защитное действие параболи-
ческой антенны с двумя кольцевыми экранами.
Рис. 4.Ц. К принципу действия кольцевых экранов
94
Глава 4
О-сенесимметричные антенны типа «Раковина» имеют защитное
действие в секторе 9*0—270° больше 65 дб. На рис. 4.12 показаны
диаграммы направленности антенны «Раковина».
120° 130° 120°
Рис. 4.12. Диаграмма направленности антенны типа «Раковина»:
1 — диаграмма по перекрестной поляризации; 2 — общий вид антенны
Согласование антенны с волноводом. Согласование параболиче-
ской антенны с питающим волноводом определяется как собствен-
ным коэффициентом отражения от облучателя, так и влиянием от-
ражателя. В осесимметричных антеннах это влияние заключается
в том, что отраженные от параболоида лучи частично воспринима-
ются рупором и в волноводе появляются отраженные волны. Для
ослабления приема отраженной волны в центре параболоида уста-
навливается компенсирующий диск, создающий у облучателя поле,
сдвинутое по фазе на 1&0° относительно поля от основного зеркала
Антенно-фидерные устройства
95
(см. рис. 4.6). Размеры компенсирующего диска выбираются сле-
дующим образом:
dv 1,1 //Т,
Л 5
п = (2п+1)— — — Л, л = 0,1,2 . . ,
Однако компенсирующий диск устраняет рассогласование в срав-
нительно узком диапазоне частот. Кроме того, токи, возбуждаемые
на компенсирующем диске, приводят к увеличению уровня боковых
лепестков антенны. Полное устранение влияния отраженной от зер-
кала волны на согласование облучателя с волноводом достигается
только в осе несимметричных параболических антеннах типа «Рако-
вина». В таких антеннах волны, отраженные от зеркала, не попа-
дают в облучатель.
4.5. РУПОРНО-ПАРАБОЛИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ (РПА)
КОНСТРУКЦИЯ
РПА состоит из осенесимметричного параболического отражателя
и пирамидального рупора (рис, 4.13) [4]. Угол облучения парабо-
лического зеркала обычно равен 90°. Сечение рупора бывает квад-
ратным или прямоугольным. Единая ме-
таллическая конструкция позволяет ос-
лабить прием сигналов, приходящих сза-
ди антенны. У РПА осутствуют потери
энергии на пути от облучателя к зер-
калу, а также отсутствуют рассеиваю-
щие металлические конструктивные эле-
менты в раскрыве антенны. Рассеяние
энергии происходит лишь на элементах
конструкции пенопластовой крышки, ус-
танавливаемой в раскрыв для защиты
антенны от атмосферных осадков. Крыш-
ка из пенопласта устанавливается на-
клонно, а поэтому она практически не
влияет на согласование антенны с вол-
новодом. При наклоне крышки дождь и
снег не оказывают заметного влияния
Рис. 4.13. Рупорно-парабо-
лическая антенна:
1 — параболический отража-
тель; 2 — рупор; 3 — защит-
ная крышка для предохра-
нения антенны от атмосфер-
ных осадков; 4 — плавный
переход к волноводу; 5 —
на работу антенны.
На рис 4.14 показаны размеры РПА
с площадью раскрыва 7,5 м2 и 15 м2.
В РПА, так же как в антенне «Ра-
ковина», облучатель вынесен из поля
действия отраженных от параболоида
лучей, а питающий волновод присоеди-
няется к пирамидальному рупору через
переход с плавно меняющимся сечением.
Для получения хорошего согласования
антенны с волноводом высота перехода
опорная рама и система
регулировки
должна быть достаточно
большой. В антенне для РРЛ типа Р-600 высота перехода равна
96
Глава 4
Рис. 4.14. Профили рупорно-параболических антенн (размеры в миллиметрах):
а) антенна с коэффициентом усиления —40 дб; б) профиль перехода к вол-
новоду; в) антенна с коэффициентом усиления —43 дб
Антенно-фидерные устройства
97
приблизительно 8% /рис. 4.14).
Для диапазона 34004-3900 Мгц
входное сечение волновода ру-
порного перехода .равно 72 X
Х72 мм, а для диапазона
56004-6200 Мгц — 50X50 мм.
При большой высоте профиль
перехода может изменяться по
любой кривой второго поряд-
ка /парабола, гипербола и др.).
Если высота перехода ограни-
чивается какими-либо конструк-
тивными соображениями, то
для получения хорошего согла-
сования образующая должна
изменяться по более сложному
закону.
РПА одновременно исполь-
зуются на прием и передачу
при взаимно перпендикулярных
поляризациях волн.
Для радиорелейных систем
типов Р-600 и «Дружба» при-
меняется РПА с площадью рас-
крыва 7,5 м2 с рупором квад-
ратного сечения. При больших
площадях раскрыва, например
15 м2, для удобства перевозки
и монтажа антенн на башнях
РПА может выполняться с ру-
Рис. 4.15. РРС с рупорно-параболическими
антеннами
пором прямоугольного сече-
ния [5].
На рис. 4.15 показаны РПА
с площадью раскрыва 7,5 м\ установленные на реальной РРС.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
Коэффициент усиления. Для расчета коэффициента усиления
РПА применяются ф-лы (4.2) ,и (4.9). Коэффициент использования
Ki, зависящий от распре деления поля в раскрыве, определяется по
формулам табл. 4.3.
В РПА с максимальным отступлением реальной параболической
поверхности от расчетной в пределах 34-4 мм коэффициент исполь-
зования раскрыва практически равен апертурному коэффициенту
использования к = 0,654-0,75.
Диаграммы направленности. Диаграммы направленности РПА
рассчитываются по формулам табл. 4.3.
Расчетные диаграммы в пределах основного и первого бокового
лепестков в горизонтальной плоскости для антенн с площадью рас-
крыва 7,5.;и2 и 15 м2 приведены на рис. 4.16. Полные эксперимен-
тальные диаграммы направленности показаны на рис. 4.Е7.
4—339
QO-
ФОРМУЛЫ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ РПА
Таблица 4.3
Вид поляризации Вертикальная поляризация Горизонтальная поляризация
Диаграммы направлен- ности в горизонталь- ной плоскости F (0) —Si (0>5^4-а2 У)~ Si (0,^л—g2y)—»1 sin 0 -►—Si (0,5л -f-gj у) Si (0 ,5л-—gt у) gi = apt sin 0 ' У/ | \ _ / g2 « ap2 sin 0 F (6) = -J— J cos -na‘- [Ci a2pt - Ci a2p2] + sin 0 ( g2 — gt . ЭТ Og r О • Г» • т I Л fl 1 4- sin — [Si g2p! — Si g2p2] 4- cos — X g2 — gj g2 — gi X [Ci gtpt — Ci gip2] 4- sin —1 [Si atpt — Si aLp2] I az — at ' J л . л Pi = 4-y p2= у g2 — gi g2 — gi
Коэффициент исполь- зования , KfflHffl к,= \ Ш-^Г] x 16 Pa — Pi K == J*2 p24~Pi In 4-созл(Г ——[ci л —— Pl \ p2~ Pl / L P2— Pl — Ci л ———] 4- sin л [ —1 \ |"si л —— Pa—Pi J \ P2—Pi / L Pa Pi 2pi I -> — sin Л — P2 —Pl J
Глава
Антенно-фидерные устройства
99
Рис. 4.16. Расчетные диаграммы направленности в горизонтальной плоскости:
1 — АДЭ с площадью раскрыва 20 .и2, 2 — РПА с площадью раскрыва 15 л2,
3 — РПА с площадью раскрыва 7,5 м2
Как видно, РПА имеет уровень поля по перекрестной поляри-
зации ниже —30 дб только в пределах малого сектора углов
(15—20'), что затрудняет их использование на РРЛ, в которых
применяется разделение стволов по поляризации.
На уровень боковых лепестков РПА, так же как у других ан-
тенн, оказывают влияние: 1) точность выполнения параболического
'Отражателя; 2) рассеяние анергии на ребрах жесткости защитной
диэлектрической крышки.
На рис. 4.17 показан уровень лепестков диаграммы направлен-
ности модели РПА, у которой максимальное отклонение действитель-
ной поверхности от расчетной (А) не превышало %/ЮО. В реальных
антеннах это значение достигает Z/IO. Как видно, реальные антенны
имеют более высокий уровень боковых лепестков. Для уменьшения
влияния защитных крышек они должны изготовляться из однород-
ного диэлектрика в виде плоских листов; без выступающих, ребер
жесткости.
Защитное действие. В диапазонах 3400—3900 Мгц и
5600-?6200 Мгц защитное действие РИА достигает величины С5 —
70 дб при ортогональных поляризациях поля сигналов с главного
4*
Рис. 4 17. Экспериментальные диаграммы направленности РПА с площадью раскрыва 75 ж2 в
горизонтальной плоскости: 1,2 — диаграммы по перекрестной поляризации
о
о
Глава
Антенно-фидерные устройства
Ю1
направления приема и сигналов, принимаемых с направлений в сек-
торе 180—270°.
При совпадающих поляризациях защитное действие достигает
634-G5 дб.
На защитное действие антенны в условиях реальной РРЛ ока-
зывают влияние рельеф местности и состояние атмосферы. Лучи
с направлений в секторе 90—270° при отражении от препятствий,
находящихся вблизи направления максимального приема, частично
воспринимаются антенной ।(локационный эффект). Локационный эф-
фект практически устраняется, если антенны с противоположным
направлением излучения будут иметь перпендикулярные поляриза-
ции поля [4].
Согласование РПА с волноводом. Выше говорилось, что согла-
сование РПА с волноводом достигается с помощью рупорного пе-
рехода. Коэффициенты отражения от рупорных переходов для диа-
пазонов частот, используемых в системах Р-600 и «Дружба», равны
1,5-2%.
Сводка параметров РПА приведена в табл. 4.4.
Таблица 4.4
ПАРАМЕТРЫ РПА ДЛЯ ДВУХ ДИАПАЗОНОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ
ПЛОЩАДЯХ РАСКРЫВА
Наименование параметра 34004-3900 Мгц 56004-6200 Мгц
7,5 м* 15 я* 7,5 я*
ч Коэффициент усиления, дб 39,04-40,0 42,04-43,0 42,54-43
Коэффициент использования по- верхности 0,65 — 0 ,65 0,6
Ширина диаграммы направленно- сти в горизонтальной плоскости 11 оо о о □ д г12:1 tn — 0,7° пл. Е ~1° пл. Н ~1 ,2° пл. Е -1 ,4° пл. Н
Уровень первого бокового"1 лепест- ка , дб —15 пл. Е —22 пл.$В — 15 пл. Е —25 пл. Н — 18 пл. Е ' —26 пл. Н
Защитное действие в свободном пространстве, дб 654-67 654-67 684-70
Коэффициент отражения, % 14-2 14-2 14-2
Уровень поля по перекрестной по- ’’ляризации в главном направле- нии, дб -354-40 -304-35 -304-35
Вес антенны, кг 1000 — 1000
РАБОТА РПА В НЕСКОЛЬКИХ ДИАПАЗОНАХ
РПА не имеет элементов настройки, и поэтому она может быть
-использована для работы в нескольких диапазонах частот — '2000,
4000, 6000, 8000 и П1 000 Мгц, Коэффициент использования поверх-
102
Глава 4
ности РПА с .ростам частоты несколько падает, так как соответст-
венно увеличивается влияние неточности выполнения отражающей
поверхности. В диапазоне 8000 и 11 000 Мгц значение кип обычно
уменьшается до 0,44-0,5. Совмещение работы Р.ПА ,в нескольких
диапазонах может осуществляться следующими способами:
а; в диапазонах 34004-3900 Мгц и 56004-0200 Мгц в фидерном
тракте с помощью направленных ответвителей i(cm. разд. 4.9);
б) в диапазонах 1(6004-2000 Мгц и 34004-3900 Мгц в антенне
с помощью отражающей селективной поверхности 1[6]. Схема сов-
мещения (рис. 4.48) состоит из общей отражающей селективной
Рис. 4.18. Совмещение работы РПА в диапазонах 16004-2000 Мгц и
34004-3900 Мгц на общую РПА
поверхности и отдельных трактов для аппаратуры диапазонов
L6004-2000 Мгц и 34004-3900 Мгц. Тракты состоят из поляриза-
ционных фильтров и устройств разделения вч стволов. В Тракт
диапазона 1(6004-2000 Мгц дополнительно включены фильтры защи-
ты. Фильтры, установленные в тракте передачи, поглощают вторые
гармоники, создающие помехи приемникам диапазона 34004-3900 Мгц.
Антенно-фидерные устройства
103
Фильтры, установленные в тракте приема, устраняют помехи от
взаимодействия частот передатчиков 34004-3900 Мгц и второй
гармоники гетеродина приемника диапазона 11,6004-2000 Мгц.
Селективная поверхность представляет собой систему парал-
лельных вибраторов, которые отражают волны в диапазоне 34004-
4-3900 Мгц. Длина вибраторов /=,38 мм, что составляет О,46Х0
(Х0 = 8,2 см). Для отражения горизонтально и вертикально поляри-
зованных волн используются две системы взаимно перпендикулярных
вибраторов. Волны диапазона 10004-2000 Мгц не возбуждают виб-
раторы и проходят через решетку без значительных потерь. Вибра-
торы устанавливаются в листах из пенопласта. Коэффициент уси*
ления РПА с площадью раскрыва 7,5 м2 с селективным переизлу-
чателем в диапазоне 34004-3900 Мгц равен (38,54-39) дб, а в диа-
пазоне 116004-2000 Мгц—(32,34-32,8) дб. Коэффициент использова-
ния поверхности для обоих диапазонов может быть получен
0,54-0,55 Переходное затухание между двумя облучателями
РПА ~ 50 дб.
4.6. ДВУХЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ
АНТЕННА С ГИПЕРБОЛИЧЕСКИМ ПЕРЕИЗЛУЧАТЕЛЕМ (АДГ)
Эта двухзеркальная осесимметричная параболическая янтенна
(рис. 4.19а) состоит из металлического отражателя (1), малого зер-
кала-переизлучателя в форме гиперболоида вращения (2), один из
фокусов которой Fi совпадает с фокусом параболоида. Рупорный
Рис. 4.19. Двухзеркальные антенны:
а) с гиперболическим зеркалом, б) с эллиптическим конусом и фокальным
кольцом
104
Глава 4
облучатель (3) .помещается во втором фокусе гиперболоида вра-
щения F2 (фазовый центр рупора должен совпадать с F2). Геомет-
рия антенны выбирается из условия формирования параллельного
пучка лучей. Рупор должен выполняться таким образом, чтобы из-
лученная им энергия отражалась малым зеркалом в сторону отра-
жателя 1. Лучи в двухзеркальной антенне отражаются от каждого
зеркала по законам геометрической оптики.
В качестве облучателя в АДГ применяются конические рупоры.
Малое зеркало-переизлучатель крепится на рупор с помощью ди-
электрического кожуха.
Для получения высокого значения кнд диаграммы направленно-
сти рупора в плоскостях Е и Н должны иметь резкий спад излу-
чаемого поля вне сектора облучения гиперболического зеркала и,
кроме того1, должен быть низок общий уровень боковых лепестков4.
Рис. 4.20. Облучатели двухзеркальных антенн:
а) рупор с компенсатором; б) расфазированный
рупор
На рис. 4.20а показан рупор, который под .углами 0=±20° облу-
чает край гиперболического зеркала меньше чем в центре на
7-4-110 дб. Длина рупора — 4,5%; диаметр раскрыва — 2,4%, а диа-
метр волновода 0,85%. Этот рупор имеет высокое согласование с
волноводом вследствие того, что на кромке его раскрыва имеются
спиральные срезы |[7].
Шаг спиралей выбирается таким, чтобы для каждой пары
диаметрально противоположных точек кромки разность расстояний
по стенке рупора до места сочленения с волноводом .равнялась
%ср/4. При этом отраженные от краев рупора волны приходят к
волноводу в противофазе и взаимно погашаются. Характеристики
направленных свойств и согласования' рупора с компенсатором при-
ведены на рис. 4.21.
Недостатком АДГ является то, что часть отраженных лучей
воспринимается обратно рупором, что затрудняет получение высо-
Антенно-фидерные устройства
105
Рис. 4.21. Характеристики рупора с компенсатором:
а) диаграммы направленности в плоскостях Е и Н, б) кбв в питающем
волноводе круглого сечения (0 0.85 X )
кого согласования в широком диапазоне частот. Ио этой причине
АДГ трудно использовать в двух радиорелейных системах.
Формулы для расчетов параметров АДГ приведены в табл. 4.5.
Электрические параметры. Антенна с диаметром параболического
отражателя До = 3000 мм, диаметром гиперболического зеркала d0 =
=200 мм, фокусным расстоянием F=750 мм, углом раскрыва пара-
болического отражателя ф0—180° имеет следующие параметры в
диапазоне 59254-6425 Мгц:
кнд..................................42 дб
кип .................................45%
защитное действие...................65 дб
коэффициент отражения после установ-
ки элементов настройки . . . .3%
направленные свойства антенны по основной и пере-
крестной поляризациям характеризуют диаграммы, по-
казанные на рис. 4.Й2;
106
Глава 4
уровень поля при перекрестной поляри-
зации при симметричных формах ос-
новного и вспомогательного зеркал во
всем спектре углов......................ниже —30 дб
Таблица 4.5
ФОРМУЛЫ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ
d0/DQ 0 , 14-0 , 12 = 54-8 \ Лср / 0,064-0; 15 (-^—=44-10^ \ Аср /
Формула для рас- чета профиля параболы 2F y^=4Fx-, рп= 1 + COS ф 2F 1/2=4х; р= 1 4- cos ф
М аксимальный угол раскрыва параболы ф0 = 90-=-105° Фо « 90° для антенны с высоким защитным действием Фо = 1004-105°
Формула для рас- чета эксцентри- ситета вспомога- тельного зеркала Ф1 sin —— 2 е e sin 0,5 (ф0 4- ф0)
Si" sin 0 ,5 (ф0 — ф0)
Антенно-фидерные устройства
107
Продолжение
Формула для рас- чета профиля вспомогательного зеркала Р . Р L; р = 1; 1 + е cos £ 1 4- е cos ф , 1 — е2 , е2 _ i е < 1; р = с е > 1; р с е е
Коэффициент уси- ления л2 О2 Г. „ / d \21 8=ПГГ2(т) г™ Kt — коэффициент использования поверхности, оп- ределяемый распределением поля в раскрыве, к2 — коэффициент, определяемый утечкой энергии за малое зеркало; ка — коэффициент, учитывающий неточность вы- полнения параболоида; к4 — коэффициент, учитывающий потери энергии в диэлектрике.
D/2
F (0) = 2эт | rE (г) Jo (а г sin 0) dr —
0
d/2
—2jt § rE (г) JQ (ar sin 0) dr
0
Е (г) — распределение поля в раскрыве,
г — координата на поверхности раскрыва.
Формула для рас-
чета диаграммы
направленности
АНТЕННА С ЭЛЛИПТИЧЕСКИМ ПЕРЕИЗЛУЧАТЕЛЕМ (АДЭ) [8]
В этой конструкции ось вращения параболоида О{О'[ не совпа-
дает с осью антенны О'О" .(.рис. 4.195). Малое зеркало'имеет форму
конуса, образующая которого меняется по эллиптическому закону.
Один из фокусов эллипса Ft совпадает с фокусом пара б одического
отражателя, а другой с фокусом F2— двухзеркалъной системы. По
сравнению с обычной системой '(рис. 4.19а) ход лучей, выходящих
из фокуса параболы, остается тем же, но только вместо фокаль-
ного пятна образуется фокальное кольцо. Облучателем в рассмат-
риваемой системе является расфазированный рупор '(у—2,5л:), фа-
зовый центр которого находится в горловине и совладает в широ-
ком диапазоне частот с фокусом F2. Диаметр раскрыва рупора t/p
имеет большие относительно % размеры (рис. 4.205), что при нали-
чии перехода к волноводу круглого сечения с образующей, изме-
няющейся по параболическому закону, позволяет получить высокое
естественное согласование в широкой полосе частот. .Влияние на
согласование зеркала-переизлучателя в антенне АДЭ весьма мало,
так как отраженные лучи не попадают в рупорный облучатель. При
таких особенностях облучателя АДЭ без применения дополнитель-
ных элементов настройки .можно использовать для совместной рабо-
108
Глава 4
180°
Рис. 4.22. Диаграмма направленности АДГ:
I — устройство облучателя антенны, 1 — гиперболическое зеркало, 2 — элемент
настройки, 3 — рупор, 4 — диэлектрический кожух, II— диаграмма по пере-
крестной поляризации поля
ты двух радиорелейных систем, например, ^Восход» и <«Дружба».
АДЭ свойственно необычное перераспределение энергии облуча-
теля. Лучи, идущие вдоль оси излучающего рупора, переизлуча-
ются вспомогательным рефлектором на периферию зеркала пара-
болоида и, наоборот, крайние лучи рупора переизлучаются к центру
Антёнйо-фидёрные устройства
109
зеркала. Эта особенность позволяет также получить более высокое
значение кип по сравнению о антенной АДГ.
Для диапазонов 34004-3900 и 56004-'6200 Мгц диаметр параболи-
ческих отражателей двухзеркальных 'антенн достигает 3—5 м, а
угол раскрыва параболоида берется 1804-210°, что необходимо для
выполнения требования к величине защитного действия.
Е Н
120* 130° 1ЩЧ50°1б0о17П0° 180'110'160'150^0° 130° 120°
Рис. 4.23. Диаграммы направленности АДЭ:
1 — диаграмма по перекрестной поляризации
Геометрические размеры АДЭ определяются из формул табл. 4.5.
Электрические параметры. Антенна с диаметром параболического
отражателя До=5000 мм, диаметром эллиптического зеркала d0 =
=500 мм, диаметром раскрыва рупора dp=450 мм, диаметром фо-
кального кольца do=500 ГМм, фокусным расстоянием /7=842 мм,
но
Глава 4
2фо = 21О°, г|)1=1ОО° может иметь в диапазоне 3400-4-39 000 Мгц сле-
дующие параметры:
кнд........................................43 дб
кип.................................. .^60%
защитное действие от 90° до 2170°
(рис. 4.23).............................66 дб
уровень поля по перекрестной поляриза-
ции во всем секторе углов .... ниже —30 дб
В диапазонах 3400-4-3900 Мгц и 56004-
4-6200 Мгц\
коэффициент отражения от облучателя—
расфазированного рупора — в свобод-
ном пространстве без антенны . . не более 2%
коэффициент отражения от антенны в
целом.................................(2—3) %
4.7. РУПОРНО-ДВУХЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ (РДА)
Конструктивно РДА представляет собой рупорно-параболическую
антенну с дополнительным переизлучающим зеркалом. Оно может
быть гиперболическим (рис. 4.24а) или плоским (рис. 4.246). При
гиперболическом зеркале один из фокусов совмещается с фоку-
сом параболического отражателя 1, а второй фокус F2— с фазовым
центром рупора. Угол раскрыва рупора 2Q меньше чем 2у в обыч-
ной системе, что улучшает согласование и расширяет диапазон ис-
пользования антенны. Кип антенны с гиперболическим зеркалом со-
ставляет ~0,5.
Если в качестве дополнительного переизлучающего зеркала при-
менена плоскость, то облучающий рупор должен располагаться в
точке F2j являющейся зеркальным изображением реального фо-
Антенно-фидерные устройства
111
куса Fi относительно этой плоскости. Например, такая антенна с
площадью раскрыва 7,5 м2 в диапазоне 34004-3900 Мгц имеет уси-
ление (38,5-4-39) дб (кип ~0,5)(4]. РДА благодаря повороту питаю-
щего рупора на 90° позволяет располагать волноводы непосредст-
венно у мачты. Достоинством РДА является то, что влага из ан-
тенны не может попасть в фидерный тракт. Это важно для беспе-
ребойной работы РРЛ.
4.8. ПЕРИОКОПИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ
Перископическая антенная система (рис. 4.25) состоит из ниж-
него зеркала-излучателя, располагаемого на земле или на крыше
здания, и верхнего зеркала-переизлучателя, установленного на вер-
шине башни [1]. Зеркала устанавливаются и ориентируются таким
Рис. 4.25. Схемы перескопических антенных систем:
1 — верхнее зеркало, 2 — нижнее параболическое зеркало, 3 — двухзеркальная
антенна, 4 — параболическое или эллиптическое зеркало
образом, чтобы энергия электромагнитных волн, перехваченная верх-
ним зеркалом, излучалась в направлении на соседнюю РРС Поля-
ризация излученного поля в перископической системе определяется
как ориентацией плоскости поляризации поля рупора, так и взаим-
ной ориентацией верхнего и нижнего зеркал (рис. 4.26). Периско-
пическая система используется для одновременных передачи и при-
ема на волнах с разной поляризацией поля. Для этого рупорный
облучатель выполняется с квадратным сечением.
Верхнее зеркало обычно выполняется плоским и устанавливается
под углом 45° к вертикали. Оно может иметь эллиптический или
прямоугольный контур. У зеркала эллиптической формы уровень
боковых лепестков в главных плоскостях меньше.
В качестве нижнего зеркала используются обычные параболиче-
ские или двухзеркальные антенны (рис. 4.25). В последнем случае
при установке антенны на крыше здания сокращается длина питаю-
щего волновода.
В системе Р-60/120 применяется перископическая антенна с ниж-
ним. зеркалом, выполненным в виде части эллипсоида вращения.
112
Глава 4
Рис. 4.26. К устройству перископической антенной системы для диапазона
1600-4-2000 Мгц:
а) без поворота плоскости поляризации, б) с поворотом плоскости поляризации
в одном из фокусов которого располагается рупор, a в другом —
верхнее плоское зеркало эллиптической формы [10]. В такой антен-
ной системе несколько повышен коэффициент полезного действия
передачи энергии от нижнего зеркала к верхнему. Кроме того, бла-
годаря наклону нижнего зеркала уменьшается влияние влаги на
работу антенны.
В перископической антенной системе размеры верхнего и ниж-
него зеркал выбираются в зависимости от высоты установки (h).
При /г<80 м 2я = 3,2 26 = 4,5 м; 2с=3,2 м; *2d = 4,5 м;
Л>80 м 2а = 3,9 26 = 5,5 ж; 2с=3,2 м\ 2г/= 4,5 м.
Размеры рупора показаны на рис. 4.26. Преимуществом периско-
пической антенной системы является отсутствие длинных волновод-
ных трактов, что упрощает строительство РРЛ. Однако имеется ряд
недостатков, наиболее существенные из которых следующие:
,1, Отсутствие высокого защитного действия, необходимого' для
двухчастотных систем. Для перископических антенн защитное дей'
ствие составляет 404-150 дб.
2. Повышенная чувствительности к помехам от других радиотех-
нических систем, так как антенная система фактически состоит из
трех антенн (облучателя, нижнего и верхнего зеркал), каждая из
которых восприимчива к помехам.
3. Трудность защиты нижнего зеркала от снега и гололеда.
|В силу изложенного перископическая антенная система приме-
няется лишь на линиях со сравнительно небольшим числом каналов
(2004-300) при четырехчастотном плане построения линии,
Антенно-фидерные устройства
113
(Коэффициент усиления перископической антенной систе'мы
е = (4л кв -ПхПа = 80 МИПа > (4.19)
где FB—проекция площади верхнего зеркала па вертикальную
плоскость,
кв—'Кип верхнего зеркала, определяемый по графикам
рис. 4.27. Амплитуда поля в круглом раскрыве верхнего
зеркала меняется по закону 1—Ki(p/a)2,
т]1 — кпд передачи энергии от нижнего к верхнему зеркалу,
определяемый по кривым (рис. 4.28),
т)2 — кпд передачи энергии от облучателя к нижнему зеркалу.
Обычно' т)2=0,84-0,9.
Рис. 4.27. Зависимость кип верхнего
зеркала от параметра х0
VаЬ
Рис. 4.28. Зависимость кпд передачи энергии от —— при спадении амплитуды
поля к краю нижнего эллипсоидального зеркала до 10 дб от максимального
значения
114
Глава 4
Рис. 4.29. Зависимость коэффициен-
та усиления перископической антен-
ны от высоты подвеса верхнего
зеркала:
/ — для нормальных размеров верх-
него зеркала (диаметр проекции —
3,2 м, ев=34 дб), 2 — для увеличен-
ных размеров верхнего зеркала
(диаметр проекции — 3,9 м, 80
•=34,7 дб)
На рис. 4.29 даны кривые, характеризующие коэффициент уси-
ления перископической антенны для РРЛ с аппаратурой Р-60/120,
от высоты подвеса верхнего зеркала.
Перископические антенны применяются при совместной работе
радиорелейных систем в диапазонах частот 2000 и 4000 Мгц. На
рис. 4.30 показана схема совмещающего устройства для систем
Р-600 и Р-60/120 [9].
4,9. СХЕМЫ ТРАКТОВ
Фидерные тракты применяются для соединения приемо-передаю-
щей аппаратуры с антеннами. В состав фидерного тракта, кроме
волноводов, входят: устройства для частотного и поляризационного
разделения стволов, ферритовые вентили, герметизирующие элемен-
ты, угловые и винтовые секции и др.
В диапазонах 4000, 6000 и 8000 Мгц фидерный тракт РРС может
выполняться из волноводов с прямоугольным, круглым или эллипти-
ческим сечением. В диапазоне 2000 Мгц в основном применяются
коаксиальные кабели и перископические антенные системы. В диа-
пазонах 8000 Мгц и 11 000 Мгц также могут применяться периско-
пические антенны.
Фидерный тракт для РПА с круглым волноводом. Схема рис. 4.31
применяется при использовании одной антенны для приема и пере-
дачи’с горизонтальной и вертикальной поляризацией поля.
Передатчики, работающие на частотах fi, fz, fs, А через поляри-
зационный фильтр, направляют в волновод круглого сечения волны
одной поляризации. Принимаемые сигналы на частотах f5j fe, fi, fs,
имеющие поляризацию, повернутую на 90°, через поляризационный
фильтр, направляются к приемникам. Для поворота плоскости по-
ляризации, т. е. для возбуждения в раскрыве антенны полей строго
вертикальной и строго горизонтальной поляризации, в нижнем конце
круглого волновода установлена секция с диэлектрической пласти-
ной ((корректор поляризации). Многократное использование антенно-
полноводного тракта ((одновременная работа нескольких стволов
Антенно-фидерные устройства
115
Селективная^ поверхность
Пенопласт
~ з& '
1600+2000пгц „
Рис. 4.30. Устройство сов-
мещения работы РРЛ в
диапазонах 1600-^2000
и 3400-7-3900 Мгц:
1 — селективная поверх-
ность, 2 — фильтр пог-
лощения сигнала в диа-
пазоне 34004-3900 Мгц,
3 — фильтр поглощения
2-й гармоники
связи) достигается тем, что в его нижнем конце устанавливаются
разделительные устройства, которые соединяются с поляризацион-
ным фильтром с помощью прямоугольного волновода или гибкого
волновода эллиптического сечения. Для согласования внешнего вол-
новодного тракта с устройствами для разделения стволов устанав-
ливаются ферритовые вентили. Если горизонтальные участки фидер-
ного тракта выполняются из гибких волноводов с эллиптическим се-
чением, то необходимое положение плоскостей поляризации дости-
гается путем вращения поляризационных фильтров. Корректоры по-
ляризации в этом случае устанавливать не следует.
Фидерный тракт для РПА с двумя волноводами прямоугольного
сечения. Схема, приведенная на рис. 4.32, применяется при исполь-
зовании одной антенны для приема и передачи с вертикальной и
горизонтальной поляризациями. Вместо волноводов прямоугольного
Антенна.
Антенна.
Согласующий переход
а ja Согласующий переход
Герметизирующий элемент
б/Круглый волновод
а-а
4
а
4.
Поляризационные
фильтры
2-2
Корректор поляризации
волновод прямоугольного
сечения
Устройство для разде-
ления в ч стволов PPG
д-6
а
Приемники
Антирезонансная поглощающая
нагрузка и водослив
Хи Передатчики
I6
Передатчики
.Герметизирующий
\й/ элемент
Корректор поляризации
Поляризационные фильтры
.Антирезонансное сопро-
/ ти Зление иводослив
/ / ]\рВолноводы прямоуголь-
Y 7 у ного или эллиптичес-
кого сечения
п д-д
si- Is ат е.
Приемники
в
Устройство для
разделения вч стволов РРС
Рис. 4.31. Схема тракта с волноводом круглого
сечения
Рис. 4.32. Схема тракта с двумя волноводами прямо-
угольного или эллиптического сечения
Г л а в й
АнТённд-фидёрныё устройства
117
-2
$2
_ Герметизирующий
элемент
" Поворотная секция
Прямоугольный волновод
. Антенна
' Согласующий переход
а-а
Y- циркулятор
$2 р / .Устройстводля
т// /разделения вч
стволов РРС
Передатчики
Переходная
секция
Приемники
Рис. 4.33. Схема
Широкополосный фильтр ~
низких или верхних частот
тракта с циркулятором
волновода.
сечения могут быть ис-
по ль з ов ан ы гибкие вол -
неводы эллиптического
сечения. Схема менее
экономична, чем приве-
денная на рис. 4.3L, так
как требует двойного ко-
личества волноводов.
Кроме того, при .двух
волноводах прямоуголь-
ного сечения увеличива-
ется ветровая нагрузка,
что вызывает необходи-
мость применения более
прочных башен.
Фидерный тракт для
РПА с одним волново-
дом прямоугольного се-
чения. Схема, приведен-
ная на рис. 4.33, приме-
няется, если прием и
передача осуществляются
н а одной поляр из ации
поля. Вместо волновода
прямоугольного, сечения
могут применяться гиб-
кие волноводы эллипти-
ческого сечения. Для
сопряжения неподвижно -
го во лноводного ' фидер а
с антенной применяется
поляризатор прямоуголь-
ного сечения, который,
по существу, является
поворотной секцией, поз-
воляющей установить не-
обходимый угол окручива:
Герметизирующим узлом в схеме рис. 4.33 является отрезок пря-
моугольного волновода с диэлектрической вставкой. В -нижнем
конце фидера для разделения принимаемых и излучаемых волн уста-
навливается Y- или фазовый циркуляторы. |Применяю,тся также ши-
рокополосные фильтры. Для разделения отдельных стволов приме-
няются частотные фильтры.
Для получения необходимого переходного затухания между ство-
лами приема и передачи в волновод тракта приема устанавлива-
ются широкополосные заградительные фильтры для частот передачи.
Фидерный тракт для двухзеркальной антенны. На рис. 4.34 пока-
заны две схемы фидерных трактов для двухзеркальной антенны. /При
волноводе круглого сечения для удобства вращения антенны в верх-
ней части целесообразно применить угловую секцию из круглого
волновода (рис. 4.34а). Для получения малого коэффициента от-
ражения от угловой секции и большой развязки между волнами
118
Глава 4
разной поляризации радиус изгиба должен быть достаточно боль-
шим (/?«1<04-<Ж). При двух волноводах прямоугольного сечения
b верхней части полезно установить два отрезка гибких волноводов
эллиптического сечения, что облегчит ориентировку антенны на дру-
г
Поляриза-
Передача
Прием
'Переход от зллипти
ческого к прямоуголь
ному сечению
Поляризационные
|\ фильтры
Прием
Передача
Рис. 4.34. Схемы трактов с двухзеркальной антенной:
а) с круглым волноводом, б) с двум*я прямоугольными волноводами и встав-
ками из гибких волноводов с эллиптическим сечением
с-с
Изгиб круглого
волновода
Г/
в-в
г-г
гую станцию (рис. 4.346). Остальные элементы фидерного тракта
такие же, как и в схемах 4.32, 4 33.
Фидерный тракт для совмещения работы двух радиорелейных
систем (34004-3900 Мгц и 56004-6200 Мгц). На схеме (рис. 4.35)
диапазон 156004-6200 Мгц вводится в фидерный тракт с помощью,
двух направленных ответвителей1). Если направленные ответвители
устанавливаются непосредственно около антенны, то по круглому
волноводу распространяются волны только диапазона 34004-3900 Мгц.
При установке направленных ответвителей в нижнем конце фидер-
ного тракта по круглому волноводу должны распространяться вол-
ны обоих диапазонов.
’) Совмещение радиорелейных систем в диапазонах 1600-4-2000 Мац и
3400-^-3900 Мгц описано в разд. 4.5.
Антенно-фидерные устройства
119
Рис. 4.35. Схема тракта для совместной работы РРЛ в диапазонах
3400-5-3900 Мгц и 5600-г6200 Мгц
4.10. ТРЕБОВАНИЯ К ПАРАМЕТРАМ ФИДЕРНЫХ ТРАКТОВ
1. Передача энергии должна производиться с достаточно боль-
шим коэффициентом полезного действия.
2. Не должно быть просачивания энергии через фланцевые соеди-
нения, иначе ухудшаются направленные свойства антенных уст-
ройств, что выражается в увеличении уровня боковых лепестков и
снижении переходного затухания .между приемными и передающими
трактами станций.
В. /Коэффициенты отражения от всех элементов антенно-волно-
водного тракта при частотной модуляции должны быть малы. Для
удовлетворения требований к уровню шумов нелинейных переходов
120
Глава 4
ПАРАМЕТРЫ
Тип волновода
Критическая
длина волны
Диапазон использования
%кр-2 а
26 < Чор > 1 >05 а
(в исключительных
случаях Ккор >1,01 а)
Для значений е0<0,86.
Антенно-фидерные устройства
121
Таблица 4.6
ВОЛНОВОДОВ
Рекомендуемые сечения волновода
для распространенных систем
Формулы для расчета коэффициентов
затухания
34004-3900 Мгц
а™ 58 мм,
5—25 мм;
6=»2 лмм
а=»72 мм',
5»34 мм',
t=*2 мм
56004-6200 Мгц
а=-40 мм;
£=20 мм;
fssl ,5 мм
а=4 8 мм;
Z?=«24 мм;
t—2 мм
^неп/м
w = 120л ом, ц — магнитная прони-
цаемость материала для цветных ме-
__7
таллов; ц =» 4л• 10 гн/м;
V — удельная проводимость среды, мо/м
34004-3900 Мгц (2 а«»70 мм;
(/=4 мм
5600-7-6200 Мгц (2 а=*46 мм;
(/=4 мм
34004-3900 Мгц
большая ось (внешний диаметр)
76 мм
малая ось (внешний диаметр)
47 мм
56004-6200 Мгц
большая ось (внешний диаметр)
55 мм
малая ось (внешний диаметр) 35 мм
“"•/'-(У
С1 /_*_? са
\ хкр/
X-------—-кр z---- . неп/м
Ф
сз
вспомогательние функции Ф.,, Ф„л,
Г 4АЧ
[Даны в табл. 4.10]
122
Глава 4
нужно добиваться наименьшего
значения произведения pipz, где
pi и рг — коэффициенты отраже-
ния от антенного и аппаратного
концов фидера соответственно. По
этой же причине коэффициент от-
ражения от фланцевых соединений
должен быть не более (0,2—
0,3)%, а от других элементов фи-
дера — |( 1—1,5)%.
4. Недопустимо распростране-
ние в фидерах волн высшего ти-
па, а также появление резонанс-
ных явлений на этих .волнах.
5. При круглых волноводах ко-
эффициент перекрестной поляри-
зации Т должен быть не более
—30 дб1).
6. Конструкция элементов вол-
новодного тракта должна исклю-
чать попадание влаги внутрь вол-
новода, так как влага вызывает
коррозию внутренних и контакт-
ных поверхностей волновода.
Рис. 4.36. К определению диапазо-
на работы прямоугольных, квад-
ратных и круглых волноводов
4.11. ВОЛНОВОДЫ ПРЯМОУГОЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ
ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ
В волноводах прямоугольного сечения используется основной тип
колебаний—• волна Ню. Диапазон использования волновода прямо-
угольного сечения может быть определен по графикам рис. 4.36
или данным табл. 4.6. В некоторых случаях при длинных фидерах
применяются волноводы повышенного сечения, для которых
Ег 90°
’) Т—20 1g----- , где ErQ —значение радиальной составляющей напря-
Бг9
женности электрического поля, соответствующей данной поляризации поля1,
£г90°— значение радиальной составляющей напряженности электрического
поля, ориентированной под углом 90° к данной поляризации поля.
Антенно-фидерные устройства
123
Акор =1,01 (волноводы сечением 24X48 мм в системе «Дружба»).
Волноводы изготавливаются в основном из металлов с большой
проводимостью — меди, латуни и алюминия. Волноводы из меди
и латуни обладают большой стабильностью коэффициента затухания
во времени. Практически коэффициент затухания в медных .волно-
водах выше теоретического затухания на 10—ili5%. Значения коэф-
фициентов проводимости разных 'Металлов и соответствующие зна-
чения глубины проникновения тока приведены в табл. 4.7.
Таблица 4.7
ХАРАКТЕРИСТИКИ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ ВОЛНОВОДОВ
Материал Проводимость 71), мо/м Глубина проникно- вения тока, мм
Медь чистая 5,8-107 1.1-10-3 1,41-1 0~3
Алюминий чистый 3,48-10’
Латунь с содержанием меди, % 96 4,07-10’ 1,31-10-3
90 2,52-10’ 1,67-10-3
80 1,88-10’ 1,92-10-3
70 1,65-10’ 2,07-10—3
60 1,51-10’ 2,11-10—3
Латунь твердотянутая с содержанием ме- ди 70% 1,22-10’ 2,4-1 0-3
Золото 4,1-10’ I ,3-ю—з
Свинец 0,454-10’ 3,9-10-3
Паладий 0,907-10’ 2,77-10—3
Серебро чистое 6,275-10’ 1 ,05-10—3
Олово 0,654-10’ 3,25-10-3
Никель 1,2-10’ 2,5-10—3
Мягкая сталь 0,74-10’ 3,06-10—3
’) При постоянном токе.
Таблица 4.8
СТАНДАРТНЫЕ РАЗМЕРЫ ТРУБ ДЛЯ ВОЛНОВОДОВ
Трубы тянутые прямоугольного сечения для волноводов Кривизна в обеих плоскос- тях и скручива- ние труб на 1 пог, мм Вес кг/м
размеры, мм
ширина, а | высота, в | толщина стенки, S
номи- нал допуск номи- нал допуск номи- нал допуск
28,5 ±0,08 12,6 ±0,08 1,5 ±0,15 2 1,16
35 ±0,10 15 ±0,1 1 ,5 ±0,15 2 1,4
4Р ±0,15 20 ±0,15 1,5 ±0,15 3 1,68
48 ±0,15 24 ±0,18 2 ±0,2 3 2,72
•58 ±0,15 25 ±0,15 2 ±0,2 3 3,0
72 ±0,2 34 ±0,18 2 ±0,2 4 3,78
72 ±0,2 34 ±0, 18 5 ±0,50 3 8,35
90 ±0,25 45 ±0,20 2 ±0,2 4 4,84
9 0 ±0,25 45 ±0,20 5 ±0,50 3 11,95
270 ±0,80 135 ±0,50 3 ±0,30 5 23,7
124
Глава 4
Для защиты внутренней поверхности медных и латунных волно-
водов от коррозии при близости РРС к .морю или химическому про-
изводству применяют специальные’лаки или краски с малой вели-
чиной диэлектрических потерь.
Промышленность выпускает волноводы строго определенных раз-
меров. В табл. 4.8 приведена выписка из проекта стандарта СССР
на волноводы прямоугольного сечения, которые применяются на
РРЛ. Эти волноводы, за исключением сечения 270X135, должны
изготавливаться из латуни Л-96.
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ
Фланцевые соединения. Применяют два типа фланцев.
1. Негерметизированные, которые используются для соединения
волноводов в аппаратуре и на участке фидерного тракта внутри
а &
Рис. 4 3/ Фланцевые соединения волноводов прямоугольного сечения
технического помещения. На рис. 4.37 показаны фланцы, рекомен-
дуемые для диапазонов 34004-3900 Мгц и 56004-6200Мгц. В табл. 4.9
даны их размеры. Для устранения утечки энергии между фланцами
устанавливают тонкие прокладки из бронзы, размеры которых соот-
Т а б л и ц а 4.9
ОСНОВНЫЕ РАЗМЕРЫ НЕГЕРМЕТИЗИ РОВ АННЫ X ФЛАНЦЕВЫХ
СОЕДИНЕНИЙ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ волноводов
ахб мм М ММ Lt мм А ММ А, мм а2 мм Примечание
40X20 78 58 6А±0’05 25±0’’5 46±0’15 Рис. 4 37 а
48X24 86 62 74±0.05 /±0,05 32±0’ 15 .„±0, 15 50±0-15 ,.,±0,15 >
5 8X25 96 63 84"с ’ 40 51 >
72X34 130 90 но*0-12 74±0.15 70±°.>5 Рис. 4. 37 б
Антенно-фидерные устройства
125
ветствуют размерам фланцев, а электрический контакт осуществляет-
ся с помощью пружинящих лепестков, расположенных по внутрен-
нему и внешнему периметрам.
2. Герметизированные (рис. 4.38), которые применяются на
участке фидерного тракта вне помещения. Металлическое кольцо
уплотняет резину и устраняет просачивание энергии из волновод-
ного соединения.
Рис. 4.38. Герметическое фланцевое соединение волноводов прямоугольного
сечения:
/ — прижимное металлическое кольцо, 2 — резиновые, кольца
Оба типа фланцев устанавливаются на волноводные трубы с по-
мощью серебряных припоев. Концы волноводов на протяжении 20—
30 мм калибруются, что позволяет получить разброс размеров в
пределах ±0,05 мм. Для получения соосности волноводов во флан-
цы вставляют калиброванные болты или шпильки. Для получения
хорошего контакта соприкасающиеся поверхности фланцев сереб-
рятся и покрываются тонким слоем паладия.
Установка фидерных трактов на башнях. Фидерные тракты про-
кладываются по мачтам или башням с помощью трех типов креп-
лений:
126
Глава 4
Рис. 4.39. Подвес волноводов с помощью пружин
Антенно-фидерные устройства
127
1. Верхнее жесткое крепление с винтовым механизмом для подъ-
ема и спуска фидера в пределах ±100 мм, что необходимо для
проведения профилактических работ в верхней части у антенны.
2. Проходная муфта, устанавливаемая через 5—7 м, для устра-
нения поперечных колебаний волноводов (образец конструкции по-
казан на рис. 4.47).
3. Пружинный подвес, устанавливаемый через 16—20 м, для про-
межуточного крепления фидера и обеспечения его перемещения при
изменении температуры (рис. 4.39).
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
Коэффициент затухания. На рис. 4.40а, б приведены расчетные
значения коэффициентов затухания в волноводах для РРЛ, работаю-
щих в диапазонах 34004-3900 Мгц и 5-6004-6200 Мгц. Там же даны
соответствующие значения экспериментальных коэффициентов для
волноводов без антикоррозийного покрытия (лак).
Коэффициент отражения от волноводов. Коэффициенты отраже-
ния от фланцевых соединений, конструкция которых показана на
рис. 4.38, не превышают значений 0,3%. Коэффициент отражения
от участка фидера, составленного только из прямолинейных
Рис. 4.40.» Параметры волноводов прямоугольного сечения из латуни марки Л-96:
а), б) коэффициент затухания, в) коэффициент отражения от фидерного трак-
та, г) неравномерность группового времени распространения
Глава 4
секций, обычно изменяется в пределах i2—3%. Эта величина практи-
чески не зависит от длины 'фидерного тракта, сечения волновода
и частотного диапазона работы. Данные о коэффициенте отражения
от фидерного тракта, собранного по схеме рис. 4.32, приведены на
рис. 4.40в.
Неравномерность группового времени распространения сигнала
по волноводам прямоугольного сечения при фидерных трактах, со-
бранных по схеме 4.32, обычно составляет 1—2 нсек. На рис. 4.40г
приведена зависимость этой неравномерности от- частоты, снятая на
уровне 70 Мгц на аппаратуре «Дружба». Длина передающего и при-
емного волноводов прямоугольного сечения 24X48 мм составляла
по ,110 м. Наблюдаемая неравномерность включает также влияние
гцриемо-передающей аппаратуры и устройств для разделения стволов.
Уровень мощности нелинейных продуктов (мнп). Нелинейные
продукты возникают в волноводе прямоугольного сечения при окис-
лении торцов и внутренней поверхности. Окисел является нелиней-
ным элементом. Особенно сильно коррозируют мягкие припои, ко-
торые легко разрушаются при температурных расширениях волно-
водов. При воздействии синусоидальных колебаний частотой fi и /2
двух радиорелейных передатчиков на нелинейный элемент возни-
кают комбинационные частоты, среди которых частота 2Д—fi, обя-
занная кубическому члену характеристики, попадает в спектр при-
ема, что создает помеху.
Наименьший уровень мнп получается при контактах из серебра,
наибольший—из алюминия, причем мнп зависит от величины кон-
тактного давления. Например, мнп в волноводе сечением 25x58 мм
в диапазоне 4000 Мгц при мощности передатчиков 4 вт получается
ниже —<140 дб, если применяются фланцы, которые соединяются
шестью болтами таким образом, что контактное давление равно
2 кг)мм2. При уменьшении контактного давления до 1,5 кг/Мм*
{четыре болта) уровень мнп повышается на 10 дб.
Источником мнп могут также явиться настроечные винты, уста-
навливаемые в волноводы для согласования. Винт с плохим кон-
тактом при вибрации волноводов дает уровень мнп до —90 дб от
уровня передатчика, что недопустимо.
4.12. ВОЛНОВОДЫ КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ
ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ВОЛНОВОДА
В волноводах круглого сечения используется основной тип ко-
лебаний — волна Диапазон использования волновода может
быть определен по графикам рис. 4.36 или по данным табл. 4.6.
Для диапазонов 4000 и 6000 Мгц с целью снижения коэффициента
затухания диаметр обычно выбирается таким, образом, чтобы на-
ряду с основной волной Нц было возможным распространение еще
одной волны типа £oi. Рекомендуемые сечения волноводов при до-
пущении распространения волны Ди для диапазонов 4000 и 6000 Мгц
даны в табл. 4.6. Для этих волноводов ка= я—2,7.
Ао
В диапазонах 8000 и .1/1000 Мгц потери энергии в волноводах
чрезмерно велики. Поэтому для снижения потерь сечение волновода
Антенно-фидерные устройства
129
относительно длины волны берется еще большим ((ка=6). Напри-
мер, волноводы при ка=§ и ХСр = 3,68 см имеют диаметр 70 Мм, и
в них, кроме основной волны Нц, будут распространяться волны
£оь Т/гь Яоь Е\\, /731-
КОНСТРУКЦИЯ
Круглые волноводы изготавливаются либо из меди марки М-3.
Возможно применение волноводов из биметалла.
Медные волноводы с диаметром 70 мм имеют толщину стенки
4 мм, длину секции 4500 мм. Эллиптичность поперечного сечения Л
составляет (1004-200) 10~3 мм 4). Биметаллические волноводы с диа-
метром 70 мм имеют в качестве внешней оболочки стальную трубу
толщиной 4 мм. Внутренняя труба — медная с толщиной стенки
^0,3 мм. Длина секций 5000 м. Биметаллические волноводы имеют
значительно меньшую эллиптичность А ^(20—30)-10~3 мм и кри-
визну, чем аналогичные по размеру медные волноводы.
Другим существенным преимуществом биметаллических волно-
водов является отсутствие относительного изменения длины при на-
греве или охлаждении, что позволяет жестко крепить волноводы на
стальных башнях и упростить конструкцию фидерного тракта.
Фланцевые соединения. Волноводы круглого сечения соединя-
ются фланцами, которые позволяют поворачивать одну секцию отно-
сительно другой на 1360°. На рис. 4.41 приведены конструкции гер-
метичных фланцевых соединений. Соосность в обеих конструкциях
обеспечивает стальная центрирующая муфта. На медный волновод
(рис. 4.41а) для установки центрирующей муфты и герметизирую-
щих прокладок привариваются фланцы с пазом, которые также
удерживают на волноводах стягивающие кольца.
На биметаллическом волноводе (рис. 4.416) стягивающие кольца
удерживаются благодаря разрезным кольцам.
Сборка фидерных трактов. Плоскость поляризации поля в круг-
лых медных волноводах неустойчива вследствие эллиптичности по-
перечного сечения. Угол поворота плоскости поляризации ф зави-
сит от ориентации вектора напряженности электрического поля на
входе волновода 9 (рис. 4.42) и величины Дф, зависящей от
Д — Дмакс—Дмин’
tg 2ф = tg 20 cos Дф, (4.20)
где 9 — угол между плоскостью поляризации поля на входе волно-
вода и осью х |(рис. 4.42),
ф— угол между плоскостью поляризации поля на выходе вол-
новода и осью х.
Зависимость Дф от Д для волноводов диаметром 46 мм и 70 мм
приведена на рис. 4.42а и 4.426.
Сборка фидерных трактов с большими значениями А |(Д=0,104-
4-0,2 мм) должна производиться так, чтобы исключался поворот
плоскости поляризации поля. Для этого на практике стыкуемые сек-
ции поворачиваются с помощью подвижных фланцев до положе-
*> 4 Дмакс ~ Дмин> где Дмакс’ Дмин ~ максимальный и минимальный
диаметры поперечного сечения.
5—339
130
Глава 4
ния, при котором коэффициент перекрестной поляризации поля по-
лучается минимальным. При этом осп эллипсов поперечных сечений
совпадают [4].
При сборке фидеров из точных биметаллических -волноводов,
когда Л -мало, -надобность во взаимной ориентации соседних секций
отпадает.
Рис. 4 41. Фланцевые соединения круглых:
а) медных, б) биметаллических волново-
дов; 1 — стягивающие кольца, 2 — центри-
рующая муфта, 3 — герметизирующие ре-
зиновые прокладки, 4 — фланец с пазом,
5 — разрезное кольцо
Антенно-фидерные устройства
131
Рис. 4.42. к повороту плоскости поляризации поля в круглом волноводе:
а) к пояснению ф-лы 4 20, б) в) разность фаз между волнами, поляризован-
ными вдоль осей поперечного сечения эллипса
УСТРАНЕНИЕ ВЛИЯНИЯ ВОЛН ВЫСШЕГО ТИПА
Устранение вредного влияния волны £Oi достигается путем уста-
новки в волновод вдоль его оси, где продольная составляющая
напряженности электрического поля Ez этой волны достигает наи-
большего значения, пластины из диэлектрика, покрытого слоем аква-
дага (0= 1004-200 мо/м), длиной ~300 'мм, шириной 4 мм. Она
в диапазоне 34004-3500 Мгц уменьшает мощность волны £Oi на
~15 дб, а волны Яи —на 0,14-0,2 дб. Пластина устанавливается в
волноводе с помощью вставки из пенопласта, имеющей форму чел-
нока (рис. 4.43). При объемном весе пенопласта 0,04—0,05 [марка
ПС-4] вставка не вызывает рассогласования волновода.
Эффективность подавления волны Eoi определяется при измере-
нии на промежуточной частоте неравно1мерности группового време-
5*
132
Глава 4
Рис. 4.43. Устройство для поглощения волны EOi:
1 — пенопласт, 2 — поглощающий материал
ни (распространения (т) сигнала1). При установке в волноводы
поглощающих пластин уменьшается неравномерность т, вызванная
попутным потоком энергии, 'обязанной волне £оь
Устранение вредного действия волн Я2ь и др. в волноводах
с большим значением ка, например ка~6, достигается путем ком-
бинации поглощающих пластин, располагаемых в местах .максималь-
ных значений составляющих напряженностей электрического поля
этих типов волн [4].
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
Коэффициент затухания энергии в волноводах круглого сечения
определяется по формуле, приведенной в табл. 4.6. На рис. 4.44
приведены типичные экспериментальные и расчетные зависимости
коэффициента затухания 0 от частоты для круглых волноводов,
применяемых на 1РРЛ.
Коэффициент отражения от фланцевых соединений круглых вол-
новодов не превышает 0,2%.
На рис. 4.45 приведены типичные зависимости коэффициента от-
ражения от фидерного тракта,, составленного только из прямолиней-
ных секций медного волновода круглого сечения. (Коэффициенты
отражения от концов фидерного тракта Pi и Р2 с учете,м коррек-
тора поляризации и поляризационных фильтров в нижнем конце
и герметизирующей вставки и антенны в верхнем конце достигают
величин 4—6%.
Коэффициент перекрестной поляризации. На рис. 4.44 приведены
типичные экспериментальные зависимости этого коэффициента от
частоты для круглых медных волноводов, применяемых в диапазо-
нах 34004-3900 Мгц и 56004-6200 Мгц. Эти фидеры собирались та-
ким образом, чтобы совпали оси эллипсов поперечных сечений от-
дельных секций.
г) Значительная неравномерность t получается тогда, когда для волны
2?oi волновод представляет собой резонансный контур, например, если эта вол-
на не излучается антенной.
Антенно-фидерные устройства
133
Рис. 4.44. Параметры волноводов круглого сечения для диапазонов
3400-5-3900 Мгц и 56004-6200 Мгц-.
Р (МВ); Р(БВ) — коэффициенты затухания в медных и биметаллических вол-
новодах, Т(МВ); Т(БВ) коэффициенты перекрестной поляризации в медных
и биметаллических волноводах
(Коэффициент перекрестной поляризации фидерных трактов, со-
ставленных из точных биметаллических волноводов диаметром 7'0
при произвольной сборке получается—(354-40) дб во всем диапа-
зоне частот (рис. 4.44).
4.13. ВОЛНОВОДЫ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО СЕЧЕНИЯ
КОНСТРУКЦИЯ
Волноводы эллиптического сечения представляют собой гибкие
полые трубы непрерывной длины без промежуточных фланцевых
соединений. Транспортируются волноводы в свернутом состоянии на
барабанах диаметром 1,54-2 м. Волноводы изготавливаются из меди
134
Глава 4
Рис. 4 45 Коэффициенты отражения от фидерного тракта:
а) длина фидера — 45 м, диаметр медного волновода — 70 мм; б) длина фи-
дера— 85 м, диаметр медного волновода—70 мм; в) длина фидера—95 м,
диаметр медного волновода — 46 мм
или алюминия. Медные волноводы для гибкости гофрируются. Шаг
гофра составляет (ОДЙ-—0,11.5) %Ср, глубина гофра ~0,05%Ср (рис. 4.46).
Тонкостенная медная или алюминиевая труба для защиты от по-
вреждения покрывается полиэтиленом. Медные волноводы имеют
несколько меньший коэффициент затухания, однако негофрировэн-
ные алюминиевые волноводы обладают большей однородностью. До-
стоинствами гибких волноводов являются быстрота развертывания,
простота монтажа и отсутствие фланцевых соединений.
При монтаже допускается изгиб волноводов в плоскости Е ра-
диусом ~20 а, а в плоскости Н ~40 \Ь |(значение а и b даны
в табл. 4.6).
Рис. 4.46. Гибкий волновод эллиптического сечения
Антенно-фидерные устройства
135
- Волноводы прокладываются по мачте или башне с помощью
крепления, показанного на |рис. 4.47, Прпсо единения волновода эл-
липтического сечения к стандартному волноводу прямоугольного
Рис. 4.47. Крепление эллиптического волновода:
/ — несущая вертикальная стальная трубка диаметром 114 мм, 2 — эллип-
тический волновод, 3 — резиновая втулка
Рис. 4.48. Соединение волновода прямоугольного сечения с волноводом
эллиптического сечения
сечения производится либо с помощью секций с плавным измене-
нием сечения от эллиптического к прямоугольному [длина переход-
ной секции (24-3)ХСр], либо с помощью конструкции, показанной
на рис. 4.48. В последнем случае для устранения рассогласования
•в стыке между эллиптическим и прямоугольным сечениями уста-
навливают настроечные винты.
136
Глава 4
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СЕЧЕНИЯ ВОЛНОВОДА И ДИАПАЗОНА
ЕГО РАБОТЫ
В эллиптических волноводах, как и в других волноводах, исполь-
зуется основная волна сНц поперечно-электрического типа. Вели-
чины осей должны выбираться таким образом, чтобы исключалось
распространение волн других типов sHn и cHot. Это достигается
Рис. 4.49. к расчету критических длин волн сНп\
sHn и cEqi', (s = л (a-f-Ь); 1—)2
при данном сечении 2а, если е>0,82. Критические волны Акр опре-
деляются по графикам рис. 4.49 или по формулам, приведенным
в табл. 4.6. Значения рсн u; Psh п и рсЕ 01 даны в табл. 4.10 '[14].
Для других е значения рп, т определяются по следующим форму-
лам с ошибкой не более 0,5%.
Волна сНи
рп = 0,8476е2 — 0,001 Зе3 + 0,0379е4 0 < е < 0,4
рп = — 0,0064е + 0,8837е2 — 0,0696е3 + 0,820е4 0,4^е<1
s//n
ри = _0,0018е + 0,8974е2 —0,Зб79е3 + 1,612е< 0,05<е<0,50
Антенно-фидерные устройства
137
Т аблица 4.10
ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ
е» рсЯп ^01 Ф Ф С2 Ф с»
0,65 0,3648 0,6037 0,8326 4,9949 1,8544 3,4726
0,66 0,3763 0,6361 0,8709 4,7796 1,7904 3,3566
0,68 0,3999 0,6704 0,9535 4,4866 1,6725 3,1371
0,70 0,4244 0,7872 1,0455 4,0371 1,5508 2,6392
0,72 0,4496 0,8789 1,1487 3,7215 1,4771 2,7421
0,74 0,4756 0,9845 1,2654 3,4344 1,3911 2,5608
0,76 0,5024 1,1074 1,3989 3, 1770 1,3164 2,3899
’ 0,78 0,5300 1,2521 1,5535 2,9433 1,2484 2,2267
0,80 0,5684 Г, 4247 1,7353 2,7300 1 ,800 2,0698
0,82 0,5877 1,6344 1,9530 2,5348 I , 135 1,9178
0,84 0,6177 1,8943 2,2196 2,3546 1,0855 1,7687
0,85 0,6331 2,0492 2,3773 2,1131 0,8595 1,6537
• ри.= — 0,1483 — 1,082 le + 1,0829е2 + 0,3493/1 — е
0,5<е<0,95
сЕ
р01= — 0,0016е+ 1,488в2 — 0,314^ + 1,425е< 0,05<е<0,50
р01 = — 0,222 — 0,728е + 1,308еа + 0,341/1—е 0,5<е<0,95
Диапазон использования волноводов с эллиптическим сечением и
рекомендуемые сечения приведены в табл. 4.6.
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
Коэффициент затухания энергии в волноводах эллиптического се-
чения определяется по формуле, приведенной в табл. 4.6. Значения
вспомогательных функций ФСр ФСг> ФСа, необходимые для расчета,
даны в табл. 4Л0.
На рис. 4.50 приведены расчетные значения коэффициентов за-
тухания в гибких волноводах для систем, работающих в диапазо-
нах 4000 Мгц и 6000 Мгц. Для медных эллиптических волноводов
реальные значения коэффициентов затухания превышают расчетные
на 0,54-0,7 дб.
Коэффициент отражения от волновода эллиптического сечения,
нагруженного на конце на согласованное сопротивление, изменяется
в пределах 1—3°/0 |(р.ис. 4.50в). Средний коэффициент отражения от
распределенных по длине неоднородностей достигает 2%. Отдель-
ные максимальные значения достигают 5—6%.
(Коэффициент отражения от устройства для присоединения к стан-
дартному волноводу прямоугольного сечения меняется в преде-
лах 1—1,5%.
Неравномерность группового времени распространения сигнала.
Типичная зависимость т от частоты, снятая на уровне .70 Мгц на
аппаратуре «Дружба» при длинах передающего и приемного волно-
водов по 110 ри, приведена на рис. 4.50 г.
138
Глава 4
Рис. 4.50. Параметры волноводов эллиптического сечения:
а), б) расчетные кривые затухания, в) типичная экспериментальная кри-
вая коэффициента отражения от эллиптического волновода, г) кривая не-
равномерности группового времени распространения сигнала
4.14. ЭЛЕМЕНТЫ ФИДЕРНОГО ТРАКТА
ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ФИЛЬТРЫ
Поляризационные фильтры (ПФ) применяются для возбужде-
ния волновода круглого сечения на волне Нц |(рис. 4.51). Для дна-
Антенно-фидерные устройстве
139
пазона 4000 Мгц ПФ имеет внутреннее сечение диаметром 70 мм, а
диапазона 6000 Мгц — 43 мм. Волноводы прямоугольного сечения
имеют размеры 25X5'8 мм и 15Xi35 мм соответственно. Пластина 1
в прямоугольном волноводе обеспечивает направление энергии в
волноводе от передатчиков в сторону антенны и передачу прини-
маемой энергии к приемникам. Согласование волновода прямоуголь-
ного сечения с круглым волноводом достигается установкой в щели
согласующих диафрагм 2 я штыря 3. |Винт 4 обеспечивает согласо-
вание для проходящей волны Ё2. Для возбуждения двух волн с
взаимно перпендикулярной поляризацией поля устанавливают два
ПФ, развернутых на 90° (рис. 4.52)'. Для устранения в АФТ резо-
а) б)
Рис. 4.52. К конструктивному выполнению ан-
тенно-фидерного тракта:
а) два волновода прямоугольного сечения,
б) один волновод прямоугольного сечения; 1 —
.упорный согласующий переход, 2 — переходная
секция от квадратного к круглому сечению,
3 — герметизирующая вставка круглого сече-
ния, 4 — корректор поляризации, 5 — волновод-
ные изгибы, 6 — антирезонансная нагрузка,
7 — переходная секция от квадратного к пря-
моугольному сечению, 8 — герметизирующая
. вставка прямоугольного сечения
140
Глава 4
нансных явлений в нижнем конце ПФ устанавливается поглощающая
нагрузка 6, которая не влияет на затухание тракта.
ПФ имеют следующие параметры:
коэффициент отражения от прямоуголь-
ного плеча........................., 24-2,5%
переходное затухание между двумя ПФ,
развернутыми на угол 90° .... 304-35 дб
потери энергии.........................0,14-0,2 дб
ПОЛЯРИЗАТОР КРУГЛОГО СЕЧЕНИЯ
Поляризатор круглого -сечения (корректор поляризации) приме-
няется для поворота плоскости поляризации волн в круглом вол-
новоде.
Поляризатор для узкополосных систем представляет собой волно-
вод с диэлектрической пластиной ((рис. 4.53). В качестве диэлектри-
ка обычно применяется фторопласт с 8=2-4-12,1 и tg,<p=2,5-il0“4.
Принцип действия поляризатора, следующий. В общем случае
вектор напряженности электрического поля Е является суммой двух
перпендикулярных век-
торов Ei и Е2, один из
Рис. 4.53. Общий вид корректора поляри-
зации с диэлектрической пластиной:
1 — волновод, 2 — пластина из диэлектрика
которых параллелен
плоскости диэлектричес-
кой пластины, другой —
перпендикулярен. При
соответствующей дли-
не и форме пластины
сдвиг фазы поля со-
ставляющей парал-
лельной плоскости пла-
стины превышает фазу
поля другой составляю-
щей на ф=180°. При
ф=180° вектор Ei ме-
няет свое направление,
в результате чего плос-
кость поляризации поля
на выходе поляризато-
ра поворачивается на
20, где 0 — угловое положение плоскости поляризации на входе
поляризатора. При вращении пластины поворачивается плоскость
поляризации вектора Е на угол от 0, когда пластина нормальна век-
тору Е, до 90°, когда образует угол 45° с направлением вектора Е.
Равенство ф = 180° сохраняется лишь в узкой полосе частот. При
ф=/= 18<0о угол поворота суммарного вектора на выходе поляризатора
является частотнозависимой величиной, что приводит к эллиптичес-
кой поляризации поля.
Поляризатор для широкополосных систем представляет собой
устройство, в котором наряду с диэлектрической пластиной имеются
металлические пластины [12] )(.рис. 4.54). Фазовый сдвиг между
ортогональными составляющими поля, создаваемый диэлектрической
пластиной, с ростом частоты возрастает, в то время как фазовый
Антенно-фидерные устройства
141
сдвиг, создаваемый металлическими пластинами, с ростом частоты
убывает. Подбором размеров диэлектрической и металлических пла-
стин устраняется дисперсия фазового сдвига в широкой полосе ча-
стот. Металлодиэлектрический поляризатор позволяет уменьшить
вредное действие- эллиптической поляризации.
Рис. 4.54. Корректор поляризации с металлодиэлектрической пластиной
(размеры показаны для диапазона 5600 -—6200 Мгц)
Металлодиэлектрический поляризатор имеет:
коэффициент эллиптической поляризации
при- любом повороте .вектора поля Е
коэффициент отражения при соответству-
ющих скосах на металлической и ди-
электрической пластинах .
коэ ффицие нт за тух ани я...........
(304-32) дб
(2-4-12,5) %
(0,14-0,2) дб
УНИВЕРСАЛЬНАЯ ПОВОРОТНАЯ СЕКЦИЯ
Поворотная секция применяется для поворота плоскости поляри-
зации волны в антенне. Она представляет собой последовательное
соединение нескольких соосных отрезков волновода длиной ZB/4 и
повернутых друг относительно друга на угол 5—10°. 'Конструкция
поворотной секции показана на рис. 4.55. Для защиты от влаги она
Рис. 4.55. Универсальная поворотная секция:
а) общий вид, б) вид сверху
142
Глава 4
снабжается герметичным экраном. Благодаря компенсации неодно-
родностей, возникающих при повороте отдельных секций длиной
Хв/4, поворотная секция хорошо согласуется с волноводным трак-
том. При повороте плоскости поляризации от 0 до 45° в полосе ча-
стот ±15% от несущей коэффициент отражения меняется в преде-
лах (1-4-1,5) %.
ФЕРРИТОВЫЕ ВЕНТИЛИ
Ферритовые вентили (ФВ) применяются для устранения вредного
действия отраженных волн, возникающих при включении в фидер-
ный тракт недостаточно хорошо согласованных элементов. (Конст-
руктивно вентиль представляет собой отрезок прямоугольного вол-
новода с толстой ферритовой пластиной, покрытой с одной стороны
поглощающим слоем1). На волноводе установлен постоянный маг-
нит, создающий поперечное магнитное поле |(рис. 4.56а). При опре-
деленных свойствах феррита и определенной величине постоянного
магнитного поля структура электрического поля в поперечном сече-
Рис. 4.56. Ферритовый вентиль со смещением поля:
а) принципиальное устройство: / — феррит, 2 — диэлектрическая подложка,
3 — поглощающая пленка; б) распределение напряженности электрического
поля: / — прямая волна, 2 — обратная волна
нии изменяется таким образом, что для прямой волны электриче-
ское поле у феррита равно нулю, а для отраженной волны оно
имеет максимальное значение. При наличии поглощающего слоя
феррит приобретает вентильные свойства и обратная волна' затухает
в этом слое |(рис. 4.566). Ферритовый вентиль для диапазона
3400-4-3'960 Мгц имеет потери для прямой волны 0,2-4-0,3 дб, а для
обратной волны—порядка 20 дб. Собственный коэффициент отра-
жения р<2%.
9 Здесь рассматривается вентиль, использующий эффект смещения поля.
Другой тип вентиля — резонансный — имеет большие прямые потери и силь-
ную зависимость параметров от величины постоянного поля.
Антенно-фидерные устройства
143
y-ЦИРКУЛЯТОР
-Он представляет собой волн сводный тройник с намагниченным
ферритовым стержнем, установленным в центре разветвления. Один
из вариантов циркулятора показан на рис. 4.57. Тройник с ферри-
товым стержнем разделяет волны по направлению при условии сог-
ласования всех его плеч, т. е. если коэффициенты отражения по на-
пряжению в каналах 1, 2, 3 равны нулю (рц=р22 = Рзз = 0).В иде-
альном случае при полном согласовании плеч энергия передатчика
(плечо 5) полностью переходит в антенну (плечо /), а принимаемая
из антенны энергия полностью переходит в волновод приемника
(плечо 2), т. е. коэффициенты передачи 512=52з = 531=4; £21 = 532 =
= 51з = 0.
144
Глава 4
Для расширения диапазона .использования по согласованию и пе-
реходному затуханию ферритовый стержень окружают диэлектри-
ческой втулкой. (Втулка выполняется из материала с относительной
диэлектрической проницаемостью 2,24-6,0. Она может иметь ци-
линдрическую или треугольную форму .(призма). Диаметр феррито-
вого стержня и размеры диэлектрической втулки соответствующим
образом подбираются. (Подмагничивающее поле выбирается такой
величины, при которой имеет место достаточная температурная ста-
бильность феррита. (Применение диэлектрической втулки также спо-
собствует стабилизации характеристик циркулятора при изменении
температуры. Циркулятор для диапазона 6000 Мгц, конструкция ко-
торого показана на рис. 4.57, имеет параметры, характеризуемые
графиками на том же рисунке. Малые потери достигаются при при-
менении иттриевых ферритов.
Ферриты обладают нелинейными свойствами, поэтому необхо-
димо, чтобы уровень мощности нелинейных продуктов был мал.
В данном случае при подключении к одному .плечу двух передат-
чиков Р=10 вт мнп, обязанная кубическому члену характеристики,
получается ниже уровня —440 дб.
ФАЗОВЫЙ циркулятор
Он применяется для разделения принимаемых и передаваемых
волн по направлению .(рис. 4.58). Конструктивно фазовый циркуля-
тор устроен следующим образом. (Волновод' прямоугольного сечения
1, идущий от антенны, подключается к плечу Н двойного тройника
А, боковые плечи которого волноводами прямоугольного сечения
3 и 4 соединяются с двойным тройником Б *) |(рис. 4.58в). В ветви
4 помещен гиратор — фазовращатель (ферритовое устройство), ра-
ботающий на принципе смещения электрического поля. Гиратор вно-
сит сдвиг фазы на 180° в волну, распространяющуюся в сторону ан-
тенны. От двойного тройника Б идут два канала: первый к волно-
воду 5, к которому через систему разделительных устройств присое-
диняются приемники, а второй к волноводу 6, который также через
систему разделительных устройств направляется к передатчикам.
В волновод 5 попадает только энергия, распространяющаяся от
антенны в виде синфазных волн по ветвям 3 и 4. Синфазные волны
не попадают в волновод 5. (Волны, идущие от передатчика, после
прохождения через ветви 3 и 4 с учетом сдвига по фазе 180° на-
правляются через двойной волноводный тройник А в волновод 1,
направляющий эту энергию к антенне. Волны, идущие от передат-
чиков, не попадают в тракт приемников, так как плечи волновод-
ного моста 5 (Н) и 6 (Е) развязаны. Сдвиг фазы в гираторе
зависит от частоты и от температуры, что ухудшает частотную ха-
рактеристику. При установке двух гираторов со сдвигом фазы 90°,
как показано на рис. 4.586, и при линейном фазовращателе 7 (90°)
сдвиг фазы 480° .можно* удержать практически .независимо от тем-
пературы и частоты. Устройство (рис. 4.586) позволяет получить
переходное затухание между плечами передачи и приема >30 дб.
’) См. также разд. 4.19.
Антенно-фидерные устройства
145
Коэффициент отражения в полосе 250 Мгц от плеч 5 и 6 составляет
2—2,5%. Потери энергии <0,2 дб.
Общим недостатком обоих типов циркуляторов является то, что
они требуют повышенной однородности волноводного тракта. При
наличии неоднородностей в волноводе волна, идущая от -передат-
чика к антенне, частично отражается. Отраженная волна совпадает
а)
Рис. 4.58.
Передатчик
Нагрузка
Приемник
Фазовый циркуля-
тор:
без температурной
а) схема __________
коррекции, б) схема с тем-
пературной коррекцией,
в) двойной волноводный мост
I Приемник
Передатчик
Нагрузка
по направлению распространения с принимаемой волной и в силу
свойств циркулятора попадет в волноводный тракт приема1, что
ухудшает переходное затухание -между трактами приема и пере-
дачи. (Вместо циркулятора для разделения частот передачи и приема
применяются также широкополосные фильтры.
ВОЛНОВОДНЫЕ ИЗГИБЫ И ВОЛНОВОДНЫЕ СКРУТКИ
Эти элементы позволяют менять направление фидера. Изгибы
бывают в плоскости Е и в плоскости Н. Радиус изгибов может
быть относительно большим При малых радиусах
для изготовления изгибов применяется штамповка или прецезионное
литье. Одна из возможных конструкций штампов-анных изгибов по-
казана на рис. 4.59. Жесткое соединение фланцев обеспечивает боль-
шую механическую прочность изгиба. Коэффициент отражецця от
146
Глава 4
.изгибов, показанных на рис. 4.59, в диапазоне 54004-6200 Мгц
.меньше '1,5%.
Волноводные скрутки изготавливаются из волноводных труб пря-
моугольного сечения. Для получения малого коэффициента отра-
жения длина волновода, на котором производится скрутка, должна
быть достаточно большой. Для радиорелейных систем диапазона
Рис. 4.59. Изгибы волновода прямоугольного сечения:
а) изгиб в плоскости Е, б) изгиб в плоскости Н
4000 Мгц и 6000 Мгц длина должна быть не менее 500 мм. При
этом коэффициент отражения не будет превышать 1,5% при угле
попорота выходного отверстия по отношению к входному отвер-
стию волновода, равном 90°. Для удобства изготовления волновод-
ные скрутки имеют стандартные углы поворота .30°, 45° и 90°. Для
промежуточных значений целесообразно применить универсальную
поворотную секцию, которая позволяет осуществить плавную скрут-
ку волновода на любой угол в пределах от 0 до 90° с малым коэф-
фициентом отражения.
ВОЛНОВОДНЫЕ ПЕРЕХОДЫ
Переход от волноводов квадратного сечения к волноводам круг-
лого сечения осуществляется с помощью секции, показанной на
рис. 4.60. Переходные секции изготавливаются путем гальваническо-
Рис. 4.60. Волноводная переходная сек-
ция от квадратного к круглому сече-
цию
го наращивания меди на сталь-
ную оправку, изготовленную с
весьма высокой точностью.
При большой длине пере-
ходные секции хорошо согла-
суются с фидерным трактом в
широком диапазоне частот, на-
пример при длине (44-5)^ ко-
эффициент отражения состав-
ляет (14-1,5)%. Коэффициент
перекрестной поляризации —
(354-40) дб.
Антенно-фидерные устройства
147
ГЕРМЕТИЗИРУЮЩИЕ УЗЛЫ
Для отделения иегер метизиров анной аппаратуры от герметизи-
рованного волновода тракта применяются герметизирующие вставки
прямоугольного сечения ,(рие. 4.61). В качестве герметизирующего
Рис. 4.61. Герметизирующие узлы для волноводов:
а) прямоугольного и б) круглого сечений; 1 — водослив,
2 — подогрев, 3 — герметизирующая вставка из пенопла-
ста, 4 — прижимное металлическое кольцо, 5 — резиновое
кольцо, 6 — водосборник, 7 — штуцер для сухого воздуха
148
f* л а в a 4
элемента применяются прочные пленки, которые вставляются меж-
ду фланцами, или плотный пенопласт с объемным весом 0,14-0,15,
приклеиваемый к металлу эпоксидной смолой1). Для устранения
рассогласования волноводного тракта пенопласт выполняется в ви-
де клина. Для стока воды из волновода в узкой стене прорезана
поперечная .щель, к которой присоединяется водосборник. Если гер-
метизируются и находятся под избыточным давлением осушенного
воздуха только' волноводы, то для изоляции антенны наверху
(рис. 4.52а) устанавливают герметизирующую вставку из волно-
вода круглого- сечения i(4.616). Применяются также герметизирую-
щие вставки .прямоугольного сечения |(рис. 4.526). В герметизирую-
щих вставках предусмотрены отверстия, из которых вытекает вода
из антенны. Сток воды проходит через специальные трубки, снаб-
женные нагревательными элементами для устранения льда в зимнее
время года. Мощность подогрева — 50 вт при напряжении 36 в.
'Герметизирующие волноводные устройства при «применении ма-
териалов с малым 8 хорошо согласуются с трактам (р<1,5%). По-
тери энергии— (0,14-0,2) дб.
4.15. ГЕРМЕТИЗАЦИЯ АНТЕННО-ФИДЕРНОГО ТРАКТА
При попадании влаги внутрь фидерного тракта увеличиваются
потери энергии, поэтому весь тракт должен быть герметизирован
и находится под избыточным давлением воздуха. Воздух, нагне-
таемый в волновод, предварительно осушается, так как в против-
ном случае из-за разницы температуры стенок волновода и воздуха
из последнего происходят выпадание влаги и осаждение ее на стен-
ках волновода. Часто антенна также наполняется осушенным воз-
духом. Для создания избыточного давления осушенного воздуха
применяются автоматические компрессоры—дегидраторы, на вы-
ходе которых установлены осушительные камеры. Избыточное давле-
ние осушенного воздуха в волноводах не должно превышать 0,2—
0,5 атм, так как волноводные трубы прямоугольного сечения плохо
выдерживают большие перепады давления. При «больших давлениях
возможен прогиб стенок, что приводит к изменению волнового
сопротивления. В дегидраторе имеется редуктор, который позволяет
устанавливать давление воздуха в нужных пределах (0,24-0,5 атм),
причем это давление поддерживается автоматически. При герметиза-
ции антенны и наполнении ее сухим воздухом избыточное давление
не должно превышать 0,01 атм, так как при больших давлениях
происходят деформация антенны и разрыв диэлектрической крышки.
Для автоматического поддержания малого давления (^0,02 атм)
применяется схема, показанная на рис. 4.62. На выходе дегидрато-
ра (Д) имеется воздухосборник (ВС) емкостью 100 л для резерва
осушенного воздуха под давлением 2,5 атм. Схема работает сле-
дующим образом. Воздух из атмосферы после осушки поступает
в воздухосборник под давлением 2,5 атм, после чего дегидратор
автоматически выключается. Включение дегидратора происходит при
’) Эпоксидная смола наносится на слой лака, предварительно нанесен-
ный на поверхность волновода. Такая технология предохраняет смолу от раз-
рушения, возникающего из-за различия-температурных коэффициентов смолы
и меди.
Антенно-фидерные устройства
149
снижении давления в воздухосборнике до 1,3—1,4 атм,. Из воздухо-
сборника воздух через дополнительный редуктор (Р) поступает к
входному клапану (ВК) регулятора давления. Входной клапан свя-
зан с фидерным трактом (А). Другой волновод \(Б) присоединяется
через дополнительный воздухопровод к выпускному клапану (ВК).
При падении давления воздуха сигналы от датчика давления (ДД)
Рис. 4.62. Схема для автоматического поддержания избыточного давления воз-
духа в фидерных трактах:
а) тракт с двумя прямоугольными волноводами, б) тракт с волноводом круг-
лого сечения
и схемы управления (СУ) открывают входной клапан. При увели-
чении давления воздуха открывается выпускной клапан. На рис. 4.62,
кроме схемы устройства для автоматического поддержания давления
воздуха, показана трассировка воздухопроводов к волноводам. При
фидерном тракте с волноводами круглого сечения у антенн, как
это показано на рис. 4.626, должен устанавливаться воздухопро-
вод (СС).
4.16. ФИЛЬТРЫ СВЧ. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Устройства сложения и разделения свч стволов радиорелейных
систем основываются на применении полосовых или режекторных
фильтров. Они также применяются в приемной и передающей аппа-
ратуре |[13, 14]1). Полосовые фильтры обеспечивают пропускание,
а режекторные — отражение сигналов в определенной полосе частот.
В диапазоне свч фильтры изготавливаются из волноводов.
Фильтры имеют следующие характеристики:
’) В настоящем разделе рассматриваются фильтры свч, применяемые в
системах типа Р-600 и «Восход».
150
Глава 4
il. Амплиту дно-частотную .(АЧХ), которая определяет завися
мость от частоты отношения амплитуд поля на выходе и входе
фильтра 7((со).
2. (Вносимое затухание (Ь), определяемое отношением квадратов
амплитуд поля на входе и выходе, дб.
3. Коэффициент бегущей волны (кбв), характеризующий согла-
сование фильтра с волноводом в полосе пропускания.
4. Фазовую характеристику полосового фильтра1):
Jm Т (со)
Ф = arc tg ------—
6 Re Г (со)
(4.21)
Линейность фазовой хара1кте|ристики определяется неравномерно-
стью группового времени запаздывания
_дФ_ дФ
д со д юдй=о
4,17. ПОЛОСОВЫЕ ФИЛЬТРЫ
Общая характеристика. Основным элементом полосового фильт-
ра является объемный резонатор, наиболее просто образуемый из
двух диафрагм, которые носят индуктивный или емкостный харак-
тер. Электрическая .длина резонатора должна быть кратна полови-
не волны. Фильтры выполняются или с расстоянием между отдель-
ными резонаторами, кратным нечетному числу четвертей волны
(четвертьволновая связь), или с непосредственной связью между от-
дельными резонаторами. В первом случае число включаемых в вол-
новод неоднородностей составляет 2m, во втором — т+1.
Два характерных типа АЧХ полосового фильтра приведены на
рис. 4.63.
Рис. 4.63. Амплитудно-частотные характеристики полосового фильтра:
а) фильтр с чебышевской характеристикой, б) фильтр с максимально плоской
характеристикой
’) Фазовая характеристика режекторного фильтра определяется из ком-
плексного выражения коэффициента отра‘жения.
Антенно-фидерные устройства
151
Вносимое затухание фильтра с максимально плоской характери-
стикой
I рп I2 / Д f \2m"]
ь=10lg [’+4Ж) И (4-22)
где т — число резонаторов,
|ро |—допустимый коэффициент отражения в полосе пропус-
кания,
Д/— .расстройка по (частоте,
Д/р0 — половина ширины полосы, в пределах которой коэффи-
циент отражения не превышает величины ро.
Af
Зависимости величин b от —------- при различных значениях р0
А/ р о
и т приведены на рис. 4.64.
Рис. 4.64. Зависимость затухания, вносимого полосовым фильтром с макси-
мально плоской характеристикой, от —
Модуль коэффициента отражения от полосового фильтра с мак-
симально плоской характеристикой
|р| =
I Ро 1
(1 — |Ро Iя)1
1.ррГ_.__
+ 1 — |Ро I2 ^Р..
kf \ 2ml 1/2
(4.23)
152
Глава 4
(Вносимое затухание фильтра с характеристикой чебышевского
типа
Рис. 4.65. Зависимость затухания, вносимого полосовым фильтром с чебы-
шевской характеристикой от д^
Д/
Зависимости величины b от — при различных значениях р0
Д/Р о
и т показаны на рис. 4.65. Модуль коэффициента отражения п|ри
чебышевской характеристике
I До I Т ( Д/ \
г.,, ipoi2 r2PzYl1/2
L + i-iPoia m\*fp.Л
(4.25)
|При расчетах вносимого затухания по ф-лам (4.212) и ,(4.24) не-
обходимо ввести поправку Ь' по кривым, приведенным на рис. 4.66.
Поправка вызывается изменением проводимости диафрагмы волн о-
Антенно-фидерные устройства
153
водного резонатора ,и дисперсией при распространении волны по
волноводу.
Неравномерность группового времени запаздывания т .как функ-
ция от Д//Д|/р0 для полосовых фильтров с максимально плоской и
чебышевской характеристиками представлена на рис. 4.67.
В радиорелейных системах Р-600М, Р-600МВ, «Восход» приме-
няются фильтры .с диафрагмами в виде решетки из параллельных
стержней. Такая диафрагма представляет собой индуктивную про-
Рис. 4 66. Зависимость дополнительного затухания, вносимого волноводным
Д f
полосовым фильтром, от — при индуктивных диафрагмах
f.
водимость. Стержни одной диафрагмы имеют одинаковые диаметры
и располагаются на равных расстояниях относительно узких стенок
волновода и друг друга. Схема пятизвенного полосового фильтра с
четвертьволновой и непосредственной связью показана на рис. 4.68.
Методика расчета параметров фильтров рассмотрена в моно-
графии [13].
Параметры фильтра с четвертьволновой связью между резона-
торами (Р-600М). Полосовой фильтр на волноводе сечением 25X
Х58 мм с максимально плоской - АЧХ в полосе пропускания Afp0 =
= 10 Мгц (резонансная частота настройки fo = 36Ol Мгц, ко = 8,33 см)
должен иметь коэффициент отражения не более 2%. При расстрой-
ке ,&fb =58 Мгц вносимое затухание должно быть не менее 38 дб.
Согласно расчету фильтр должен быть пятизвенным (т = 5), а наг-
руженная добротность фильтра Оф = 82,57. Нагруженные добротно-
сти отдельных резонаторов с учетом длины соединительных волно-
154
Глава 4
Рис 4 67. К определению группового времени
запаздывания в полосовых фильтрах от ---—
AfPo
а) фильтр с максимально плоской характе-
ристикой, б) фильтр с чебышевской характе-
ристикой
водов равны: 01=05=24,705; 02 = 04 = 65,18; 03 = 8О,95. Значения диа-
метров штырей d, длин резонаторов /, числа штырей п приведены
в табл. 4.11.
Расстояние между резонаторами 112 = = 22,18 мм, /23 = /45 =
= 24,12'6 мм.
Антенно-фидерные устройства
155
Рис. 4.68. Пятизвенный полосовой фильтр:
а) резонатор полосового фильтра, б) схема фильтра с четвертьволновой связью,
в) схема фильтра с непосредственной связью
Таблица 4.11
РАЗМЕРЫ ПОЛОСОВОГО ФИЛЬТРА С ЧЕТВЕРТЬВОЛНОВОЙ СВЯЗЬЮ
Номер резона- тора d/a d/мм п 1, мм
1,5 0,0235 1,22 2 Z1=Z5=50,32
2,4 0,0245 1,37 3 Z2==Z4=53,88
3 0,0278 1,61 3 G=54,49
Зависимость вносимого затухания b (ф-ла 4.22), кбв =------ и
„ 1 + |р|
группового времени запаздывания т от А/ даны на рис. 4.69а.
Параметры фильтра с непосредственной связью между резона-
торами («Восход»). Полосовой фильтр на волноводе сечением 25X
Х'58 мм с АЧХ, .определяемой полиномом Чебышева, в полосе про-
пускания Afpo = ±'15 Мгц должен иметь .коэффициент отражения не
более /70 = 0,01. Вносимое затухание при расстройке &\fbo =56 Мгц
должно быть не менее 35 дб. Резонансная частота настройки fo =
= 3618,5 Мгц (Л0 = 8,29 см). Расчет дает, что фильтр должен
быть пятизвенным. Нагруженные добротности резонаторов 01 = 05 =
= 29,418; 02 = 04=|63,7; 03 = 74,05. Модули (коэффициентов отражения
от диафрагм резонаторов фильтра с четвертьволновой связью |/?i| =
= |р51=0,9017; |р2| = |р4| =0,9151'15; |/ъ| =0,9588.
Модули коэффициентов отражения от диафрагм резонаторов с
непосредственной связью |pi2| = IР451 =0,9974; |р2з| = |рз4, =0,9989.
Коэффициенты отражения от первой и последней диаграмм р.ав-
ны 0,9017. Расстояния между диафрагмами /12 = 58,798; /23 = 52,099;
Рис. 4.69. Расчетные характеристики пятизвенного полосового фильтра:
а) с максимально плоской характеристикой, б) с чебышевской характеристикой
/34 = 59,244. Проводимости диафрагм и диаметры штырей приведены
в табл. 4.12.
Таблица 4.12
РАЗМЕРЫ ПОЛОСОВОГО ФИЛЬТРА С
НЕПОСРЕДСТВЕННОЙ СВЯЗЬЮ
Номера диафрагм Число стер- жней п (В) d,MM
1,6 2 4,172 1,62
2,5 4 27,7 2,9
3,4 4 42,7 3,82
Зависимость кбв фильтра, Ь и т от Af даны на рис. 4.696.
Антенно-фидерные устройства
157
4.18. РЕЖЕКТОРНЫЕ ФИЛЬТРЫ
Режекторный фильтр представляет собой цепочку волноводных
резонаторов (рис. 4.70а). Расстояние между резонаторами равно
2«+ 1,
4 Лв'
На РРЛ применяются в
основном резонаторы, ко-
торые выполняются как
волноводные тройники в
плоскости Е (рис. 4.706). Не-
симметричное плечо•тройни-
ка закорочено на конце, а
его электрическая длина
должна быть кратна поло-
вине волны в волноводе. Не-
симметричное плечо связа-
но с другими плечами че-
рез индуктивную диафраг-
му, выполненную в виде ре-
шетки из стержней.
Амплитудно - частотная
характеристика режекторно-
ного фильтра может быть
максимально плоской или
может определяться поли-
номом Чебышева (рис. 4.71).
Вносимое затухание и коэф-
фициент отражения режек-
торного фильтра определя-
ются по ф-лам 4.22-4-4.25,
А/
при этом ~r~f— заменяется
ао/ро
Д/ро о
на — • Зависимость труп*
д/
Рис. 4.71. Амплитудно-частотная харак-
теристика режекторного фильтра:
а) с максимально плоской характери-
стикой, б) с чебышевской характери-
стикой
158
Глава 4
Рис. 4.72. К определению группового времени запаздывания режекторного
, А/
фильтра от -д-----
/ ро
а) с максимально плоской характеристикой, б) с чебышевской характеристикой
Антенно-фидерные устройства
159
пового времени запаздывания режекторного фильтра от Af/&fPo да-
на на рис. 4.72. Методика расчета параметров режекторных фильт-
ров, а также их геометрических размеров рассмотрена в [13].
Расчетные параметры режекторного фильтра с чебышевской ха-
рактеристикой («Восход»):
допустимый коэффициент отражения фильтра в полосе пропуска-
ния, начиная от Af33o=i4,l Мгц, — ро = 0,05;
минимальное вносимое затухание в полосе отражения ±Af&0 =
= 15 Мгц — 23 дб\
частота настройки фильтра fo=3618,5 Мгц.
Расчет показывает, что для выполнения требований фильтр дол-
жен быть четырехзвенным и обладать следующими параметрами:
нагруженные добротности отдельных резонаторов 91 = 04=11122,06;
02 = 03 = 73,12;
коэффициенты отражения от резонаторов |pi| =0,9150; |р2| =0,919;
диаметры штырей диафрагм связи резонаторов с волноводом се-
чением а=58 мм\ 6=11,5 мм (а/Х=0,6995):
— первого и четвертого резонаторов при n = 3; d/a = 0,024; d =
= 1,392 мм\
— второго и третьего резонаторов при n = 2; d/a = 0,035; d=
= 2,03 мм\
длины резонаторов Л1 = Л4 = 56,197 мм\ L2 = L3=55,292 мм\
расстояние между резонаторами равно: do = 3XB/4 = 89 мм.
Зависимость вносимого затухания Ь, коэффициента отражения р,
времени запаздывания т от Af приведены на рис. 4.73.
4.19. УСТРОЙСТВА ДЛЯ РАЗДЕЛЕНИЯ ВЧ СТВОЛОВ
В радиорелейных системах типов Р-600, Р-600М и «Восход» для
разделения вч стволов применяются устройства с последовательным
160
Глава 4
выделением каждой частоты. В качестве селективного элемента ис-
пользуются полосовые или режекторные фильтры [13]. Задача
разделения вч стволов также может быть решена с помощью схем
с ферритовыми циркуляторами.
а)
10'0 0 0 0
| о о о о о
I о о о о о
I о о о о о
Рис. 4.74. Устройство для
разделения стволов с поло-
совыми фильтрами:
а) схема устройства: 1 — по-
лосовые фильтры, 2 — двой-
ной волноводный тройник,
3 — широкополосный фазо-
вращатель, 4—узкополосный
фазовращатель, 5 — балласт-
ная нагрузка; б) конструк-
тивная схема
| о о о о о
Разделение стволов полосовыми фильтрами. Устройство из че-
тырех блоков для уплотнения антенно-волноводного тракта четырь-
мя передающими (приемными) стволами для системы Р-600М
показано на рис. 4.74. Селективным элементом каждого блока яв-
ляются два полосовых волноводных фильтра. Каждый блок содер-
жит два двойных волноводных тройника, широкополосный и узко-
полосный фазовращатели и балластную нагрузку. Устройство двой-
Антенно-фидерные устройства
161
ног-о тройника приведено на рис. 4.58в. Энергия, подводимая к пле-
чу Е (рис. 4.746), делится пополам между боковыми плечами А
и Б и не переходит в плечо И. При этом амплитуды поля в плечах
А и Б одинаковы и фазы отличаются на 180°. При возбуждении
со стороны Н плечи А и Б возбуждаются синфазно с одинаковыми
амплитудами, а в плечо Е энергия не поступает. Пирамида (Л) |(см.
рис. 4.58в) и трансформатор (Т\) установлены для получения вы-
сокого согласования со стороны плеча Е (кбв=0,964-0,98), а виб-
ратор (Б) и трансформатор (Т2) для получения высокого согла-
сования со стороны плеча Н (кбв=0,964-0,98.
Пирамида также оказывает влияние на согласование со стороны
плеча Н.
В качестве узкополосного фазовращателя (90°) применяется от-
резок волновода длиной Хво/4, а широкополосного (90°) —ряд от-
резков волноводов разной длины, фазовая скорость распространения
волны в которых различна.
Разделение сигналов происходит следующим образом: сигналы
fi, fi, fi и fi одной половины диапазона подаются к плечу Е пер-
вого волноводного моста. Энергия делится поровну между ветвями
А и Б, в которых установлены одинаковые полосовые фильтры (1),
настроенные на частоту fi первого ствола. Сигналы fi с выхода
этих фильтров вновь объединяются вторым мостом. Причем поля,
соответствующие сигналам частоты fi, благодаря действию широко-
полосного и узкополосного фазовращателей оказываются в фазе.
Синфазные сигналы после сложения с помощью волноводного моста
направляются в плечо Н, а паразитные противофазные волны — в
балластную нагрузку, подключенную к плечу Е. Сигналы частот f2,
fs, fi отражаются полосовыми фильтрами и благодаря двукратному
действию широкополосного фазовращателя получают дополнитель-
ный фазовый сдвиг 180°. Отраженные сигналы частоты f2, fS/ fi
выделяются через плечо Н первого тройника и направляются в пле-
чо Н второго блока разделительного фильтра. Во втором блоке
узкополосный и широкополосный фазовращатели установлены в од-
ном плече, что обеспечивает выделение сигнала частоты f2 также
через плечо Н. Таким же образом выделяются сигналы частот /з
и fi. Разделительный фильтр на вторую половину диапазона вы-
fl олняется ан алогично.
Все элементы разделительного устройства для систем пипа
Р-600М выполняются из волноводов сечением 25X158 мм. Полосовые
фильтры имеют максимально плоскую характеристику и состоят из
пяти резонаторов (см. расчетные параметры полосового фильтра).
Селективность разделительного устройства определяется затуханием,
вносимым полосовым фильтром. На рис. 4.75 показаны эксперимен-
тальные зависимости кбв в волноводе на входе фильтра и потерь
от частоты.
На каждом пролете РРЛ можно получить постоянное затухание,
если блоки передающих (приемных) устройств располагать на одной
РРС в порядке возрастания номеров стволов 1, 2, 3, 4, а на со-
седней РРС блоки приемных (передающих) разделительных уст-
ройств устанавливаются в порядке убывания номеров стволов 4,
3, 2, 1,
6-339
162
Глава 4
Рис. 4.75. Экспериментальные зависимости коэффициента бегущей волны и по-
терь устройства для разделения стволов:
а) для нижней, б) для верхней половин диапазона
Разделение стволов режекторными фильтрами. Устройство раз-
деления четырех стволов системы «Восход» (рис. 4.76) [13] состоит
из четырех блоков. Каждый блок выполнен из двух плоских волно-
водно-коаксиальных двойных тройников и двух режекторных фильт-
ров. Режекторные фильтры конструктивно выполняются с общей
широкой стенкой и сдвинуты друг относительно друга на Хв/4. При
возбуждении двойного тройника (рис. 4.76) со стороны широкого
волновода 1 энергия делится пополам между двумя узкими волно-
водами (плечи 4 и 5) и в коаксиальное плечо энергия не поступает,
поскольку металлическая пластина в этом случае не возбуждается.
При возбуждении двойного тройника со стороны коаксиального .пле-
ча волноводы 4 и 5 возбуждаются с одинаковой .амплитудой, но с
противоположной фазой, а в волновод 1 энергия не поступает. Ана-
логично при возбуждении волноводов 4 и 5 в противофазе энергия
поступает в коаксиальное плечо. Двойной тройник имеет высокое
согласование со стороны плеча 1 в полосе частот ±7% от несущей
(кбв=0,964-0,97). Со стороны коаксиального плеча высокое согла-
сование имеет место в полосе ±1%.
Объемные резонаторы для системы «Восход» выполняются из
волноводов сечением 25X158 мм, а симметричные плечи—из волно-
водов сечением 11,5X58 мм. Режекторные фильтры имеют чебышев-
скую характеристику и состоят из четырех резонаторов '(см. рас-
четные параметры режекторного фильтра).
Разделение сигналов происходит следующим образом. Сигналы
высокочастотных стволов на частотах fi, /г, fa и Д подаются на
вход устройства. Режекторные фильтры первого блока отражают
сигнал частоты fi. Отраженные по двум путям сигналы оказываются
сдвинутыми по фазе на 180°, что приводит к распространению в
волноводах 4 и 5 (рис. 4.76) противофазной волны, и энергия сиг-
нала частоты fi выделяется через боковое коаксиальное плечо (6)
двойного тройника. Аналогично выделяются сигналы частот /г,
*
Антенно-фидерные устройства
164
Глава 4
/з и /4. Они проходят через режекторные фильтры 2. На вход вто-
рого моста эти сигналы приходят в фазе.
Для каждого высокочастотного ствола в пределах ±15 Мгц ко-
эффициент отражения от разделительного устройства не превышает
2,5%. Величина потерь для последнего ствола <0,6 дб. С учетом
потерь в дополнительном полосовом фильтре (~0,5 дб) на входе
приемника общие потери составляют 1,1 дб. Разнос по частоте меж-
ду несущими частотами соседних стволов —56 Мгц. При расстройке
на 56 Мгц развязка между стволами >20 дб. Селективность разде-
лительного устройства в основном определяется отражением от ре-
жекторного фильтра в полосе пропускания и симметрией двойного
тройника.
Разделение стволов ферритовыми циркуляторами. Разделитель-
ное устройство на четыре ствола (рис. 4.77) состоит из циркулято-
ров, полосовых фильтров и балластных нагрузок с малым коэффи-
циентом отражения.
Рис. 4.77. Устройство для разделения стволов с ферритовыми циркуляторами:
1 — циркуляторы, 2 — полосовые фильтры, 3 — балластная нагрузка, 4 — при-
емники
Устройство циркулятор а описано в разд. 4.44. Для диапазона
3400±3900 Мгц ослабление сигналов соседних стволов должно быть
ие менее 65 дб. Это достигается применением семизвенных полосе-
Антенно-фидерные устройства
165
вых фильтров1). Принцип работы разделительного фильтра следую-
щий. На вход первого циркулятора подаются сигналы на часто-
тах fi, f2, f3 и fi одной половины диапазона. Сигнал частоты fi
проходит через полосовой фильтр и попадает на вход первого при-
емника Сигналы частот /з и fi отражаются и благодаря свой-
ству циркулятора направляются к следующему блоку. Аналогичным
образом выделяются сигналы частот /2, fs и fi.
Устройство для разделения стволов имеет следующие парамет-
ры. Потери энергии при прохождении одного плеча циркулятора
«0,25 дб. Потери для последнего ствола (fi) «1,75 дб. С учетом
потерь в полосовом фильтре общие потери составляют «2,2 дб.
Коэффициент отражения—5%. Для улучшения согласования с вол-
новодным трактом в общее плечо устанавливается дополнительный
циркулятор с балластной нагрузкой.
ЛИТЕРАТУРА
1. Айзенберг Г. 3. Антенны ультракоротких волн. М., «Связь-
издат, 1957.
2. Ерухимович Ю. А., Кобрина Г. А. Излучение несинфаз-
ной круглой апертуры. — Сборник трудов НИИР, 1967, № 49.
3. ГроссА. А., Д у д ы к и н В. В., Локшин В. Л., Ямполь-
ский В. Г. О повышении помехозащищенности и защитного дей-
ствия зеркальных антенн. — «Электросвязь», 1969, № Р2.
4. М е т р и к и н А. А. Антенно-волноводные тракты радиорелей-
ных линий связи. М., «Связь», 1966.
5. Тимофеев В. В., Максимова Н. Л., Тимофеева А. А.
Рупорно-параболическая антенна с улучшенными диаграммами на-
правленности в поперечной плоскости. — «Радиотехника», 1967, №11.
6. Метр икин А. А., Талызин Н. В. Параболическая антенна
с двумя рупорными облучателями и селективным отражателем. Авт.
свид. № 141515. Бюлл. изобр. № 14, 1969.
7. Ерухимович Ю. А. Излучатель. Авторское свидетельство
№ 247361. Бюлл. изобр. № 22, 1969.
8. Ерухимович Ю. А., Зимин С. Н., Метрикин А. А.
Двухзеркальная антенна для радиорелейной связи. Сборник «Ан-
тенны», 1970, № 7.
9. Талызин Н. В. Падение плоской волны на селективную от-
ражающую поверхность. — «Электросвязь», 1961, № 3.
10. Кузнецов В. Д. Антенная система с отражающими зерка-
лами. — «Радиотехника», 1956, № 3.
11. Трошин Г. И., Худякова В. П., Укстин Э. Ф.
Труды ВНИИКП, 19'69, № 13.
Г2. Орлеанская Э. В. Широкополосное устройство для пово-
рота плоскости поляризации. — «Радиотехника», 1968, № 8.
13. Модель А. М. Фильтры свч в радиорелейных системах. М.,
«Связь», 1967.
14. Фельдштейн А. Л., Я в и ч Л. Р., С мир но в В. П. Спра-
вочник по элементам волноводной техники. М., «Советское радио»,
1967.
’) В первых двух схемах (рис. 4.74, 4.76) селективность 55 дб обеспечи-
валась полосовыми (режекторными) фильтрами и дополнительным полосовым
фильтром на входе приемника. В данном случае в приемные устройства по-
лосовые фильтры не устанавливаются.
ГЛАВА ПЯТАЯ
ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ РРЛ
ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ
5.1. СИСТЕМА СЛУЖЕБНОЙ СВЯЗИ
ТИПЫ КАНАЛОВ СЛУЖЕБНОЙ СВЯЗИ
Система служебной связи должна обеспечивать нормальную экс-
плуатацию РРЛ. Она включает следующие каналы:
1. Телефонные каналы районной служебной связи (РОС) для
связи 'всех промежуточных станций на участке между двумя узло-
выми станциями.
2. Телефонные каналы постанционной служебной связи (ПОС)
для связи узловых и оконечных станций линии.
3. Телефонные каналы магистральной служебной связи (>MjCC)
для связи крупных узловых станций магистрали между собой на
линиях протяженностью от 2500 до 12 500. км. В этом случае ка-
налы ПСС должны обеспечивать связь в пределах участка маги-
PCC
ПСС
MCC
44 4 4 44 44 44 44 44 44 44 44 44 44 4 4_
—ГЧ ПТ'Н“Й W н Н Н Н Н Н i f-
---J.__________J-------------
__________________4-*
---?f------------------------
____I t_J i i 1 i__f 1 1—it_
to TS-1 —♦ I ♦ "I" f---------
| | — Узповая станция
О — Промежуточная станция
Промежуточная станция с Выделением ТВ
Рис. 5.1. Структура каналов служебной связи
Вспомогательное оборудование £РЛ прямой видимости 167
страли, охватываемого одним управлением кабельных и радиоре-
лейных магистралей (УКРМ).
4. Каналы для передачи сигналов телеобслуживания (ТО), ко-
торые должны обеспечивать: передачу сигналов телеуправления
(ТУ) с узловых обслуживаемых станций на подчиненные им не-
обслуживаемые промежуточные станции; передачу сигналов теле-
сигнализации '(ТС) и оповестительной сигнализации (ОС) в обрат-
ном направлении.
5. Каналы для передачи обратных аварийных сигналов (АС) в
РРЛ с поучастковым резервированием. Эти каналы должны дейст-
вовать на участке между двумя узловыми станциями и обеспе-
чивать выделение обратных аварийных сигналов на промежуточ-
ных станциях |(на которых производится выделение телевизионных
программ) для управления переключением аппаратуры выделения
с рабочих стволов на резервные.
Структура перечисленных каналов показана на рис. 5.1.
МЕТОДЫ ОРГАНИЗАЦИИ СЛУЖЕБНЫХ КАНАЛОВ
(Наибольшее распространение получили два следующих метода
организации каналов-служебной связи:
1. По отдельному узкополосному стволу, работающему или в том
же диапазоне частот, что и основной ствол связи, или вне диапа-
зона работы основных стволов (обычно в диапазоне метровых волн).
Этот метод позволяет иметь служебные каналы независимо от ос-
новных стволов, но требует увеличения объема оборудования и вы-
деления радиочастотных каналов в свч диапазоне, в котором рабо-
тают основные стволы, или в диапазоне метровых волн.
Отдельный ствол служебной связи в настоящее время главным
образом применяется для передачи сигналов каналов РСС и ТО,
т. е. тех сигналов, которые должны выделяться и вводиться на
каждой промежуточной станции.
2. По телефонному стволу, в нижней части группового спектра,
свободного от сигналов многоканальной телефонии. Этот метод
весьма экономичен, так как не требует: выделения специальных ча-
стотных каналов в свч диапазоне или в диапазоне метровых волн
и отдельного приемо-передающего оборудования. Он особенно удо-
бен для организации каналов ПСС, АС и МСС. Сигналы этих ка-
налов выводятся и вводятся в ствол только на узловых и оконеч-
ных станциях через модуляторы и демодуляторы телефонного ство-
ла. Для организации этих каналов необходимы несложные фильтры
и сравнительно простая аппаратура частотного уплотнения на два-
четыре канала.
Передача сигналов каналов РСС и ТО по телефонному стволу
требует некоторого усложнения приемо-передающей аппаратуры те-
лефонного ствола для обеспечения возможности введения сигналов
служебной связи на промежуточных станциях. Этот способ наиболее
легко реализуется в системах с той или иной формой постанцион-
ного резервирования. Для РРЛ, имеющих только телевизионные
стволы, этот метод не пригоден.
Для организации служебных каналов применяется также и ком-
бинация указанных выше методов.
168
Глава $
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖЕБНОЙ СВЯЗИ СИСТЕМЫ Р-60/120
(Служебная связь осуществляется по каналу Р*СС и каналу ТО.
Оба канала организованы в телефонном стволе. Для введения сиг-
налов каналов РСС и ТО на промежуточных ‘станциях применяется
частотная модуляция в генераторе сдвига приемопередатчика. Сиг-
налы канала РСС передаются в тональном спектре в полосе частот
от 300 до 2800 гц. Канал ТО занимает полосу частот от .3,3 до
5,9 кгц.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖЕБНОЙ СВЯЗИ СИСТЕМЫ Р-600М
Каналы РРС и ТО организуются по отдельному узкополосному
стволу, работающему ,в свч диапазоне. Упрощенная структурная
схема приемо-передающей аппаратуры одного направления ствола
•служебной связи системы Р-600М приведена на рис. 5.2.
Рис. 5.2. Структурная схема приемо-передающего оборудования ствола слу-
жебной связи системы Р-600М
В аппаратуре предусмотрено стопроцентное пост акционное ре-
зервирование с двойным комплектом приемного и передающего обо-
рудования. Входной свч сигнал, поступающий от антенны, с по-
мощью тройника (Ti) разветвляется на входы двух приемников.
Каждый приемник включает <в себя смеситель (См), УЛЧ, дискри-
минатор (Д) и местный гетеродин (1\) на отражательном клист-
роне. В схему приемника входят устройства автопоиска и .автопод-
стройки, обеспечивающие автоматическое вхождение в связь при
наличии на входе приемника сигнала от предыдущей станции.
С выхода дискриминатора сигнал разделяется на две части.
Часть сигнала через групповой усилитель направляется в перего-
ворно-вызывное устройство (ПВУ), через которое осуществляются
связь по каналу РОС данной станции и ввод и вывод сигналов ТО.
Другая часть сигнала с выхода дискриминатора через цепь тран-
Вспомогательное оборудование РРЛ прямой видимости 169
з,ита направляется в передатчик. Передатчик представляет собой
генератор на отражательном клистроне, который одновременно яв-
ляется и частотным модулятором. Помимо транзитного сигнала, на
передатчик поступает также сигнал от ПВУ. Оба эти сигнала мо-
дулируют передатчик по частоте. С выхода передатчика свч сигнал
через тройник (Т2) поступает в антенну. В другом направлении
связи используется точно такой же комплект оборудования.
В нормальных рабочих условиях в каждом направлении рабо-
тает один приемопередатчик, второй является резервным. При ава-
рии рабочего приемопередатчика включается резервный, а повреж-
денный приемопередатчик выключается. При отсутствии сигнала от
предыдущей станции оба комплекта приемопередатчиков находятся
во включенном состоянии и их приемники находятся в режиме авто-
поиска. На оконечной станции используется один комплект приемо-
передатчиков (рабочий и резервный). Цепь транзита в этом 'Случае
выключается.
Канал РСС в системе Р-600М занимает полосу частот от 300
до 2000 гц. Канал ТО занимает полосу частот от 3,1 до 6,3 кгц.
Каналы ПСС и АС в системе Р-600М организованы в телефон-
ном стволе. Сигналы этих каналов вводятся и выводятся на узло-
вых станциях через модуляторы и демодуляторы телефонного ствола.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖЕБНОЙ СВЯЗИ СИСТЕМЫ «восход»
Служебная связь осуществляется по каналам РСС, ТО, ПСС
и МСС. Все каналы организуются в телефонном стволе. Для вве-
дения сигналов каналов РСС и ТО на промежуточных станциях
применяется фазовая модуляция частоты 44,33 Мгц, которая после
умножения на 6 используется как сигнал генератора сдвига при-
емника. В системе предусмотрены два канала РСС, которые раз-
мещаются в спектре от 35 до 43 кгц, канал ТО, занимающий полосу
частот 10,34-13,3 кгц.
Два канала ПСС размещаются в спектре от 17,6 до 25,7 кгц.
Два канала МСС организуются только на РРЛ с двумя телефон-
ными стволами. Они занимают тот же спектр, что и каналы ПСС,
но размещаются во втором телефонном стволе.
ОРГАНИЗАЦИЯ СЛУЖЕБНОЙ СВЯЗИ СИСТЕМЫ «ДРУЖБА»
Служебная связь осуществляется по каналам РСС, ТО, АС, ПСС
и МСС. Для организации каналов РОС и ТО применяется отдель-
ный узкополосный ствол служебной связи, работающий в свч диа-
пазоне. В стволе служебной связи применяется импульсная моду-
ляция. Аппаратура уплотнения работает на принципе временного
уплотнения с Д-модуляцией.
Передатчиком служит импульсный модулятор, на свч вход ко-
торого поступает сигнал несущей частоты от общей гетеродинной
стойки станции, приемник работает по супергетеродинной схеме.
Гетеродинный сигнал для смесителя приемника поступает также
от общей стойки гетеродинных частот. .Всего предусмотрено четыре
канала, из которых два образуют каналы РСС, а два других путем
170
Глава 5
вторичного (Импульсного уплотнения используются для образования
каналов ТО.
(Каналы ПОС и MGC организуются точно так же, как в системе
«Восход», и занимают те же полосы частот. Каналы АС размеща-
ются в первом телефонном стволе в полосе частот от 28 до 53,6 кгц.
а)
f)
8)
25.-1
Рис. 5.3. Размещение служебных каналов в телефонных стволах радиоре-
лейных систем:
а) Р-600, Р-600М и Р-6002М, б) «Восход», в) «Дружба»
На рис. 5.3 показано размещение служебных каналов в теле-
фонных стволах различных радиорелейных систем.
5.2. СИСТЕМА ТЕЛЕОБСЛУЖИВАНИЯ
ОРГАНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ ТЕЛЕОБСЛУЖИВАНИЯ
Система телеобслуживания подразделяется на систему телесиг-
нализации и систему телеуправления.
Система телесигнализации обычно включает в себя:
4. Оповестительную сигнализацию (ОС), с помощью которой на
узловую станцию без какого-либо вмешательства обслуживающего
персонала поступает сигнал, указывающий номер станции, на кото-
рой произошло какое-либо нарушение в работе оборудования. В бо-
лее сложных системах вместе с номером станции может указываться
и группа оборудования, в которой произошло нарушение нормаль-
ной работы.
2. Собственно телесигнализацию (ТС), с помощью которой обслу-
живающий персонал с узловой станции в ответ на посылаемый
запрос на станцию, на которой произошло нарушение нормальной
Вспомогательное оборудование РРЛ прямой видимости 171
работы оборудования, получает подробную информацию о состоя-
нии оборудования .этой станции.
Система телеуправления (ТУ) предназначена для дистанционного
управления работой оборудования на промежуточных необслуживае-
мых станциях. С помощью системы телеуправления, например, мож-
но включить и выключить аппаратуру телевизионного ствола, сиг-
нальное освещение мачт (СОМ), агрегаты гарантированного питания
и дизель-генераторы и т. п.
ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕЛЕОБСЛУЖИВАНИЯ СИСТЕМ Р-600,
Р-600М, Р-6002М
Система телеобслуживания рассчитана на обслуживание до де-
сяти промежуточных станций с одной узловой станции (до пяти
станций в каждую сторону от узловой).
Система ТС построена по распределительному принципу с при-
менением реле-искателей. Реле-искатели работают по схеме пульс-
пары, состоящей из передающего и приемного искателей. Для уп-
равления ходом искателей используются сигналы частот 3,3 и
6,1 кгц, передаваемые по каналу ТО системы служебной связи. Си-
стемна рассчитана та получение с каждой промежуточной станции до
23 сигналов, характеризующих состояние оборудования станции (на-
личие мощности передатчика, сигнала несущей частоты на выходе
приемника, работы агрегатов гарантированного питания и т. п.).
Для подачи сигналов о состоянии этого оборудования имеются со-
ответствующие датчики-реле, связанные с индикаторами мощности
несущей частоты приемо-передающей .аппаратуры, с устройствами,
характеризующими состояние агрегатов электропитания, температу-
ры в помещениях и т. д. По запросу (по системе телеуправления)
система телесигнализации передает информацию о состоянии дат-
чиков на промежуточной станции, которая фиксируется на светя-
щемся табло на узловой станции.
Система ОС (сигнализация «общей аварии») автоматически сра-
батывает в случае изменения на промежуточной станции положения
хотя бы одного датчика. При этом на узловой станции на табло
загорается соответствующий световой сигнал и звонит звонок.
Система ТУ построена по частотно-кодовому принципу шифровки
передаваемых команд. Каждая команда состоит из двух посылок
тональной частоты. Используются частоты 3,9; 4,1; 4,3; 4,5; 4,7 и
4,9 кгц. Из шести указанных частот образуются 30 комбинаций, из
которых пять используются для посылки вызова на станции, две
комбинации используются для внутренних целей системы телеобслу-
живания, а оставшиеся 23 — для передачи команд на промежуточ-
ные станции.
ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕЛЕОБСЛУЖИВАНИЯ СИСТЕМ «ВОСХОД»
И «ДРУЖБА»
Система телеобслуживания рассчитана на обслуживание до
16 промежуточных станций с одной узловой станции. Число обслу-
живаемых промежуточных станций в одном направлении от узло-
172
Глава 5
вой ^станции не может превышать десяти. Каждая промежуточная
станция по системе телеобслуживаяия подчиняется одной узловой
станции, но при необходимости возможно телеобслуживание проме-
жуточной станции и с другой узловой станции участка управления.
Возможно двойное обслуживание любой промежуточной станцией
при условии, что она отстоит о( каждой узловой станции не более
чем на десять интервалов.
Система ОС «Восход» и «Дружба» в отличие от системы ОС
Р-600 предусматривает контроль по группам оборудования.
Системой ОС охвачены следующие группы оборудования:
<1. Приемо-передающее оборудование.
2. Оборудование аппаратного помещения (система охлаждения
аппаратуры, оборудование, поддерживающее давление в волново-
дах, датчики температуры помещения и т. п.).
3. Агрегаты гарантированного питания и дизель-генераторы.
4. Оборудование помещения дизельной (вспомогательное обору-
дование дизель-генераторов, датчики температуры дизельной, по-
жарная сигнализация и т. п.).
5. Первичные источники литания (наличие напряжения на вво-
дах и шинах).
При возникновении неисправности в оборудовании на сигналь-
ном табло узловой станции появляется световой сигнал, указываю-
щий номер станции и'группу оборудования, в которой произошла
неисправн ость.
Световая сигнализация сопровождается звонком.
На каждой промежуточной станции имеются два передатчика
системы ОС, ведущих передачу в направлениях обеих узловых
станций.
Система ОС, помимо информации о состоянии групп оборудова-
ния, передает на узловую станцию также четыре служебных сиг-
нала: два сигнала вызова по каналам РСС-1 и РСС-2 с промежу-
точных станций и два служебных сигнала системы ТУ.
Информация системы ОС передается двенадцатипозиционным би-
нарным кодом (одна позиция — старт, шесть позиций — неисправ-
ности в шести группах оборудования, четыре позиции — служебные
сигналы, одна позиция — конец комбинации ОС).
Комбинации ОС передаются непрерывно циклами длительностью
69'0-г840 мсек,. Предусмотрена автоматическая световая и звуковая
сигнализация в случае прекращения цикличной передачи информа-
ции ОС.
Система ТС рассчитана на максимальное число сигналов, равное
130. Передача информации ТС с данной промежуточной станции
начинается автоматически по получении вызова от узловой станции
и продолжается циклично до снятия вызова. Передача информации
ТС ведется только в направлении узловой станции, с которой при-
шел вызов.
Каждая промежуточная станция оборудована одним передатчи-
ком ТС, а каждая узловая станция — одним приемником ТС. Таким
образом, на узловой станции в данный момент времени можно по-
лучить информацию ТС только от одной промежуточной станции.
Информация ТС регистрируется на световом табло узловой станции.
Система ТУ обеспечивает подачу на каждую промежуточную
Вспомогательное оборудование РРЛ прямой видимости 173
станцию до 94 команд. Предусмотрена также возможность подачи
циркулярных команд одновременно на все промежуточные станции,
расположенные по одну сторону от узловой станции. На узловой
станции имеется один передающий комплект аппаратуры ТУ, ко-
торый может последовательно использоваться для управления про-
межуточными станциями, расположенными по обе стороны от узло-
вой. На промежуточных станциях устанавливаются по .два прием-
ных комплекта аппаратуры ТУ, каждый из которых работает для
приема команд от одной из узловых станций участка управления.
Для обеспечения высокой помехоустойчивости и защиты от лож-
ных срабатываний в системе ТУ применяется кодовая комбинация,
состоящая, не считая стартовой, из 18 бинарных посылок, из кото-
рых 7 определяют адрес станции и И—наименование операции
(команды).
В системе «Восход» в полосе частот, занимаемой каналом ТО
(10,3-4-13,3 кгц), специальная аппаратура образует двенадцать от-
дельных каналов. Один канал используется для передачи сигналов
ТУ, второй — для передачи сигналов ТС и 10 каналов—для пере-
дачи сигналов ОС.
В системе «Дружба» каналы ТО образуются в системе служеб-
ной связи с временным уплотнением и Д-модуляцией и аппаратура
телеобслуживания непосредственно сопрягается с аппаратурой уп-
лотнения .служебной связи.
5.3. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ РРС
СТРУКТУРА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ РРС
Система электропитания РРС включает в себя два составных
звена.
1. Первичный источник электроэнерпии, обеспечивающий РРС
электроэнергией для всех ее нужд, включая питание аппаратуры,
освещение, электропитание, вентиляцию и т. п.
2. Систему гарантированного питания аппаратуры, обеспечиваю-
щую подачу ни аппаратуру бесперебойного и стабильного питаю-
щего напряжения.
ПЕРВИЧНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Первичным источником электроэнергии обычно является внеш-
няя линия электропередачи -(ЛЭП). Иногда к РРС подводят две
ЛЭП. В этом случае одна ЛЭП резервирует другую.
Резервирование ЛЭП осуществляется с помощью автоматизи-
рованных дизель-генераторов, устанавливаемых на станциях РРЛ,
которые -автоматически включаются в работу при пропадании на-
пряжения на ЛЭП питающей станцию. В отдельных случаях стан-
ции РРЛ вообще не имеют внешнего электроснабжения. В этом
случае электроснабжение осуществляется от постоянно работающих
дизель-генераторов, которые резервируются, в свою очередь, ре-
зервными дизель-ген ер атор ами.
На РРС в основном применяются дизель-генераторы типов
ДГА-24М и ДГА-48М.
174
Глава 5
Основные технические данные дизель-генераторов, применяемых
на РРС, приведены в табл. 5.!.
Т а б л иц а 5.1
ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРОВ
Наименование параметра ДГА-12М [24-10,5/13] ДГА-24М [44-10,5/13 (К-360М)] ДГА-48М [64-12/14 (К-657М)]
Мощность двигателя лс Тип генератора Номинальная мощность генератора, кет Выходная мощность установки, кет Вес дизель-генератора сухого, кг Габариты дизель-гене- ратора, мм 20 ЕСС-62-4 гц 12 12 не более 9 00 2120X680X 1330 40 ЕСС-82-4 гц 30 24 не более 1450 2800Х700Х 1230 80 ЕСС-91-4 гц 50 48 не более 2200 3660X803X15 1 0
Примечание. В скобках указан тип двигателя.
СИСТЕМА ГАРАНТИРОВАННОГО ПИТАНИЯ АППАРАТУРЫ
Системы гарантированного питания разделяются на два основ-
ных типа: системы с электро механическими 'агрегатами гарантиро-
ванного питания; системы с аккумуляторными батареями.
1. В системах первого типа применяются агрегаты гарантирован-
ного питания АГМ-7,5, АГПМ-7,5, АРМ-120 и ДГМ-20.
Агрегат АГМ-7,5 состоит из мотора переменного тока, генера-
тора переменного тока и маховика, имеющих общий вал. Питание
'аппаратуры постоянно производится от генератора. При наличии
внешней сети переменного тока .вращение 'агрегата осуществляется
за счет энергии, поступающей от этой сети. Из-за большой инерции
маховика (вес маховика около одной тонны) толчки напряжения,
имеющие место во внешней сети, не влияют на выходное напряже-
ние генератора. Более того, при пропадании напряжения во внеш-
ней сети переменного тока благодаря инерции маховика, в течение
не менее 30 сек поддерживается номинальное значение выходного
напряжения генератора. (Частота напряжения переменного тока на
выходе генератора понижается к концу этого периода времени до
4.2 гц.) За это время производится автоматический запуск дивель-
генератора, который после запуска и установления нормального его
режима работы обеспечивает подачу на мотор агрегата АГМ-7,5
электроэнергии для его вращения. Этим обеспечивается бесперебой-
ность подачи электроэнергии к аппаратуре при авариях во внешних
сетях переменного тока. Агрегат АГМ-7,б имеет собственную систему
стабилизации, обеспечивающую поддержание величины выходного
напряжения с точностью ±12%. Мощность агрегата — 7,5 кет.
На узловых станциях, где потребляемая мощность превышает
7,5 кет, могут использоваться два комплекта агрегатов ДГМ-7,5.
Агрегат АГПМ-7,5 имеет мощность 7,5 кет, как и агрегат
АГМ-7,5, но более совершенную конструкцию. В частности, в нем
Вспомогательное оборудование РРЛ прямой видимости 175
отсутствуют коллекторы с трущимися контактами, что обеспечивает
ему большую долговечность.
Агрегат типа АГМ-20 по своему принципу построения аналогичен
агрегату АГМ-7,15, но имеет номинальную мощность 20 кет.
Агрегат ДГМ-20 состоит из мотор-генератора переменого тока с
маховиком и дизеля с магнитной муфтой, обеспечивающей сцепле-
ние вала дизеля с валом мотор-генератор а. Эта установка, в прин-
ципе, работает так же, как и агрегат АГМ-7,5 с дизель-генератором,
с той разницей, что при пропадании электроэнергии во внешней
сети и автоматическом запуске дизеля вращение вала мотор-гене-
ратор а осуществляется непосредственно от вала дизеля, который
в этом случае автоматически сцепляется с помощью магнитной муф-
ты с валом мотор-генератор а. Мощность агрегата ДГМ-20 — 20 кет.
2. Система гарантированного питания с аккумуляторными бата-
реями может быть, в свою очередь, двух типов:
а) для радиорелейной аппаратуры, рассчитанной на питание от
переменного тока, используются полупроводниковые преобразов а теч-
ли постоянного напряжения в переменное напряжение с частотой
50 гц. Питание преобразователя осуществляется от аккумулятора,
который работает в буферном режиме с подзарядкой от сети пере-
менного тока через выпрямитель. Система, включающая в себя вы-
прямитель, аккумулятор и преобразователь, является, таким обра-
зом, статическим агрегатом гарантированного питания. Эта система
допускает длительный перерыв в подаче внешней электроэнергии,
продолжительность которого определяется емкостью аккумулятора;
б) для радиорелейной аппаратуры, рассчитанной на питание от
постоянного тока, применяются аккумуляторные батареи, работаю-
щие в буферном режиме.
ЛИТЕРАТУРА
1. Марков В. В. Малоканальные радиорелейные линии связи.
М., «Советское радио», 1963.
2. Б р о д с к и й М. В., П е т р о в В. В., Н о в о с п а с с к и й Г. Д.,
Зацепина В. Ф. Телесигнализация и телеуправление на радио-
релейных линиях. — «Электросвязь», 1957, № 8.
3. Любский Г. С., Лятковская А. Д., Шилова И. Р.
Автоматизированные электроустановки радиорелейных станций. М.,
«Связь», 1969.
ГЛАВА ШЕСТАЯ
КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАНАЛОВ РРЛ
ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ
6.1. ВВЕДЕНИЕ
Качество связи определяется степенью искажений передаваемого
сообщения. Степень искажений, в свою очередь, определяется элек-
трическими характеристиками канала связи, по которому передается
это сообщение.
Для того чтобы степень искажений не превосходила некоторых
допустимых значений, электрические характеристики канала должны
удовлетворять определенным требованиям. Совокупность этих тре-
бований определяет нормы на качественные показатели канала
связи.
(Качественные показатели телефонного канала, видеоканала, ка-
нала звукового сопровождения телевидения и канала вещания, пред-
назначенных для международных соединений, должны соответство-
вать рекомендациям Международного консультативного комитета по
телефонии и телеграфии (МККТТ) и Международного консульта-
тивного комитета по радио (МККР), входящих в Международный
союз электросвязи (МЭС) 1)\
Нормы, принятые в СССР, обычно соответствуют этим рекомен-
дациям. В противном случае ниже будут приведены как нормы,
принятые в СССР, так и рекомендации МККТТ и МККР.
Электрические характеристики^ каналов зависят от протяженно-
сти и от структуры цепи, на которой они образованы. Поэтому нор-
мирование характеристик каналов связи производится для так на-
зываемых номинальных (Или гипотетических эталонных) цепей,
имеющих фиксированные структуру и протяженность.
Телефонные каналы РРЛ образуются с помощью аппаратуры уп-
лотнения, которая, как правило, не входит в состав радиорелейного
оборудования2). Поэтому электрические характеристики телефонных
каналов зависят как от электрических характеристик аппаратуры
уплотнения, так и от электрических характеристик РРЛ, образую-
щей в этом случае линейный тракт передачи сигналов многоканаль-
ной телефонии.
Видеоканалы и каналы звукового сопровождения телевидение
РРЛ образуются с помощью устройств, входящих в состав радио-
релейного оборудования, и поэтому электрические характеристики
этих каналов целиком определяются характеристиками радиорелей-
ного оборудования.
’) МСЭ зарегистрирован в ООН как международная организация, ведаю-
щая вопросами электросвязи.
2) Имеются в виду радиорелейные системы с частотной модуляцией и ап-
паратура уплотнения с частотным разделением каналов.
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 177
Каналы вещания на РРЛ образуются двумя методами:
'1) путем объединения двух или трех телефонных каналов. В этом
случае электрические характеристики каналов вещания определяют-
ся характеристиками аппаратуры объединения каналов, аппаратуры
уплотнения и аппаратуры РРЛ;
2) путем организации специальных каналов вещания на подне-
сущих частотах так же, как организуются каналы звукового сопро-
вождения телевидения. В этом случае электрические характеристики
каналов целиком определяются радиорелейным оборудованием.
6.2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И НОРМЫ
НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕЛЕФОННОГО КАНАЛА
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ТЕЛЕФОННОГО КАНАЛА
Уровни передачи. В технике дальней связи уро!вни сигнала опре-
деляются в относительных единицах. Различают абсолютный, отно-
сительный и измерительный уровни сигнала.
Уровни в части тракта, относящегося к аппаратуре уплотнения
и выделения, обычно выражают в неперах, а уровни в части тракта,
относящегося к радиорелейному оборудованию — в децибелах1).
Абсолютным уровнем называют уровень мощности или
напряжения, вычисленный по отношению к мощности 1 мет или по
отношению к соответствующему этой мощности эффективному на-
пряжению, равному 0,775 в на сопротивлении 600 ом, т. е.
= дб Рам = Т,ппЗ| > иеп> (6.1)
и и
= дб’ или/’а«==1пбт7Гй- (6.2)
Часто абсолютный уровень .мощности, выраженный в децибелах,
обозначают через дбм (децибел относительно ,1 мет).
Относительным уровнем называют уровень, вычислен-
ный по отношению к мощности Ро или по отношению к напряже-
нию и0, имеющим место в начале цепи, т. е.
Р 1 Р
Роы = 101g — или rf0“ = Vln"iT неп' (6-3)
"в Ро
POH = 201g^-, дб, или Рон = 1п-у-неп. (6.4)
Измерительным уровнем называют абсолютный уровень
в данной точке цепи, когда в начале цепи уровень равен 0 дб (или
0 неп). Для точек цепи, сопротивление которых равно 600 ом, уро-
вень напряжения численно равен уровню мощности. Для точек цели,
’) В соответствии с последней рекомендацией МККТТ в СССР переходят
к общей единице — децибел — при измерениях уровней, затуханий и норм на
качественные показатели каналов.
178
Глава 6
сопротивление которых составляет z, ом, уровни напряжения свя-
заны с уровнями мощности соотношениями:
г 1 Z
ря = Рм + 10lg дб, или Ра = Рк + yin—, неп- (6-5)
Из ф-л (6.5) следует, что для точек цепи, сопротивление которых:
75 ом, -Ра = Рм [дб]-9 дб, или Рн = Рм[неП] - 1,03 неп-,
135 ом, — Рн = Рн(дб] — 6,5 дб, или Ри = Рн[меп] — 0,74 неп;
150 ом, —Рн = Р„[дб] — 6 дб- или рн = РМ[Неп] — 0>69 неп.
Для уровней, выряженных в децибелах, наиболее
чаются следующие обозначения. Русское
Относительный уровень в децибелах . дб®
Уровень в децибелах относительно 1 мет дбм
Уровень в децибелах относительно 1 мет
в точке с нулевым относительным
уровнем..................................дбм®
Уровень псофометрического шума в ка-
нале вещания в децибелах относитель-
часто встре-
Латинское
dBr
dBm
dBm®
но 1 мет в точке с нулевым относи-
тельным уровнем ..................
дбм® пс dBm® ps
Остаточное затухание. Остаточное затухание определяется как
разность между уровнем передачи на входе канала и уровнем прие-
ма на его выходе. Другими словами, остаточное затухание есть
разность между суммой всех усилений и суммой всех затуханий,
вводимых в тракт, образующий телефонный канал. Остаточное за-
тухание телефонного канала всегда отрицательно, т. е. уровень на
:входе канала всегда больше, чем на его выходе, так как в против-
ном случае может возникнуть генерация за счет обратной связи че-
рез оконечные дифференциальные системы. Величина остаточного за-
тухания определяет устойчивость телефонного канала. Численно ус-
тойчивость телефонного канала равна тому дополнительному уси-
лению, которое необходимо ввести в канал, чтобы в нем возникла
генерация.
Стабильность остаточного затухания телефонного канала опре-
деляется как стабильностью остаточного затухания группового трак-
та РРЛ, так и стабильностью остаточного затухания аппаратуры
уплотнения и выделения.
Частотная характеристика Частотная характеристика представ-
ляет зависимость остаточного затухания от частоты. Обычно при
определении частотной характеристики вместо абсолютной величины
остаточного затухания берут относительное изменение остаточного
затухания от частоты по отношению к затуханию на частоте 800 гц.
В радиорелейных системах с частотным уплотнением частотная
характеристика телефонного канала практически определяется толь-
ко аппаратурой уплотнения, так как частотная характеристика груп-
пового тракта РРЛ в пределах полосы одного канала практически
равномерна.
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 179
Амплитудная характеристика. Амплитудная характеристика пред-
ставляет зависимость выходного уровня в канале от уровня на его
входе. Если зависимость выходного уровня от входного строго ли-
нейна, то в канале отсутствуют нелинейные искажения. В действи-
тельности всегда имеет место то или иное отклонение от линейной
зависимости, а следовательно, имеются нелинейные искажения. Сте-
пень нелинейных искажений характеризуется коэффициентом нели-
нейных искажений
_ — (6.6)
к~ UY
где Ut — эффективное значение напряжения основной частоты
на выходе канала,
С/3...— эффективное значение напряжения второй, третьей и
т. д. гармоник основной частоты на выходе канала.
В Р|РЛ с частотным уплотнением нелинейность канала целиком
определяется аппаратурой уплотнения и не зависит от группового
тракта РРЛ.
Шумы в телефонном канале. Шумы характеризуются уровнем
мешающих токов различного происхождения. Различают два основ-
ных вида шумов: тепловые шумы и шумы, обусловленные невнят-
ными переходными помехами в данном канале со стороны сигналов
других каналов, при которых мешающие токи, попадающие в ка-
нал, имеют частоты, отличные от первоначальных частот мешающих
каналов. Последний вид шумов часто называют нелинейными пере-
ходными шумами, так как их возникновение обусловлено нелинейно-
стью характеристик тракта передачи.
Мощность шума- в телефонном канале, отнесенная к точке цепи
с нулевым относительным уровнем, обычно выражается в пико-
ваттах.
Измерение шумов в телефонном канале производится специаль-
ным прибором псофометром, представляющим собой квадратичный
вольтметр с включенным на его входе псофометричесиим фильтром,
частотная характеристика которого учитывает чувствительность уха
и телефона к различным частотам в спектре от 300 до 34'00 гц.
Измеренные таким прибором шумы называются псофометрическими.
Мощность шума в канале всегда определяется для точки с ну-
левым относительным уровнем. Мощность измерительного сигнала в
точке нулевого относительного уровня равна 1 мвт = 109 пет. Сле-
довательно, отношение сигнала к шуму (за уровень сигнала прини-
мается уровень измерительного тока)
109
с/ш = 101g -р------ , дб, (6.7)
z m [пет]
где с/ш — отношение сигнала к шуму,
Рш— мощность шума в точке с нулевым относительным
уровнем, пет.
Величина псофометрической мощности шума в телефонном ка-
нале определяется, главным образом, трактом РРЛ и в меньшей
степени — аппаратурой уплотнения.
180
Глава 6
Внятные переходные помехи. Эти помехи возникают в случае
попадания в данный катал разговорных токов от других каналов
с сохранением их первоначальных частот. Защищенность канала от
внятных переходных помех определяется разностью уровней полез-
ного сигнала и мешающего сигнала, обусловленного внятными пе-
реходными помехами. Внятные переходные помехи создают большую
помеху разговору, чем шум с тем же уровнем. Поэтому допустимый
уровень внятных переходных помех ниже, чем допустимый уровень
шума.
Внятные переходные помехи возникают, как правило, в аппарате
уплотнения.
Фазовая характеристика канала. Эта характеристика представ-
ляет зависимость сдвига фаз между колебаниями на входе и вы-
ходе канала от частоты.
Групповое время запаздывания. Групповое время запаздывания
является производной от фазовой характеристики по частоте и ха-
рактеризует физическое время передачи сообщения по каналу.
Если групповое время запаздывания велико, то оно ухудшает
качество связи по кан.алу. Так, если групповое время запаздывания
превышает 50—60 мсек, то в канале проявляется мешающий эф-
фект электрического эха. Он заключается в том, что разговорные
токи, проходя на приемном конце цепи через дифференциальную си-
стему, попадают в тракт передачи и возвращаются к говорящему
абоненту, который слышит с запозданием свой собственный раз-
говор. Если групповое время запаздывания превышает 250 мсек, то
разговаривающие абоненты теряют «чувство контакта» друг с дру-
гом, так как между вопросом и ответом проходит много времени.
Величина группового времени запаздывания в значительной сте-
пени определяется аппаратурой уплотнения (главным образом, вре-
менем пробега сигнала в канальных фильтрах). Время пробега сиг-
нала в тракте РРЛ определяется временем распространения сигнала
в эфире и составляет 1 мсек на каждые 300 км линии. Время про-
беги сигнала в самом радиорелейном оборудовании пренебрежимо
мало.
Групповое время запаздывания сигнала в полосе частот канала
зависит от частоты, что практически не оказывает влияния та ка-
чество телефонного разговора, но сильно влияет на качество пере-
дачи сигналов бинарной информации и сигналов тонального теле-
графа. Поэтому изменение группового времени запаздывания теле-
фонного канала нормируется. Зависимость группового времени за-
паздывания от частоты в полосе телефонного канала определяется
только параметрами аппаратуры уплотнения.
Расхождение частот в канале. Расхождение частот в канале
имеет место в системах уплотнения с частотным разделением кана-
лов при расхождении частот генераторного оборудования в аппа-.
ратуре уплотнения двух станций, между которыми осуществляется
связь. Этот параметр канала совершенно не зависит от тракта РРЛ.
Расхождение частот в канале ухудшает качество канала и поэтому
нормируется. Наиболее жесткие требования к расхождению частот
предъявляет передача сигналов бинарной информации, тонального
телеграфа и вещания.
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 181
НОМИНАЛЬНЫЕ ЦЕПИ
Номинальная цепь телефонного канала тональной частоты (тч),
организованного на магистральной сети СССР. Такая цепь имеет
протяженность 12 500 км и состоит из пяти идентичных участков
длиною по 2500 км каждый. Структура участка приведена на
рис. 6.1. Эта цепь содержит десять пар преобразователей третич-
ных групп, семь пар преобразователей
вторичных групп, четыре пары преобразо-
вателей первичных групп и одну пару
индивидуальных преобразователей. Таким
образом, в номинальной цепи СССР пре-
дусматривается только один переприем
по тональной частоте на каждые 2500 км,
что обеспечивает высокие электрические
параметры канала тч на длинных протя-
женных магистралях.
Гипотетическая эталонная цепь МККР.
Структура такой цепи для радиорелейных
систем с числом каналов более 60 имеет
протяженность 2500 км и состоит из 9 од-
нородных секций. Структура цепи приве-
дена на рис. 6.2 (Рекомендации МККР
392). Она содержит девять пар преобра-
зователей вторичных групп, шесть пар
преобразователей первичных групп и три
пары индивидуальных преобразователей.
Таким образом, структура участка но-
минальной цепи тч канала магистральной
сети СССР имеет существенное отличие
от структуры гипотетической цепи МККР
в части построения аппаратуры уплотне-
ния. С точки зрения собственно радиоре-
лейного оборудования, различие не столь
значительно: цепи СССР протяженностью
2500 км содержат 10 р идиом одул яторов и
10 радиодемодуляторов (10 участков по
250 км), а эталонная цепь МККР —
девять радиомодуляторов и девять радио-
демодуляторов (девять участков по
288 км).
Номинальная цепь канала тч для внут-
риобластных или внутризоновых связей
СССР. Эта цепь имеет протяженность
1400 км. Ее структура приведена на
рис. 6.3. Цепь включает в себя семь пар
преобразователей вторичных групп, семь
пар преобразователей первичных групп и
три пары индивидуальных преобразовате-
лей.
Гипотетическая эталонная цепь МККР
для радиорелейных систем с числом ка-
налов от 12 до 60 имеет протяженность
(X
о
и
о
s
<и
3
ю
2
л
182
Глава 6
2500км
Рис. 6.2. Структура гипотетической эталонной цепи МККР для радиорелейных
систем с числом каналов более 60
600км
200км
600км
Рис. 6.3. Структура номинальной цепи канала тч для внутризоновых
связей СССР
2500км
Рис. 6.4. Структура гипотетической эталонной цепи МККР для радиорелейных
систем с числом каналов от 12 до 60
2500 км. Ее структура приведена на рис. 6.4 (Рекомендация МККР
391). Цепь содержит шесть пар преобразователей вторичных групп,
шесть пар преобразователей первичных групп и три пары индиви-
дуальных преобразователей.
НОРМЫ НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
ТЕЛЕФОННОГО КАНАЛА
iBce характеристики телефонного канала можно условно разде-
лить на две группы:
1. Электрические хар акт ери с тики, нормы на которые устанавли-
ваются в зависимости от числа переприемов по тч (см. табл. 6.1, 6.2).
2. Электрические характеристики, нормы на которые устанавли-
ваются в зависимости от протяженности линии.
К этой группе электрических характеристик относятся шумы и
внятные переходы.
Нормы на шумы в телефонном канале. Согласно Рекомендациям
МККТТ в точке нулевого относительного уровня в любом телефон-
ном канале гипотетической эталонной цепи протяженностью 2500 км
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 183
Таблица 6.1
НОРМЫ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕЛЕФОННОГО КАНАЛА
КОТОРЫЕ ЗАВИСЯТ ОТ ЧИСЛА ПЕРЕ ПРИЕМОВ по тч
Наименование характеристики Норма на характеристику
при одном перепри- еме по тч (4t) при W переприемах по тч (Д
Остаточное затухание 7 дб (0,8 неп) 7 дб (0,8 неп)
Среднеквадратичное отклонение оста- точного затухания от его среднего значения на частоте 800 гц — для каналов, оборудованных системой АРУ для остальных каналов 1,05 дб (0,12 неп) 1,5 дб (0,17 неп) 1 , aN=avN 2
Максимальное отклонение остаточного затухания за час ±2,2 дб (±0,25 неп) 1 ДМ=Д^ 2
Частотная характеристика Табл. 6.2
Коэффициент нелинейных искажений при измерительном уровне на час- тоте 800 гц, не более то.же, только по третьей гармо- нике , не более 1,5% 1% _1 2 ’ Д^ДхК
Групповое время запаздывания | Рис. 6.5 ды=д^
Расхождение частот | | 0,5 гц |
Примечания: 1. Допуски, приведенные на частотную характеристи-
ку, относятся к новым системам, разрабатываемым в СССР. Для старых си-
стем действуют допуски на частотную характеристику, установленные МККТТ,
приведенные на рис. 6.6.
2. Абсолютное время запаздывания в канале тч не должно превышать
100 мсек.
должны выполняться следующие нормы на
ность шума:
Средняя за любой’ час псофометр1иче-
ская мощность шума....................
Средн еми-н ути ая псофометрическая мощ-
ность шума, которая может превышать-
ся не более чем в 20% времени любого
месяца ...............................
Среднем1инутная псофсметрмческая мощ-
ность шума, которая может превышать-
ся не более чем в 0,1% времени любо-
го месяца.............................
допустимую мощ-
10 000 пет
10 000 пет
50 000 пет
184
Глава 6
Средняя за 5 мсек невзвешенная мощ-
ность шума, которая может превышать-
ся в течение не более чем в 0,01% вре-
мени любого месяца...................
1 000 (XX) пет
Рис. 6.5. Допуск на характеристику группового времени запаздывания теле-
фонного канала на одном переприемном участке по тч
Таблица 6.2
ДОПУСКИ НА АМПЛИТУДНО-ЧАСТОТНУЮ ХАРАКТЕРИСТИКУ
Частота, гц Превышение величины остаточного затухания по отношению к затуханию на частоте 800 гц при числе переприемов по тч, неп-
1 | 2 3 1 4 5 6 7 1 8 9 10 11 12
3004-400 0,16 0,26 0,34 0,42 0,50 0,57 0,64 0,70 0,78 0,85 0 ,92 1,00
4004-600 0,09 0,14 0,18 0,22 0,26 0,30 0,32 0,36 0,40 0,42 0,46 0,50
600—2400 0,07 0,10 0,12 0,14 0,16 0,17 0,18 0,20 0,21 0,22 0,23 0,25
24004-3000 0,09 0,14 0,18 0,22 0,26 0,30 0,32 0,36 0,40 0,42 0,46 0,50
30004-3400 0,16 0,26 0,34 0,42 0,50 0,57 0,64 0,70 0,78 0,85 0,92 1 ,00
Снижение величины остаточного затухания к затуханию на частоте 800 гц. по отношению , неп
3004-3400 j 0,07|0,10|0,12|0,14 |0,1б|0,17|0,18|0 ,20|0,21 |0,22|0.23|0,25
Из указанных значений мощности шума на долю аппаратуры
уплотнения отводится 2500 пет. В соответствии с этим ,в точке ну-
левого относительного уровня в любом телефонном канале должны
качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 185
выполняться следующие нормы на допустимую мощность шума,
вносимую РРЛ протяженностью 2500 км со структурой, соответст-
вующей гипотетической эталонной цепи (Рекомендация МККР
393-1):
Средняя за любой час псофометриче-
ская мощность шума....................... 7500 пет
Среднеминутная псофометрическая мощ-
ность шума, которая может превышать-
ся в течение не более чем в 20% вре-
мени любого месяца...................
Среднеминутная псофометрическая мощ-
ность шума, которая может превышать-
ся ,в течение не более чем 0,1% времени
любого месяца........................
Средняя за 5 мсек невзвешенная мощ-
7500 пет
47 500 пет
ность шума, которая может превышать-
ся в течение не более чем 0,01% вре-
мени любого месяца..................
Рис. 6.6. Допуски на ампли-
тудно-частотную характери-
стику телефонного канала
на линии с тремя переприе-
мами по тч
1 000 000 пет
Для реальной линии, протяженностью L, км, структура которой
мало отличается от гипотетической эталонной цепи и для которой L
лежит в пределах от 280 км до 2500 км, в точке нулевого относи-
тельного уровня в любом канале должны выполняться следующие
нормы на допустимую мощность шуми (Рекомендация МККР 395-11):
Средняя за любой час псофометриче-
окая мощность шума......................... ЗА пет
Среднеминутная псофометрическая мощ-
ность шума, которая может превышать-
ся в течение не более чем в 20% вре-
мени любого месяца......................... 3L пет
Среднеминутная псофометрическая мощ-
ность шума, которая может превышать-
ся в течение не более чем в 0,1%
времени любого месяца .
47 500 пет
Для реальной линии протяженностью L, км, структура которой
значительно отличается от гипотетической эталонной цепи, уставов-
186
Глава 6
лены соответственно следующие нормы на
шума (Рекомендация МККР 395-1):
Д л я 50 кж^Л^540 км:
Средняя за любой час псофометриче-
ская мощность шума...............
Ср е дн еминутн а я псоф ом етр ическ ая
допустимую мощность
3L, ner-f-200 пет
мощность шума, которая может пре-
вышаться в течение не более чем в
20% времени любого месяца .
Средн еминутн ая п соф ометр ичеокая
3L} пет+200 пет
мощность шума, которая может пре-
вышаться в течение ’не более чем в
280
2500
0,1%
времени любого месяца
для L^280 км и в течение не более
L
чем2да °’1%
времени любого меся-
ца для L>280 км
47 500 пет
Для 840 0^1^1670 км:
Средняя за любой час псофометриче-
ская мощность шума...............
Средн еминутн а я псофометр ическая
3L, пзт+400 пет
мощность шума, которая может пре-
вышаться- в течение не более чем в
20% времени любого месяца
Ср едн ем ин у тн а я п с о ф ом етрич еок а я
3L} пет + 403 пет
мощность шума, которая может пре-
вышаться в течение не более чем
2500 °’1%
времени любого месяца
47 500 nei
Для 1670 2500 км:
Средняя за любой час псофометриче-
ская мощность шума . . . . ' .
Ср е дн еми н у тн а я псо ф ом е тр ич еск а я
мощность шуми, которая может пре-
вышаться в течение не более чем в
20% времени любого месяца .
Ср едн емин у тн а я л с о ф ом е трическ а я
мощность шума, которая может пре-
вышаться в течение не более чем в
L
~“0,1% времени любого месяца
2500
3L, ивт+бОО пет
3L, пет4-600 пет
47 500 пет
Нормы, относящиеся к малым процентам времени, рассматрива-
ются только как цель при проектировании, а не как нормы для
приемки линии, так как измерение шумов в малых процентах вре-
М'ени связано с большими техническими трудностями и требует
большого времени.
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 187
Защищенность от внятных переходных помех. Согласно Реко-
мендациям М.ККТТ для линии протяженностью 250'0 км защищен-
ность от внятных переходных помех должна быть не менее 58 дб
(6,7 неп) для 90% комбинаций каналов и не менее 52 дб (6 неп)
для 100% комбинаций каналов.
Для новых систем связи в СССР те же значения должны вы-
держиваться на линии протяженностью 112 500 км.
На линии протяженностью L, км, должны выдерживаться нормы
12 500
58 (или 52)+ 10 1g -у--, дб (6.8)
6.3. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАКТОВ РРЛ
ГРУППОВОЙ ТРАКТ
Групповым трактом РРЛ называют тракт, образованный всей
совокупностью радиорелейного оборудования от входа частотного
модулятора до выхода частотного демодулятора (включая предыс-
кажающие и восстанавливающие контуры).
Аппаратур а’* уплотнения с частотным разделением каналов (или
аппаратура группового преобразования) на оконечных и узловых
станциях обычно устанавливается на некотором расстоянии от ра-
диорелейного оборудования и соединяется с ним с помощью ка-
бельных соединительных линий. Поэтому имеются четыре точки, в
которых нормируются уровни сигнала в групповом тракте (рис. 6.7).
Рис. 6.7. Схема соединения радиорелейной аппаратуры с аппаратурой
уплотнения
Точка R — выход радиорелейного оборудования, точка Т — вход
аппаратуры уплотнения (или аппаратуры преобразования), точка
Т' — выход аппаратуры уплотнения (или аппаратуры преобразова-
ния) и точка 7?' — вход радиорелейного оборудования.
В точках R и R' должны выполняться следующие условия:
— все телефонные группы (первичные, вторичные, третичные и
т. д.) и контрольные частоты, включенные в групповую полосу,
должны находиться в том же положении, в котором они переда-
ются по линии;
— уровни всех непрерывно передаваемых сигналов, сигналов пе-
реключения, а также других сигналов, передаваемых пю РРЛ (для
точки R) или передаваемых по соединительной линии (для точки
R') за пределами полосы телефонных каналов, должны быть по-
давлены ниже —50 дбмО;
— любые восстанавливающие или предыскажающие цепи долж-
ны быть частью радиорелейного оборудования так, чтобы относи-
тельные уровни телефонных каналов были независимы от частоты.
188
Глава 6
В табл. 6.3 приведены основные параметры групповых трактов
РРЛ для систем различной емкости.
Таблица 6.3х)
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ГРУППОВЫХ ТРАКТОВ РРЛ ДЛЯ СИСТЕМ
РАЗЛИЧНОЙ ЕМКОСТИ
Число те- лефонных каналов Пределы поло- сы, занятой телефонными каналами, кгц Граничные час- тоты групповой полосы, кгц Номинальное полное сопро- тивление груп- пового тракта, ом Относительный уровень мощности на канал дбО в точке
R 1т Т’ 1*'
24 12-7-108 12-7-108 150 сим. -15 -23 -36 —45
60 12—252 12-7-252 150 сим. —15 —23 —36 —45
бО-гЗОО 60-7-300 75 несим. —15 —23 —36 -45
120 12-7-552 604-552 12-7-552 бО-т-552 150 сим. 75 несим. — 18 -23 -36 —45
300 60-М 300 64-М296 60-7-1364 75 несим. — 18 —23 —36 -42
600 60-7-2540 64-7-2660 бО-т-2702 75 несим. —20 —23 —33 —36 —33 -4 5
960 1260 бО-т-4028 3164-4188 60-7-5636 60—4287 75 несим. —20 —23 -33 —36 -33 -45
60-7-5564 3164-5564 60-7-5680 75 сим. —28 —33 -30 — 37
1800 312-7-8204 316-7-8204 3124-8120 300-4-8248 75 несим —28 —33 -33 —37
1920 312—8524 • 300—8524 75 несим —28 —33 —33 —37
2700 3 12-7-12 388 316-М12 388 316-5-12 336 3084-12 435 75 несим —28 —33 —33 -37
’)
Заимствована из Рекомендации МККР 380-1. Дополнительно в нее включена
используемая в СССР система емкостью 1920 телефонных каналов.
Групповой тракт РРЛ при передаче сигналов многоканальной
телефонии характеризуется амплитудно-частотной характеристикой и
уровнем тепловых и нелинейных переходных шумов.
Амплитудно-частотная характеристика обычно нормируется для
одного п ер еврие много участка для полосы частот, занятых .телефон-
ными каналами (см. табл. 6.3). Неравномерность амплитудно-частот-
ной характеристики по нормам, принятым в СССР1) для много-
канальных систем связи, не должна превышать 1,7 дб (0,2 неп) на
один пер ©приемный участок.
Уровень тепловых и нелинейных переходных шумов группового
тракта не должен превышать значений, приведенных в разд. 6.2.
Для измерения этих шумов группового тракта РРЛ (без аппарату-1
ры уплотнения) используется специальный прибор «измеритель пе-
реходных помех» (сокращенно ИПШ или ИПП).
*) В Рекомендациях МККР нет норм на амплитудно-частотную харак-
теристику.
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 189
Прибор ИПШ состоит из двух частей: передающей и приемной.
Спектр шумового сигнала на выходе передающей части ИПШ по-
казан на рис. 6.8а. .;П1/~ \ Fmuh | | 1 FMMC Л-Й Й fmuh 6</ FK2 FK3 FMaKC
Рис. 6.8. Спектр шумового сигнала на выходе передающей части ИПШ(а)-,
расположение полосовых фильтров в полосе групповых частот в приемной
части ИПШ (б)
С выхода передающей части ИПШ шумовой, сигнал, который
имитирует сигнал многоканальной телефонии, подается на вход ча-
стотного модулятора.
Приемная часть ИПШ включается на выход частотного демо-
дулятора. Она имеет на входе калиброванные аттенюаторы, а на
выходе — указатель мощности шума. С помощью этих устройств оп-
ределяется величина мощности шума, попадающая в полосу про-
пускания фильтра приемной части ИПШ. Обычно приемная часть
ИПШ калибруется таким образом, чтобы отсчитываемая мощность
соответствовала псофометрической мощности шума в стандартном
телефонном канале в точке нулевого относительного уровня. Изме-
рение шума на выходе каждого полосового фильтра производится
отдельно. При подаче на вход группового тракта сигнала от пере-
дающей части ИПШ в приемной части ИПШ будет измеряться сум-
марная мощность флуктуационного шума и переходного нелинейно-
го шума.* «Если выключить шумовой сигнал на входе модулятора, то
на приемном конце тракта будет измерена только мощность флукту-
ационного шума, так как групповой тракт в этом случае не будет
загружен и переходные нелинейные шумы не возникнут.
Вычитая из суммарной мощности мощность флуктуационного шу-
ма, определяют величину мощности переходных нелинейных шумов.
Измерения с помощью ИПШ являются одним из основных изме-
рений в групповых трактах РРЛ.
ВЧ ТРАКТ
Вч трактом РРЛ называют тракт, заключенный между входом
передатчика (по промежуточной частоте) и выходом приемника
(по промежуточной частоте).
Основными характеристиками вч тракта являются неравномер-
ность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) по промежуточ-
ной частоте и неравномерность характеристики группового времени
запаздывания (ГВЗ) по промежуточной частоте. Неравномерность
АЧХ характеризует неравномерность «плоской части» амплитущно»
190
Глава 6
частотной характери1стики и измеряется в процентах относительно
уровня, соответствующего номинальному значению промежуточной
частоты.
ГВЗ является производной по частоте от фазовой характеристи-
ки тракта. Неравномерность ГВЗ измеряется в наносекундах.
Допуски на неравномерность АЧХ и характеристики ГВЗ не нор-
мируются Рекомендациями МККР. Эти допуски нормируются для
каждой конкретной радиорелейной системы при ее разработке.
6.4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И НОРМЫ
НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ВИДЕОКАНАЛА
НОМИНАЛЬНАЯ ЭТАЛОННАЯ ЦЕПЬ
Номинальная эталонная цепь МККР для передачи телевидения
имеет протяженность 12'500 км и содержит три участка переприема
по видео часто те |(рис. 6.9), т. е. имеет три радиомодулятора и три
радиодемодулятора.
833км
833км 833км
Рис. 6.9. Номинальная эталонная цепь пе-
редачи сигналов телевидения протяженно-
стью 2500 км
Номинальная эталонная цепь для СССР протяженностью
12 500 км состоит из пяти идентичных участков протяженностью по
2500 км. Переприем по видеочастоте имеет место через каждые
2500 км, т. е. имеется пять переприемов (рис. 6.10).
2500 км s ~ 2500км 2500км , 2500км . 2500 км
-----------< >---------< >----------< >---------(>-----------<
Рис. 6 10. Номинальная эталонная цепь передачи сигналов телевидения
протяженностью 12 500 км
НОРМЫ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИДЕОКАНАЛА
ЧЕРНО-БЕЛОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ 1)
Уровни передачи. Согласно стандарту на систему черно-белого
телевидения номинальная величина напряжения полного видеосиг-
нала определяется как размах сигнала от уровня белого до вершин
синхроимпульсов |(р'И1С. 6.11).
Величина сигнала изображения определяется как размах сигнала
от уровня белого до уровня черного. Номинальная величина сигнала
’) Эти нормы основаны на Рекомендациях 289 и 421 МККР.
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 191
(изображения 'составляет 65% от номинальной величины полного ви-
деосигнала.
Защитный промежуток— это размах сигнала ют уровня черного
др уровня гасящих импульсов. Номинальная величина защитного
промежутка составляет 5% от номинальной величины полного ви-
деосигнала.
Величина сигналов синхронизации есть размах синхроимпульсов
от уровня гашения до вершин синхроимпульсов. Номинальная вели-
чина сигналов синхронизации составляет 30% от номинальной вели-
чины полного видеосигнала.
Номинальный уровень полного видеосигнала на входе и выходе
видеоканала РРЛ равен 1 в положительной полярности (переход от
уровня синхроимпульсов к уровню белого соответствует возраста-
нию напряжения).
Вход и выход видеоканала—несимметричные.
Входное и выходное сопротивление видеоканала равно 75 ом.
Затухание несогласованности 4) ^24 дб.
Вышеуказанные номинальные значения входного и выходного на-
пряжений должны обеспечиваться на концах соединительной линии
между радиорелейным оборудованием и .аппаратурой телецентра или
телевизионного ретранслятора. С учетом этого в новых радиорелей-
ных системах, разработанных в СССР, номинальная величина пол-
ного видеосигнала на выходе радиорелейного оборудования состав-
ляет 1,6 в. Это обеспечивает получение номинального значения пол-
ного видеосигнала 1 в на конце соединительной линии, имеющей
затухание 4 дб (.протяженность линии—порядка 400 м).
Нормы на отношение сигнала изображения к напряжению помех
различного вида. Для линий различной протяженности эти нормы
приведены в табл. 6.4.
’) Затухание несогласованности определяется как 20 1g ---------
I 75 — Z
гдеZ — входное или выходное сопротивление, ом.
Таблица 6.4
НОРМЫ НА ОТНОШЕНИЕ СИГНАЛА ИЗОБРАЖЕНИЯ К НАПРЯЖЕНИЮ ПОМЕХ РАЗЛИЧНОГО ВИДА
Норма на характеристику, дб
Наименование характерис- с для линии протяженностью для линии протяженностью
тики для линии протя- женностью до 500 км - 2500 км (&2too) /=500-т-2500 км (сц ) 12 500 км (^12 боо) /=2500-7-12500 км (д')
Отношение сигнала изобра- жения к визометрическо- му напряжению шума для более чем 20% вре- мени любого месяца не должно падать ниже! Отношение сигнала изобра- жения к размаху фоновой помехи, не менее Отношение сигнала изобра- жения к размаху одно- частотной помехи в поло- се частот; от 1 кгц до 1 Мгц, не ме- нее от 1 Мгц до 6 Мгц, не ме- нее 68 42 57 ^^-^/помехи"1)] 61 (57 дб ;для 99% времени) 35 50 [ 5 0 - 4 (f П0МехИ~1 ) ] а 1 —а2500~Ь 2500 +10Ч^] 54 30 45 [4 5-4 (/помехи-1^ f а 1 —а12 5Оо4” 12 500 +1С|^
Глава
Примечания: 1. Визометрическое напряжение шума есть напряжение шума, измеренное квадратичным вольт-
метром с временем интеграции 1 сек через включенный на его входе визометрический (взвешивающий) фильтр. Ампли-
тудно-частотная характеристика визометрического фильтра учитывает чувствительность человеческого глаза к различным
по частоте составляющим шума на экране телевизора. Прибор для измерения визометрического напряжения шума на-
зывается визометром.
2. Согласно Рекомендации 289. МККР для линии протяженностью 2500 км отношение сигнала изображения к визометри-
ческому шуму для более чем 0,Г% времени любого месяца не должно падать ниже 49 дб.
Для линии, состоящей из одной или двух однородных секций (рис. 6.9), малый процент времени, в течение которого
_о Д % И для двух
должна выполняться вышеприведенная норма, пропорционален числу секций, т. е. для одной секции §
2
секций з 0,1% времени любого месяца.
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 193
Электрические характеристики видеоканала, нормы на которые
зависят от числа переприемов по видеочастоте. Эти характеристики
'приведены в табл. 6:5 ,и на |рис. 6.112—6.14.
Таблица 65
НОРМЫ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИДЕОКАНАЛА, КОТОРЫЕ
ЗАВИСЯТ ОТ ЧИСЛА ПЕРЕПРИЕМОВ ПО ВИДЕОЧАСТОТЕ
Нормы на характеристику для линии
Наименование характеристики протяженностью до 2500 км протяженностью до 12 500 км
с 3 пере- приемами по видео- частоте (Да) : N переприемами по видеочастоте (Д? . с 5 пере- приемами < по видео- частоте (Да) с N переприемами по видеочастоте (Д#)
Изменения остаточ- ного затухания (усиления) — кратковремен- ные (за проме- жуток времени порядка одной секунды) — средней про- должительнос- ти (за проме- жуток времени порядка одного часа) Неравномерность амплитудно-час- тотной характе- ристики Неравномерность частотной харак- теристики груп- пового времени запаздывания Искажения пере- ходных характе- ристик — в области низ- ких частот —в области сред- них частот — в области вер- хних частот Нелинейные иска- жения сигнала изображения Нелинейные иска- жения сигналов синхронизации ±0,3 дб ±1,0 дб Рис. 6.12 Рис. 6.13 ±10% ±5% Рис. 6.14 15% ±10% —30% 2 дм=д.(")т Д^=Дз( — \ з / 2 ) » ) Дк~д'{т)~‘ ±0,6 дб ±2,0 дб Рис. 6.12 Рис. 6.13 ±15% ±6% Рис. 6.14 20% ±15% —40% — |см см |ео сч|со - — |сч см Iе0 04 ',n Ч ч ч If ч к? ‘j ч 1 II II * л II L И •г; г; Ч г 3= ч ч ч ч ч ч ч
7—339
Рис. 6.12. Допуск на амплитудно-частотную Рис. 6.13. Допуск на характеристику
характеристику видеоканала (затухание, группового времени запаздывания ви-
частота) деоканала
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 195
Рис. 6.14. Допуск на переходную характеристику видеоканала
7*
196
Глава б
Примечания: 1. Искажение переходной характеристики в области
низких частот определяется с помощью телевизионного испытательного сиг-
нала МККР № 1 (рис. 6.15) по перекосу вершины импульсов, • следующих с
частотой полукадров (50 гц).
2. Искажение переходной характеристики в области средних частот оп-
ределяется с помощью телевизионного испытательного сигнала МККР № 2
(рис. 6.16) по искажению вершины импульсов, следующих с частотой строк.
3. Искажение переходной характеристики в области верхних частот оп-
ределяется по изменению фронта импульсов испытательного сигнала № 2
(см. допуски на рис. 6.14).
Для оценки искажений переходной характеристики в области верхних
частот используется также импульс с огибающей синус-квадрат, входящий в
испытательный сигнал № 2. На выходе испытуемого видеоканала импульс
синус-квадрат не должен выходить за пределы трафарета, изображенного
на рис. 6.17. Амплитуда импульса не должна падать более чем на 20% для
линии протяженностью 2500 км и на 24% для линии протяженностью
12 500 км.
4. Нелинейные искажения сигнала изображения определяются с по-
мощью телевизионных испытательных сигналов МККР № 3 (рис. 6.18) по из-
менению амплитуды синусоидальной насадки, имеющей частоту 1,2 Мгц. На
выходе видеоканала напряжение насадки выделяется фильтром и наблю-
дается на экране осциллографа. Величина нелинейных искажений п опреде-
ляется по формуле
т\
—м)1°0». г (6.9)
где т — минимальная амплитуда, М — максимальная амплитуда (рис. 6.19).
5. Нелинейные искажения сигналов синхронизации оцениваются по от-
клонению (в процентах) амплитуд сигналов от их номинальных значений.
Рис. 6.15. Испытательный сигнал Ns 1
Р«П« 6Д6, Испытательный сигнал № 2
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 197
Рис. 6.17. Допуск на характеристику синус-квадратичного импульса
Рня» 6.18. Испытательный сигнал Xs 3
198
Глава 6
Рис. 6.19. К определению нелиней-
ных искажений сигнала изображе-
ния
НОРМЫ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИДЕОКАНАЛА
ЦВЕТНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ СИСТЕМЫ СЕКАМ-Ш
Пр,и передаче сигнала цветного телевидения к некоторым харак-
теристикам видеоканала предъявляются более жесткие требования,
чем при передаче сигнала черно-белого телевидения, и вводится нор-
мирование ряда новых, характеристик.
Сигнал цветного телевидения состоит из суммы полного сигнала
черно-белого телевидения и сигнала цветности. Сигнал цветности
представляет собой напряжение высокочастотной модулированной
цветовой поднесущей, которая накладывается на полный сигнал те-
левидения во время активной части строки и в моменты времени,
соответствующие задней площадке строчных гасящих импульсов в
активной части кадра, а также во время передачи некоторых строк
во время кадрового гасящего импулыса. Подробные сведения о
структуре сигнала цветного телевидения можно найти в работах
|[4] и |[5].
IB табл. 6:6 приведены основные изменения и дополнения к нор-
мам видеоканала черно-белого телевидения, которые необходимо
выполнять для качественной передачи (сигналов цветного телевиде-
ния (для линии протяженностью 121500 км.
Таблица 6.6
ИЗМЕНЕНИЯ И ДОПОЛНЕНИЯ К НОРМАМ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ВИДЕОКАНАЛА ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ЦВЕТНОГО
ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Наименование характеристики Норма для линии протяженностью 2500 км
Отношение сигнала изображения к размаху фоновой помехи, не менее Отношение сигнала изображения к размаху одночастотной помехи в полосе частот: от 1 кгц до 1 Мгц и от 3,7 Мги о 4.9 Мгц не менее от 1 Мгц до 3,7 Мгц от 4 9 мгц до 6 мгц 40 дб 50 дб [ 50—3( f помехй~ * )][дб] [50-13,5(/помехн—4,9)J[d6]
качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 199
Наименование характеристики Норма для линии протяженностью 2500 км
Отношение сигнала изображения к эффектив- ному напряжению шума в канале цветности для более чем 20 У времени любого месяца не должно падать ниже Изменения остаточного затухания: кратковременные средней продолжительности Искажения переходных характеристик: в области низких частот в области средних частот в области верхних частот Нелинейные искажения сигналов синхрониза- ции Искажения типа «дифференциальное усиление» Искажения типа «дифференциальная фаза» 63 дб (59 дб для 99/о времени) ±0,2дб ±0,8 дб ±6% ±3% Рис. 6.20 f +10% 1 —20% 15% ±8°
Примечания: 1. Измерение эффективного напряжения шума в кана-
ле цветности производится квадратичным вольтметром через специальный
фильтр, вырезающий область частот видеоканала, в которой передается ин-
формация о цвете.
2. Отношение сигнала изображения к напряжению шума в канале цвет-
ности для более чем 0,1% времени любого месяца не должно падать ниже
51 дб.
3. При измерении искажения переходной характеристики в области
верхних частот с помощью импульса синус-квадрат следует пользоваться
трафаретом рис. 6.21. Амплитуда импульса синус-квадрат на выходе видео-
канала не должна выходить за пределы —10%-> + 13% от амплитуды прямо-
угольного импульса строчной частоты.
4. Дифференциальное усиление характеризует зависимость амплитуды
цветной поднесущей от уровня сигнала яркости. Этот параметр измеряется
методом., аналогичным методу измерения нелинейности видеоканала черно-
белого телевидения по изменению уровня синусоидальной насадки на пило-
образном или ступенчатом сигнале яркости. Различие состоит в том, что ча-
стота насадки вместо 1,2 Мгц берется равной 4,43 Мгц.
5. Дифференциальная фаза характеризует зависимость величины фазо-
вого сдвига цветовой поднесущей от амплитуды сигнала яркости. Этот пара-
Рис. 6.20. Допуск на переходную характеристику видеоканала цветного
телевидения
200
Глава 6
метр определяется путем измерения изменения сдвига фазы синусоидальной
насадки с частоты 4,43 Мгц на пилообразном или ступенчатом сигнале яр-
кости.
6. Допуск на неравномерность амплитудно-частотной характеристики и на
неравномерность характеристики группового времени распространения видео-
канала (см. табл. 6.5) в области частот 3,7-4-4,9 Мгц должен быть уменьшен
по сравнению с допусками, определенными трафаретами рис. 6.12 и 6.13. Он
подлежит уточнению в дальнейшем.
А %
100
90
80
70
60
50
60
30
20
10
— — 0
—
-0,6 -0,5 ~0,6 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,6 0J5 0,6t,MKCCK
Рис. 6.21. Допуск на характеристику синус-квадратичного .импульса для
видеоканала цветного телевидения
Влияние амплитудно-частотной характеристики на качество сигнала цвет-
ного телевидения оценивается также различием усиления в видеоканале для
сигналов яркости и цветности, которое не должно превышать ±15% относи-
тельно усиления для сигнала яркости.
Влияние характеристики группового времени запаздывания на качество
сигнала цветного телевидения оценивается также по расхождению времени
распространения сигналов яркости и цветности, которое не должно превы-
шать 150 нсек.
Измерение этих параметров методом испытательной строки будет описа-
но ниже.
7. Приведенные в таблице нормы подлежат уточнению по мере накоп-
ления опыта по передаче сигналов цветного телевидения и разработки новых
систем передачи. Эти нормы относятся в полной мере к новым радиорелейным
и кабельным системам, разработка которых начата после 1969 г.
Существующие системы радиорелейной связи, которые были разработаны
без учета специфики передачи сигналов цветного телевидения, не полностью
отвечают этим требованиям, однако в большинстве случаев могут обеспечи-
вать удовлетворительное качество передачи сигналов цветного телевидения.
ОЦЕНКА КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ВИДЕОКАНАЛА
МЕТОДОМ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТРОК В ПРОЦЕССЕ ПЕРЕДАЧИ
Этот метод предусматривает (введение специальных (контрольных
сигналов во время передачи кадровых гасящих импульсов. 'Строки,
приходящиеся на кадровый гасящий импульс, располагаются в верх-
ней части экрана телевизора и обычно закрыты обрамлением экрана.
Благодаря этому они остаются незаметными для телезрителей. Конт-
рольные сигналы могут быть выделены из видеосигнала с помощью
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 201
относительно несложных устройств и поданы на видеоосциллограф.
Наблюдая ihx форму на экране осциллографа и сравнивая ее с
эталоном, можно оценить рад показателей видеоканала.
На РРЛ контрольные сигналы можно выделить на всех узловых
Pt оконечных станциях, а также на промежуточных станциях, на
которых производится выделение телевизионной программы. Форма
этих сигналов стандартизована в рамках международных организа-
ций МККР и ОИРТ. Для введения этих сигналов в интервал кад-
Рис. 6.22. Контрольные сигналы испытательных строк:
а) для оценки переходной характеристики; б) для оценки частотной харак-
теристики
202
Глава 6
рового гасящего импульса отведены строки с № 17 по № 21 в пер-
вом поле и с № 330 по № 334 во втором поле видеосигнала.
Форма (контрольных сигналов приведена на рис. 6.(212. Контроль-
ные сигналы вводятся ,в две строки каждого поля видеосигнала. Он
включает в себя прямоугольный импульс, (вершина которого соот-
ветствует уровню белого, импульс синус-квадрат длительностью 2 Т
(160 нсек), используемый для оценки переходной характеристики в
области высоких 'частот, сложный импульс синус-квадрат длитель-
ностью 20 Т (4600 нсек), используемый для оценки различия в уси-
лении и расхождении во времени сигналов яркости и цветности, и
ступенчатый сигнал с наложенной на itfero синусоидальной насадкой
частоты 1,2 или 4,43 Мгц, используемый для- контроля амплитудной
характеристики канала и дифференциального усиления (рис. 6.22а),
Сложный импульс длительностью 20 Т состоит из суммы двух
сигналов: импульса синус-квадрат длительностью 1600 нсек (на
уровне половинной амплитуды) и сигнала поднесущей частоты
4,43 Мгц, пр смодулированного по амплитуде таким же импульсом
(рис. 6.23).
Рис. 6 23. Структура импульса 20 Т
Контрольный сигнал рис. 6.226 включает в себя расположенные
на специальном сформированном пьедестале пакеты шести синусо-
идальных колебаний частоты 0,5; 1,5; 2,8; 4,43; 5 и 5,8 Мгц, слу-
жащие для оценки амплитудно-частотной характеристики (видеока-
нала в дискретных точках. Перед пакетами расположен специаль-
ный импульс с двумя отсчетными уровнями, расстояние между ко-
торыми соответствует размаху каждого пакета синусоидальных ко-
лебаний на входе испытуемого видеоканала.
'Наличие в видеоканале искажений амплитудно-частотной харак-
теристики и характеристики группового времени запаздывания вы-
зывает различие в усилении сигналов яркости и цветности и рас-
хождение их во времени. При этом на выходе тракта импульс дли-
Качественные показатели каналов РРЛ прямой видимости 203
тел ьн остью <20 Т претерпевает юпецифические искажения 'Основания
(рис. 6.24). Огибающая основания имеет волнообразный характер
с ‘двумя экстремумами Ai и А2 -различного знака. Величины Ai и Аг
определяются по отношению к уровню П-образного импульса, 'рас-
положенного в начале строки, амплитуда которого принимается рав-
ной 1. По значениям Ai и А2 можно определить различие в усилении
сигналов яркости и цветности АК(%) и их расхождение во-време-
ни АТ[-нсек.] по формулам:
А/(=2(А1 + А2) 100%, (6.10)
^-4<r)Ire,s2 + <611>
где Т' — длительность импульса 20 7, отсчитанная на уровне поло-
вины его амплитуды (Т'= 1600 нсек).
Значения Ai и А2 должны подставляться в ф-лы (6.10) и (6.11)
с учетом их знака.
6.5. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И НОРМЫ
НА КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАНАЛОВ ВЕЩАНИЯ
И ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
ОСОБЕННОСТИ ПАРАМЕТРОВ КАНАЛОВ ВЕЩАНИЯ
И ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ
Определение основных электрических характеристик телефонного
канала, данные в разд. 6.2, применимы и к каналам вещания и зву-
кового сопровождения. Необходимо лишь учитывать следующие
особенности этих каналов.
Каналы вещания и звукового сопровождения являются симплекс-
ными каналами и всегда организуются по четырехпрсводной схеме.
Каждое направление каналов вещания и звукового сопровождения
самостоятельно и не связано с обратным направлением, поэтому в
каналах отсутствуют дифференциальные системы на входе и вы-
204
Глава 6
ходе. Благодаря этому не может возникнуть генерация при наличии
положительного остаточного затухания, как это имеет место в теле-
фонном канале.
iB каналах вещания и звукового 'Сопровождения принято изме-
рять не мощность шума, а отношение сигнала к шуму. За уровень,
относительно которого измеряется уровень шума, принимается мак-
симальный уровень сигнала. При измерениях уровня шума приме-
няются псофометры с фильтром, характеристика которого учитывает
частотные свойства 'человеческого уха и частотные характеристики
воспроизводящих громкоговорящих устройств в полосе частот от 50
до 110 000 гц.
В силу того что по своему характеру передача программ веща-
ния '(или звукового сопровождения) является симплексной, абсолют-
ное значение группового времени распространения сигнала не влияет
на качество передачи и не нормируется.
НОМИНАЛЬНАЯ ЭТАЛОННАЯ ЦЕПЬ КАНАЛА ВЕЩАНИЯ
И ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
Номинальная эталонная цепь канала вещания и звукового со-
провождения телевидения имеет протяженность Й500 км и характе-
ризуется наличием трех участков переприема по низкой частоте
(рис. 6.25).
833 км 833км _ 833км
2500км _
Рис. 6.25. Номинальная эталонная цепь для
канала вещания и звукового сопровож-
дения
УРОВНИ ПЕРЕДАЧИ
«Максимальным» уровнем напряжения в канале вещания и зву-
кового сопровождения называют уровень, соответствующий 0,707 от
пикового напряжения сигнала.
'«Максимальный» уровень в канале вещания и звукового сопро-
вождения телевидения соответствует уровню 100%-ной модуляции
передатчиков и составляет:
а) на входе 0 дб (0,775 в);
б) на выходе:
для передачи программы удаленному абоненту +15 дб (4,4 в);
для коммутации программы непосредственно в точке приема 0 дб
(0,775 в).
Вход канала вещания и звукового сопровождения—симметрич-
ный, величина входного сопротивления — 600 ом.
Выход канала вещания и звукового сопровождения — симметрич-
ный, рассчитанный на нагрузку 600 ом.
качественные показатели каналов РРЛ прямой Видимости 205
Таблица 6.7
НОРМЫ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КАНАЛА ВЕЩАНИЯ
И ЗВУКОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
Наименование характеристики Нормы на ли- нию протяжен- ностью_2500 км с 3 переприе- мами Примечание
Отношение «максимального на- пряжения сигнала к псофометри- ческому напряжению шума, не менее: 57 дб Для линии протяженностью 1 км — 574-ю lg~-
Отношение «максимального на- пряжения сигнала к суммарно- ному напряжению фона не менее 55 дб Для линии с одним переприе- мным участком —60 дб
Отношение «максимального на- пряжения сигнала к эффектив- ному (невзвешенному) напряже- нию внятной переходной помехи на частоте 800 гц, не менее 74 дб Для линии с одним переприем- ным участком —79 дб
Неравномерность амплитудно-час- тотной характеристики Рис. 6.26 Для линии с одним переприем- ным участком значения умень- шаются в КЗ раз.
Коэффициент нелинейных искаже- ний не должен превышать на частотах основного сигнала; от 50 до 100 гц выше 100 гц 3% 2%
Рис. 6.26. Допуск на амплитудно-частотную характеристику канала вещания
ЛИТЕРАТУРА
1. Международный Консультативный Комитет по радио. МККР.
Документы XI пленарной ассамблеи. Осло, 19-66. Том IV, часть I.
Радиорелейные системы. М., «Связь», 11969.
206 Г л й й a 6
2. Международный Консультативный Комитет по радио. МККР.
Документы XI пленарной ассамблеи. Осло, 1966, Том IV. Радиове-
щание. Телевидение. М.; «Связь», 1968.
3. Омельяненко Ю. И. Радиорелейные линии. Киев, «Техни-
ка», 1967.
4. Кривошеев М. И. Основы телевизионных измерений. М.,
«Связь», i19i64.
5. Б а р т о с я к А. Система цветного телевидения СЕКАМ. М.,
«Связь», 11968.
6. Дворкович В. П., Ш а б е т н и к В. Д. Измерение телеви-
зионных трактов в области цветовой поднесущей. — «Техника кино
и телевидения», 1969, № 4.
ГЛАВА СЕДЬМАЯ
РАСЧЕТ ШУМОВ В КАНАЛАХ РРЛ ПРЯМОЙ
ВИДИМОСТИ
7.1. ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ШУМА В ТЕЛЕФОННОМ
КАНАЛЕ
Мощность шума, вносимая в телефонный канал радиорелейным
оборудованием,
Рщ = fnPm Гр Тр -|- Рщ пос / ~Ь У Ршт1, (7Л)
1=1 i=l
где Рш гр тр—мощность шума, вносимого одним комплектом обору-
дования, с помощью которого осуществляется пере-
прием по групповому 'спектру,
m — число узловых станций, ни которых осуществляется
переприем по групповому спектру /при этом две око-
нечные станции приравниваются к одной узловой),
. Рш пос i—суммарная мощность постоянного шума, не завися-
щая от уровня сигнала на входе приемника, вноси-
мая приемо-передающим оборудованием ьго интер-
вала линии,
Ршт г—мощность теплового шума, которая зависит от уров-
ня вч сигнала, вносимая <1-м интервалом линии,
N— 'число интервалов на линии.
Первые два «слагаемых «в ф-ле (7.1) определяются параметрами
оборудования и уровнем загрузки группового тракта линии. При
неизменных параметрах аппаратуры и загрузке мощность шумов,
обусловленная этими слагаемыми, не зависит от времени.
Мощность
Рщ гр тр = Апт гр тр + Анн гр тр, (7.2)
где Ршт гр тр — тепловые шумы модулятора, демодулятора и груп-
повых усилителей,
Ршн гр тр—нелинейные шумы модулятора, демодулятора и
групповых усилителей.
Постоянные шумы, вносимые одним комплектом при ем о-передаю-
щего оборудования,
Annoct = Апнф Аннв + Рштг + Апнп, (7.3)
где Ршнср —мощность нелинейных переходных шумов приемопере-
датчика станции,
Ршн в—мощность нелинейных переходных шумов, возникаю-
щих в приемном и передающем волноводах -станции,
208
Глава 7
Ршт г—мощность тепловых шумов, возникающих в гетеродин-
ном тракте приемопередатчика станции,
Ршнп — шумы, вызванные (радиопомехами *).
Третье слагаемое в ф-ле i(7.1) определяет суммарную мощность
теплового шума, вносимую приемниками всех интервалов РРЛ.
(Мощность теплового шума Ршт г, вносимая в телефонный канал
одним интервалом линии, прямо пропорциональна коэффициенту
шума приемника и обратно пропорциональна мощности .свч сигнала
на входе приемника. Мощность свч сигнала на входе приемника
может изменяться в широких пределах при замираниях сигнала на
интервалах линии. В результате уровень тепловых шумов случайно
изменяется во времени.
(Приведенные в предыдущей главе нормы на допустимую мощ-
ность шума в телефонном канале для разных процентов времени
отражают особенности работы РРЛ, связанные с замираниями сиг-
нала на интервалах линии. При частотной модуляции суммарный
шум в телефонном канале имеет значительную неравномерность в пре-
делах группового спектра. Для высших по частоте каналов он зна-
чительно больше, чем для нижних каналов.
Для более равномерного распределения шумов в пределах груп-
пового спектра применяются предыскажения многоканального сиг-
нала. Введение предыскажений на входе группового тракта радио-
релейной системы обеспечивает увеличение девиации частоты от сиг-
налов верхних каналов вследствие уменьшения ее для нижних ка-
налов при сохранении общей девиации частоты от всего многока-
нального сигнала неизменной. На выходе группового тракта вклю-
чается восстанавливающий контур, обеспечивающий выравнивание
уровней всех каналов.
Характеристика предыскажений, принятая для передачи много-
канального сигнала, приведена на рис. 7.1 (Рекомендация МККР
275-1). Схемы и параметры предыскажающего и восстанавливающе-
го контуров, обеспечивающих получение этой характеристики, при-
ведены на рис. 7.2 и 7.3 соответственно.
Формулы для расчета Ршт ь Pm в гр т р. Р п. с ф, Ршнв И Ршнп
даны в последующих параграфах данной главы. Величины Ршт гр тр
и Ршг обычно не рассчитываются, а определяются экспериментально.
7.2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ ШУМОВ В ТЕЛЕФОННОМ КАНАЛЕ
в телефонном ин-
станции,
Вм
— пет, (7.
~пр \/ к / -Рпр
Л К радиопомехам, которые могут создать дополнительные нелинейные
шумы в телефонном канале, относятся помехи от обратного направления пе-
редачи при двухчастотном плане распределения частот и недостаточных за-
щитных свойств антенн от приема с обратного направления, различные пара-
зитные сигналы, которые могут возникнуть в многоствольных системах, как-
то: гармоники генераторов сдвига, паразитные продукты, возникающие в сме-
сителях передатчиков, и т. п Радиопомехи могут создавать также и другие
радиорелейные системы или другие радиопередающие средства, работающие в
том же диапазоне частот и размещенные на недостаточном удалении,
Псофометрическая мощность теплового шума
нале, вносимая приемником одной радиорелейной
fк V
Ршт1 = 10»------Г-------I ТТ Рпр =
Расчет шумов в каналах РРЛ прямой видимости
209
передачи многоканального сигнала
Рис. 7.2. Схема и параметры
предыскажающего контура те-
лефонного канала: =» 1 >81 ₽о’,
R2 < 0,01 Ro; R8=*R4=> Ro; Rb «
R.>100 R.; /,=1.25 FMaKC-
1,01 ____
I/Д, ' 5S V_ '
Рис. 7.1. Характеристика предыскажений для
Рис. 7.3. Схема и парамет-
ры восстанавливающего кон-
тура телефонного канала:
Я1= 1 ,81 Я.; R2 < 0,01 Ro;
Rp
R,= R,= R„; R,= —; R,>
> 100 R.; ».25FMaKC =
210
Глава 7
лде
пт—коэффициент шума приемника,
&=il,38-10-23 вт/гц. град— постоянная БоЛыцм-ана,
Г=300°К— абсолютная температура,
Д^к = 3,1 -103 гц— ширина полосы телефонного канала,
Кп=0,75— псофометрич-ес1юий коэффициент для те-
лефонного канала,
FK— средняя частота канала в групповом
спектре, кгц,
&fK— эффективная девиация частоты на ка-
• нал, кгц,
Рпр— мощность сигнала на входе приемни-
ка, вт,
Рпр— коэффициент, учитывающий выигрыш от
введения предыскажений.
За вис им ость |3Пр от а= ~~к~ приведена на рис. 7.4.
Fмакс
Наибольшего значения мощность шума РШт достигает в верх-
них по частоте каналах. Поэтому обычно определяют РШт для верх-
него канала, для которого Гк=/’макс и рпр=0,4.
Значения Гк=77макс определяются из табл. 6.3 как верхние ча-
стоты полосы, занимаемой телефонными каналами.
Значения AfK при передаче по каналу измерительного сигнала
для систем с различной емкостью приведены в табл. 7.1 [2].
Т а б ли ца 7.1
ЗНАЧЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ДЕВИАЦИИ НА КАНАЛ ДЛЯ СИСТЕМ С
РАЗЛИЧНОЙ ЕМКОСТЬЮ
Максимальное число каналов 12 $24[ г60’ 120 300 600 960 1260 1800 19201) 2700
Эффективная девиация на канал кгц 35 35 50 100 200 50 100 200 200 200 200 140 200 140 140 100 140
>) Система емкостью 1920 телефонных каналов используется на РРЛ только в СССР
Значения Вм, вычисленные для верхнего канала •(Гк = /7макс)
отечественных радиорелейных систем, приведены в табл. 7.2.
Таблица 7.2
ЗНАЧЕНИЯ ВМДЛЯ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ СИСТЕМ
Тип радиорелейной системы Емкость (число те- лефонных каналов) В,,, пет вт М
Р-60/120 60 6,4.10—6
Р-600 600 16,5*10-6
Р-600М, Р-6002М, Р-6002МВ 600 11,6*10-6
«Восход», «Дружба» M-j > > ? 1920 160.10—6 'ЦМ-1'
Расчет шумов в каналах РРЛ прямой видимости
211
-100 -30 -80 -18 -ВО -50 Рпр,06Вт
(100п8т) (1№0п8п>! (о.ОТмкйгп) (з,1мнвт) [1Мк8т) (Миквт)
Рис. 7.5. Зависимость Ршт от
На рис. 7.5 приведен трафик зависимости мощности тепловых
шумов >шт в верхнем канале, вносимых одним интервалом РРЛ от
мощности сигнала на входе приемника этого интервала.
7.3. РАСЧЕТ НЕЛИНЕЙНЫХ ШУМОВ В ТЕЛЕФОННОМ
КАНАЛЕ
СРЕДНЯЯ МОЩНОСТЬ МНОГОКАНАЛЬНОГО СООБЩЕНИЯ
Для расчета нелинейных шумов необходимо знать среднюю мощ-
ность многоканального сообщения.
212
Глаза 1
'Многоканальное сообщение является 'случайным процессом. Для
систем с числом каналов более 240 его мгновенные значения подчи-
няются нормальному закону. Его средняя 'спектральная плотность
мощности приблизительно равномерна ,и ограничена. .При этих усло-
виях средняя мощность многоканального сообщения при числе ка-
налов N
РСр = РксрМ, (7.5)
или
^ср = Рк ср [дб мо] + 101g N, дбмо9 (7.6)
где Рк ср — средняя мощность сообщения в одном канале.
Уровень Рк ср для систем с числом каналов более 240 состав-
ляет:
— согласно рекомендациям МККР— 15 дбмо (32 мквт);
— по нормам, принятым в СССР для новых систем связи —
13 дбмо (50 мквт).
Для систем с числом каналов от 12 до 240 МККР рекомендует
определять уровень средней мощности многоканального сообщения
в точке с нулевым относительным уровнем по эмпирической формуле
Рср = — 1 41g//, дбмо. (7.7)
В табл. 7.3 приведены средние мощности многоканального сооб-
щения для систем различной емкости.
Таблица 7.3
СРЕДНЯЯ МОЩНОСТЬ МНОГОКАНАЛЬНОГО СООБЩЕНИЯ
Число каналов в системе Рср в точке нулевого относительного уровня
Норма для новых систем в Рекомендация МККР
дбмо | мет дбмо | мет
12 24 60 120 300 600 960 1260 1800 1920 2700 4,8 9,0 9,8 12,0 14,8 16,8 18,0 19,5 19,8 3,0 8,0 9,5 15,8 30 48 63 89 95 3,3 4,5 6,1 7,3 9,8 12,8 14,8 16,0 17,5 17,8 19,3 2,14 2,82 4,07 5,37 9,50 19 30 40 56 60 85
Рекомендации МККР справедливы лишь для систем, в которых
число телефонных каналов, занятых для передачи сигналов тональ-
ного телеграфа, фототелеграфа, вещания и т. п. (средняя мощность
которых значительно больше средней мощности телефонного раз-
говора), составляет незначительный процент от общего числа ка-
налов.
Расчет шумой й каналах РРЛ прямой видимости
212
iB СССР на магистральных линиях значительное число каналов
используется для передачи сигналов тонального телеграфа, фото-
телеграфа и вещания. Поэтому в СССР средняя мощность много-
канального сообщения выше.
ДЕВИАЦИИ ЧАСТОТЫ ПРИ ПЕРЕДАЧЕ МНОГОКАНАЛЬНОГО
СООБЩЕНИЯ
Эффективное значение девиации частоты, выз-
ванное .многоканальным сообщением,
А/эф = Д/к У Рср[мвт], кгц. (7.8)
.Значение Д/к берется из табл. 7.1, а значение Рор [лвт]—из
табл. 7.-3.
|К в а зип и к о в о е значение девиации частоты при
передаче многоканального сообщения Д/ пик, т. е. значение, которое
не превышается с вероятностью 0,999 для систем с числом каналов
более 240 в 3,33 раза (на 10,5 дб), больше эффективной девиации
частоты.
На рис. 7.6 приведены зависимости Д^эф и Д/пик для систем с
числом каналов от' 240 до 2000.
214
Глава 7
НЕЛИНЕЙНЫЕ ШУМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ В ГРУППОВОМ
ТРАКТЕ РРЛ
Возникновение нелинейных шумов ib групповом тракте РРЛ о бу о
ловлено нелинейностью характеристик частотных модуляторов и де-
модуляторов, а также нелинейностью амплитудных характеристик
групповых усилителей. ОграничиВ'аясь учетом нелинейности второго
и третьего порядков, можно определить мощность нелинейных шу-
мов в телефонном канале Ршнгртр в точке с нулевым относитель-
ным уровнем по формуле
A Fkk^
РШН гр тр — Ю9 Д [4Рср К2к ^2 (Q) ^2 4"
г макс г мин
+ 24^ср'сзк^з(а)а3(а)]> пет, уду
где /^макс и Fmhh— соответственно наивысшая и наинизшая часто-
ты группового 'спектра, кгц;
FK— средняя частота канала в групповом спектре,
кгц;
Рср— средняя мощность многоканального сообщения,
мет;
К2к> Кзк — коэффициенты нелинейных искажений по вто-
рой и третьей гармоникам рассматриваемых
элементов группового тракта, измеренные при
измерительном уровне канала;
у2(и), — функции, учитывающие распределения мощно-
сти нелинейных шумов второго и третьего по-
рядков в групповом спектре, без учета преды-
скажений (см. рис. 7.7);
F* F мин
а== --------- ,
" макс Г мин
а2(а), а3(а) — функции, учитывающие
групповом спектре при
Fk
(рис. 7,8), а= —----------------- .
•Гмакс
Г макс
Рмин
перераспределение шумов в.
введении предыскажений
Расчет шумов в каналах РРЛ прямой видимости
215
Остальные обозначения те же, что и ib ф-ле (7.4).
Значения /с2к и /с3к определяются экспериментальным путем.
Рис. 7.8. Зависимость а2 (ос) и а3 (а)
На графиках рис. 7.9 приведены зависимости Лш2 и Ршз (состав-
ляющих мощности нелинейных шумов второго и третьего порядков,
возникающих в трупповом тракте) от значений к2к и Кзк для верх-
него канала систем емкостью 300, 600 и 1920 телефонных каналов
при значениях РСр, .принятых в ССОР.
НЕЛИНЕЙНЫЕ шумы, возникающие в высокочастотном
ТРАКТЕ РРЛ
Возникновение нелинейных шумов в высокочастотном тракте РРЛ
обусловлено, в первую -очередь, неравномерностью характеристики
группового времени запаздывания |(ГВЗ) вч тракта. Эта неравно-
мерность, в свою очередь, определяется нелинейностью фазовых
характеристик тракта усиления промежуточных
ностыо фазовых характеристик свч полосовых
фильтров.
Ограничиваясь учетом нелинейности второго
ков, можно определить мощность нелинейных
частот и нелиней-
и разделительных
и третьего поряд-
шумов, вызванных
неравномерностью ГВЗ, вч тракта станции, в телефонном канале
в точке с нулевым -относительным уровнем по формуле:
Д р г ।
Т’шнф = 1 О’ ~------ (2л ЛГ /’ср А /к V Y2 У* (а) <Ь(а)+
* макс ”мин L
2
+ /’ср д ft у Y3 Уз (о) а3 (а) , пет,
где у2 и у3-^соответственно второй и третий коэффициенты разло-
жения характеристики ГВЗ тракта в степенной ряд
по степеням расстройки относительно средней частоты,
сигнала.
(7.Ю)
216
Глава 7
1-0169 L 9 £ 6 £ Z г-016 9 L 9 S
,п8т
Расчет шумов в каналах РРЛ прямой видимости
217
Рис. 7.9. Зависимость Ршгртрот /<2К и KSl( для: a) W=300 и 600, б) N =1920 к
518
Глава 7
Остальные обозначения те же, что и в ф-ле (7.9).
Коэффициенты у% и уз .могут быть определены, если имеется
зависимость изменения ГВЗ вч тракта от расстройки относительно
средней частоты сигнала. Так, если при расстройке, равной Д/ь не-
равномерность группового времени запаздывания составляет Дт+,
а при расстройке, равной —Д/ь неравномерность группового вре-
мени запаздывания составляет Дт~ (рис. 7.10), то:
Дт । 4- Дт_
2Д7Г • l(7>11)
Формула ,(7.40) выведена на
основе так называемого квази-
стационарного приближения, при
котором предполагается использо-
вание статических амплитудно-час-
тотных и фазовых характеристик
при анализе прохождения ЧМ сиг-
нала через четырехполюсник. Ква-
зистационарным приближением
можно пользоваться, если выпол-
няется условие [3]
д f
> 6 4- 10Fмакс, (7.12)
где Д/ — полоса пропускания приемо-передающего тракта радио-
релейной станции,
Гмакс—высшая модулирующая частота в групповом спектре.
Это условие выполняется лишь для радиорелейных систем с от-
носительно небольшим числом каналов, например для системы
Р-60/1120 или для систем типа Р-600 при уплотнении их не более
чем 240—300 каналами. При большем числе каналов ф-ла (7.10) дает
лишь приближенные результаты.
Строгий метод расчета нелинейных шумов, возникающих в вы-
сокочастотном тракте из-за неравномерности характеристики ГВЗ
и 'амплитудно-частотной характеристики в системе с различным чис-
лом каналов, дан в [4].
НЕЛИНЕЙНЫЕ ШУМЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ В ВОЛНОВОДНОМ ТРАКТЕ
Псофометрическая мощность переходного шума, возникающего
в одном волноводном тракте из-за отражений от его концов для
верхнего по частоте канала (77к=/7макс), в точке с нулевым отно-
сительным уровнем равна [1]:
А г х-2 р 2а1
‘л гкАп г макс ____L
Ршнв=Ю9 -------—2----[G (х)-^(х) cos 20] г^Ю 10 , (7.13)
7К
где G(x) и Н(х) — функции аргумента х=4л77максТв;
тв— время распространения электромагнитной энер-
гии в волноводе, сек:
Расчет шумов в каналах РРЛ прямой видимости
219
__
Tfl — ’ —
* Ч'г
Г Лкр
/в— длина волновода, м,
(7.14)
св— скорость распространения электромагнитной энергии в
волноводе, м]сек,
с— скорость распространения электромагнитной энергии в
пустоте,
%— длина волны,
А/кр— критическая длина волны для применяемого волновода,
fi и г2— модули коэффициентов отражения от концов волновода,
а— погонное затухание сигнала в волноводе, дб!м,
0 = 4л/0тв — ©г— 0а,
01 и 02— фазы коэффициентов отражения от концов волновода,
/о— средняя частота ЧМ сигнала.
Рйс. 7.11. Графики для определения величины Q (х)
н(*)
Рис. 7.12. Графики для определения величины Н(х)
220
Глава 7
Графики функций G(x) и Н(х) приведены на рис. 7.L1 и 7.12
соответственно. Аргумент к на рис. 7.11 и 7.12 определяется по фор-
муле
д /2 р
0 'к ср[мвт]
К — £
F2
1 макс
(7.15)
Значения Д/к и Рср [мет] - приведены в табл. ,7.1 и 7.2.
Формулы и методика расчета РШн в с учетом отражений ют сты-
ков волновода приведены в [5].
ШУМЫ В ТЕЛЕФОННОМ КАНАЛЕ, ВЫЗВАННЫЕ РАДИОПОМЕХАМИ
Псофометричеекая мощность шума в телефонном канале, обус-
ловленного радиопомехой, в точке относительного нулевого уровня
равна [8]:
Д К^п а2рпр
РшнП = Ю9-------5-----[g(a, |Pil) + g(a, |Ра|)], пет, (7.16)
2лРмаксЛ^к
Рк
где а= ------,
**макс
ТИск—эффективный индекс модуляции на канал:
г макс
2 РП
№= ——отношение мощности помехи к мощности сигнала на
Рс
входе приемника,
Д/ксРсрс [мет] ( Д fкп^срп[мвт]
а = ^2 + *
г макс с гмаксп
Здесь индекс «с» относится к полезному сигналу, а индекс «п» —
к сигналу помехи. Значение Рср[лсвт] 'следует брать из табл. 7.3.
В случае немодулированной помехи второе слагаемое в выражении
для а равно нулю,
Р^-3—Ь: »^ + Ь.
* макс 1А макс
Здесь Sf — расстройка несущей частоты помехи относительно несу-
щей частоты сигнала.
Значения функции #(а|р|) берутся из графика рис. 7ЛЗ, который
дан для -случая использования предыскажений в соответствии с ре-
комендациями МККР.
Расчет шумов в каналах РРЛ прямой видимости
221
7.4. ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ШУМА В ТЕЛЕФОННОМ
КАНАЛЕ ДЛЯ НЕКОТОРЫХ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ СИСТЕМ
Приведенные выше методы и формулы для расчета различных
составляющих шума в телефонном канале обычно используются
при разработке радиорелейных систем и аппаратуры и при прове-
дении поверочных измерений аппаратуры. При проектировании РРЛ
на конкретном типе аппаратуры расчету подлежат лишь уровень
теплового шума, зависящий от уровня -сигнала на входе приемника.
Все другие составляющие шума являются величинами заданными.
В табл. 7.4 приведены значения основных составляющих шуми
в верхнем телефонном канале для некоторых отечественных радио-
релейных систем при использовании предыскажений, рекомендован-
ных МККР (рис. 7.1), и при величинах девиадаи частоты, указан-
ных в табл. /Л*
ОСНОВНЫЕ СОСТАВЛЯЮЩИЕ ШУМА В ВЕРХНЕМ ТЕЛЕФОННОМ КАНАЛЕ
Таблица 7.4
Псофометрическая мощность шума в верхнем телефонном канале для радио-
релейных систем ^типа, пет
Составляющие шума Р-60/ 120 Р-600 Р-600М Р-6002М, Р-6002МВ «Восход» и «Дружб а»
600 к | 24 0 к 600 к 360 к 600 к 1920 к | 1020 к
Тепловой шум одного комплекта модулятора, демодулятора и групповых усилителей ^*штгр. тр 30 30 30 30 30 25 25
Нелинейный шум одного комплек- та модулятора, демодулятора и групповых усилителей ^шнгр. тр 145 70 50 70 50 70 65 35
Нелинейный шум одного приемо- передатчика,РШН(р $ 63 50 20 50 30 40 65 35
Тепловой шум гетеродинного трак- та одного приемопередатчика ^штг 17 17 7 7 7 5 5
Нелинейные шумы одного волно- водного тракта, Ршнв(рис. 7.14) — Кривая 1 Кривая 3 Кривая 2 Кривая 5 Кривая 3 Кривая 4 Кривая 6
К
to
си
Расчёт шумов ё каналах РРЙ прямой видимости
Рис. 7.14. Зависимость
Лив [пет] 0Т
1 — Р-600. 600 каналов; 2 —
Р-600М; Р-6002М., 600 каналов;
3 — Р-600, 240 каналов; 4 —
«Восход», «Дружба», 1920
каналов; 5 — Р-600М, Р-6002М,
360 каналов; 6—«Восход»,
«Дружба», 1020 каналов
Зависимость мощности шума в канале, вносимого волноводным
трактом, от его длины для (различных систем приведена на рис. 7.14.
7.5. ОТНОШЕНИЕ СИГНАЛА К ШУМУ В КАНАЛЕ ВЕЩАНИЯ,
ОРГАНИЗОВАННОМ ПО СТРОЕННЫМ ТЕЛЕФОННЫМ
КАНАЛАМ
Отношение «максимального» уровня (сигнала к псофометрическо-
му напряжению шума в канале вещания .равно:
^вещ = ^тф -N1-N2 + N3 + + #5 + Nq (или Ni), дб, (7.17)
где 7УТф— отношение сигнала к п соф о метрическому напряжению
шума в телефонном канале, дб.
Обычно бывает известна псофометрическая мощность шума в те-
лефонном канале Рш , используемом для передачи сигналов ве-
щания. Для перехода от псофометр ической мощности шума, (выра-
женной в пико-ваттах, к отношению сигнал/шум (Nt$) -в телефон-
ном канале следует пользоваться графиком рис. 7.15.
# 1=2,5 дб — псофометрическмй коэффициент для телефонного
канала,
# 2=5 дб — учет увеличения ширины полосы частот канала веща-
ния в 3,2 раза по сравнению с шириной полосы частот теле-
фонного канала,
# з=5,5 дб — псофометрический коэффициент для канала вещания
(для «плоского» шума),
.#4=9 дб — превышение «максимального» уровня сигнала в кана-
ле вещания над измерительным уровнем в телефонном канале,
# 5 = 7,5 дб—выигрыш от введения предыскажений в канале ве-
щания,'
# 6=19 дб — выигрыш, который дает компандер канала вещания
в паузе,
AZ7 = 11 дб — выигрыш, который дает компандер канала вещания
во время передачи.
Для определения #Вещ при известном используются сле-
дующие формулы:
224
Глава 7
Рис. 7.15. График зависимости #тф от Рш
без (компандера 7Увещ=МТф+3,5 дб,
с компандером:
а ) в паузе Л^Вещ=^тф+,22,5 дб,
б ) во время передачи Авещ=-МТф+44,5 дб.
7.6. ШУМЫ В ВИДЕОКАНАЛЕ
Шумы в видеоканале, образованном на РРЛ, складываются из
следующих основных составляющих:
— тепловых шумов, вносимых приемниками радиорелейных стан-
ций. Эта составляющая шума зависит от уровней свч сигналов на
входах приемников и, следовательно, изменяется во времени;
Рис. 7.16. Характеристика предыскажений
для передачи телевидения
— тепловых шумов,
вносимых модуляторами
и' демодуляторами;
— тепловых шумов,
вносимых гетеродинными
трактами приемопередат-
чиков.
Если при передаче ви-
деосигнала не применя-
ются предыскажения, то
распределение составля-
ющих шума по видео-
спектру для первого ви-
да шумов имеет тре-
угольный характер (т. е.
напряжение составляю-
Расчет шумов в каналах РРЛ прямой видимости
225
щих шума пропорционально частоте), а для второго и третьего ви-
дов шумов — примерно равномерный характер.
Обычно передача видеосигнала по РРЛ производится с предыс-
кажениями, характеристика которых приведена на рис. 7.16. На
рис. 7.17 и 7.18 приведены схемы и параметры соответственно пре-
дыскажающего и восстанавливающего контуров.
Рис. 7.17. Схема предыска-
жающего контура для пе-
редачи телевидения
Рис. 7.18 Схема восстанав-
ливающего контура для
передачи телевидения
При совместной передаче в одном стволе видеосигнала и сиг-
налов звукового сопровождения в результате кросс-модуляции воз-
никают переходные помехи, из которых наиболее опасными явля-
ются помехи каналу звукового сопровождения со стороны ©идео-
канала. Эти помехи проявляются в основном в виде прослушивания
в канале звукового сопровождения сигналов кадровой синхрониза-
ции. Введение предыскажений приводит к резкому (н-а -10—-20 дб)
уменьшению переходных помех в канале звукового сопровождения
благодаря уменьшению уровня низкочастотных составляющих в ви-
деосигнале. Это позволяет получить требуемые качественные пока-
затели канала звукового сопровождения без предъявления чрезвы-
чайно жестких требований к линейности всего канала передачи те-
левизионного сигнала по РРЛ и тем самым избежать чрезмерного
усложнения аппаратуры.
Все указанные составляющие шума в видеоканале складываются
по мощности. Поэтому квадрат напряжения визометрического шума
в канале может быть подсчитан по формуле
N
ВИЗ ~ ВИЗ 4" ВИЗ WUIT /ВИЗ , (7.18)
/=1
где т — число комплектов модуляторов и демодуляторов,
N — число интервалов на линии,
«ш м-д виз— визометрическое напряжение шума, вносимое одним
комплектом модулятора и демодулятора,
цш г виз —визометрическое напряжение шума, вносимое гете-
родинным трактом на одном интервале линии,
^штг виз — визометрическое напряжение теплового шума, вно-
симое приемником /-го интервала линии.
8—339
226
Глава 7
Для видеоканала нормируется отношение размаха сигнала изоб-
ражения к визо-метрическому напряжению шума в децибелах. Для
некоторых отечественных радиорелейных систем оно имеет следую-
щие значения:
70
70
82
85
Р-600, Р-600М
Р-6002М, «Восход», «Дружба»
Отношение ------ на одном интервале линии определяется
^шт виз
формулой х)
________/с Т^ЗРпр (7 19)
“штвиэ ]/nJiTF^B^ ’
где Д/с =5,’6-il0®u(] — размах девиации частоты, создавав-
мый сигналом изображения (размах девиации ча-
стоты от полного видеосигнала составляет 8 Мгц),
Рпр—мощность сигнала на входе приемника, вт,
nm—коэффициент шума приемника,
7'макс = 6-10 [uij—максимальная частота видеосигнала (для системы
с числом строк 62*5),
Т= 300°К—абсолютная температура,
6=1,38-10_23 вт!гц-град — постоянная Больцмана.
Ввиз = 1,56-Ю-2— коэффициент, учитывающий визометри-
чеокий коэффициент и коэффициент изменения на-
пряжения шума после восстанавливающего кон-
тура.
Подставляя вышеуказанные численные значения в ф-лу (7.19),
получим
Ur
~ = 158,4 — Пш + Рпр^дбвт]^ дб, (7.20)
ишт виз
где пш [£б] — коэффициент шума .приемника,
Рпр[дбети] —мощность сигнала на входе приемника.
Для удобства определения Рпр [дбвт]|На Р|ИС- 7.19 дана завися-
мость Р[5бвт] ОТ P[em]
’) Порядок расчета (—шт * виэ-
\ Ыс
для различного процента времени
приведен в гл. 8.
Расчет шумов в каналах РРЛ прямой видимости 227
.Для определения отношения .размаха сигнала изображения к ви~
зометр1ическому напряжению шума в тракте, составленном из ряда
звеньев, следует пользоваться трафиком рис. 7.20, который позво-
ляет, зная отношение сигнала к шуму в двух звеньях тракта И[^б]
и Брб]) легко определить отношение сигнала к шуму в тракте, со-
стоящем из двух последовательно включенных звеньев И+б)[аб].
Пример 1. Участок линии за счет тепловых шумов приемников
имеет отношение сигнал/шум 74 дб. Модулятор и демодулятор име-
ют отношение сигнал/шум 70 дб. Отношение сигнал/шум ня этом
участке линии с учетом шума модулятора и демодулятора будет
равно 68,6 дб (рис. 7.20).
Пример 2. Последовательно соединены две радиорелейные линиИе
На первой обеспечивается отношение сигнал/шум 62,5 дб, а на вто-
рой— '59 дб. На составной линии отношение сигнал/шум будет рав-
но 57,5 дб (рис. 7.20).
8*
228
Глава 7
7.7. ШУМЫ В КАНАЛАХ ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ
И ВЕЩАНИЯ, ОРГАНИЗОВАННЫХ В ТЕЛЕВИЗИОННОМ
СТВОЛЕ РРЛ
Основными составляющими шума в этих каналах являются теп-
ловые шумы, вносимые приемниками РРС, и переходные шумы из
ви деокан ала.
Отношение «.максимального» напряжения звукового сигнала ис
к псофометрическому напряжению теплового шума мш псоф опреде-
ляется по формуле
»С = Д Fc макс A f (
псоф ")/"п
где А^с макс—максимальная девиация частоты сигнала поднесу-
щей частоты, вызванная звуковым .сигналом, гц,
— эффективное значение девиации частоты, создавае-
мой сигналом поднесущей частоты, гц,
/*макс — максимальная частота звукового канала, равная
для каналов 1-го класса 4О4 гц,
Расчет шумов в каналах РРЛ прямой видимости
229
Кпв
— псофометрический коэффициент для канала веща-
ния, равный 1,6 (4 дб) для шума с треугольным
спектром,
fu — номинальное значение поднесущей частоты, гц.
Остальные обозначения те же, что и в ф-ле (7.19). Значения
AFC макс, А/ и ifn для различных систем приведены в табл. 7.5.
(Уровень теплового
щума в каналах органи-
зованных на поднесущих
частотах в телевизион-
ных стволах, обычно до-
статочно мал. Определя-
ющим общий уровень
шума в канале является
переходный шум. В на-
стоящее время не су-
ществует методики для
расчета этого шума и
его величина определяет-
ся экспериментально.
Для систем с одним зву-
ковым каналом .(Р-600,
Р-6О0М, Р-6002М и
Р-6002МВ) переходный шум находится в пределах нормы при усло-
вии, что нелинейность ствола соответствует требованиям передачи
600 телефонных каналов. Для систем с четырьмя звуковыми кана-
лами («Восход» и «Дружба») уровень переходного шума находится
в пределах нормы при нелинейности ствола, соответствующей усло-
виям
Таблица 7.5
Система Д F с макс кгц д/ кгц fn кгц
Р-600, Р-600М Р-6002М Р-6002МВ 75 530 8000
«Восход* «Дружба* 100 316 7360,7740 8140,8560
передачи 1800—1020 телефонных каналов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гусятинский И. А., Рыжков Е. В., Немировский
А. С. Радиорелейные линии связи. М., .«Связь», 4965.
2. Международный Консультативный Комитет по радио. МККР.
Документы XI Пленарной Ассамблеи. Осло, 1966. Том IV, часть. I.
Радиорелейные системы. М., «Связь», 1969.
3. Бородич С. В. О применимости квазистационарного прибли-
жения к расчету нелинейных переходов в многоканальных радио-
релейных системах. — «Электросвязь», 1966, № 9.
4. Бородич С. В. Метод расчета нелинейных шумов в высоко-
частотном тракте многоканальных радиорелейных систем.—«Элек-
тросвязь», il967, № 1.
5. Бородич С. В. Статистический расчет нелинейных шумов,
вызванных отражениями в антенных фидерах многоканальных ра-
диорелейных систем . —Электросвязь», 1963, №№ 8 и 9.
6. Г е р е н р о т Е. Л. Расчет шумов в каналах радиорелейной ли-
нии при введении предыскажений. — «Электросвязь», 1960, № 6.
7. Бородич С. В. Расчет шумов в каналах радиорелейных ли-
ний с частотным уплотнением и частотной модуляцией. — «Электро-
связь», .1,956, №№ 1 и 3.
8. Бородич С. В. Расчет допустимой величины радиопомех в
многоканальных радиорелейных системах.—Электросвязь», 1962, № L
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
РАСЧЕТ ТРАСС РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ
ПРЯМОЙ ВИДИМОСТИ
8.1. ВВЕДЕНИЕ
Расчет трасс РРЛ производится при их проектировании, рекон-
струкции и иногда в условиях эксплуатации. /Общей задачей рас-
чета является определение качественных показателей работы линии.
В зависимости от исходных данных расчет может производиться
двумя методами:
,1. Если трасса линии задана, известны профили интервалов и
высоты антенных опор, то производится поверочный расчет качест-
венных /показателей.
Для этого определяются:
а) средние уровни сигнала на интервалах РРЛ;
б) мощность шума в верхнем телефонном канале или отноше-
ние t/m/t/c в телевизионном канале на конце линии, превышаемые
в течение 20% времени;
в) устойчивость работы линии.
Полученные результаты сравниваются с рекомендациями МККР,
после чего принимаются те или иные решения.
2. Если при проектировании РРЛ заданы лишь конечные и не-
которые промежуточные пункты, то производятся:'
а)' выбор трассы РРЛ;
б) определение высот антенных опор из условия выполнения ре-
комендаций МККР;
в) поверочный расчет мощности шума в верхнем телефонном
канале или отношения £/ш/£/с в телевизионном канале, превышае-
мые в течение 20% времени, или поверочный расчет устойчивости;
г) поверочный расчет средних уровней сигнала.
Изложение материала настоящей главы производится с учетом
специфики этих задач.
8.2. ОСОБЕННОСТИ ДИАПАЗОНА УЛЬТРАКОРОТКИХ ВОЛН
Радиорелейные линии работают в диапазоне ультракоротких волн
(укв), который условно подразделяется на три поддиапазона:
длина волны
частота
метровый
дециметровый
сантиметровый
10—11 м
100—10 см
10—'1 см
30—300 М.гц
300—3000 Мгц
3000—30000 Мгц
Принципиального различия в распространении метровых, деци-
метровых и сантиметровых волн нет. Однако по мере перехода от
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
231
метровых волн к дециметровым .и са<нтиметровы1М волнам на рас-
пространение радиоволн начинают в большей степени оказываться
рельеф .местности, различного рода строения, а также метеорологи-
ческие условия. ,Кроме того, в коротковолновой части сантиметро-
вого ' диапазона волн происходит поглощение в гидрометеорах
(дождь, туман, град, снег) ;и газах атмосферы (кислород, водяные
пары), Волны длиннее 3-?-4 м могут при благоприятных условиях
распространяться на большие расстояния за счет отражения от
ионизированных слоев атмосферы. На распространение более ко-
ротких волн ионосфера влияния не оказывает.
8.3. ОСНОВНЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ
СВОБОДНОЕ ПРОСТРАНСТВО
Распространением радиоволн в свободном пространстве назы-
вают такой идеальный случай распространения, когда влияние зем-
ли и тропосферы отсутствует. Условия, близкие к свободному про-
странству, наблюдаются при космических связях, в отдельные пе-
риоды времени на интервалах РРЛ.
Энергетические соотношения, полученные в условиях свободного
пространства, являются исходными для расчета линий во всех слу-
чаях распространения укв.
Эффективное значение напряженности поля Ео на расстоянии
километров между точками передачи и приема определяется
формулой
Ео=----------, мв/м. (8.1)
Ро
Излучаемая мощность
== Рпер^пер'Ппер» вгп, (8.2)
где Рпер — мощность пере датчика, вт,
Спер — коэффициент усиления передающей антенны .(по мощ-
ности) относительно ненаправленной антенны,
Л пер — коэффициент полезного действия передающего антенно-
фидерного тракта.
Напряжение на входе приемника при согласовании волнового
сопротивления фидера W приемной антенны с входным сопротивле-
нием приемника
о 1 г—_____________________
С0’Пр = 8-Ю — ^Рпер^бперСпр'Ппер'Ппр» (8.3)
Ро
где СПр — коэффициент усиления (по мощности) приемной антен-
ны по отношению к ненаправленному излучателю,
т]пр — коэффициент полезного действия приемного антенно-фи-
дерного тракта,
% — длина волны.
232
Глава 8
Иначе
Ц) пр . D V^nep^SnepSnp'Ппер'Ппр» (8.4)
Л До
где Snep, Snp — действующие площади антенн.
Мощность сигнала на входе приемника
Рперепер Лпер ^пр Лпр^2
р°пр = 16^ (8-5)
или
Р пер‘$пер‘$пр'Ппер'Ппр
Р°пр = • (8-6)
В ф-лы (8.3—8.6) значения % и S подставляются в любых, но
одинаковых единицах.
Ослабление при передаче энергии в свободном пространстве
Рц пр X
рпер = °пер[5б] + Gnp[<?6] -Ь ’InepfdS] + т1пр[<9б] + 20IS
(8.7)
где ослабление в свободном пространстве между ненаправленными
_ Л
сти трассы
Расчет трдсс радиорелейных линий прямой видимости
233
РЕАЛЬНЫЕ УСЛОВИЯ
(Влияние поверхности земли и тропосферы учитывается так на-
зываемым множителем ослабления поля свободного
пространства V (сокращенно (множителем ослабления).
В общем случае формулы для р.асчета напряженности поля, на-
пряжения и мощности сигнала на входе приемников имеют вид:
£пр = ^, (8.8)
^пр = Ц)прУ\ (8.9)
Рпр — Л)прУ2 • (8.10)
Множитель ослабления V зависит от протяженности трассы, дли-
ны волны, высот антенн, рельефа местности, метеорологических па-
раметров тропосферы. Из-за сложности и многообразия реальных
природных условий практически невозможно создать строгие мето-
ды расчета V. С удовлетворительной для практики точностью поль-
зуются (приближенными методами, учитывающими влияние рефрак-
ции и рельефа местности.
8.4. УЧЕТ РЕФРАКЦИИ РАДИОВОЛН
Определение. Рефракцией называется искривление траекто-
рий волн, обусловленное неоднородным строением тропосферы. Ос-
новное влияние на рефракцию оказывает неоднородность диэлек-
трической проницаемости воздуха 8 в вертикальном направлении,
которая характеризуется вертикальным градиентом диэлектрической
проницаемости
Здесь h — высота над поверхностью земли,
1,552-10—4 / 4810
е = 1 + —Р + ——J , (8.12)
где Т — температура воздуха по абсолютной шкале (Г = 273с + /°),
Р — давление воздуха, мбар,
е — давление водяных паров, мбар.
Обычно величину g принято считать отрицательной, когда е
уменьшается с высотой, и положительной, когда е с высотой воз-
растает.
Горизонтальные неоднородности е значительно меньше верти-
кальных и проявляются чаще всего на границе суши с морем.
Распространение укв на интервалах обычных РРЛ происходит
в приземном слое тропосферы толщиной десятки—сотни метров, где
метеорологические параметры, а следовательно, и 8 подвержены' осо-
бенно сильным изменениям как в пространстве, так и во времени.
Эквивалентный радиус Земли. Для приближенного учета рефрак-
ции укв при линейном изменении 8 с высотой вводят понятие экви-
валентного радиуса земли аэ. Под величиной аэ понимают .такое
234
Глава 8
значение радиуса, при котором траектории радиов-олн можно считать
прямолинейными, причем
а
аэ =
аё
2
(8.13)
где а=6370 км — геометрический радиус Земли.
При g=Qa3=a, т. е. рефракция отсутствует.
Виды рефракции. В зависимости от g и аэ различают следующие
виды рефракции радиоволн ,в тропосфере (рис. 8.2*):
1. Отрицательная рефракция или суб рефракция,
которая наблюдается при g>Q, аэ<а. Субрефракция появляется при
возрастании влажности воз-
духа с высотой, причем
наиболее часто осенью или
весной во время приземных
туманов. Она нередко носит
местный характер и отме-
чается на трассе РРЛ или
ее участке, где имеются ни-
зины и застаивается холод-
ный воздух.
2. Положительная
рефракция, которая на-
блюдается при g<0, аэ>а.
Частные случаи положи-
тельной рефракции:
1) Стандартная рефрак-'
ция —при £=—8-10-8 \Цм9
4
аэ = ~ а=8500 км. Это наи-
о
Рис. 8.2. Виды рефракции
более распространенный случай рефракции, обусловленный средним
состоянием тропосферы.
2) Повышенная рефракция—при g<—в‘110~81/ле, аэ>8б00 км.
Наиболее часто наблюдается в вечерние, ночные и утренние
часы летних месяцев, а иногда в эти же часы весной или осенью.
Причиной возникновения являются температурные инверсии ((уве-
личение температуры воздуха с высотой) и резкое уменьшение
влажности, связанные с назреванием и охлаждением земной поверх-
ности, сменой теплых и холодных воздушных масс и т. д.
3) (Критическая рефракция — при gK =—31,4-М)-8!/ли, йэ=оо?
т. е. траектория волны концентрична земной поверхности. Условия
возникновения те же, что для повышенной рефракции.
4) |Сверхрефракция — при g<—31,4- 1O”84/jw.
В этом случае волны преломляются к поверхности земли, отра-
жаются от нее, снова преломляются и т. д. Распространение укв.
при сверхрефракции называют волноводным, так как оно происхо-
дит в пределах тропосферного волновода. Волноводы могут появ-
ляться в приземном (приводном) и в приподнятом (Слоях воздуха.
При этом они обнаруживаются как по всей трассе, так и на от-
дельных ее участках. Волноводные условия распространения возни-
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
235
кают, главным образом, над теплыми морями и над сушей в райо-
нах с ровной подстилающей поверхностью.
Несмотря на значительное увеличение дальности связи при вол-
новодном распространении /(сотни километров), это явление не мо-
жет быть' использовано для практических целей из-за малой вероят-
ности появления волноводов. Его следует рассматривать как источ-
ник дополнительных замираний или помех на интервалах РРЛ, ра-
ботающих на- одинаковых или близких частотах.
Эффективный вертикальный градиент диэлектрической проницае-
мости воздуха. Для учета нелинейного изменения е с высотой и
изменений е ло длине трассы, которые могут наблюдаться в ре-
альных условиях, вводится понятие эффективного вертикального
ррадиента диэлектрической проницаемости воздуха gd [7]. /Под вели-
чиной. g3 понимают постоянный по высоте градиент 8, при котором
напряженность поля в точке приема будет такой же, как и в слу-
Таблица 8.1
ПАРАМЕТРЫ СТАТИСТИЧЕСКИХ РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ЭФФЕКТИВНЫХ
ГРАДИЕНТОВ ДЛЯ ЛЕТНИХ МЕСЯЦЕВ
№ пп. Климатический район Среднее значение ~g9,1/М Стандартное отклонение а, \/м
1 Север и запад Европейской территории СССР (Кольский п-в, Карельская ^АССР, Архан- гельская об л., Прибалтика, Белоруссия)
-9-10—8 7-10—8
2 Центральные районы Европейск ой территории — 12.10—8 8-10—8
3 Юго-запад Европейской территории СССР
(Курская, Воронежская обл., Украина, Молдавия, за, исключением приморских
районов) —ЭНО—8 7,5-1 0—8
4 Степные районы Поволжья, Дона, Красно-
дарского и Ставропольского краев, степные районы Крыма -8-10~8 8,5-10—8
5 Оренбургская обл, и прилегающие районы
юго-востока Европейской территории СССР -6-ю—8 7-10—8
6 Районы Прикаспийской низменности -13-Ю-8 10-Ю—8
7 Прикаспийские районы Средней Азии и Ап-
шеронский п-в -uno-8 11-10-8
8 Пустынные районы Южного Казахстана и
Северный Туран —6-10—8 10-10—8
9 Степная полоса Южной Сибири и Казахстана -7-10—8 9-10-8
10 Средняя полоса Западно-Сибирской низмен-
ности —юно—8 9-10—8
11 Восточная Сибирь (Якутия, Красноярский край) —7.10—8 9-10—8
12 Забайкалье [8] —9-10—8 7,5-10—8
13 Приамурье, Приморье,Сахалин — 11.10—8 8,5-10—8
14 Субарктический пояс Сибири —7-10—8 7-10—8
Примечание. Данные, помещенные в таблице, приведены к толщине слоя
тропосферы 10 0 м над земной поверхностью.
236
Глава 8
чае реального изменения 8 на трассе. Величина g3 характеризует
плавные изменения диэлектрической проницаемости воздуха.
Статистические распределения значений g3 различны для разных
климатических районов. Для большинства климатических районов
СССР ga подчиняются примерно нормальному закону распределения
случайных величин со средним значением ga и стандартным откло-
нением О', причем дисперсия значений ga в большинстве случаев
значительно больше в летние месяцы.
В табл. 8.1 приводятся значения ga и а для климатических райо-
нов СССР в летнее время, так как проектирование РРЛ ведется
из условий выполнения норм на качественные показатели линии в
наиболее неблагоприятные месяцы. __
В таблице не приводятся значения ga и а для южных морских
и приморских районов1), пустынь Средней Азии и ряда горных
районов. В морских и приморских районах распределения ga могут
быть аппроксимированы лишь более сложными законами, в горных
же районах наблюдается сильная зависимость параметров распре-
делений ga от местных условий [8].
8.5. УЧЕТ РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ
ПРОФИЛЬ ТРАССЫ
Учет рельефа местности при расчете и проектировании РРЛ про-
изводится с помощью профилей интервалов линии.
Профиль трассы отображает вертикальный разрез местности со
всеми высотными отметками, включая строения, лес и т. д.
(рис. 8.3). Вычерчивание профиля трассы первоначально произво-
Рис. 8.3. Профиль трассы
9 Приморскими районами ориентировочно считают полосу вдоль берего-
вой линии, в которую проникают морские бризы. Ширина этой полосы над
ровной местностью — 20—40 км, в горах — значительно меньше.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
237
дится с помощью топографических карт масштаба 1:50 000 или
1 : 100 000. В дальнейшем отдельные участки уточняются то картам
масштаба 1 : 25 000 или непосредственно на местности. Для удовле-
творительных расчетов точность построения .профилей в критиче-
ских точках должна быть ±3 м.
Для удобства при построении профилей используется параболи-
ческий масштаб, в котором все высоты откладываются не по ра-
диусам, как в действительности, а по оси ординат, я расстояния —
не по дуге окружности, а по оси абсцисс. При таком построении
линия, изображающая на профиле уровень моря или условный
нулевой уровень, от которого отсчитываются все высоты, имеет вид
параболы:
#0
У = ~Z~ к (1 — к), (8.14)
где
(8.15)
^0
к — относительная координата заданной точки,
Ri—расстояние до текущей точки.
Обычно профили трасс РРЛ строят для геометрического радиуса
земли. Построение профиля производят в следующей последователь-
ности:
Рис. 8.4. К построению профиля трассы РРЛ
238
Глава 8
1) наносят линию, изображающую уровень моря :(или условный
нулевой уровень), при этом точки определяют по ф-ле (8.14) или
по трафикам на рис. 8.4;
2) пользуясь топографическими картами, наносят высотные от-
метки точек профиля относительно условного уровня на, различ-
ных расстояниях и соединяют их плавной линией;
3) на профиле наносят местные предметы;.
4)' зная высоту подъема передающей и приемной антенн hi и
th, проводят линию АВ, соединяющую точки расположения передаю-
щей антенны А и приемной антенны. В. Расстояние между линией
АВ и «профилем трассы называют просветом Я. Просвет опре-
деляют графически в наиболее высокой точке профиля трассы
(рис. 8.3) или в точке отражения на достаточно ровных трассах
(см. разд. 8.7). Просвет считается: а) положительным, ког-
да линия АВ проходит выше наиболее высокой точки; б) отрица-
тельным, когда эта линия пересекает профиль трассы.
Если наиболее высокая часть профиля трассы покрыта лесом,
то величина просвета Я определяется относительно верхушек де-
ревьев, ибо лес для ультракоротких волн является непрозрачным
препятствием.
КЛАССИФИКАЦИЯ ТРАСС РРЛ
При отсутствии рефракции >(g=0) в зависимости от величины
просвета Н трассы подразделяются на:
а) открытые, для которых Н^Но,
где Но — просвет на трассе, при котором поле в точке приема рав-
но полю свободного пространства:
Но = ]/ к(1 - к), (8.16)
к — относительная координата точки, определяющей просвет
на трассе, рассчитывается по ф-ле 8.15;
б) полуоткрытые, для которых Яо>Н>О;
в) закрытые, для которых Я<0.
Величина Но может быть определена по ф-ле (8.16) или по но-
мограмме рис. 8.5.
ВЛИЯНИЕ РЕФРАКЦИИ НА ПАРАМЕТРЫ ТРАССЫ
С учетом рефракции !) трансформируется профиль трассы РРЛ и
меняется величина просвета Н. Изменение просвета учитывается
величиной:
Н(g) = НАН (g), (8.17)
bH(g)=--^-gK(l-K), (8.18)
где Н — значение просвета при отсутствии рефракции, определяемое
из профиля трассы; kH(g)—приращение просвета при изменении Я-
9 Для простоты везде ниже эффективный вертикальный градиент ди-
электрической проницаемости воздуха будем обозначать через g, опуская
индекс «э».
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
239
10 15 20 25 30 35 00 95 50 55 SO 65 10 75 80 85 90
Рис. 8.5. Номограмма для определения
Рис. 8.6. Номограмма для определения A Н (g)
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
241
Величина &H(g) может быть определена по номограмме ,рис. 8j6.
При g<Q приращение просвета Mi\(g)>0, т. е. просвет на трассе
увеличивается. При £>0 величина &H(g)<0, т. е. просвет на трассе
уменьшается. При этом наиболее сильно просвет изменяется в се-
редине трассы (к=0,5). Таким образом, при изменении метеороло-
гических условий трасса может превращаться из открытой в закры-
тую и наоборот.
8.6. РАСЧЕТ МНОЖИТЕЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ НА ОТКРЫТЫХ
ТРАССАХ
Йа открытых интервалах РРЛ множитель ослабления имеет
интерференционный характер, так как в точку приема, кроме пря-
мой волны, могут приходить одна иди несколько волн, отраженных
ют земной поверхности (рис. 8.7), Точки отражения определяются из
Рис. 8.7. Профиль трассы с одной точкой отражения
условця равенства углов скольжения 0 между касательными к про-
филю в данной точке и прямыми, проведенными из этой точки в
пункты передачи и приема. На практике можно встретить трассы
с одной .(рис. 8.7) и с несколькими точками отражения. Наиболее
часты первые случаи.
Множитель ослабления рассчитывается по интерференционным
формулам. При наличии одной отраженной волны
V = V1 4 Ф2 + 2Ф cos у, (8.19)
где Ф — модуль коэффициента отражения от земной поверхно-
сти, зависящий от характера рельефа местности и от
угла скольжения;
n "(g).
2/?0к(1 —*)
H(g) — просвет на трассе с учетом рефракции;
к— относительная координата точки отражения;
242
Глава 8
у — сдвиг фаз между 'интерферирующими волнами:
7=^-Дг+р. (8.21)
Л
Дг— разность хода между интерферирующими волнами:
А г —
n*(g)
2R0k (1 — к)
Р—. фаза коэффициента отражения.
При малых углах 0 Р — л и
1 / л P2(g)
V= у 1 + Ф2 — 2Ф cos-y^ ,
(8.22)
(8.23)
где p(g) — относительный просвет на трассе при заданном g:
= (,М)
“о
где Но определяется ф-лой (8.16) или по номограмме рис. 8.5, а
AH(g) определяется ф-лой i(8.i'18) или по номограмме рио. (8.6).
При pfe)=il У=1, если Ф=0 или Ф=1; V—1, если 0<Ф<1;
V=ll±i(0,124-0,15), если Ф=0,34-0,7 (максимальное отличие).
При p(g)>\ наблюдается интерференционная картина поля.
График зависимости V от pi(g) приведен на рис. 8.8. Интерферен-
ционные максимумы имеют место, если
р (g) = /3 (2m- 1) , (8.25)
где m=l, 2, 3, ...—номер максимума.
Множитель ослабления в m-м интерференционном максимуме
Гш = 1+Фт, (8.26)
где Фт — модуль коэффициента отражения для m-го максимума.
Интерференционные минимумы имеют место при
Р(«г)=/бй. (8.27)
где п=1, 2, 3, ... — номер минимума.
Значение .множителя ослабления в п-м минимуме
1Лг=1— Фп, (8.28)
где Фп — модуль коэффициента отражения для n-го минимума.
Величина Vn резко зависит от Фп, особенно при Фп-н1.
Коэффициент отражения. Из-за сложности и многообразия при-
родных условий невозможно определить коэффициент отражения Фп
достаточно точно и приходится пользоваться различными прибли-
женными оценками: •
ik При отражении от плоского участка трассы величину Фп
можно считать равной единице, если протяженность такого участка
в направлении вдоль трассы не меньше значений, 'указанных в
табл. 8.2.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
243
Открытые трассы
Рис. 8.8. Зависимость V от р (g)
244
Глава 8
Таблица 8.2
К РАСЧЕТУ КОЭФФИЦИЕНТА ОТРАЖЕНИЯ
Номер интерференционного минимума 1 2 3 4 5 6
Протяженность плоского участка трассы 0,387?. 0,28/?о 0,23/?. 0,27?о 0,18/?. 0,17/?..
2, При отражении от пересеченного участка трассы величиной
Фп можно пренебречь, если протяженность такого участка не мень-
ше значений, указанных в табл. 8.2, а высота неровностей земной
поверхности А&г удовлетворяет условию
ДЛ<> (0,3-5-1) у?=- .
(8.29)
3. При отражении от плоского участка трассы, покрытого лесом,
по результатам экспериментов на волнах длиннее ilO см Фп =0,8-? 1;
на волнах 54-8 см Фп=0,34-0,4. На более коротких волнах Фп =
=0,14-0,3.
4. Если отраженная волна экранируется неровностями земной
поверхности, лесом и строениями при всех значениях g до крити-
ческой величины gK=—31,4-il0_81/м, то величину Фп можно при-
нимать равной нулю.
5. Если отражающая поверхность выпуклая и гладкая, то
Фп —D, где D — коэффициент расходимости, учитывающий умень-
шение модуля коэффициента отражения за счет расхождения пучка
волн при отражении от сферической поверхности земли. В
когда отражающую поверхность можно аппроксимировать
некоторого радиуса, расчет коэффициента расходимости с
геометрии трассы можно производить по формуле [2]
1_____________
32/с2 (1 — к)2 А у
Fh '
случае,
сферой
учетом
(8.30)
или в интерференционных минимумах
1
1 + 13,1
а/с2(1 — к)2
Vn Z2
l2[p (0)-/бп] |
4а к, (1 — к) /
(8.31)
1
где
& у
г
(8.32)
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
245
г и \у—-хорда .и высота сегмента аппроксимирующей сферы, опре-
деляющие радиус этой сферы (рис. 8.7)-. Величина г определяется
непосредственно из профиля трассы как расстояние между точками
пересечения препятствия с линией, параллельной АВ и отстоящей
от вершины препятствия на величину Ку.
При -аппроксимации (препятствия сферой в диапазоне дециметро-
вых и сантиметровых воля величину Ду удобно брать равной HQ,
т. е. a=il. В диапазоне же метровых волн значение //о получается
большим, поэтому целесообразно выбирать a=0,14-0,5. Кроме того,
а выбирается такой, чтобы величина г=А/?0 была не больше тех
значений, которые указаны в табл. 8.2.
Иногда при расчете по ф-ле (8.3'1) оказывается, что Dn>l. Это
наблюдается при отражении от вогнутой поверхности, которая по-
лучается из выпуклой за счет трансформации профиля при умень-
шении g. В таких случаях имеется не расходимость, а, наоборот,
сходимость отраженных волн, т. е. при отражении от вогнутых по-
верхностей отраженные волны могут фокусироваться, что увеличи-
вает коэффициент отражения. Однако для простоты расчетов при-
ближенно можно принимать Dn~\ (расчет V на открытой трассе
приведен в разд. 8.18, пример l)i.
Принцип селективности. Изменения множителя ослабления, обус-
ловленные интерференционными явлениями, носят селективный (из-
бирательный) характер, выражающийся в том, что при передаче
спектра частот происходит неравномерное ослабление амплитуд раз-
личных составляющих спектра.
Амплитуда несущей частоты f при попадании в n-й минимум
будет ослаблена по сравнению с амплитудой частот /±ДД где Д/—
полоса передаваемых частот, в q раз, причем-
(?=sZf±^_> (8.33)
Vf
где V/=l—Фп,
vt+t>f=}/r 1+ фп — 2ФпсозДу,
Ду — сдвиг фаз между прямой и отраженной волнами за счет
разности хода Дг и разницы частот Д/:
2л
Ду = — Д/Дг, (8.34)
с
с — скорость света в вакууме, равная 3• 108 м!сек.
Приближенно [11]
1/ 4л2 фД2п2
У1 + -(Г-Фп)8- ’ (8-35}
Ar t ” • Л
где п= — , § = — — относительный частотный сдвиг, Дг опре-
л /
деляется ф-лой (8.22).
Избирательный характер Множителя ослабления выражен тем
сильнее, чем больше коэффициент отражения, чем больше номер
246
Глава 8
интерференционного минимума, чем шире полоса передаваемых ча-
стот и при прочих равных условиях выражен сильнее на более
коротких волнах. Принцип селективности используется как метод
борьбы с интерференционными замираниями 1(см. разд. 18.-I6).
Пример. Оценим величину q для п=1 при А/= 20 Мгц,
f= 4900 Мгц, Фп==0,99. Соответственно £=б-10-3.
По -ф-ле (8.35) найдем, что <7«3,3.
Таким образом, при (большой величине коэффициента отражения
и сравнительно широкой полосе передаваемых частот различие в
значениях множителя ослабления для несущей и боковых частот
получается заметным даже для первого интерференционного ми-
нимума.
8.7. РАСЧЕТ МНОЖИТЕЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ
НА ПОЛУОТКРЫТЫХ И ЗАКРЫТЫХ ТРАССАХ
На полуоткрытых и закрытых интервалах РРЛ множитель ослаб-
ления имеет монотонный характер, обусловленный процессом ди-
фр-акции радиоволн, т. е. огибанием ими земной поверхности.
Расчет множителя ослабления с учетом реального рельефа мест-
ности производится приближенными методами. Они основаны на
результатах работ В. А. -Фока по теории дифракции радиоволн
[5], [6] с учетом аппроксимации реальных препятствий на трассе
сферами, радиус которых определяется конкретным видом препят-
ствия [2], {10].
При аппроксимации препятствий определяется параметр р, ха-
рактеризующий радиус кривизны препятствия и зависящий от вы-
соты Аг/ и хорды г сегмента аппроксимирующей сферы. Определе-
ние этих величин производится методом, описанным’ в разд. 8.6
(п. 5). Профиль закрытой трассы с препятствием, аппроксимирован-
ным сферой, приведен на рис. 8.9.
Трассы с одним препятствием. Множитель ослабления рассчиты-
вается по формуле
’/Гад = ',о[ад I1 (8.36)
где P(g) определяется ф-лой 1(8.24),
Рис. 8.9. К определению множителя ослабления на полуоткрытых и закрытых
трассах
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
247
Vo — значение множителя ослабления на касательной трассе
(//=0), определяется по графику на рис. 8.8 при p(g) = Q в зависи-
мости от параметра |1.
Значение р с учетом геометрических характеристик трассы опре-
деляется произведением
И = ЦоН [р (я)] >
где
в/б4ла2 ¥№(1—к)2
Но» |/ з у р >
Н [Р (Я)1 = 1/1 + d .
f и 1Л p J
. , . A W) Ro g^1-*)
P(g) Ho 4H0
4а к (1 — к)
(8.37}
(8.38}
(8.39)
(8,40)
(8.41)
(8.42}
На рис. 8.10 приведена HOMOTipaMiMa для определения ц0 в зависи-
мости. от а и I, определяемым по ф-лам '(8.32) и методике, изло-
женной в разд. 8.5.
В большинстве случаев значение V можно определить из графика
на рис. 8.8, полагая ц[р(£)] « 1, т% е. считая Ц «р0, так как вели-
чина |x[pi(g)] заметно отличается ют единицы лишь при достаточно
больших значениях d, р|(0), &p(g).
На рис. 8.8 приведена зависимость V от p(g) на полуоткрытых
и закрытых трассах при различных значениях ц. При значениях
p(g)<l величина V монотонно убывает при уменьшении p(g) при-
близительно по экспоненциальному закону, который нарушается
только при р->0 и ц->оо. Скорость убывания V наименьшая, если
р,_>оо (трассы с клиновидными препятствиями), и наибольшая,
когда (плоские трассы). Пример расчета V на закрытой трас-
се дан в разд. 8.18 (пример 1).
Трассы с несколькими препятствиями. При наличии на трасте
двух или нескольких препятствий с различным взаимным распо-
ложением достаточно строго рассчитать множитель ослабления
чрезвычайно трудно, так как необходимо решить задачу о дифрак-
ции радиоволн на этих препятствиях. Ниже риводятся лишь неко-
торые приближенные соотношения, подученные на основании работ
[8], [41], |[12], [18] и некоторых специальных экспериментов, прове-
денных на интервалах (РРЛ.
При расчете необходимо учитывать следующее:
1. Два или несколько препятствий, близко расположенных друг
к другу, могут быть приняты за одно эквивалентное, а величины Я
м г должны определяться из профиля так, как показано на рис. 8.11.
Рис. 8.10. Номограмма для определения ц,»
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
24$
Рис. 8.11. Аппроксимация нескольких препятствий одним эквивалентным^
Рис. 8.12. Профиль трассы с двумя удаленными препятствиями
2. При (наличии препятствий различной высоты АЛ; (рис. 8.12)
влиянием низкого препятствия можно пренебречь, если выполня-
ются условия:
Hi > я;
„ . • (8-43)
Я1 + 5 IO-2 R± (Ro + R±- 2Rt)>H0
где просвет Яо на участке
D
= (8.44}
Hi—просвет на участке определяемый касательной к пре-
пятствию 2 в наиболее высокой точке (рис. 8.12).
250
Глава 8
Злаченая R в ф-лу (8.43) подставляются в километрах, а Н —
в метрах. При расчете должно выполняться наиболее жесткое из
условий 1(8.43),
'3. Если два препятствия удалены друг от друга (рис. 8.1Й), то
приближенно можно считать, что суммарное значение множителя
ослабления
^[дб] f (*о ’ #1, #г) ( 1[дб] Ф ^2[ОД), (8.45)
где i [дб] ^2 [дб]—значение множителя ослабления для каждого
препятствия при отсутствии другого препятствия.
Оно рассчитывается также, как и для трасс с одним
препятствием.
(Рис. 8.13. К определению результирующего ослабления на трассе с двумя
препятствиями
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 251
Величина f(Ro, R2) определяет взаимное влияние препят-
ствий:
5 2
/ (Ro > Ri, Л2) = — 1g ~ , (8.46)
1 —---
л
где а — параметр, учитывающий геометрическое расположение пре-
пятствий на трассе:
• ~1/~/Я 47V
а - arc sin |/ . (8.4 )
Величина f(Ro, Rz) может определяться по графику на рис. 8.13.
Формулой i(8.45) следует пользоваться при одновременном вы-
полнении следующих условий:
1) на касательных и закрытых трассах, т. е. при
0;
2) высота каждого препятствия Ahi над впадиной между пре-
пятствиями должна быть больше величины Но для каждого препят-
ствия (рис. 8.12);
3) при таком расстоянии между препятствиями, когда
f(Ro, Rz) ^>0,65. Если f\(Ro, Ri, t/?2)<0,65, то препятствия можно
принять за одно* эквивалентное.
Описанная приближенная методика расчета была эксперимен-
тально проверена в диапазоне суммарного ослабления — 64—(2б4-
~30) дб.
При наличии на трассе большего количества препятствий дать
простые расчетные формулы затруднительно. Решения для этих
случаев .приведены в работах [8], [1:2], [18].
8.8. РАСЧЕТ УРОВНЕЙ СИГНАЛА НА ИНТЕРВАЛАХ РРЛ
Расчет уровней сигнала на интервалах РРЛ производится по
ф-лам ‘(8.9), (8.110). Жак правило, при проектировании РРЛ рассчи-
тываются,'
1) средние мощности (или напряжения) сигнала на входах
приемников всех интервалов линии (точнее мощности или напря-
жения при среднем значении градиента gj;
2) мощности сигнала на входах приемников, превышаемые в те-
чение 80% времени.
Средние уровни сигнала рассчитываются |(и сравниваются с из-
меренными значениями) для оценки качества настройки аппаратуры
и антенно-волноводного тракта; для проверки правильности построе-
ния профилей интервалов; для определения и поддержания в за-
данных нормах при эксплуатации РРЛ энергетического запаса ап-
паратуры на замирания сигнала, характеризуемого отношением.
101g (или 201g £*>_),
*nop_ \ О'пор /
где РжР, С^пр — средние уровни сигнала, а Рпор, пор— пороговые
уровни сигнала.
252
Глава 8
Необходимо помнить, что измерения средних сигналов на интер-
валах РРЛ должны производиться в дневные часы (10—^14 ч.ас.),
когда наиболее вероятны средние условия (рефракции.
80-процентная мощность сигнала (рассчитывается для определе-
ния величины мощности шума в каналах линии, превышаемой в те-
чение 20% времени и характеризующей выполнение на линии ре-
комендаций МККР |(разд. 6.2, 6.4),.
Средняя мощность сигнала на входе приемника данного интер-
вала линии
Pnp=^onpV2, (8.48)
где Ро пр —определяется ф-лой \(8.5);
V — значение множител_я ослабления при средней рефрак-
ции, т. е. при g—g, определяется из графика на рис. 8.8
по значениям параметра для данного интервала (см.
ф-лы (8.37), /(8.38) и рис. 8.10) и относительному про-
свету
, (8.49)
“о "о
где Но и АЯ (g) определяются поф-лам (8.16), (8.18) или по номо-
граммам рис. 8.5, 8.6.
Иногда величину РПр удобно выражать в децибелах относи-
тельно ватта. Тогда
Pnpfdde/n] = ^пер[дбвт] 4“ ^пер[дб] 4“ ^пр[дб] 4“ 11пер’[дб] 4“ 11пр[дб] 4*"
+ 20Jg4^ + 7^’ (8-50)
определяется из графика н.а рис. 8.1.
Среднее напряжение сигнала на входе приемника при согласо-
вании его входного сопротивления с волновым сопротивлением фи-
дера W определяется формулой
t/np = Kv" (8-51)
или
^пр=^опр^- (8.52)
где Uо определяется по ф-ле (8.3).
Мощность сигнала на входе приемника, превышаемая в течение
80% времени,
Pnp(80)=PonpV2(80), (8.53)
где И(80) —значение множителя ослабления, превышаемое в тече-
ние 80% времени, находится из рис. 8.8 по известным значениям ц
для данного интервала и p[g (80)].
Для упрощения расчетов вместо значения $(80) можно исполь-
зовать градиент g=g+o, превышаемый в течение 84% времени.
ГДе201б4^
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
253
Тогда
Р (geo) « Р (g + о) = + — (^ + о) . (8.54)
“О ^0
где а — величина стандартного отклонения ст атлетического распре-
деления значений g, определяемая по табл. 8.1.
Величина Pnpi(80) в децибелах относительно ватта
^пр (80)[дбв/п] — Рпер[дбвт] 4" ^пер [дб] 4“ @пр[дб] 4“ ^пер [дб] 4"
Л
+ 'ПпрГдб] + 2O’g 4^о + V (80)fd6]. (8-55)
«Если нужно рассчитать уровни сигнала на интервалах РРЛ при
любом значении градиента диэлектрической /проницаемости возду-
ха, необходимо .пользоваться ф-лами .(8.9), i(8.W), подставляя соот-
ветствующие значения множителя ослабления <(см. пример 1 в
разд. 8.18).
8.9. ЗАМИРАНИЯ СИГНАЛА НА ИНТЕРВАЛАХ РРЛ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЗАМИРАНИЯХ
Замирания сигнала возникают в отдельные моменты времени,
когда значения множителя ослабления становятся весьма малыми.
(Причиной замираний является изменение во времени метеороло-
гических условий на трассе РРЛ, приводящее, во-первых, к измене-
нию вертикального градиента диэлектрической проницаемости воз-
духа ((разд. 8.4) и, во-вторых, к появлению слоев в тропосфере с
резким изменением диэлектрической проницаемости воздуха.
Глубина замираний характеризуется обычно мгновенным значе-
нием | У|[дб]-Наиболее глубокие замирания на интервалах РРЛ чаще
всего отмечаются в вечерние, ночные и утренние часы летних меся-
цев, а в некоторых районах — в эти же часы весной или осенью.
Наибольшее количество глубоких замираний наблюдается в мор-
ских, приморских и равнинных районах.
На интервалах РРЛ возможны различные типы замираний.
РЕФРАКЦИОННЫЕ ЗАМИРАНИЯ ЗА СЧЕТ ЭКРАНИРУЮЩЕГО
ВЛИЯНИЯ ПРЕПЯТСТВИИ
Эти замирания обусловлены уменьшением (Просвета на трассе
при субрефракции i(g>0) и попаданием приемной антенны в область
глубокой тени при pi(g)<Cil i(pwc. 8.8).
Такие замирания сравнительно медленные, имеют слабую частот-
ную зависимость и происходят практически одновременно по всем
стволам радиорелейной системы, работающей в одном частотном
диапазоне.
Зависимость глубины замираний от параметров трасс опреде-
ляется формулами разд. 8.7. Пример замираний сигнала при субре-
фракции приведен на рис. 8.14.
§
Рис. 8.14. Запись сигнала при субрефракции на сухопутной трассе:
Я* *=55 км, Я—4-6 м, К —8 см, частотный разнос между стволами
А/-58 Мгц
/лл
/&52 I if 8.50 I /в.Чв I 18.46 ‘Лг-ча.СЫ
SSS
iBjgjia
Tilllllllllll/шШ.
Рис. 8.15. Запись сигнала на морской трассе: Л0=39 км, Я=+43 м, Х=8 см —частотный разнос между стволами А/=58 Мгц
(ac4eT трасс радиорелейных линий прямой видимости
256
Глава 8
РЕФРАКЦИОННЫЕ ЗАМИРАНИЯ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННОГО ТИПА
Эти замирания обусловлены увеличением просвета на трассе
при повышенной рефракции i(g<—8-Ф0“81/;и) и попаданием прием-
ной антенны в интерференционные минимумы, появляющиеся в ре-
зультате взаимодействия примой волны и волн, отраженных от зем-
ной поверхности (разд. 8.6).
Интерференционные замирания носят быстрый характер, их сред-
няя длительность при глубине порядка 254-30 дб составляет се-
кунды-десятки секунд. Это—селективные замирания (разд. 8.6).
Наблюдаются они неодновременно по высокочастотным стволам ра-
диорелейной системы )(рис. 8Л5).
Зависимость глубины замираний ют параметров трассы характе-
ризуется формулами разд. 8.6.
ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЕ ЗАМИРАНИЯ ЗА СЧЕТ ВЛИЯНИЯ
СЛОИСТЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ тропосферы
Замирания этого типа обусловлены интерференцией прямой вол-
ны и волн, отраженных от слоистых неоднородностей тропосферы
(рис. 8.16а) и попаданием приемной антенны в интерференцион-
ные минимумы. К этому типу
можно отнести также интерфе-
ренционные замирания за счет
многолучевого распространения
в тропосферных волноводах
(рис. 8.166).
Такие замирания селектив-
ны и в большинстве случаев
носят самый быстрый харак-
тер, так как вследствие непре-
рывного изменения высоты от-
Рис. 8.16. Отражение радиоволн от
слоистых неоднородностей тропосферы
(а); многолучевое распространение ра-
диоволн в тропосферном приземном
волноводе (б)
х/ / ражающих слоев, их интенсив-
7 — ности Аг и наклона меняются.
/ / \ S фазовые и амплитудные соот-
u . ношения приходящих волн.
При глубине 2'54-30 65 средняя
длительность замираний со-
ставляет доли секунд — секун- *
ды (рис. 8.17).
Отличительной чертой за-
мираний в тропосферных вол-
новодах является то, что не-
редко они наблюдаются при
высоком значении V>2, так как поле в волноводе убывает медлен-
но (обратно пропорционально К-^о).
По результатам экспериментов глубокие интерференционные за-
мирания за счет слоистой структуры тропосферы на волнах длин-
нее 10—45 см на сухопутных интервалах РРЛ наблюдаются срав-
нительно редко. По мере укорочения волны количество таких зами-
раний возрастает и во многих 'Случаях является определяющим.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
258
Глава 8
ЗАМИРАНИЯ ЗА СЧЕТ ЭКРАНИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ
СЛОИСТЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ ТРОПОСФЕРЫ
Эти замирания обусловлены ослаблением при прохождении ра-
диоволн через слоистую тропосферу, когда большая часть энергии
отражается и лишь небольшая Ч'асть достигает точки приема
(рис. 8.18).
Характер замираний специфичен
даже на десятки децибел (Ю-т-ЭО)
: (большие ослабления сигнала
могут отмечаться в течение
длительного времени, доходя-
щего до нескольких часов.
Иногда они сопровождаются
быстрыми флуктуациями сиг-
нала относительно среднего
уровня (рис. 8.,19). По-видимо-
му, такие флуктуации вызыва-
ются не только изменениями
энергии отраженной волны, ко-
Рис. 8.18. Экранирующее действие ело- торая уходит В сторону от
истых неоднородностей тропосферы главного направления, но и до-
полнительной интерференцией
прямой волны и волн, отраженных от других неоднородностей тро-
посферы (рис. 8.18). Медленные замирания практически коррелиро-
ваны в пределах одного частотного диапазона и наблюдаются одно-
временно по всем стволам радиорелейной системы. Быстрые зами-
рания селективны.
Глубина медленных замираний увеличивается с увеличением про-
тяженности интервала, перепада высот между приемной и передаю-
щей антеннами (по крайней мере, до нескольких сотен метров) и
укорочением длины волны.
На интервалах обычных РРЛ такие замирания наблюдаются, как
правило, в морских районах [15], [16], [17]; на более протяженных
трассах — также в горных районах [18]. Этот тип замираний к на-
стоящему времени изучен сравнительно мало.
ЗАМИРАНИЯ ЗА СЧЕТ ОСЛАБЛЕНИЯ ГИДРОМЕТЕОРАМИ
Замирания этого типа обусловлены рассеянием электромагнит-
ной энергии частицами гидрометеоров (дождь, туман, снег, град
и т. д.) и нерезонансным поглощением в самих частицах. Рассеяние
и поглощение зависят от состояния гидрометеоров (жидкие или
твердые), размеров капельных образований, интенсивности осадков,
их температуры, длины волны
Глубина замираний за счет ослабления в осадках определяется
по формуле
I Цад = уЯэ, (8.56)
где у — коэффициент ослабления, дб)км>
7?э — эффективная длина трассы, на которой коэффициент ослаб-
ления примерно постоянен и равен у, км.
Коэффициент ослабления для дождей различной интенсивности
-при температуре 18°С, определяется из рис. 8.20. Интенсивность
о
*
Рис. 8.19t. Запись сигнала на смешанной трассе (море, суша): В0=61 км, Н= +11 м, X =8 см. Перепад высот между
шэиемной и передающей антеннами — 227 м. Отражения от поверхности моря или суши отсутствуют.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
260
Глава 8
Интенсивность дождя, мм/ч
Рис. 8 20. Зависимость коэффициента
ослабления от длины волны для дож-
дей различной интенсивности при тем-
пературе 18°С
дождя оценивается в мм!ч,
причем считается, что сла-
бый дождь — это осадки
(1-4-3) мм/ч, умеренный
дождь — (3-4-10) мм/ч, силь-
ный дождь— (104-30) мм!ч,
ливни — более 30 мм/ч.
При расчете ослабления
радиоволн в дожде при
других температурах сле-
дует учитывать поправоч-
ные коэффициенты, на ко-
торые нужно умножить зна-
чения коэффициентов ослаб-
ления, приведенные на
рис. 8.20. Значения попра-
вочных коэффициентов при-
ведены в табл. 8.3.
Коэффициент ослабле-
ния в сухом снеге и граде
значительно меньше, чем в
дожде той же интенсивно-
сти, из-за меньшей величи-
ны диэлектрической прони-
цаемости в твердых части-
цах (для воды 8 = 80, для
льда 8=3).
Коэффициент ослабления
в мокром снеге примерно
такой же, как и в дожде,
а иногда даже больше за
счет возникновения круп-
ных мокрых хлопьев снега
(рис. 8.21).
Коэффициент ослабления в туманах и облаках зависит от со-
держания воды в единице объема |(водности), температуры частиц
воды, высоты облаков, угла, под которым волна проходит через
облако. Значения у при температуре частиц воды (НС определя-
ются из рис. ’8.22. На этом же рисунке показана связь между вод-
ностью тумана в г/0и3 и оптической видимостью тумана в метрах.
Поправочные коэффициенты для учета зависимости коэффициента у
от температуры воды в тумане и облаках приведены в табл. 8.4.
Коэффициент ослабления при ледяных частицах значительно
меньше, чем при жидких.
Эффективная длина трассы /?э зависит от степени неравномерности
выпадения осадков по трассе, а также от угла, под которым волна
проходит через полосу осадков Трассы обычных РРЛ в большин-
стве случаев проходят перпендикулярно потоку дождя, поэтому ве-
личина 7?э будет определяться в основном его неравномерностью.
Имеющиеся в литературе количественные данные .по этому вопросу
весьма различны, поэтому приведем некоторые средние результаты
[23]. Ориентировочно Дождь с интенсивностью, меньшей 10 мм/ч,
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 261
Таблица 8.3
ЗНАЧЕНИЯ ПОПРАВОЧНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ
Интенсивность дождя, мм/ч X, см Поправочные коэффициенты при температуре
0°С 10°С 18°С 30°С
0,5 0,87 0,95 1 1,03
2,5 1,25 0,85 0,99 Г 0,92
3,2 0,82 1,01 1 0,82
10 2,02 1 ,4 1 9,70
0,5 0,9 0,96 1 1,02
12,5 1,25 0 ,83 0,96 1 0,93
3,2 0,64 0,88 1 0,9
10 2,03 1 ,4 1 0,7
0,5 0,94 0,98 1 1
50 1 ,25 0,84 0,95 1 0,95
3,2 0,62 0,87 1 1 ,99
10 2,01 1 ,4 1 0,7
Таблица 8.4
ЗНАЧЕНИЯ ПОПРАВОЧНЫХ
КОЭФФИЦИЕНТОВ
«/«2 4^2
интенсивность осадков, мм/ч
Рис. 8.21. Сравнительная оценка ко-
эффициента ослабления для дождя
Длина волны, см Поправочные коэффициенты при температуре
0®С 1 10°С 20°С
0,9 1 0,689 0,652
1 ,24 1 0,763 0,584
1 ,8 1 0,670 0,479
3,2 1 0,734 0,563
5,7 1 0,721 0,5
10 1 0,692 0,433
и снега на частоте 11 Ггц
имеет протяженность, соизмеримую с длиной интервала >Р<РЛ. В этом
случае /?э=7?о. Дождь с интенсивностью порядка 254-30 мм/ч имеет
протяженность 104-20 км. В этом случае Радиус .простран-
ственной корреляций ливневых дождей лежит в пределах 54-10 яш.
Имеющиеся экспериментальные и теоретические данные показы-
вают, что ослаблением за счет гидрометеоров можно пренебречь
на волнах длиннее 54-6 ом. На РРЛ, оборудованных аппаратурой,
262
Глава 8
Рис. 8.22. Зависимость коэффициента ослабления в тумане и облаках от дли-
ны волны при температуре частиц воды 0°С
имеющей запас на замирания не менее 2154-30 дб, -ослабление в
осадках будет существенно влиять на волнах короче 3 см.
ЗАМИРАНИЯ ЗА СЧЕТ ПОГЛОЩЕНИЯ В ГАЗАХ
Из газов, входящих в состав тропосферы, поглощение вызывает
кислород и водяной пар. Поглощение обусловлено 'взаимодействием
падающего поля волны и .молекул газов, обладающих электриче-
ским и 'Магнитным моментами.
Поглощение в газах имеет селективный характер и достигает
максимума при совпадении частоты воздействующего поля с собст-
венными частотами колебаний молекул.
Глубина замираний за счет поглощения в газах рассчитывается
по ф-ле (8.15'6). 'Коэффициент поглощения у для кислорода при
нормальном давлении и температуре 20ЧС и водяного пара с удель-
ной влажностью 10 г/ж3 определяется из рис. 8.23.
Эксперименты и расчеты показывают, что пот лощением в кис-
лороде и водяном паре можно пренебречь на волнах длиннее при-
мерно 2 см.
8.10. СВЯЗЬ МЕЖДУ УРОВНЕМ ТЕПЛОВЫХ ШУМОВ
НА ВЫХОДЕ РРЛ И МНОЖИТЕЛЯМИ ОСЛАБЛЕНИЯ НА ЕЕ
ИНТЕРВАЛАХ
При передаче по РРЛ многоканальной телефонии с частотным
уплотнением и частотной модуляцией мгновенная псоф©метриче-
ская мощность тепловых шумов в телефонном канале на конце ли-
нии с .учетом ф-лы (7.4) определится как
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 263
Рис. 8.23. Зависимость коэффициента поглощения от длины волны для кисло-
рода и водяных паров
Лит = М \ , пет, (8 57)
где N — количество интервалов линии,
Roi — протяженность г-го интервала линии, км,
Т)г — значение произведения коэффициентов полезного дейс-
твия фидеров передающей и приемной антенн на f-м ин-
тервале,
У i — мгновенное значение множителя ослабления поля сво-
бодного пространства на f-м интервале,
М — коэффициент, зависящий от электрических параметров,
аппаратуры и определяемый формулой
пшДРк^ / FK
М - 6,4 • 10~4-------— ----- —
Лтер[в/п] X&fn
Обозначения величин приведены в разд. 7.2.
Рпр, пет/км2. (8.58)
264
Глава 8
При передаче по РРЛ многоканальной телефонии с временным
уплотнением каналов и применении ФИМ-АМ модуляции поофомет-
рическая мощность тепловых шумов определяется также ф-лой
/(8.57) с той только разницей, что коэффициент М определяется
следующим равенством [Ii4]:
пш A Fk% пгк
/И = 6,15л2-10 4 -------------------, пвт/км2, (8.59)
‘°срД'2Д/опЛ2°2
где тк — число каналов,
А/опт — оптимальная полоса приемника по крутизне фронта
импульсов,
А/ — максимальная девиация импульсов,
Рср — средняя мощность передатчика:
Рср — Римп тоЛ’ > (8.60)
Римп — мощность передатчика в импульсе,
То — длительность импульса,
fi — тактовая частота.
Остальные обозначения в ф-ле (8.59) такие же, как и в ф-лв|(8.58).
При передаче по РРЛ телевизионных сигналов мгновенное зна-
чение
где коэффициент Т, зависящий от электрических параметров аппа-
ратуры, определяется формулой
.—7 пш.Рмакс /Рмакс\2 „
PnepVG2 \&fcJ ВИЗ
1
КМ2’
(8.62)
где ^макс — верхняя граница полосы пропускания видеоканала,
Мгц,
&fc — размах девиации частоты передатчика, соответствую-
щий сигналу изображения, Мгц.
Обычно А/с = 5,6 Мгц \(полный видеосигнал—>8 Мгц).
Вниз — в изо метрический коэффициент (коэффициент «взве-
шивания»), 'учитывающий особенности- восприятия
глазом помех, вызванных тепловыми ' шумами;
Ввиз«1,Э6-46-2.
Остальные обозначения в ф-ле /(8.62) такие же, как и в ф-ле {8.58).
Значения М и Т для различных типов радиорелейной аппарату-
ры приведены в разд. 1i2.i7.
Изменения множителя ослабления на интервалах РРЛ во время
замираний сигнала носят случайный характер, поэтому изменения
2
могут быть определены только статистически. Ста-
/Цп\2
тистическое распределение значений РШт или I— I зависит от
\ Л
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 265
статистических распре делений .множителя ослабления и от корре-
ляции замираний на различных интервалах линии.
Как показывают эксперименты, мгновенные значения множителя
ослабления на различных интервалах линии имеют слабую корре-
ляционную связь. Глубокие замирания сигналов i(V<Cl), наблюдае-
мые в течение малых процентов времени, статистически независи-
.мы, поэтому такие замирания считаются неодновременными. /В этом
случае при расчетах полагают, что в данный момент происходит
замирание сигнала на /-м интервале, в то время как на остальных
(N—1) интервалах значения множителя ослабления -в среднем близ-
ки к единице, т. е.
Для большинства типов радиорелейной аппаратуры при К<^1:
R20i
Ршт ® М —, (8.63)
V/
8.11. МИНИМАЛЬНО ДОПУСТИМОЕ ЗНАЧЕНИЕ МНОЖИТЕЛЯ
ОСЛАБЛЕНИЯ
Определение. Минимально допустимым значением множителя
ослабления называется такое значение Vj мин на /-.м интервале ли-
D \2
нии, при котором гШт или — равны максимально допусти-
\ Uc /т
d iu* V
мым значениям гшт макс и — I , определяемым рекомен-
\ с/с /т макс
дациями МККР для малых процентов времени.
При передаче многоканальной телефонии на основании ф-лы
(8.63)
RoiVM
V/мин .--------------> (8.65)
У Л / Ршт макс
причем:
1) при передаче многоканальной телефонии с частотным уплот-
нением и частотной модуляцией
Рпр ма^с — 47500 Ршп, пет,
266
Глава 8
где Лпп — постоянная мощность шума, которая не зависит (или
почти не зависит) от уровней сигнала на интервалах РРЛ (гл. 7);
47 500 пет — нормируемое МККР средне минутное значение мощно-
сти шума в верхнем телефонном канале Эксперименты показали,
что на большинстве трасс РРЛ в диапазоне 44-6 Ггц это значение
будет меньше мгновенного не более чем на 24-3 дб. В настоящей
методике при определении Умин эта величина не учитывается и
рассматривается как некоторый дополнительный запас на замира-
ния сигнала;
2) при передаче многоканальной телефонии с временным уплот-
нением каналов
Ршт макс — 000 Ршп, пет,
В большинстве случаев можно считать, что
Ршт макс 40 000 пет. (8'.66)
Если электрические параметры радиорелейной аппаратуры зада-
ются в виде так называемого коэффициента системы К,
выраженного в децибелах, то
V j мин[бб] = (~р 2 ) — ^[бб]] ““ ( “Р 1 дб1 ’ (8-67)
L \ шт макс /[дб] / \ пер '[дб]
где Ро = 1 лшт — нулевой уровень сигнала в телефонном канале,
>--- — ослабление между приемником и передатчиком в
пр /[бб]
свободном пространстве, определяемое по ф-ле
(8.7);
\бб] = 101£
Рпер / А /к
n^kT A (Зпр у
(8.68)
kT = 4 • 10~21
ет
га
Остальные обозначения такие же, как в ф-ле (8.58).
При передаче телевидения на основании ф-лы (8.64)
у. ~-------------------- (8 69)
V Л/ 77 |
\ Uс т макс
где
=1>26.10-5-(t7! )2. (8.70)
\ Uс / т макс \ с/с п
слагаемое 1,26н10“5 соответствует нормируемому значению
—49 дб.
Если задан коэффициент системы для телевизионного канала, то
значение Vj мин определяется из ф-лы .(8.67) при условии, что вместо
/ Ро \ /^ш \
--------I подставляется заданное отношение
\-Рштмакс /[бб]
т макс[бб] •
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
267
Согласно рекомендациям МККР (предельно допустимые значения
Ршт макс и (— | могут превышаться в течение 5макс, %,
\ ис /т макс
времени, причем:
для линии, протяженность которых больше 280 км,
L
Змакс=0,1—, %, (8.71)
для линий протяженностью от 50 до 280 к'м
280
5макс = 0,1 —=0,0112, о/о> (8.72)
вне зависимости от длины линии L.
Величина 5макс определяется в виде суммы:
N
•$макс > S = -G' i мин), (8.73)
7=1
где Tj(Vj мин) — процент времени, в течение которого на /-м интер-
16/щ 2 ,
Вале Vj<Z Vj мин, а Ршт >Ршт макс и I ~~ I I I
\ с/с /т \ Uс /т макс
Формулы (8.65) — (8.72) справедливы, если мощность сигнала
на входе приемника Р; Пр мин, 'соответствующая множителю ослаб-
ления Vj мин, превышает пороговые значения мощности сигнала на
входе приемника.
Особые случаи. Определять Vj мин по ф-лам (8.65), (8.69) нельзя
в следующих случаях:
1) если, например, радиорелейная аппаратура имеет замещаю-
щие генераторы, которые включаются при уменьшении мощности
сигнала на входе приемника ниже определенной величины Рпр зам,
причем Рпр мин<Рзам, то при расчетах следует исходить из значе-
ния множителя ослабления, определяемого по порогу включения
замещающего генератора,
„1/^прзам . (8.74)
V/мин- У ?пеИ. GX , 1
2) в некоторых типах радиорелейной аппаратуры (например,
Р-60/120) из-за недостаточного усиления ПО' промежуточной частоте
уровень сигнала на ограничителе при РПр мин оказывается значи-
тельно ниже порога ограничения, за счет чего уровень шумов на
выходе резко возрастает. В этом случае
17 _ 1/ ?пр огр 4я
Чмин- у рперЛ/ qx ’
(8.75)
где РПр огр — мощность сигнала, соответствующая порогу ограниче-
ния приемника;
3) для радиорелейной аппаратуры с временным уплотнением те-
лефонных каналов может оказаться, что РПр мин<Рпр пор. где
268
Глава 8
РПр пор — мощность сигнала на входе приемника, соответствующая
порогу срыва синхронизации.
В этом случае
у. __ ]/?прпор4яР°/ (8.76)
V/M1IH- У рперП/ V 1
Если минимально допустимое значение множителя ослабления
определяется по ф-лам ‘(8.74)—i(8.76), то при меньших значениях
множителя ослабления происходит или прекращение передачи ин-
формации, т. е. срыв связи (при включении замещающих генера-
торов), или резкое ухудшение качества передаваемой информации
(при уменьшении сигнала ниже порогового). В этом случае процент
времени 5Макс, в течение которого это допустимо, должен быть
меньше тех значений, которые даются ф-лами «(8.71), (8.72).
Величина 5макс для различных радиорелейных систем при дли-
не линии 2500 км приводится в разд. 42.7. В этой же таблице
указано, из каких соображений определяются значения Vj мин для
существующей радиорелейной аппаратуры.
8.12. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ СИГНАЛА
/Устойчивость сигнала на интервале РРЛ характеризуется инте-
гральным статистическим распределением множителя ослабления
T\(V), которое показывает, в течение какого процента времени от
общего периода наблюдений значения множителя ослабления мень-
ше определенных заданных значений V (рис. 8.24). Для оценки
Рис. 8.24. Интегральная кривая распределения множителя ослабления
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 269
устойчивости (рассчитывают не всю кривую T(V), а значение
Г(Тмин), определяющее выполнение рекомендаций МККР в малом
(проценте времени.
(Приближенно при одинарном приеме [2]
т (Умин) (Умин)-У Tn (Умки) + 7 Тр (Умин) + Тд (Уадин) , (8.77)
П
где 70(Умин) — процент времени, в течение которого значение мно-
жителя ослабления меньше УМИн за счет экра-
нирующего влияния препятствий;
Гп(Умин) — процент времени, в течение которого множитель
ослабления .меньше Умин за счет нахождения
точки приема вблизи п-го интерференционного ми-
нимума;
7\р(Умин) — процент времени, в течение которого множитель
ослабления меньше Ум ин за счет влияния волн,
отраженных от неоднородностей тропосферы;
Рис. 8.25. Графический метод определения
270
Глава 8
Гд(Умин) — процент времени, в течение которого .множитель
ослабления меньше УМИн за счет влияния дождей.
Формула (8.77) не учитывает замираний за счет экранирующего
влияния слоистых неоднородностей тропосферы. Дать методику их
расчета в настоящее время не представляется возможным.
Графический метод определения 7р(УМИн). Графический метод
определения суммы
7 р (Умин) — (Умин) 4- Тп (Умин)»
п
обусловленной рефракционными замираниями сигнала, позволяет
определить Тр^Умин) для любого закона распределения g. Для этого:
1) по методике, приведенной в разд. 8.6, 8.7, для заданной трассы
рассчитывается зависимость множителя ослабления У от эффектив-
ного вертикального градиента g-,
2) строится кривая статистического распределения значений g
для климатического района, в котором расположена трасса;
3) кривые совмещаются по оси g;
4) графически определяются значения Го(Умин), ЛГУмин),
ПСУминД и т. д. (рис. 8.25).
Аналитический метод определения Т(УМИн). Расчет отдельных
слагаемых ф-лы (8.72) производится следующим образом [2]:
1. Величина То(Умин). При нормальном законе распреде-
ления g
1 * (g-g?
To(VMHH) = —~ e 2°’ dg. (8 78)
а /2л J
go
Интеграл табулирован, поэтому величина To(VMJSH) может быть
определена по графику на рис. 8.26 как функция параметра
ф = 2,314 [p(i)--p(g0)b (8.79)
где
1/____ь____
У Я§к(1—к) ’
(8.80)
p(gQ) — минимальное значение относительного просвета p(g),
при котором множитель ослабления р.авен заданному
значению Умин.
Значения о и g приведены в табл. 8.1. Величину. А можно опреде-
лить по номограмме на рис. 8.27. Значение p(g) определяется по
ф-ле (8.49).
В большинстве практических случаев на трассах с одним препят-
ствием величину p(gn) определяют из графика на рис. 8.8 по за-
данному значению Умин, полагая [|Ло определяется по ф-ле
(8.38) или номограмме рис. 8.110]. Но на сильно закрытых трассах
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 271
Рис. 8.26. График для определения T0(V)
272
Глава 8
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 273
Рис. 8.27. Номограмма для определения А
на метровых волнах при определении p(go) более правильно при-
нимать
где
р. = щц [р (0)],
(8.81)
Н[Р(0)] = ^1 +#(0),
d определяется ф-лой (8.42), а р(0) — ф-лой (8.41).
Если ли трассе данного интервала имеются два удаленных пре-
пятствия, которые удовлетворяют условиям 1—3 разд. 8 7, то вели-
чина p(go) должна определяться по формуле
р(ёо)
vn - L v J1 “ V
ftR^R^Rz) L V ^1(1—*i)
V 4-17 1/ /<2(1
Vo1 + v°2 V
(8.82)
Величина [(Ro, Ri, R2) определяется по ф-ле (8.46) или из рис. 8Л3.
Значения V, V01, V02 подставляются в децибелах. УохГУог)— мно-
житель ослабления в случае касательной трассы при наличии только
первого (только второго< препятствия). Определяется по гр.афику
на р.ис. 8.8 в зависимости от параметра |1, причем
/2р(0) м
4ак (1 — к)’
(8.83)
274
Глава 8
где р,о определяется по ф-ле i(8.38) или то номограмме рис. 8.10,
I и а — по ф-лам (8.32).
Параметр ф для таких трасс определяется по формуле
ip = 2.31/1, [р, (g) — p(go)].
(8.84)
Заметим, что первым (1) препятствием следует считать препят-
ствие слева на трассе, как показано на рис. 8.12.
2. Величина В общем случае
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 27b'
^Tn(yuaH)^f[p(g).A] I/ ------------1!---i (8 85)
п V Фп
где
со
/(р(7),4]« 0,364 V -Lexp{-2,6742(p(g)-/6H]2}. (8.86)
««J у п
п=1
График функции f[p(g),A] приведен на рис. 8.28. |Кривыми_ на
рис 8.28 нельзя пользоваться для определения значений f[p(g),A]
при p(g‘)^yr^n> т. е близким к интерференционным минимумам.
В этом случае устойчивость сигнала падает, особенно при больших
значениях А (малые о и большие %), так как из-за малых изме-
нений просвета H(g) вероятность выхода точки приема из интер-
ференционного минимума уменьшается.
В этих условиях
Лр(?)М1~0,Збр= . (8.87)
Если трасса проходит над сравнительно ровной местностью, где
Фп~1 (разд. 8.6), то
2 Tn (И - % » 1007 Hi) > ’"мин. (8.88).
п
Если отражение происходит от гладкой выпуклой поверхности,,
где то при —Dn (^Емин^^^О.
Если значения Dn, определяемые ф-лой (8.31), сравнительно ве-
лики (больше примерно 0,8), то минимумы получаются достаточно»
глубокими. В этих случаях при расчете рекомендуется,
ориентировочно считать Фп = \, оставляя некоторый запас на фак-
торы, не учтенные в ф-ле (8.77) [25].
Расчет Dn следует производить для значения ^^максимально1
возможного на заданной трассе при изменении g от g до критиче-
ской величины gn=—31,4• 10—8 1/л/. Может оказаться, например, что
при n=l.Dn<0,8, тогда как при п=2, 3 ... Z)n>0,8. Пренебречь
влиянием отражений от земли в этом случае нельзя. Максимально
возможное значение п
Р2 (£к)
^макс — 6* > (о.оУ)
где p(gK) определяется по ф-ле (8.24) при g=gK. Полученное по ф-ле'
1(8.89) значение .Пмакс необходимо округлить до ближайшего мень-
шего целого числа, и расчет Dn следует производить с учетом этого1
Значения Пмакс-
3. Величина Гтр(ТМИн). Глубокие замирания сигнала за счет
отражения от слоистых неоднородностей тропосферы возможны,,
если на границе слоя величина перепада диэлектрической прони-
цаемости 'воздуха Де удовлетворяет неравенству
X
Де < Де0 = — — • (8.90)
276
f" л а в a б
Насчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
В этом случае
И2
_ . г мин , , . .
Гтр (Умин) 0е < Ае0),
(8.91)
где /((Ле^Дво)—вероятность (появления слоев с величиной
Ле^Део.
Статистическое распределение .значений Де зависит от климати-
ческих условий. На рис. 8.29 приведено распределение t(Ae) для
средней полосы Европейской территории СССР в летнее время,
полученное по материалам работы [26]. Оно подчиняется примерно
нормальному закону со средним значением Де=—0,6-10~6 и стан-
дартным отклонением ст=1,2 • НО-6.
При расчете значений / Де < —— {кривой на рис. 8.29 ориенти-
\ °о /
ровочно можно пользоваться и для других районов СССР, клима-
тические характеристики которых не сильно отличаются от условий
Средней полосы Европейской территории СССР.
•На трассах, проходящих над морем или в приморских районах,
абсолютные значения перепада Де могут быть значительно больше,
чем в сухопутных районах. Однако убедительных данных о стати-
стическом распределении /((Дб) в морских и приморских районах
в литературе нет. В качестве ориентировочного можно рекомендо-
вать распределение /(Де^Део), представленное на рис. 8.30. Оно
получено приближенными косвенными методами на основании рабо-
ты j[26] и экспериментальных данных для приморских районов (Бал-
тийского и Черного морей).
4. Величина Тд(УМин). Ориентировочно значения ^дСУмин)
рассчитываются следующим образом:
1) по кривой на рис. 8.81 .определяют поправочный коэффициент
Кя, учитывающий неравномерность выпадания дождей на трассе
РРЛ (Кривая получена теоретически [19] и уточнена по результатам
экспериментов. Она справедлива для дождей, превышаемых в те-
чение 0,01—0,001 % времени, с интенсивностью примерно до 100 мм/ч
и временем усреднения порядка минуты. При интенсивности, боль-
шей 100 мм[ч, значения kr будут меньше;
2) 'определяется эффективная длина трассы
\ (8.92)
3) с учетом ф-лы (8.<68) рассчитывают минимально допустимое
значение коэффициента ослабления за счет дождя
I Умин 1[ОД
Тмин — п ’
^э[кле]
(8.93)
4) зная допустимый коэффициент. ослабления и длину волны,
по рис. 8.20 определяют минимальную интенсивность дождя, кото-
рая может привести к ослаблению на трассе до Умин;
б) по интегральным статистическим распределениям интенсив-
ности дождей (рис. 8.32 и табл. 8.5) определяют процент времени,
278
Глава 8
Рис. 8.30. График для определения £(Де<Де0) для морских районов.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 279
Рис. 8.31. Зависимость коэффициента kr от протяженности трассы Во
в течение которого (интенсивность дождей больше минимально до-
пустимой, т. е. (величину ^(Умин^/о.
Таблица 8.5
К СТАТИСТИЧЕСКОМУ РАСПРЕДЕЛЕНИЮ ИНТЕНСИВНОСТИ ОСАДКОВ
Климатический район Номер кри- вой на рис. 8.32 Соответствующие месяцы года
Кольский полуостров, Карельская АССР Прибалтика, Белоруссия, Ленинградская, 1 июль, август
Новгородская обл. 2 май-сентябрь
Центральные районы европейской территории СССР (ЕТС) 3 июнь-август
4 май, сентябрь
Среднее Поволжье Степные районы центра ЕТС, Украины, Кры- 3 июнь-август
ма, Дона, Краснодарского и Ставропольского краев, Западная Украина, Молдавия 5 июнь-август
Нижнее Поволжье, Прикаспийская низмен- ность 6 июнь-август
Каспийское побережье Кавказа 7 8 июнь-август май, сентябрь
октябрь
Горный Кавказ 9 июнь-август
Район Поти-Батуми 10 июнь-август
11 май, сентябрь
октябрь
Сухуми 12 июнь-август
Район Сочи-Туапсе 13 май-сентябрь
Распределения интенсивности дождей для различных климатиче-
ских районов СССР, приведенные на рис. >8.32 и в табл. 8.5, полу-
чены в резлдьтате обработки многолетних данных (5—1*0 лет) за
mOO'ff
g ea в uj
Интенсивность дождя, мм/ч
Рис. 8.32. Статистические распределения интенсивности дождей за наихудшие сезоны:
а) европейская территория СССР, б) Кавказ
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
282
Глава 8
летние месяцы и месяцы с наибольшей интенсивностью осадков
(если они не совпадают). Время усреднения—порядка минуты.
Результирующие расчетные формулы. При расчете устойчивости
сигнала на интервалах Р(РЛ в общем случае следует пользоваться
формулой
Tj (К/мин).% « То/ (У/Миа) + 100/ [р (i), А] -1/
т
4“ Ттр/- (V/мин) 4~ Тд} (V/мин). (8.94)
Когда трасса проходит над ровной местностью и можно считать
Фп~1 (разд. 8.6), то
Tj (Р/мин), % « TOj (V/MHH) + 100/ [р (i), Д] У/мин +
4“ Гтр/ /мин) 4“ Гд/ (У/Мин). (8.95)
Когда трасса проходит над пересеченной местностью или отра-
женная волна экранируется земной поверхностью и можно считать
Фп~0 (разд. 8.6), то
Т/ (V/мин) > % Тщ (V/мин) 4“ ^ТР/ (^/мин) 4- ТJJJ (Vj мин) . (8.96)
Слагаемое TKj(Vj мин) в ф-лах <(8.94)—-(8.96) учитывается в корот-
коволновой части сантиметрового диапазона. Значения Vj мин опре-
деляются по ф-лам (8.65), (8.69), (8.74), (8.75), (8.76).
Формулы (8.94)—1(8.96) применимы для расчета устойчивости
сигнала на интервалах РРЛ, оборудованных аппаратурой с оди-
нарным приемом. Вопросы сдвоенного приема и соответствующие
расчетные формулы приведены в разд. 8.16.
Расчет устойчивости, работы линии производится по ф-ле (8.73).
Пример расчета устойчивости приведен в разд. 8.48 (пример 2).
О длительности замираний. При передаче по РРЛ дискретной
информации устойчивость работы определяется не только общим
временем T-(Vmhh), |Н0 также распределением длительности и коли-
чеством замираний. Расчетных данных по этому вопросу нет. Для
приближенных оценок на рис. 8.33а, в, г приведены статистические
распределения длительности замираний- для различных 'значений
множителя ослабления, полученные на трассах в разных климати-
ческих районах СССР. Они показывают, в течение какого процента
случаев -от общего количества замираний длительность замираний
меньше величин, указанных на оси ординат. На рис. 8.336 приве-
дено статистическое распределение количества замираний в минуту.
Кривая показывает, в течение какого процента случаев от общего
количества замираний на данном уровне число замираний в минуту
больше величин, указанных на оси ординат.
8.13. ВЫБОР ВЫСОТ АНТЕННЫХ ОПОР
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Определение высот антенных опор при известном просвете про-
изводится непосредственно из профиля трассы с учетом плюсовой
ошибки карт. Поэтому для определения высот антенных опор необ-
ходимо выбрать просветы на интервалах РРЛ.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 283
Решение общей задачи включает комплекс вопросов: выбор
трассы, определение просветов ла интервалах РРЛ, поверочный рас»
чет мощности шума в телефонном канале или —— в телевизионном
с/с
канале на конце линии.
ВЫБОР ТРАССЫ РРЛ
При выборе трассы РРЛ и местоположения оконечных и проме-
жуточных станций необходимо учитывать следующие факторы:
1) удобство эксплуатации (наличие подъездных путей, источни-
ков электроэнергии и т. п.), необходимость ответвлений, возмож-
ность установки телевизионных ретрансляторов и т. д.;
2) оптимальное использование рельефа местности для обеспече-
ния устойчивой работы интервалов РРЛ (см. разд. 8.12 и 8.1'6);
3) требуемая помехозащищенность радиотракта (разд. 8.17);
4) средняя протяженность интервала и количество промежуточ-
ных станций, которые определяют выполнение рекомендаций МККР
на шумы, превышаемые в течение 20% времени |(гл. 7);
5) экономические показатели предполагаемого строительства;
В результате выбора трассы оказываются известными (иногда
ориентировочно) протяженности интервалов и их профили.
ВЫБОР ПРОСВЕТОВ ПРИ ОДИНАРНОМ ПРИЕМЕ 1)
Ввиду различного подхода к выбору просветов на разных ин-
тервалах РРЛ будем делить их на два типа:
Тип I — интервалы, на которых отражениями радиоволн от зем-
ли можно пренебречь (разд. 8.8, 8.Г2).
Тип II—интервалы, на которых отражения от земли играют су-
щественную роль (разд. 8.6, 8.12).
Если проектируемая линия предназначена для передачи много-
канальной телефонии и телевидения, то выбор просветов следует
производить для того вида работы, который требует большего зна-
чения Емин. Для другого вида работы производится поверочный
расчет устойчивости. Для систем емкостью, меньшей '600 каналов,
определяющим является Умин для телевидения. Для систем емко-
стью 600 каналов Умин для телевидения и телефонии примерно
совпадают. Для систем, имеющих емкость 1000 и более каналов,
определяющим является Умин для телефонии.
Интервалы типа I. Просветы выбираются тремя методами в за-
висимости от исходных условий.
Метод первый. При проектировании многоканальных РРЛ
на волнах короче 204-30 см поступают следующим образом:
1. Задаются величиной просвета в пределах
Я»(1 4-3)Я0 —ДЯ(7). (8.97)
'Величина Яо_ определяется по ф-ле (8.1'6) или по номограмме
рис. 8.5, а —по ф-ле (8.18) или номограмме рис. 8.8
1) Особенности выбора просветов при разнесенном приеме рассмотрены1
в разд. 8.16.
8 e s e и j
f83
Рис. 8 33. Распределения длительности и количества замираний*
<%)) морская трасса: Во=43,5 км. Я=+85 м, Х = 8 см, период измерений: июль 1966 г. (600 час.); общее количество за-
пираний по уровням: 1 — V = — 35 дб (672 случая); 2 — V=—30 дб (1128 случаев); 3 — У=—25 дб (2565 случаев);
б) морская трасса: Ro =43,5 км, Я=+85 м, X =8 см; период измерений: июль 1966 г. (600 час.); общее число минут с
замираниями — 910; в) морская трасса: Ro =39 км, Я—+40 м, Х=8 см; период измерений: лето 1965 г. (900 час.). Об-
щее количество замираний по уровням: 1 — У= — 35 дб (345 случаев); 2 — V= -30 дб (730 случаев); 3 —У=—25 об (1507
случаев); г) усредненная кривая плоских трасс в степных районах европейской части СССР. Ro —50 км, ’Х = 8 см, H(g) =
==( 1,5-т-1,75)Яо; период измерений: лето 1967 г. (1250 час.). Общее количество замираний по уровням: 1 — У=— 35 до
(175 случаев); 2 — V=— 30 дб (382 случая); 3 — V=~25 дб (657 случаев); 4 — У= — 20 дб (925 случаев)
Расчет трасс радиорелейных линий прямой.видимости
СП
286
Глава 8
На интервалах РРЛ протяженностью не более 50 км в боль-
шинстве случаев оказывается достаточной величина просвета
Н» (1 4- 1,8)Я0 — Д H(g). (8.98)
Условия (8.97), (8.98) обеспечивают при средней рефракции мно-
житель ослабления на интервалах РРЛ дб.
На интервалах I типа принципиально допустимо увеличение про-
светов по сравнению с рекомендуемыми пределами (ф-лы 8.97,
8.98). 'Однако это может привести:
1) к неоправданному увеличению строительных и эксплуатацион-
ных затрат, связанных с увеличением высоты опор и длины волно-
водов;
2) к увеличению средней и 20% мощности шума за счет попа-
дания приемной антенны в интерференционные минимумы глубиной
в несколько децибел, обусловленные отражением от леса, неров-
ностей земной поверхности и т. д., обычно не учитываемые при рас-
чете устойчивости (разд. 8.6).
2. Из профиля трассы определяют необходимые высоты антен-
ных опор, причем действительные высоты подвеса антенн должны
быть больше расчетных на величину ошибки карт, используемых
при построении профилей трасс.
3. Производят поверочный расчет устойчивости сигнала в сле-
дующей последовательности:
1) зная высоты подвеса антенн и погонное ослабление фидеров
(разд. 4.1), определяем кпд фидеров приемной и передающей стан-
ций Y]j пер, ТЪ пр и находим величину ТЬ = ГЬ перЛ; пр.
2) по известным значениям Roj, t]j и заданным электрическим
параметрам аппаратуры по ф-лам '(8.65), (8.69), (8.74), (8.75),
(8.76) определяем минимально допустимое значение множителя
ослабления Vj МИп; _
3) по известным значениям Н, Но и &H(g) по ф-ле (8.49) опре-
деляем относительный просвет на трассе при средней рефракции
p(g)-,
4) определяем параметр Но, характеризующий форму препятст-
вия. Вычисление производится по ф-ле (8.38) цли по номограмме
рис. 8.10 в зависимости от а, I, к (разд. 8 6, 8.7);
5) по известным значениям Vj мин и Но из рис. 8.8 находим
величину p(go), полагая ц~Но- В отдельных случаях расчет p(go)
производится в зависимости от ц, определяемого ф-лами (8 81).
На трассе РРЛ с двумя препятствиями величина p(go) вычис-
ляется по ф-ле (8.82);
6) по известным значениям 7?ор o', % и к из номограммы рис. 8.27
или по ф-ле (8.-80) определяем параметр А;
7) по ф-лам (8.79), (8 84) вычисляется значение параметра ф;
8) из графика на рис. 8.26 находится T'ojfVj мин) в процентах.
4. При необходимости расчет повторяют ^для других значений
высот антенных опор, получают ряд значений Toj(Vj мин) и выби-
рают подходящий вариант.
5. По ф-ле (8.91) определяется Ttpj(V)mhh) в процентах.
6. При необходимости по методике, изложенной в разд. 8.12,
определяется величина 7\j(Vj мин) в процентах.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 287
7. По ф-ле (8.96) рассчитывается результирующее значение
Tj(Vj мин) на заданном интервале.
Метод второй. Если при проектировании РРЛ ориентиро-
вочно задается допустимая величина Tj(Vj мин) то минимально
допустимый просвет можно рассчитать следующим образом:
1. Производится расчет Гтр j(Vj мин):
для одинарного приема по ф-ле (8.9)1),
для сдвоенного — по ф-лам разд. 8.16.
2. Вычисляется допустимая величина ^ojCVjmhh):
Toj (У/мин) — 7/ (И/мин) Ттр/ (У/мин),
3. Минимально допустимый просвет на трассе рассчитывается
по формуле
и = Н°1 + ^о)1 - Д н (§)>
L 9 о 1/1
(8.99)
где ф определяется из рис. 8.26 по заданному значению То$(Vj мин);
Но— по ф-ле (8.16) или по номограмме рис. 8.5;
AH(g) — по ф-ле \8.18) или по номограмме рис. 8.6;
А — по ф-ле (8.80) или номограмме рис. 8.27;
p(go) находится из рис. 8.8 по известным значениям ц и Vj мин
или рассчитывается по ф-ле (8.82).
При данном подходе к выбору просветов на интервалах РРЛ
значение Vj мин не может быть определено точно, так как неизвест-
на точная длина волноводов, а следовательно, и значение ослабле-
ния в антенно-фидерном тракте т];. Ориентировочно длина волно-
водов .на приемо-передающей стороне может быть вычислена по
формуле
/д«АЛ1 + ДЛ2 + (14-2)Я0,
(8.100)
где Д/ц и ДАг — значения высоты от уровня земли на приемной и
передающей сторонах до касательной к профилю трассы в макси-
мальной по высоте точке профиля (рис. 8.34). В большинстве прак-
тических случаев при использовании ф-лы (8.100) максимальная
ошибка при определении V3 мин по ф-лам (8.65), (8.69), (8.74) —
(8.76) не превысит 2 дб.
Метод третий На РРЛ, работающих в длинноволновой ча-
сти дециметрового диапазона или на метровых волнах (обычно это
раздаточные линии или линии технологической связи), определяю-
щими оказываются нормы на средние (или 20%) шумы в канале.
В этом случае просветы выбираются следующим образом:
1 По известному значению допустимой средней (или 20%) мощ-
ности теплового шума на i-м интервале линии Pi Шт доп по ф-ле
(8.67) или (8.65/ определяется допустимое значение множителя
’) В среднем для L >280 км
^/(У/мин), %
*$макс, %, Ro/[км]
2500
где S » % определяется по таблице разд. 12.7.
мака
288
Глава 8
ослабления Vi доп при условии, что в формулах
^шт макс = Piuir доп, а ^/мин == ^доп-
2, При известном профиле трассы по методике разд. 8.7 опре-
деляется параметр ц, характеризующий форму препятствия.
3. По рис. 8.8 или ф-ле (8.82), значению Vj доп и ц определяется
допустимый относительный просвет на трассе р(§)дОц. При этом
в ф-ле (8.82) считается, что
Р (go) = Р (^)доп’ а Vj мин = Vt доп.
4. С учетом ф-лы (8.24) минимально допустимый просвет на
трассе (определяется по формуле
H = p(gUonH0-Mi(g)t
где Но определяется ф-лой i(8.ili6) или номограммой рис. 8.5;
^H(g) — ф-лой i(8.18) или номограммой рис. 8.<6.__
При определении &H(g) подставляют величину g, если расчет Н
производят, исходя из средней мощности теплового шума, или
g?(80), определяемое формулой
g»o ё + °»
если расчет производят, исходя из мощности теплового шума, пре-
вышаемого в течение 20% времени. Значения g и о приведены
в табл. 8.4.
5. Производится поверочный расчет устойчивости по формулам:
Tj (У/ мин) П/ (У] мин) •
N
5 « (7/мин)-
/—1
Значения TQj(Vj МиН) рассчитывают по методике разд. 8.12.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 289
Интервалы типа II. На таких интервалах существует оптималь-
ное значение просвета 7/опт, при котором //(Имин) минимально.
Действительно, пусть значение Н уменьшается. Тогда величина
TojfVj mhhJ, определяющая процент времени, в течение которого
за счет нахождения точки приема в зоне p(g)<l, будет
возрастать. Но величина 2tTn{Vj мин), определяющая процент вре-
п
мени, в течение которого за счет прохождения интерфе-
ренционных минимумов будет уменьшаться, так как попадание в
минимум происходит при менее вероятных значениях g '(рис. 8.25).
Оптимальное значение просвета //опт определяется следующим
образом:
1. Задаемся несколькими значениями просвета примерно через
5 'м. Исходной точкой при выборе Н ©пт может служить величина
H(g)»Ha или НяНа- bH(g). (8.101)
2. Из профиля находим все параметры трассы и согласно после-
довательности расчета, изложенной в настоящем параграфе для
интервалов первого типа, вычисляем Toj(Vj мин), %.
3. По известным значениям p(g) и А из ^графика на рис. 8.28
определяем величину f[p(g)> А]. Величина p(g) рассчитывается по
ф-ле (8.49), А —по ф-ле i(8.80).
4. Вычисляем значение STnjfVj мин) в процентах по ф-ле i(8.88).
п
5. Повторяя все перечисленные выше операции для нескольких
просветов, получаем ряд значг-^ии iojCVjmhh) и %Tnj(Vj мин).
п
Оптимальные значения просветов будут такие, .при которых сумма
этих величин для заданной трассы минимальна.
,6. По ф-ле (8.91) определяем ГтрЯ^мин) ® процентах.
7. При необходимости по методике разд. 8.12 рассчитывается
значение TAj(Vj мин) в процентах.
8. Результирующее значение Т^(^мин) определяется по ф-ле
.(8.915).
Пример выбора просвета на интервале типа II приведен в
разд. 8.48 (пример 3).
Особые случаи: 1. Если на заданном интервале линии станции
располагаются на возвышенных местах и величина просвета полу-
чается большой даже без 1антенных опор, то величина просвета Н
выбирается такой, чтобы при g точка приема находилась в каком-
либо интерференционном максимуме, т. е.
Н = Но У3(2т — 1) — ДЯ (g ), (8.102)
где т=1, 2, 3 ...—номер максимума. Величина т выбирается та-
кой, чтобы высоты антенных опор получались по возможности
меньшими. _
Просветы, при которых H(g)—Hn недопустимы из-за низкой
устойчивости сигнала (разд. 8.12) и большого среднего ослабления
(Нп — просвет на трассе для n-го минимума).
2. При выборе просветов на РРЛ в Азиатской части СССР не-
обходимо учитывать климатические особенности Сибири в зимнее
время, когда этот (район занят областью высокого давления, кото-
рая носит название сибирского антициклона. Сильное охлаждение
приземного слоя и .мощная инверсия температуры приводят к боль-
10—339
290
Глава В
шим отрицательным 'градиентам g3. При проектировании РРЛ, про-
ходящих над ровной местностью, попадание в n-е интерференцион-
ные минимумы при значениях g3 может привести к уменьшению
устойчивости сигнала в зимнее время. Поэтому при выборе просве-
тов описанными методами дополнительно необходимо выполнить
условие
р (g3) ф )/б/г, (8.103)
где
а значения g3 определяются из табл. 8.6.
Таблица 8.6
ПАРАМЕТРЫ СТАТИСТИЧЕСКИХ
РАСПРЕДЕЛЕНИЙ ЭФФЕКТИВНЫХ
ГРАДИЕНТОВ ДЛЯ ЗИМНИХ МЕСЯЦЕВ
Климатический районО g3.lM Оа, 1/м
9 — 15X1Q—® 5,5X10—®
11 — 16Х10"”8 6,5X10—®
14 — 15X10"“® 6X1 о-®
*) Номера районов приведены в соответст-
вии с нумерацией в табл .8.1.
ПОВЕРОЧНЫЙ РАСЧЕТ КАЧЕСТВЕННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЛИНИИ
После определения просветов и устойчивости работы отдельных
интервалов РРЛ производится расчет качественных показателей
линии: устойчивости и 20 %-ной мощности шума.
1. Устойчивость работы линии рассчитывается по ф-ле ^(8.73).
Полученные результаты сравниваются с нормируемыми, определяе-
мыми ф-лами (8.71), (8.72).
Q. Поверочный расчет мощности, шума, превышаемой в течение
20% времени, производится по ф-лам 1(7.1)—1(7.4) и табл. 7.4 гл. 7
и по формулам разд. 8.7, 8.9.
В том случае, если результирующее значение шума в верхнем
-— ) в телевизионном канале существен-
с/с /
но превышают значения, рекомендованные МККР (разд. 6.2, 6.4),
в отдельных случаях можно увеличить среднюю протяженность ин-
тервала или на тех интервалах, где тепловые шумы составляют
больше 204-40% от суммарных шумов (разд. 7.1), несколько увели-
чить просветы в соответствии с ф-лами (8.97), '(8.98). По-видимому,
реально считать допустимыми отклонениями от рекомендаций
±1(14-2) дб, что лежит в пределах точности всех измерений. Однако
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 291
в каждом конкретном случае этот 'вопрос решается индивидуально
в соответствии с назначением линий.
После внесенных изменений производится поверочный расчет
устойчивости работы нового варианта Р/РЛ.
Пример расчета мощности шума, превышаемой в 20% времени,
/приведен в разд. 8.118 (пример 6).
8.14. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТРАСС ВЫСОКОГОРНЫХ РРЛ
ЗАМИРАНИЯ СИГНАЛА
В горных условиях часто встречаются трассы с прямой види-
мостью между приемным и передающим пунктами протяженностью
до 100—200 км. На -таких интервалах, особенно на сантиметровых
волнах, даже при отсутствии отраженной от земли волны наблю-
даются глубокие замирания сигнала. Они связаны с прохождением
волны через неоднородную атмосферу. Известно, что в горных райо-
нах неоднородность атмосферы особенно велика [8], [18].
Замирания на горных трассах РРЛ обусловлены как отраже-
нием волн от слоистых неоднородностей тропосферы, так и ослаб-
лением прошедшей волны за счет рассеяния части энергии
Рис. 8.35. К объяснению природы замираний сигнала в горных условиях
(рис. 8.3-5). С увеличением перепада высот между приемной и пе-
редающей антеннами ослабление растет. При углах наклона луча
порядка 1—1,5° оно максимально, а затем быстро падает из-за
уменьшения коэффициента отражения при увеличении угла «сколь-
жения волны к неоднородности [18]. Это ослабление различно' на
разных волнах.
МЕТОДИКА РАСЧЕТА
1. Средняя мощность сигнала на входе приемника
РПр = ^опр^2»
где Роир вычисляется по ф-ле (8.5),
10*
292
Глава 8
V2 — среднее значение квадрата множителя ослабления — опре-
деляется формулой [18]
101g V2 = Умед[(?б1 + 0,1156^, (8.104)
где У мед — медианное значение множителя ослабления, т. е. зна-
чение V для 50% времени:
р
дб, (8.105)
где q — коэффициент, учитывающий зависимость ослабления от
угла ср. Величина этого коэффициента определяется по
графику на рис. 8.36;
Ф — угол скольжения волны к неоднородности или угол накло-
на луча к «горизонтальной плоскости:
Значения Яо и 1 в ф-лу (8.105) подставляются в метрах.
Стандартное отклонение глубины замираний б определяется из
рис. 8.37 в зависимости от протяженности трассы. Величина б прак-
тически не зависит от длины волны, по крайней мере, в диапазоне
7—20 Си».
2. Мощность сигнала на входе приемника, превышаемая в тече-
ние 80% времени, определяется по ф-лам (8.53) при условии, что
V (8°)(Эб] = ^мед[дб] — Й£йб].
3. Расчет устойчивости сигнала на открытых горных трассах
РРЛ рекомендуется производить следующим образом:
1) по известным значениям Л -и заданным электрическим
параметрам аппаратуры, по ф-лам |(8.65), (8.69), i(8.74)— (8.76) опре-
деляем минимально допустимое значение множителя ослабления
Умив?
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 293
2) то ф-ле (8j106) с учетом графика на рис. 8.36 рассчитываем
медианное значение множителя ослабления Рмед [^.
3) определяем энергетический запас на замирания сигнала AV:
А У[дб] = ^мин[дб] ^мед[дб]; (8.107)
4) по графику на рис. 8.37 находим стандартное отклонение глу-
бины замираний для заданной трассы;
Рис. 8.37. Зависимость стандартного отклонения флуктуаций глубины зами-
раний от расстояния
5) по известным значениям АР|-^ и б[дб] п0 !Р|ИС- 8.38 вычис-
ляем искомое значение Л(АУ), %, т. е. процент времени, в течение
которого значение Р<Умин. При необходимости устойчивость рабо-
ты интервала может быть рассчитана как 100%—r(AV), %1»
8.15. ИНТЕРВАЛЫ РРЛ С ПАССИВНЫМИ РЕТРАНСЛЯЦИЯМИ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПАССИВНЫХ РЕТРАНСЛЯЦИЯХ
Пассивные ретрансляции (ПР) могут применяться в следующих
случаях:
1) при невозможности обеспечить связь между двумя 'активны-
ми станциями, например, вследствие большого закрытия на трассе.
При небольшом расстоянии между активными станциями сооруже-
ние промежуточной активной станции может 'быть экономически
нецелесообр аз но;
2) для увеличения длины интервала до 70—100 км, что может
снизить капитальные вложения и 1экоплуата1ционн1ые расходы;
3) для уменьшения высоты подвеса .антенн активных пунктов
Рис. 8.38. Интегральные
кривые распределения
глубины замираний
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 295
до 104-25 м при сохранении длины интервала 404-50 км, что упро-
щает эксплуатацию и повышает помехозащищенность РРЛ.
Необходимо, однако, помнить, что на трассах с ПР всегда
имеют место уменьшение уровня сигнала по сравнению с открытыми
интервалами РРЛ и увеличение уровня тепловых шумов. Поэтому
при невозможности скомпенсировать получающийся энергетический
дефицит применять ПР на магистральных линиях не рекомендуется.
Пассивные ретрансляции делятся на три основные группы: пре-
ломляющие, отражающие, рассеивающие.
Пассивные ретрансляции преломляющего типа изменяют направ-
ление распространения радиоволн. К ним относятся ретрансляции,
состоящие из двух ангенн (рис. 8.39а), и преломляющие призмы
(рис. 8.396).
Пассивные ретрансляции отражающего типа также изменяют
направление распространения радиоволн. Они состоят из одного,
двух или более зеркал .(рис. 8.39в, г) и используются, как правило,
для обхода препятствий в местностях, где трудно осуществить пря-
мую радиовидимость.
Достоинством ПР преломляющего и отражающего типов являет-
ся возможность установки их вне створа, что позволяет исключить
попадание в место приема прямого луча. Недостатком !П:Р этих
типов является необходимость весьма жесткой подвески и высокой
точности выполнения рабочих поверхностей.
Пассивные ретрансляции рассеивающего типа переизлучают энер-
гию падающей волны во всех направлениях, в том числе и на пункт
приема.. Их принцип действия объясняется следующим образом:
если между пунктами, находящимися в зоне тени, поместить неод-
нородность, то под действием падающего поля она становится вто-
ричным излучателем. Выбрав соответствующим образом форму и
размеры неоднородности, можно сформировать ее диаграмму на-
правленности таким образом, чтобы обеспечить интенсивное излу-
чение в пункт приема. IK ПР рассеивающего типа относится ре-
трансляция типа препятствия, которая представляет собой метал-
лическое полотно [(сетку), подвешенную на мачтах на высоте, до-
статочной для обеспечения прямой видимости между его нижней
кромкой и антеннами активных пунктов |(рис. 8.396) [27], [28]. Обыч-
но вертикальный размер полотна составляет несколько метров, а
горизонтальный — несколько десятков метров. Она располагается
примерно перпендикулярно створной линии, соединяющей антенны
активных пунктов, причем центр ретрансляции должен находиться
на этой линии. Достоинством ПР типа препятствия является то, что
она не требует жесткости конструкции. Это позволяет создавать
ПР с большой площадью при сравнительно небольших капитальных
затратах..
Разновидностью ПР рассеивающего типа является дифракцион-
ная линза <(рис. 8.39е) [18], {29}. Она .служит для обострения препят-
ствий и представляет собой сетку, натянутую примерно перпенди-
кулярно трассе на вершине возвышенности. При этом верхний край
сетки должен быть виден как со стороны приемного, так и со сто-
роны передающего пунктов, а нижний край может находиться в
области тени. Дифракционная линза конструктивно проста, но сред-
296
Глава 8
Рис. 8.39. Типы пассивных ретрансляций:
а), б) преломляющие, в), г) отражающие, д), е) рассеивающие
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 297
нее поле на трассе с дифракционной линзой на 4—>6 дб ниже поля
от одноэтажной пассивной ретрансляции типа препятствия.
,Выбор того или иного типа ПР определяется конкретными усло-
виями. Так, в первом случае можно применять TIP всех типов.
Во втором и третьем случаях могут применяться только IIP рас-
сеивающего типа.
РАСЧЕТ РАЗМЕРОВ ПАССИВНОЙ РЕТРАНСЛЯЦИИ
И ТРЕБОВАНИЯ К ТОЧНОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ
Ретрансляция типа препятствия. На рис. 8.40 приводится общий
вид ПР с указанием размеров, подлежащих расчету. Для прове-
дения расчетов необходимо иметь точно составленный профиль
трассы.
Рис. 8.40. Пассивные ретрансляции типа препятствия:
а) одноэтажная, б) двухэтажная
1. Высоту подвеса нижней точки ретрансляции /гпр целесооб-
разно выбирать таким образом, чтобы при средней рефракции на
участках и Т?2 выполнялись условия:
= (1-5-1,75)ЯО1, т. е. Я, = (1-1,75) Я01 - Д )
н2(§) = (1-5-1,75) Я02, т. е. Я2= (14-1,75)Я02 —ДЯ2(£) J
где и /?2 — длины участков от активных пунктов до ретранс-
ляции,
и Н2 — просветы на участках Ri и
#01= — к); #02= (8.109)
2. Вертикальный размер b выбирается по формуле
%
6 = 2у, (8.110)
где 0 — угол, соответствующий направлению на пункт приема
298
Глава в
(р<ис. 8.396), причем
<«.'»)
где а — геометрический радиус Земли,
hi и h2 — высоты подвеса антенн соответствующих .активных пунк-
тов.
Высоты hi, h2 и ЛПр необходимо отсчитывать от одного ,и того
же условного уровня.
Обычно вертикальный размер b составляет несколько метров.
3. Для увеличения эффективности ПР выполняется в виде ч.аст.и
кольца (рис. 8.40а). Горизонтальный размер Lc может быть любым,
обычно он выбирается ,в пределах (0,54-1,5) Lc опт/ где
Асопт= 1.2 V%R
ъ 2R1R1
я.
(8.112)
Верхняя и нижняя кромки полотна должны выполняться по дуге
окружности с центром, лежащим на линии, соединяющей активные
пункты, на расстоянии от первого активного пункта.
4. Стрелка хорды Д определяется по формуле
Д = 0,726 --------
\ Lc опт
(8.113)
5. В целях увеличения эффективности ПР в некоторых случаях
целесообразно использовать многоэтажные ретрансляции (рис. 8.406).
Расстояние .между полотнами равно вертикальному размеру полотна
П)Р, определяемому по ф-ле (8.1(10).
Следует учитывать, что многоэтажная ретрансляция в большей
степени, чем одноэтажная, подвержена влиянию рефракции, т. к. ее
диаграмма направленности в вертикальной плоскости уже. Ширина
диаграммы направленности исчисляется минутами. Кроме того, влия-
ние рефракции на эффективность
ретрансляции тем больше, чем
больший вклад в угол р дает со-
ставляющая pi, причем
ft Rn
Р1==^’
А/А
Рис.
8.41. Зависимость допустимого
числа полотен ретрансляции от
/inp hi hnp — h%
Рз =
Кг
(8.114)
Для равнинных трасс Pi^Ps- Для трасс, проходящих в пересе-
ченной местности, Рг>'Р1. (Использование много-элементных ретранс-
ляций на равнинных трассах нецелесообразно из-за низкой устой-
чивости ситнала,
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 299
На (рис. 8.41 приведена зависимость максимально допустимого
числа полотен ретрансляции #ДОп от отношения p2/₽i [28]. Она по-
лучена из условия, что рефракционное ослабление уровня сигнала
за счет диаграммы направленности многоэтажной ретрансляции1 не
должно превышать 3 дб по сравнению с одноэтажной ретрансля-
цией.
Требования к точности выполнения и установки .ПР типа пре-
пятствия сводятся к'следующему:
1) полотно ПР должно выполняться из металлической сетки.
Размер ячейки и толщина проволоки выбирается так, чтобы коэф-
фициент отражения котр был не меньше 0,904-10,95:
^отр —
2d 2лр
In ——
d
(8.115)
где d — расстояние между проводами решетки,
р — радиус провода;
2) отметки высот расположения пунктов должны определяться
с точностью 14-3 м (в зависимости от длины трассы);
3) полотно ПР должно быть подвешено так, чтобы высоты то-
чек подвеса симметричных относительно центра ретрансляции были
одинаковы по отношению к уровню моря;
4) ПР должна устанавливаться точно по створу. Отклонение цен-
тра ретрансляции не должно превышать Зч-7 м и (0,14-0,15)Lc пот,
причем должно быть выполнено наиболее жесткое из этих условий;
5) полотно ПР должно быть расположено перпендикулярно к
створу с точностью 14-5°.
Ретрансляция типа дифракционной линзы. На рис. 8.42 приве-
дены профили дифракционных линз для (различного вида гребней
с указанием конструктивных размеров.
1. Для увеличения эффективности профиль проекции верхнего
края линзы на плоскость, перпендикулярную трассе, должен иметь
вид окружности радиусом Нп, где Нп — абсолютная величина за-
крытия на трассе с учетом сетки (рис. 8.39е). При этом наиболее
целесообразно располагать линзу на выпуклых местах на гребне
хребта или холма так, чтобы радиус кривизны этой выпуклости в
плоскости, перпендикулярной трассе, соответствовал примерно Нп
(рис. 8.42а). В этом случае размеры сетки будут наименьшими.
2. Профиль линзы может иметь вид отрезков окружности, меж-
ду которыми имеются вертикальные ступеньки высотой ДЯ
(рис. 8.426, в, г). Величина АН определяется формулой
дд (8
Нп
где к — — — относительная координата точки установки ПР,
“о
п — целое число.
300
Глава 8
Рис. 8.42. Профили дифракционных
линз:
а) выпуклый гребень, б) прямой гре-
бень, в) прямой гребень, ДЯ сравнимо
по величине с Нп, г) ступенчатый гре-
бень
Если профиль хребта
или холма меняется резко,
то можно применить сту-
пенчатый профиль сетки,
причем размер ступеньки
может соответствовать лю-
бому значению п в ф-ле
(8.11 б).. Стуленьки мож,но
направлять как вниз, так и
iBBeipx от пер во, начального
уровня в зависимости от
вида холма (рис. 8.42г). При
расчете многоступенчатой
дифракционной линзы и оп-
ределении высоты n-й сту-
пеньки ДЯП под величиной
Нп подразумевается абсо-
лютная величина закрытия
с учетом высот предыдущих
ступенек.
3. На ровных гребнях
выгоднее брать высоту сред-
ней выпуклой части сетки,
равной высоте ступеньки,
определяемой ф-лой (8.116)
при и=1:
Яо Х/с (1 —/с)
Лмакс—А п~
Нп
(8.117)
Ширина средней выпук-
лой части сетки определяет-
ся по формуле
Ь = 2 V Лмакс (2Н + Амакс),
(8.118)
где Н—абсолютная вели-
чина закрытия на трассе,
определяемая непосредствен-
но из профиля.
4. Если в силу каких-либо конструктивных соображений по-
строить дифракционную линзу с размерами, получающимися из ф-л
.(8.41-7), |(8Л 18) нельзя, то можно построить линзу без ступенек,
задавшись приемлемой высотой Амакс (или шириной Ь) и опреде-
лить по ф-ле (8.118) (или (8.117)] ширину (или высоту) сетки.
5. Если по тем или иным причинам невозможно установить про-
филированную .сетку, то можно поставить прямую. Она также дает
выигрыш в напряженности поля, хотя и меньший, чем профилиро-
ванная. Длина сетки в этом случае выбирается из условия
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 301
Г 4 ,______
О
(8.119)
6. При выборе высоты сетки на горных трассах должно соблю-
даться условие, что высота верхнего края сетки над линией прямой
видимости как со стороны приемного и
передающего пункта
8.43) удовлетворяла
венствам:
ДЛ2 (рис.
бы нера-
Д Л2
Требование к
выполнения
линз следующие:
1) не рекомендуется
точности
дифракционных
пункта Д/ч, так и со стороны
(8.120)
8.43. К определению высот диф-
ракционной линзы
Рис.
де-
лать частые ступеньки, так
как в этом случае будут сказываться потери за счет дифракции на
боковых частях ступенек;
2) линзу не обязательно устанавливать по прямой линии. Необ-
ходимо лишь, чтобы проекция ее края на плоскость, перпендикуляр-
ную трассе, имела вид окружности радиусом Нп или отрезков
окружности с вертикальными ступеньками между ними ДЯ;
3) профиль линзы должен быть выдержан с точностью 1/8 Лмакс.
Для упрощения конструкции с учетом этой точности круговой про-
филь может быть заменен отрезками прямых;
4) сетка может быть выполнена из любого металла, размер ячей-
ки сетки не должен превышать (1/8 длины волны.
РАСЧЕТ МНОЖИТЕЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ
Для всех видов ПР, за исключением дифракционной линзы, мно-
житель ослабления относительно поля свободного пространства на
трассе /РРЛ может быть рассчитан по формуле
(8.121)
где Vi, V2 — соответственно множители ослабления на участках Ri
и Т?2 (см. рис. 8.390),
5Пр — действующая площадь Г1Р. _____
При выполнении условия (8.408) Vi«V2~l и значение множи-
теля ослабления при средней рефракции
(8.122)
V минимально, когда ПР расположена в середине трассы, т. е. при
условии 7?1=7?2=-/?о/2.
302
Глава 8
Действующая площадь для отражающих зеркал определяется
выражением
Snp = Ssin0, (8.123)
где S' — действующая площадь листа, равная примерно 0,-6-=-0,7
от его геометрической площади,
0 — угол скольжения ^рис. 8.39в, г).
Для увеличения действующей площади ПР отражающего типа
целесоо|б|разно использовать при больших изгибах трассы, когда
sin 0 близок к единице. Однако с увеличением угла скольжения
возрастают требования к точности изготовления поверхности (по-
рядка ±%/20), тогда как при .малых углах скольжения полотно
ретрансляции может быть выполнено из достаточно редкой прово-
лочной сетки [28]. Поэтому несмотря на то, что необходимая гео-
метрическая поверхность ретрансляции при уменьшении угла сколь-
жения растет, общая стоимость пассивного пункта может оказаться
ниже. , td
Применение двух отражающих зеркал позволяет получить значи-
тельно больший коэффициент использования площади каждого зер-
кала за счет увеличения угла скольжения. Потери же за счет рас-
пространения между зеркалами практически отсутствуют, если рас-
стояние между ними удовлетворяет условию [30]
,2
0,056-у- , (8.124)
А
где Ь3 — меньшая сторона зеркала.
Для обеспечения устойчивой работы геометрическая поверхность
ПР должна измеряться десятками квадратных метров на коротких
Трассах и сотнями квадратных метров на трассах средней и большой
протяженности. Изготовление кр ив о линейных или плоских зеркал
столь больших размеров, их жесткое крепление и необходимость
юстировки ограничивают применение ретрансляций отражающего и
преломляющего типов. Их можно рекомендовать только на корот-
ких трассах.
Действующая площадь для ПР типа препятствия
Snp = LbNKwn, (8.125)
где N — число .этажей ретранслятора,
Яисп — коэффициент использования, который характеризует умень-
шение уровня поля, вызванное расфазировкой возбужде-
ния, просачиванием энергии сквозь сетку и т. д. Для
кольцеобразной ретрансляции ки с п=0,64-0,8. В однород-
ной тропосфере кИсп=0,6. При средней рефракции кИсп
выше. При расчете V для трасс, проходящих в пересечен-
ной местности, где влияние рефракции невелико, следует
Принимать Кисп = 0,6. На трассах Р.РЛ в равнинных усло-
виях кис п=0,74-0,8.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 303
Множитель ослабления для профилированной дифракционной
линзы П1р.и срединей рефракции
__ I
V = Укл УЯ0Л,к(1-к)
где I — суммарная длина дуги по окружности с радиусом Нп и
длин дуг ступенек (рис. 8.42а),
Укл определяется из рис. 8.8 по кривой ц->оо при p(g)=p(g)-
Для расчета по ф-ле <(8j126) значение УКл, дб, переводится
в абсолютное значение.
Влиянием рефракции .можно пренебречь и считать
Нп достаточно велико \Hn^>AH(g), Нп^АН]. В этом
профилированной сетки
Lc
;
2л Нп
для прямой сетки
Q 1 Д
V=-^-
Нп
l=LC) если
случае для
(8.127)
(8.128)
ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ
Замирания сигнала. Замирания на интервалах с ПР обусловли-
ваются рефракционными колебаниями переизлученного сигнала, за-
мираниями на участках между ПР и .активными пунктами и интер-
ференционными колебаниями сигнала1 на всей трассе.
В случае ПР типа дифракционной линзы быстрые интерферен-
ционные замирания обусловлены взаимодействием волны, переизлу-
ченной ретрансляцией, и волн, отраженных от неоднородностей
тропосферы.
В случае ПР типа препятствия в виде прямой сетки и отражаю-
щих зеркал быстрые замирания обусловлены интерференцией волны
прямого прохождения i(дифрагированной вокруг земной поверхно-
сти), волны, переизлученяой ретрансляцией, и волн, отраженных
от неоднородностей тропосферы. Однако для ПР отражающего типа
принципиально возможно исключить попадание прямой волны в точ-
ку приема за счет расположения зеркал не в створе между .актив-
ными станциями. В этом случае интерференционные замирания бу-
дут значительно ослаблены. Но разность хода между прямой и
переизлученной волнами .может оказаться значительной, что приве-
дет к возникновению нелинейных шумов [28].
Ввиду сложного взаимодействия факторов, определяющих устой-
чивость работы интервалов с ПР дать строгие расчетные формулы
затруднительно. Приближенным критерием для оценки устойчивости
работы могут служить экспериментальные данные.
Ретрансляция типа дифракционной линзы. Приводимые ниже со-
ображения относятся к проектированию интервалов РРЛ с дифрак-
ционными линзами в условиях среднепересеченной и холмистоц
местности.
304
Глава 8
1. Для увеличения эффективности ПР просветы на участках око-
нечные пункты — переизлучитель должны обеспечивать на нижнем
крае сетки (на вершине холма в месте установки линзы) поле сво-
бодного пространства при средней рефракции (рис. 8.39е):
Я1«Я01 - Д Ях (g); Нг « Я02 - д Яа (i). (8 • 129)
где Яо1 и Яог определяются ф-лой (8.109)
2. 'С учетом размеров дифракционной линзы по ф-лам (8.Г26) —
(8.128) производится расчет множителя ослабления при средней
рефракции V.
3. По известным параметрам аппаратуры по ф-лам (8.65), (8.69),
(8.74)—((8.7'6) вычисляется значение Умин.
4. По известным значениям V и Умин определяется энергетиче-
ский запас на замирания сигнала
Д ^[бб] = ^минрб] — ^[бб]« (8-130)
5. По кривой на рис. 8.44 по известному значению AV опреде-
ляется устойчивость работы интервала с ПР в диапазоне 4000 Мгц
Рис, 8.44. Статистическое распределение глубины замираний для дифракци-
онной линзы
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 305
Эта кривая получена в результате экспериментальных исследо-
ваний на трассе с дифракционной линзой, имеющей i/?o=5O км,
Нп~—50 м и проходящей в лесостепной полосе европейской тер-
ритории СССР [29]. Кривой .можно пользоваться для ориентиров оч-
ной оценки устойчивости работы 'аналогичных интервалов РРЛ,
проходящих и в других сухопутных районах СССР.
Ретрансляция типа препятствия. Ориентировочный расчет устой-
чивости производится следующим образом:
1. С учетом размеров ретрансляции jro ф-ле i(8.*li22) рассчиты-
вается множитель ослабления на трассе V.
2. 'По известным параметрам аппаратуры по ф-лам (8.65), (8.69),
(8.74)—1(8.76) определяется значение Умин-
3. По известным значениям V и Умин по ф-ле ((8.>18i0) вычисляет-
ся энергетический запас на замирания сигнала ДУ.
Рис. 8.45. Статистическое распределение глубины замираний для пассивной
ретрансляции типа препятствий
4. По кривой на рис. 8.45 с учетом' ДУ ориентировочно опреде-
ляется устойчивость работы интервала РРЛ протяженностью
80-4-100 км в диапазоне 4000 Мгц при одинарном приеме. Кривая
получена в результате экспериментов, проведенных в летние ме-
сяцу 1962—1964 гг- в климатическом районе № 1 (табл. 84) на
306
Глава 8
трассе с 7?0=93 км, Н=—150 м, Р2/Р1 = 0,07 для одноэтажной ре-
трансляции.
На интервалах РРЛ, •проходящих в пересеченной и гористой
местности (|32^|3i), устойчивость работы будет выше чем следует из
рис. 8.45, так как при прочих равных условиях и сильной субре-
фракции даже за счет диаграммы направленности пассивной ре-
трансляции в равнинных условиях могут наблюдаться замирания
сигнала. Для повышения эффективности ПР в условиях субрефрак-
ции для трасс с малым отношением p2/₽i разрабатываются спе-
циальные ретрансляции с неп ар аллельными кромками [28].
На интервалах РРЛ протяженностью ~:50 км в условиях сред-
непересеченной местности при оптимальных размерах сетки устой-
чивость работы в диапазоне 4000 Мгц ориентировочно может опре-
деляться по кривой на рис. 8.44.
8.16. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ СИГНАЛА
НА ИНТЕРВАЛАХ РРЛ
КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ
Устойчивость сигнала повышается с уменьшением глубины зами-
раний на интервалах РРЛ. Повышение устойчивости сигнала мо-
жет быть достигнуто как путем рационального выбора трасс, .так
и .путем применения специальных мер.
/При проектировании РРЛ трассы необходимо выбирать таким
образом, чтобы отраженный от поверхности земли луч был сильно
ослаблен. Для этого следует: 1) избегать равнин и водных поверх-
ностей; 2) ретрансляционные пункты располагать так, чтобы отра-
женный луч закрывался каким-либо препятствием; 3) ретрансляцион-
ные пункты размещать на разнящихся высотах. В этом случае
точка отражения лежит в непосредственной близости к низкорас-
положенной станции, увеличиваются углы скольжения, а следова-
тельно, и роль местных неровностей, что приводит к уменьшению
коэффициента отражения. Дифракционные изменения сигнала на
таких трассах также меньше. Исключение составляют протяженные
-горные, морские или приморские трассы, где наблюдаются особые
явления, описанные в разд. 8.9. На морских и приморских трассах
с разнящимися высотами передающей и приемной антенн для умень-
шения экранирующего влияния неоднородностей тропосферы ре-
комендуется выбирать интервалы протяженностью не более 50 км.
iK специальным мерам уменьшения глубины замираний относятся:
il) пространственно-разнесенный прием, т. е. сдвоенный прием
с разнесением приемных антенн по высоте;
12) частотно-разнесенный прием, т. е. сдвоенный прием с разне-
сением несущих частот;
3) уменьшение глубины замираний за счет направленности ан-
тенн.
Применение того или иного метода определяется особенностями
распространения радиоволн на интервалах РРЛ и наличием соот-
ветствующей аппаратуры.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 307
РАЗНЕСЕННЫЙ ПРИЕМ
Р.азнесе.нный прием является наиболее эффективным средством
борьбы с интерференционными замираниями, обусловленными отра-
жением от земной поверхности и слоистых неоднородностей тропо-
сферы. Он практически не уменьшает глубины замираний за счет
экранирующего влияния препятствий и ослабления 'в осадках.
Разнесенный прием применяется в наиболее трудных условиях:
на плоских трассах л в моржих районах, где даже при правильном
расположении ретрансляционных пунктов и оптимальном выборе
просветов работа линии может не отвечать требованиям к устойчи-
вости.
Для реализации разнесенного приема требуется дополнительная
аппаратура: двойной комплект приемников и антенн при простран-
ственном разнесении или двойной комплект прием о-передающей ап-
паратуры при частотном разнесении.
Пространственно-разнесенный прием. Физическая основа метода
состоит в то>м, что при интерференционных замираниях фазовые
соотношения между интерферирующими волнами в двух точках,
расположенных на разных высотах, различны.
На Р,Р.Л с интервалами в пределах прямой видимости простран-
ственное разнесение 'антенн осуществляется по высоте, так как
такой разнос обеспечивает большую разность фаз между интерфе-
рирующими волнами, нежели разнос по длине трассы или по на-
правлению, перпендикулярному трассе.
На достаточно плоских трдссах, где коэффициент отражения
близок к единице, значения разноса антенн по высоте на левом
и правом концах трассы могут быть приближенно определены по
формулам:
<8Лз1>
Д й2 = 0,118 У , (8.132)
Ri
где к = т— ,
— расстояние от левого конца трассы до точки отражения,
п — номер интерференционного минимума; значение номера
минимума должно выбираться наименьшим из возмож-
ных. В большинстве случаев п=1. Исключение составляют
трассы, где попадание в глубокие первые минимумы не-
возможно из-за экранирующего влияния препятствий.
Величины A/zi и ДА2 выбраны так, что, когда одна из антенн
находится в интерференционном минимуме, сигнал во второй ан-
тенне близок к уровню свободного пространства (,т. е. разность
хода между интерферирующими волнами Ar = Z/6).
Если трасса проходит над пересеченной местностью, лесом или
отражение происходит от препятствия с малым радиусом кривизны,
когда коэффициент отражения от земной поверхности мал, теоре-
308
Глава 8
тически определить .величину разноса антенн по высоте не пред-
ставляется возможным. По результатам экспериментов на таких
трассах протяженность порядка 50' км на волнах 8-=-10 см можно
рекомендовать разнос антенн 10-5-15 м (31]. Ряд авторов (32] опре-
деляют необходимую величину вертикального разноса АЛ как
АЛ«150Л. (8.133)
Методика проектирования РРЛ с пространственно-разнесенным
приемом такова:
1. Просвет на интервале с нижней приемной антенной Нп вы-
бирается таким, чтобы при средней рефракции V~0 дб, т. е.
ЯН«ЯО-ДЯ(Я), (8.134)
где Яо определяется по номограмме рис. 8.5, &H(g) определяется
по номограмме рис. 8.-6.
2. По ф-лам >(8.131)—i(8.133) определяется необходимая вели-
чина вертикального разноса антенн АЛ.
3. Высота подвеса верхней приемной антенны
ЛВ = ЛН + АЛ. (8.135)
Принципиально разнос по высоте дополнительной антенны отно-
сительно -основной возможен как в сторону увеличения высоты,
так и в сторону ее уменьшения.
4. Для определения устойчивости на каждом интервале линии
рассчитывается значение
т, (V/мин), % « То/(у/ИИн), % + ТД/ (V/MHH), % + с-10-2 х
х ^Tn/(Vi№aa), % + Ттр/(К/иин)( %1 % +
- п -Ifl L Л
+ Ттр/ (1//мян), %]н, (8.136)
где сумм.а с индексом .«в» обусловлена параметрами трассы с верх-
ней антенной, с индексом «н»—соответственно с нижней -антенной;
С — эмпирический коэффициент, определяемый условиями распро-
странения и зависящий от способа сложения сигналов .при сдвоен-
ном приеме. Для аппаратуры «Восход», построенной на принципе
пространственного разнесения, с автовыбором при различии в уров-
нях сигнала на 6 дб -ориентировочно можно считать, что коэффи-
циент С «1-5-2.
Все слагаемые ф-лы (8.136) рассчитываются по методике, при-
веденной в разд. 8.12.
Если система организации связи на интервале такова, что в усло-
виях субрефракции рабочей -антенной окажется верхняя, то расчет
Toj(Vj мин) производится для верхней антенны.
5. Если при расчете устойчивости для сдвоенного приема ока-
жется, что за счет большой величины Toj.(Vj мин) (например, на
плоских трассах) значение Тj(Vj мин) превышает заданное, то сле-
дует увеличить просвет Ян и повторить расчет.
6. Устойчивость работы всей линии, как и в случае одинарного
приема, рассчитывается по ф-ле <(8.73).
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 309
Частотно-разнесенный прием. Сущность метода основана на прин-
ципе селективности интерференционных замираний (разд. 8.6).
Современная радиорелейная аппарат,ура i(P-i600, Р-600М, Р-6002М,
«Дружба») строится на принципе «горячего резервирования», кото-
рый является разновидностью частотно-разнесенного приема,. В от-
личие от обычного метода, при возникновении замираний на одном
интервале линии переход с рабочего ствола частотой f на резерв-
ный ствол, разнесенный по частоте на величину ДД осуществляется
одновременно на участке резервирования, состоящем из нескольких
интервалов. Переключение происходит на главных станциях -при
увеличении .мощности шума в стволе выше допустимой величины.
Для таких линий процент времени S, в течение которого РШт
/^ш \
или I —IT превышают предельно допустимые значения, при /Сра-
\^с/
бочих стволах и одном стволе горячего резерва определяется
формулой
N N
s, % = £ ТЛ{(У/ЫИИ),% 4- 2 ГА/(^м«н).% ♦
/=1 , _ /=*
, ГК+1Р-
+ 2
т "12
Т'/интС^/мин) % I
z=i L/=i
• IO-2 , (8.137)
где г — количество участков резервирования,
р — количество главных станций,
т — количество интервалов между двумя главными станциями.
Все слагаемые ф-лы (8.137) определяются по методике, приве-
денной в разд. 8.12, с учетом соотношения
Т’/ИНТ (^/мин), % — T\/(^/mhh) , % ^tp/0Z/mhh) » (8.138)
п
Указанный выигрыш в устойчивости за счет применения ствола
горячего резерва будет полностью реализован только:
а) при независимых замираниях по различным стволам,
б) при малом времени переключения со ствола на ствол, не
влияющем на качество работы линии.
Ориентировочно можно считать, что условия независимости за-
мираний выполняются:
1) на интервалах РРЛ с относительными просветами
Р (§) < 3,88 (3-й максимум), (8.139)
д/
если минимальный относительный частотный разнос — между ра-
бочим и резервным стволами не менее тех значений, которые сле-
дуют из графика на рис. 8.46;
2) на плоских трассах с большими просветами.
В трехствольной системе Р-600 i(P-600M, Р-6002М) ориентиро-
вочно такими просветами можно считать
Р (g) > 3,88 (3-й максимум). (8.140)
310
Глава 8
В остальных случаях
лг ЛГ
S, % = 2 T0i (V/mhh) . % + 2 ТдМмм). % +
/=1 /=1
+*+±
2
/и нт (^/мин), %
(8.141)
где Cf — эмпирический коэффициент, определяемый условиями рас-
пространения радиоволн и за висящий от частотного разнесения ме-
жду стволами, количества рабочих и резервных стволов, пороговых
уровней перехода на ствол горячего резерва. По данным экспери-
ментов можно считать, что:
1) в системе Р-600 (М, 2iM) при резервировании типа 2+1 и
поротоных уровнях Vnop = —1(33+-28) дб £/=40—20;
2) в системе «Дружба» с резервированием типа 3+1 при
упор = _(354-33) дб £/ = 75-4-100.
Этот результат объясняется уменьшением относительного частот-
ного разноса при переходе из диапазона 4000 Мгц в 6000 Мгц и
увеличением количества рабочих стволов.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 311
На плоских или морских трассах, где эффективность .метода «го-
рячего резервирования» .иногда оказывается недостаточной, рекомен-
дуется дополнительное разнесение но высоте на величину ДА одного
или двух высокочастотных стволов. Величина пространственного
разноса выбирается из тех же условий, что и в случае только
пространственно-разнесенного приема. Расчет .устойчивости в этом
случае производится также по ф-ле (8.1’411) с учетом того, что на
интервалах с дополнительным пространственным разнесением вели-
чина Cf при прежних условиях принимается следующей:
1) в системе Р-600 (М, 2IM):
а) с^ = 24-3 при вынесении на дополнительную .антенну среднего
в частотном плане .высокочастотного ствола;
б) с/ = 5—7 при разнесении крайнего в частотном плане высоко-
частотного ствола;
2) в системе «Дружба» с/ = 7—10 при разнесении д^ух высоко-
частотных стволов, расположенных через один в частотном плане;
3) в системе P-i6002MB с резервированием типа 1 + 1 при
Упор=—(30—35) дб Cf^l.
При 'Проектировании РРЛ со стволом горячего резерва оптималь-
ные просветы оказываются несколько большими, чем при одинарном
приеме. В большинстве практических случаев при длине интервалов
не более 50—60 км они лежат в пределах
Я = (1,5—2) Яо — Д Я (g), (8.142)
Оптимальность просветов проверяется в результате расчета устой-
чивости на резервируемом участке РРЛ '(примеры 4,5 разд. 8.18)
УМЕНЬШЕНИЕ ГЛУБИНЫ ЗАМИРАНИИ ЗА СЧЕТ НАПРАВЛЕННОСТИ
АНТЕНН
Поворот антенны в вертикальной плоскости. Основа метода в том,
что углы .прихода прямой и отраженной волн различны |(рис. 8.47).
.Передающую и приемную антенны на РРЛ ориентируют так, что-
бы направление максимального излучения и приема совпадало с
направлением .распространения прямой волны. Так как углы между
Рис. 8.47. Уменьшение глубинн замираний за счет направленности антенн
312
Глава 8
направлением ‘Прихода и выхода волн Даь Да2 малы (десятки ми-
нут), ослабление отраженной волны по сравнению с прямой за счет
направленности антенн незначительно. Если углы си и а2 увеличи-
вать (т. е. наклонять антенну), то за счет изменения характеристи-
ки направленности F(a) производная dF(a)/da будет увеличивать-
ся, в результате чего ослабление отраженной волны по сравнению
с прямой волной возрастет. Но при этом будет ослабляться и пря-
мая волна. Имеется некоторое оптимальное значение угла а0Пт, при
котором глубина интерференционного минимума наименьшая (33].
Для антенн, применяемых в диапазонах сантиметровых и деци-
метровых волн и имеющих нормированную характеристику направ-
ленности вида
sin х В
F (а) =------ , где х = — sin а, (8.143)
X Л
а В — размер излучающей поверхности в вертикальном направле-
нии, значения оптимальных углов при Oi = a2 = a и Фп = \ равны:
при наклоне одной антенны
«опт = 36,4 град, или
D • (о.
аопт ^0,6 (2а0)
при наклоне обеих антенн (считается, что обе антенны одина-
ковы)
аопт = 22,8 —, град, или
(8.145)
о&опт ^0,38 (2а0)
где 2а0 — ширина диаграммы направленности антенны в вертикаль-
ной плоскости по половинной мощности.
Рис. 8.48. Зависимость глубины за-
мираний в минимуме от величи-
ны Ах
В ф-лы (8.144), (8.145) значения
% и В подставляются в любых,
но одинаковых единицах.
На рис. 8.48 приведены графи-
ки зависимости максимальной
глубины замираний в n-м мини-
муме при наклоне одной или
двух антенн (в предположении,
что Фп=11) при оптимальных
значениях углов аопт от величи-
ны Д%1,2 определяемой выраже-
нием
В
Д Х1 2 = я 2 (8.146)
* Л ’
где
2n А, (1 — к)
(8.147)
Дах =
Расчет tpate радиорелейных линий прямой видимости 313
Да, = ]/ Угг*) (8’148)
' АО U — К)
(Ожидаемое ослабление nip ямой волны может быть определено по
диаграмме направленности антенны в зависимости от аОпт.
Если замирания обусловлены отражением от земной поверхности,
то для уменьшения глубины замираний антенны должны быть по-
вернуты вверх на угол аОпт; если замирания вызываются отраже-
нием от неоднородностей тропосферы, то .антенны должны быть
наклонены вниз на угол а0Пт. В действительности в большей или
меньшей степени проявляются оба типа замираний, поэтому реаль-
ный выигрыш по глубине замираний может оказаться .меньше при-
веденного на рис. 8.48. Эффективность этого метода повышения
устойчивости сигнала возрастает при увеличении просветов ((воз-
растании номера интерференционного минимума) и увеличении на-
правленности антенн [34, 35].
Специальные антенны. Для увеличения скорости изменения ха-
рактеристики направленности dF\(a)/da применяют антифединговые
антенные системы, состоящие из нескольких антенн, расположенных
по вертикали [34]. Ф.азирювка этих антенн такова, что обеспечивает
уменьшение коэффициента направленности для отраженной волны и
увеличение его для прямой волны. При увеличении числа элемен-
тарных антенн, составляющих сложную антенную систему, диаграм-
ма направленности улучшается. Но из-за сложности фазировки на
практике ограничиваются трех-, четырехэлементной антенной. Эффек-
тивность таких антенных систем увеличивается при увеличении угла
между прямой и отраженной волнами. Их недостатки — сложная
настройка и повышенные требования к жесткости конструкции.
8.17. ВОПРОСЫ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ РРЛ
ТРЕБОВАНИЯ К ТРАССЕ РРЛ
Шумы в каналах РРЛ возникают не только за счет тепловых
и нелинейных шумов самой радиорелейной аппаратуры, но и из-за
попадания на входы приемников мешающих сигналов от различных
радиотехнических устройств, работающих на одинаковых или близ-
ких частотах. Поэтому:
il) выбор площадок для радиорелейных станций должен быть
сделан так, чтобы исключить мешающее действие других близко-
расположенных радиотехнических средств;
'2) вблизи трассы РРЛ не должно быть аэродромов, ибо при
Рис. 8.49. Возникновение взаимных помех между РРЛ
314
Глава б
взлетах и посадках самолетов возможно значительное увеличение
шумов в каналах линии за счет появления дополнительных сигна-
лов, обусловленных рассеянием радиоволн самолетами. Аналогич-
ная картина наблюдается и в случае отражений от близкорасполо-
женных местных предметов;
3) трасса РРЛ должна удовлетворять требованиям «зигзагооб-
разное™», чтобы исключить взаимные помехи между РРС. При
двухчастотном плане распределения частот на каждой четвертой
станции возможен прием сигналов не только третьей, но и первой
станции, так как частота передачи на первой и третьей станциях
совпадает с частотой приема на четвертой станции (рис. 8.49).
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 315
ДОПУСТИМЫЕ ЗАЩИТНЫЕ СООТНОШЕНИЯ
Мощность шумов в каналах линии за счет мешающего сигнала
зависит от отношения .мощности мешающего сигнала на входе при-
емника РПр м и мощности полезного сигнала РПр. На рис. 8.50 при-
ведена зависимость мощности шума РШм в верхнем телефонном ка-
нале за счет помехи на частоте сигнала от отношения РПр м/Рпр, по-
строенная по результа-
там работы [36]. На
рис. 8.51 дана экспе-
риментальная зависи-
мость отношения напря-
жения помехи Um м в
телевизионном канале к
сигналу изображения Uc,
от отношения РПр м/Рпр.
При правильном вы-
боре трассы РРЛ вели-
чина Рш м должна быть
значительно меньше
мощности тепловых и
нелинейных шумов, вно-
симых интервалами меж-
ду пергой и четвертой
станциями.
Оценку мощности
шума за счет взаимных
помех на РРЛ целесо-
образно производить по
отношению к нормируе-
мой МККР мощности
шумов, превышаемых в
течение 20% времени.
Ориентировочно для
различных радиоре-
лейных систем как при
передаче телевидения,
так и телефонии можно
допустить такое влия-
ние помехи, при кото-
рой отношение шума к
сигналу или мощность
шума в канале на конце эталонной гипотетической линии в наи-
худшем случае (т. е. при возникновении помех на каждой станции)
изменяется не более чем на 0,5 дб. Для этого необходимо, чтобы
— 70 дб.
k Рпр / Доп
(8.149)
По результатам экспериментов на интервалах РРЛ эта величина
обеспечивает необходимые защитные соотношения как в большом*
так и в малом проценте времени.
316
Глава 8
УСЛОВИЯ «ЗИГЗАГООБРАЗНОСТИ»
т, ^прм
Исходя из заданного допустимого отношения —— опреде-
Р пр
ляют требования к «зигзагообразности» трассы РРЛ: сумма допол-
нительного ослабления .мешающего сигнала за счет яаправлен1носги
передающей и приемной антенн при одинаковых параметрах аппа-
ратуры на первой и третьей станциях должна быть не меньше ве-
личины, определяемой по формуле
(р \ р
/ глат “1“ 201g'^L +
рпр /доп[ОД Ко L L J
(8.150)
С учетом условия (8.449)
о
Л,ер <«i) + Fnp (“J < - 70гед + 201g + V(80)fдб] - VM(20)[d6]>
(8.151)
где cci — азимутальный угол между направлением .максимально-
го излучения ^передающей антенны мешающей станции
и направлением на точку приема (рис/ 8.49);
^nep(cii) — ослабление за счет направленности передающей антен-
ны мешающей станции, дб]
а4 — азимутальный угол между максимумом диаграммы на-
правленности приемной 'антенны и направлением на
мешающую станцию;
/’’пр/щ) — ослабление за счет направленности приемной антенны;
Ro — протяженность интервала Р.РЛ между третьей и четвер-
той станциями;
RM — протяженность трассы между первой и четвертой стан-
циями, т. е. трассы прямого прохождения сигнала;
V(T) — значение множителя ослабления на интервале РРЛ
между третьей и четвертой станциями, превышаемое
в течение Т% времени. В ф-ле (8.151) Г=80%. Мно-
житель ослабления, превышаемый в течение 80% вре-
мени, примерно определяет мощность шума, превышае-
мую в течение 20% времени. Значение V(80) опреде-
ляется по методике, описанной в разд. 8.8. Например,
на волне Х=8 см на трассах протяженностью ~50 км
с просветами, близкими к оптимальным, V(80) =
=-444-5) дб]
Vm(Tm) — значение множителя ослабления на трассе 1—4
(рис. 8.49) протяженностью превышаемое в тече-
ние Гм=20 % времени.
Так как расстояние между первой и четвертой станциями состав-
ляет 100-i-150 км, то во многих случаях мешающий сигнал будет
обусловлен дальним тропосферным распространением. На рис. 8.52
приведены графики зависимости значений VM,(20) от эквивалент-
ного расстояния для f«11000, 2000, 4000, 6000 Мгц для летних
месяцев и сухопутных раЙонов. Они получены по данным экспери-
ментов. В Морских и приморских районах условия возникновения
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 317
больших .мешающих уровней сигнала более благоприятны. По ре-
зультатам 'экспериментов значения VM (20) примерно на 10 дб боль-
ше, чем 'Следует из рис. 8.52.
Эквивалентное расстояние </?э определяется по формуле
R9 = 85ОО0Э, км, (8.152)
где 0Э — эквивалентный геоцентрический угол,
Нэ + 2.10-8 J?2/c3(l - Кэ)
—’”> <8-,53>
Нэ — величина закрытия на трассе между первой и четвертой
станциями |(Яэ<0), определяемая непосредственно из профиля этой
трассы, построенного без .учета рефракции (рис. 8.53), м\
(8.154)
Лм
Значения в ф-лу 8.153 подставляются в метрах. Если зна-
чения 7?э меньше 100 км или величина закрытия на трассе сравни-
тельно невелика (ориентировочно при 14-1,5, Яэ=С200 ж), ме-
шающие сигналы будут обусловлены дифракционным полем при
повышенной рефракции. Значение VM(20) определяется по методи-
ке, изложенной в разд. 8.7, 8.8, 8.18 (пример il) с учетом конкрет-
ного профиля трассы между первой и четвертой станциями. При
318
Глава 8
Расчёт трасс радиорелейных линий прямой видимости 319
этом .величина закрытия
я*
(1§2о) — ёъоКэ (1 Кэ)»
(8.155)
где £20 — значение вертикального градиента диэлектрической про-
ницаемости воздуха для заданного климатического райо-
на, превышаемое в течение 20% 'времени наихудшего
месяца:
—<ь (8.156)
В ряде районов GGClP \(табл. 8.6) более благоприятные условия
для прямого прохождения могут наблюдаться в зимнее время,
поэтому -при расчете необходимо читывать наибольшее (по_абсо-
лютной величине) значение g2o, определяемое величинами g и о
из табл. 8Л и 8.6.
В сомнительных случаях следует рассчитать Рм(20) двумя спо-
собами, а затем учесть наибольшее значение Рм.
Защитные углы изгиба трассы аь а4 и т. д. определяются по
диаграммам направленности антенн. На рис. 8.54 приведены диа-
граммы направленности наиболее распространенной рупорно-пара-
болической антенны РПА-2.
поверочный расчет отношения шум/сигнал в канале
Если по каким-либо причинам не удается обеспечить требуемое
ослабление мешающего сигнала за счет направленности антенн, то
на этих участках необходимо рассчитать отношение мешающего и
полезного сигналов на входе приемников:
,Л1= FneP + fnp (“1)[ад — 201б ~
\ гпр /[vo] А©
-V(80)W6] + VM(20)(36]. (8.157)
Далее по графикам на
м
личину Рщм ИЛИ —------
с/с
рис. 8.50 и 8.51 необходимо определить ве-
в канале. Учитывая количество таких ,участ-
ков на РРЛ, в каждое конкретном ^случае проверяется выполнение
рекомендаций на уровень шумов в каналах линии, превышаемых
в течение 20% времени, с учетом воздействия помехи на частоте
сигнала.
8.18. ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА
Пример 1. Требуется рассчитать зависимость множителя ослаб-
ления V от вертикального градиента диэлектрической проницаемо-
сти воздуха g на интервале № 1 на волне Л=16 см. Профиль трас-
сы приведен на рис. 8.55.
320
Глава 8
Рис. 8.55. Профиль трассы № 1
Необходимо (рассчитать также величину среднего сигнала на
этом интервале, учитывая, что g=—10-10~8 1/л«.’|На интервале уста-
новлена аппаратура Р-60/120 с перископическими антеннами. Техни-
ческие данные аппаратуры приведены в таблице разд. iL2.7.
1. Из профиля трассы находим основные параметры: протяжен-
ность интервала 7?о = 5О км, просвет Н— + 15 м. Относительная ко-
ордината наиболее высокой точки и точки отражения (в данном
случае они совпадают)
2. По ф-ле (8.16) или по номограмме на рис. 8.5 определяем
просвет Яо, соответствующий полю свободного пространства:
Яо = 25 м.
3. Определяем параметры сферы, аппроксимирующей препятст-
вие на трассе (разд. 8.5).
Принимаем Аг/=Я0 = 25 м. Проводим линию, параллельную ли-
нии, соединяющей центры раскрыва приемной и передающей антенн
и отстоящую от вершины препятствия на величину Аг/, и определяем
г = 38 км.
По ф-ле (8.32) находим:
38 А у
50 ,76: “ = Ло = 1-
4. По ф-ле 8.38 или по номограмме рис. 8Л.0 находим величину
Цо, характеризующую радиус кривизны препятствия:
Но = °,87-
5. Далее задаемся величиной g> например, g=+i20-10-8 1/л<
(область субре фр акции).
6. По ф-ле 8.'18 или номограмме рис. 8.6 определяем изменение
просвета на трассе &H(g) при £=+20-10~8 1/ж. .(Следует помнить,
что по номограмме определяются абсолютные значения АЯ).
Rl (50)2 10«-2-10~7-0,640,36
&H(g)= ——gK(l—K) = — . =—29ж.
4
4
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
321
7. Просвет на трассе при ^ = +20-10~8 1/ле.
H(g) = H + &H(g) = +15 м — 29 м = — 14 л.
8. Относительный просвет на трассе при указанном градиенте
- О.«.
ilQ ZU
9. Рассчитаем значение ц по ф-ле (8.37):
Н = РоР(Р (g)L
Для расчета ц[р(/)] по ,ф-ле (8.39) определим вспомогательные
величины
. /а 0,762
d =-----------= —2---= 0,63-
4ак(1— к) 40,23
Р [Р(g)J = v‘l-rfAp(g)-|/1 + d =
з/------------i / 0,6— 1,16
= /1+0,63-1,16]/ 1 + О.бЗ-г^-’о-бз, ’ 16 =1,12;
Ц= 1,12 0,87 = 0,97.
Таким образом, даже в области глубокой тени поправка невелика,
поэтому при меньших градиентах будем считать
10. По графику на рис. 8.8 в зависимости p(g) и ц0 опреде-
ляем V при ig^+20-10~8 1/ж:
7= —27 дб.
Ы. Аналогично, задаваясь рядом других .значений g, опреде-
ляют соответствующие значения множителей ослабления V в обла-
сти p(g)^l. Дальнейшие результаты расчетов приведены в табл. 8.7.
Таблица 8.7
ЗАВИСИМОСТЬ МНОЖИТЕЛЯ ОСЛАБЛЕНИЯ ОТ ГРАДИЕНТА
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ ВОЗДУХА
g, -/20 +10 0 —7 -10 -14 —20 -24 -28 -31,4
p(g) -0,56 0 +о,б + 1 1 ,17 1 ,4 1 ,73 2 2,2 2,4
V ,дб -24 -16 —7 0 +2 +3,8 +4,2 + 3,8 + 1 —20
11-339
322
Глава 8
12. Рассчитаем множители ослабления в освещенной области при
Так как поле в этой области носит интерференционный ха-
рактер, определим градиенты, при которых приемная антенна попа-
дает в интерференционный максимум и минимум, и соответствующие
значения V.
13. Согласно ф-ле (8.25) относительный просвет на трассе, при
котором наблюдаются максимумы,
Р (&)макс = УЗ (2т—1).
Для т=1, т. е. первого максимума, p(g)i макс = 1,73.
14. Это соответствует просвету на трассе
Hi макс == Н$ Р (8)1 макс = 25 м • 1,73 = 43,5 м,
15. Определим приращение просвета, при котором достигается
значение макс:
Л Н (81 макс)'== Hi чп|*с Н == 43,5 м ~~ 15 м = 28,5 м.
16. По ф-ле 8.18 или номограмме рис. 8.6 определим gi макс:
4ДН(^1макв) 4-28,5 in—8i/M~
макс — --- 9 — --- OK IM A OQ “ ---- 19,7-10 \/м^
2510»0,23
й» — 20-10-8 1/м.
17. Определим коэффициент отражения от земной поверхности
в 1-м максимуме. На данной трассе По ф-ле (8.30) нахо-
дим Di макс: 1
Dm = D, ыако ® - 32ка(1_к)аду =
' "I” l*H(g)iMaM
1
= 0,62.
1/ 32-0,23*25
' + 0,76*-43,5
(В этой формуле не учтено изменение I при изменении g> но ошиб-
ка несущественна.)
18. Множитель ослабления в 1-м максимуме
V1 макс = 1 + Ф1 макс = 1 + 0,62 - 1,62 ( + 4,2 дб).
19. Согласно ф-ле (8.27) относительный просвет, при котором
возможны минимумы поля,
Р (8)шт = Убп.
Р (8)1 мин = 2,45.
20. Находим просвет на трассе, соответствующий 1-му минимуму:
#(£)1мнн = 25 лс-2,45 = 61,5 м.
21. Попадание в 1-й минимум возможно при изменении просвета
При л= 1
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
323
н'а величину
А //(§1мин) = 61,5 м— 15 м = 46,5 м.
22. Попадание в 1-й минимум на данной трассе было бы воз-
можно при градиенте
gi мин = — 32,4-10—8 1/л, т. е. при£<£к= — 31,4-10~8 1/л.
При критическом градиенте приемная антецна окажется вблизи
минимума.
23. По ф-ле (8.31) определим коэффициент отражения в 1-м ин-
терференционном минимуме О1мин«Ф 1 мин’
1
D п — МИН ~~ z 1 " ' ' " • — • .... — —
«к2(1 — к)2 f /а [р (0) — /бп I
г У п Z2 I 4 ая (1 — к) J
= 1/ .п . /0,23\а (. , 0,76а (0,6 — 2,45) 1 1 ’1 ‘
V ’ \0,76/ I ' 4-0,23 )
Значение Dn = 1,1 указывает на то, что профиль трассы становится
вогнутым. Для расчетов V вблизи минимума будем считать
Фп D п ~11.
24. Расчет промежуточных значений V производим по ф-ле (8.23),
задаваясь различными значениями g или p(g)'.
V =
cos
3
Результаты расчета приводим в табл. 8.7. (Ориентировочно оценку
величины V в освещенной области можно производить и по гра-
фикам на рис. 8.8.) На рис. 8.56 приведена зависимость V от g, по-
строенная по результатам табл. 8.7.
30 26 22 18 14 10 6 2 -2 ~6 -10 -Vl-18 -22~26-30*10~8
д, 1/м
Рис. 8.56. Расчетная зависимость V от g для трассы № I
11*
324
Глава 8
Имея значения множителя ослабления при различных градиен-
тах g, по ф-ле (8.9) можно рассчитать величину сигнала на входе
приемника при разных метеорологических условиях.
Рассчитаем напряжение сигнала на входе приемника Р-60/120
при среднем градиенте g=—10-10-8 \/м.
25. Согласно разд. 12.7 принимаем следующие параметры аппа-
ратуры:
мощность передатчика РПер = 3 вт;
коэффициент усиления приемной антенны Gnp = 34 дб;
коэффициент усиления передающей антенны Gnep = 34 дб;
волновое сопротивление фидерного тракта IF=75 ом.
Определим кпд антенно-волноводного тракта т]пер и т]пр:
Лпер — Лпр = Лп Лк >
где т| п — кпд перископической антенны, определяемый по графикам
на рис. 4.29 в зависимости от высоты подвеса верхнего зер-
кала: г|п(Ю0 jw)^0,21(—6,7 дб); т|п(50 jw)=0,6(—2,2 дб)
(100 м и 50 м— высоты подвеса, взятые из профиля трас-
сы на рис. 8.55);
т|к — кпд фидерного приемо-передающего тракта — ориентиро-
вочно считаем 3 дб, т. е. 0,5.
Общий кпд приемо-передающего антенно-фидерного тракта будет
равен:
Л = Лпер Лпр = 0,21 0,6 0,5 = 0,063.
26. По ф-ле (8.3) рассчитаем напряжение сигнала на входе при-
емника при распространении в свободном пространстве.
_____________________
i/o пр “ S -10 2 —- У'Рпер W Gnep ^пр Г)пер Лпр =
АО
= 8• 10~2 V3-75-252-104-6,3-10—2 = 2380 мкв.
27. Определим средний сигнал на входе приемника по ф-ле (8.52)
^пр — U0 пр У ,
V находим из графика на рис. 8.56 при g=—10-10-8 1/jh;
V=+2 дб (1.26).
t/np = 2348 мкв -1,26 = 3000 мкв.
Пример 2. Требуется рассчитать устойчивость сигнала на интер-.
вале № 1, оборудованном аппаратурой Р-600М с постанционным
резервом. Технические данные аппаратуры приведены в таблице
разд. 12.7.
Профиль интервала приведен на рис. 8.55. Трасса проходит в
климатическом районе № 10, для которого g=—10-10-8 1/jw,
о=9-10~8 1/jw (табл. 8Л, разд. 8.4).
1. Из профиля трассы находим параметры интервала:
— протяженность 7?о=5О км,
— просвет Я=4-15 м,
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 325
— относительная координата наиболее высокой точки
* 0,64,
АО DU
к(1 — к) = 0,64 0,36 = 0,23.
2. По ф-ле (8.16) или по номограмме на рис. 8.5 определяем про-
свет Но, соответствующий полю свободного пространства:
Яо= 17,7 м.
3. Определяем параметры сферы, аппроксимирующей препятствие
на трассе (разд. 8.6).
Принимаем Ду=Я0=17,7 м. Проводим линию, параллельную ли-
нии, соединяющей центры раскрыва приемной и передающей антенн,
и отстоящую от вершины препятствия на величину Ду. Определяем
г=30 км.
По ф-ле (8.32) находим:
г * 30 Ду
/ = — = — = 0,6; а = —^- = 1.
/?о 50 Hq
4. По ф-ле (8.38) или по номограмме рис. 8.10 находим вели-
чину p-о, характеризующую радиус кривизны препятствия:
р,® = 1,03.
5. Проверим, к какому типу можно отнести трассу № 1.
Как видно из профиля, она имеет гладкий рельеф. Рассчитаем
коэффициент расходимости Dn.
Предварительно согласно разд. 8.12 определим максимально воз-
можный номер интерференционного минимума на данной трассе
«макс при изменении g до gK = —31,4-10~8 1/м. Для.этого найдем
величины.
По ф-ле (8.18) находим приращение просвета при g=gK:
502 • 10е
ЛЯ(£к)= —gKK(l— «) =-------------31,4-10—8 -0,23 = 45 м,
4 4
где к — относительная координата точки отражения. На данной
трассе она примерно совпадает с координатой наиболее
высокой точки.
Относительный просвет при критическом градиенте
-,,х ^(Як) Н+АЯ(5к) 15 + 45
Р{8к)~ И. = £ = 17,7 =3>48-
По ф-ле (8.89) найдем
„ P*(gK) 3,48*
Пм.к.- 6 - 6 -А
Таким образом, точка приема на этом интервале может попасть
во 2-й интерференционный минимум.
326
Глава 8
По ф-ле (8.31) для и=2 определим коэффициент расходимости
аК2(1-/с)2 ( /2 [р (0) - /бпП
1 "Т" 1 о 1 _ \ 1 —|— 7
/п/2 I 4а к (1— к) J
где
0,232 (
/2 0,62 [
р(0) =
0,62 [0,85-/12]
40,23
17,7 м
= 0,85.
Следовательно, 2)П = ФП^1, т. е. трасса относится ко второму типу.
Расчет устойчивости сигнала в этом случае производим на осно-
вании общей ф-лы (8.95).
6. Считаем, что аппаратура на данном интервале располагается
внизу. Учитывая высоту подвеса антенн, находим общую длину
внешнего волновода
/в — ЮО м + 50 м = 150 м.
Определяем кпд волноводного тракта т] с круглыми волноводами.
Согласно 1[4]
T|[d6] = —5,9 дб — 0,02 /вкр — 0,045 /впр = —5,9 дб—0,45 дб —
— 0,02 дб/м-150 м=-- —9,35 дб (0,116).
Условно /в пр принято 10 м.
Остальные параметры аппаратуры берем из разд. 12.7.
Мощность передатчика РПер = 2 вт.
Коэффициент усиления антенн Gnep = Gnp = 39,5 дб (8900).
Длина волны Х = 8,2 см.
По ф-ле (8.65) с учетом этих данных определяем минимально
допустимый множитель ослабления Умин для телефонии:
V _ _ 50/1,72-10~3 _
МИН“/г|Рштмакс “ /0,116-40000
По ф-ле (8.69) рассчитываем значение V мин для телевидения.
_ 501^2-10-3
/ Уш \ /0,116-3,6-Ю-3
V Uс /т макс
Значения М и Т приведены в разд. 12.7.
Значения Ршт макс и I ~~) определяются ф-лами (8.66)
\UC /т макс
и (8.70).
Дальнейший расчет производим для значения Умин = 0,03:
20 Ig 0,03= —30,5 дб.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
327
7. Определяем относительный просвет на трассе при средней
рефракции, т. е. при g = —10-10—8 1/м:
- Н + ЬН&) 15+15
=----Н,------= Л7+-=1-7-
где ДЯ(£) определяется по номограмме рис. 8.6:
ДЯ(7) = +15 М.
8. По графикам на рис. 8.8 находим относительный просвет, при
котором в области тени V= УМИн = — 30,5 дб. Считаем р,0 =4,03,
P(go) = —1,05.
9. По ф-ле (8.80) или номограмме рис. 8.27 определяем вспомо-
гательный параметр А:
Л = 0,6.
10. По ф-ле (8.79) вычисляем значение ф:
ф = 2,31 А [р (i)~ р (g0)] = 2,31-0,6(1,7+ 1,05) = 3,8.
11. Из графика на рис. 8.26 определяем процент времени, в те-
чение которого ИсУмин за счет ослабления в области тени при суб-
рефракции.
Wmhh) =0,007%.
12. Из графика на рис. 8.28 находим величину 4]:
/[р(7)- А] = 0,13.
13. По ф-ле (8.88) вычисляем процент времени, в течение кото-
рого И<Имин за счет попадания в интерференционные минимумы:
2 100 /[p(ij, Д]1/ми„= 100-0,13-0,03-= 0,39%.
п
14. По графику рис. 8.29 находим функцию /(Ле<Део),
% — 8,2-Ю-2 _й
где Де0= — =- 50.10з =—1,6410 .
ЦДе < Де0) = 18%.
15. По ф-ле (8.91) определяем процент времени, в течение ко-
торого за счет влияния тропосферы:
?тр (^мин) — t (Д е < Д е0) = ~ • 18 = 0,0051 %.
л 3,14
16. По ф-ле (8.95) рассчитываем результирующее значение
ТСУмин) при одинарном приеме, пренебрегая слагаемым
(^МИн) = Tq (Vmhh) + 2 (^мин) 4~ ?тр (Киин) —
п
= 0,007% + 0,39% + 0,0051 % = 0,402% «0,4%.
328
Глава 8
17. Устойчивость сигнала на заданном интервале будет равна:
100% - Т(УМИН) = 100% - 0,4% « 99,6%.
Пример 3. Произвести выбор оптимального просвета на интер-
вале № 1, оборудованном аппаратурой Р-600М. при условии оди-
нарного приема (т. е. без ствола горячего резерва).
Так же, как и_в примере 2, трасса РРЛ проходит в климати-
ческом районе 10(g = —10-10—8 1/ж, а=9-10~8 1/jw).
Результаты расчетов, произведенных в примере № 2, показы-
вают, что устойчивость сигнала на интервале № 1 с заданными вы-
сотами подвеса антенн 100 и 50 м очень низкая. Произведем выбор
оптимального просвета на данной трассе, используя результаты при-
мера 2.
1. Интервал № 1 по характеру рельефа местности относится ко
второму типу (пример 2, п. 5). Согласно § 8.13 задаемся величи-
нами просвета через 5 м: +5, +10, +15, +20 м.
Как видно из рис. 8.8 (ц~1), во всех случаях выполняется усло-
вие так как
_ 5+ 15 20+ 15
,>1г,= ,13 + 1'97'
2. Зная просветы, выбираем необходимые высоты подвеса антенн,
а следовательно, и длину волноводов при условии, что аппаратура
располагается внизу. Рассчитываем значения кпд антенно-волновод-
ного тракта.
3. Для каждого случая определяем минимально допустимый мно-
житель ослабления Умин, а затем аналогично примеру 2 для всех
заданных просветов рассчитываем значение суммы Го(КМин) +
+2Тп(Умин). Результаты расчетов сводим в табл. 8.8.
Таблица 8.8
Т ( VMHH) В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЕЛИЧИНЫ ПРОСВЕТА ПРИ
______________ОДИНАРНОМ ПРИЕМЕ__________________
Н, м 1 tS 1 +10 +15 +20
pit) 1 1,13 1.31 1,7 1,97
ф 1 3,08 3,43 3,8 4,12
^МИН), % | 0,12 0,027 0,007 0,0015
f[p(g),A] 0,05 0,075 0,13 0,185
f[p (М).А1 Кмин, % 0,14 0,218 0,39 0,59
г, (УмииНКрКМЗИыин 0,26 0,245 0,397 ~0,59
0,265 0,25 | 0,4 0,695
Из приведенной таблицы видно, что оптимальный просвет на
Интервале № 1, ПрИ КОТОрОМ Сумма Tq( Кмин)+2ГП( Кмин) мини-
п
мальна, близок к Я= + 10 м. Соответственно высота подвеса ан-
тенн Ai=95 лг, м (рис. 8.55).
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости 329
4. Результирующее значение T(V мин) на трассе при оптималь-
ном просвете равно:
Т (Умин) = ^0 (Умин) + 2 (^мжн) "Ь ^ТР (Умин) =
п
= 0,245% + 0,0052% = 0,25%.
Сравним с результатом примера № 2, где Т(ТМиН>)=О,4о/о при
Я= + 15 м.
5. Таким образом, .максимальная устойчивость сигнала, которая
может быть получена на интервале № 1 при одинарном приеме и
оптимальном проектировании, будет равна:
Ю0% —0,25% =99,75%.
Дальнейшее повышение устойчивости сигнала на столь тяжелом
(с точки зрения условий распространения радиоволн) интервале
может быть получено при применении частотно- или пространст-
венно-разнесенного приема. Этот случай рассмотрим несколько
позднее.
Пример 4. Требуется произвести выбор просвета и расчет устой-
чивости сигнала, на интервале № 2, оборудованном аппаратурой
Р-600М. Технические данные аппаратуры приведены в разд. 12.7.
Профиль трассы № 2 показан на рис. 8.57. Она проходит в кли-
матическом районе 10(g= —10-10~8 \/м\ о=9-10-8 1/ж).
Рис. 8.57. Профиль трассы № 2
I. Из профиля трассы находим параметры интервала:
— протяженность /?0=49 км,
31,5
— координата наиболее высокой точки к=~—=0,645,
49
— величина к (1 —к) = 0,645 -0,355 = 0,23.
2. По ф-ле (8.16) или по номограмме на рис. 8.5 определяем
просвет Яо, соответствующий полю свободного пространства:
Яе= 17,5 м.
330
Глава 8
3. По ф-ле (8.18) или номограмме на рис. 8.6 определяем при-
ращение просвета при средней рефракции:
Д H(g)= +13,8 м.
4. Из профиля видно, что рельеф трассы пересеченный [удовле-
творяется критерий ф-лы (8.29)], поэтому интервал относится к пер-
вому типу. В этом случае устойчивость сигнала определяется
ф-лой (8.96).
Расчет и выбор просветов на таких интервалах можно произ-
водить двояко (разд. 8.13). Воспользуемся первым методом.
5. Согласно условию (8.98) задаемся просветом На-
ходим Н\
Я = —AH(i)= 17,5 м — 13,8 л< = 3,7 м.
Выберем Н~ +5 м, соответственно высоты подвеса антенн
h± = 80 м\ й2 = 80 м.
Следует помнить, что при определении высот опор необходимо
учитывать возможные ошибки карт, используемых при построении
профилей. Если, например, ошибка Д = +5 м, то действительные
высоты подвеса антенн должны быть
h\ « h2 = 80 м + 5 м = 85 м.
При дальнейшем расчете мы условно будем считать, что
Л1 = ; ht — h2.
6. Определяем кпд антенно-волноводного тракта при условии,
что аппаратура располагается внизу:
/вкр = 80 м + 80 м= 160 м.
Пусть /в пр= 10 м,
= — ’ 92 /вкр 0,045 /впр =
= — 5,9 дб — 0,02-160 дб — 0,045-10 дб = —9,55 дб (0,110).
7. По ф-ле (8.65) рассчитываем минимально допустимый множи-
тель ослабления V мин"
V _ 49/1.72 10-3 _
Кмин-/пРштмакс /0,11-40000 ’ •
201g 0,03=- —30,5 дб.
Далее производим поверочный расчет устойчивости сигнала.
8. Определяем параметры сферы, аппроксимирующей препятст-
вие на трассе (разд. 8.6).
Принимаем Дг/=/7о=17,5 м. Проводим линию, параллельную АВ
и отстоящую от вершины препятствия на величину Дг/. Определяем
г = 4,3 км.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
331
По ф-ле (8.32) находим:
/ = г/7?0 = 4,3/49 = 0,088; a = ky/HQ = 1.
9. По номограмме рис. 8.10 находим величину р0, характеризую-
щую радиус кривизны препятствия:
Но = 3,8.
Далее полагаем р-о ~ Ц-
10. По графикам на рис. 8.8 по известным VMHH и ц определяем,
относительный просвет на трассе pfgo}, при котором V=VMhh при
субрефракции:
P(go) = —3,2.
11. По номограмме рис. 8.27 определяем' вспомогательный па-
раметр А:
А = 0,61.
12. По ф-ле (8.79) вычисляем значение ф:
ф = 2,31 А[р (gj —р (go)] = 2,31 0,61 (1,06+3,2) = 6,
— 5+13,8
где р(я) = 17 ,— =1,06.
1 / , О --
13. По графику на рис. 8.26 находим, что То(Тмин)<0,00001 %.
14. Определяем'7TpfV мин}:
умин (0,030)2
Лр (Умин) =------1 (Д 8 < Л 80) = \ ' -18 = 0,0051 %,
П о, 14
где f(Ae<Aeo) = 18% определяется из графика на рис. 8.29:
А, 8,2-10~2 ,
Де»------4910s — — Г6710 .
15. Находим результирующий процент времени, в течение кото-
рого V<Vmhh без учета ствола горячего резерва:
(^мин) = То (VMHh) + Ттр (VMIIH) 0,00001 % + 0,0051 % ~ 0,0051 %.
Расчет показывает, что устойчивость сигнала на данном интер-
вале определяется в основном влиянием волн, отраженных от неод-
нородностей тропосферы. Оставляем выбранный просвет.
Пример 5. Рассчитать устойчивость сигнала на участке резерви-
рования, оборудованном аппаратурой Р-600М и состоящем из 5 ин-
тервалов: один интервал аналогичен интервалу № 1 (пример 2, 3)
и 4 интервала аналогичны интервалу № 2 (пример 4). Применена
3-ствольная система Р-600М (2 рабочих + 1 резервный ствол).
1. Для сравнения рассчитаем величину 3 для всего участка без
учета ствола горячего резерва по ф-ле (8.73):
5
s = 2 Tj (V/ мин) = 0,25% + 4-0,0051 % = 0,27%.
1-1
332
Глава 8
Значение Ti(Vimhh) для первого интервала взято из табл. 8.8 для
случая /7=4-10 м.
2. Рассчитаем значение S для участка резервирования с учетом
ствола горячего резерва. Согласно ф-ле (8.141)
5 4-1 Г 6 I2
% = 1у, Г8/(У/мин), %+~~Z~ cf 2 7/инт ^Vj мни) > %
/-1 1/=1
« 0,027% + 5(2 + 1) (0,218 + 0,0052 + 4-0,0051)*-10—2 «
« 0,027 + 0,0089 « 0,036%.
10“2
Г; интСVj мин) определяется по ф-ле (8.133).
На основании разд. 8.15 величина Cf принята равной 10.
Из полученных результатов видно, что устойчивость сигнала на
рассматриваемом участке в значительной степени определяется плос-
ким интервалом № 1.
3. Определим оптимальный просвет на интервале № 1 при рабо-
те ствола горячего резерва, который обеспечит минимальное зна-
чение S на всем резервируемом участке. Напомним, что при отсут-
ствии горячего резервирования (частотно-разнесенного приема)
//опт 4- 1 0 М.
Данные расчета приведем в табл. 8.9.
Таблица 8.9
S В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЕЛИЧИНЫ ПРОСВЕТА СО СТВОЛОМ
ГОРЯЧЕГО РЕЗЕРВА
Н,м Интервал № 1 S, %
1МИн)’ % S7* nl (^1мин)*% п ^тр1 ( ^1мин)» %
4-5 0,12 0,14 0,0052 0,124
4-ю 0,027 0,218 0,0052 0,036
4-15 0,007 0,39 0,0052 0,033
4-20 0,0015 0,59 0,0052 0,058
Таким образом, на рассматриваемом участке РРЛ из 5 интерва-
лов минимальное значение 5=0,033% может быть получено при
просвете на интервале № 1 Я~4~15 jw.
4. Для дальнейшего повышения устойчивости сигнала применим
на интервале № 1 дополнительный пространственный разнос ан-
тенны рабочего ствола (среднего) (разд. 8.16).
Величину необходимого разнесения по высоте определим по
ф-лам (8.131), (8.132):
f -Ro А» я
ДА1 = 0'118 V МТ^)
= 0,118
/5010»-810-2-0,64
0,36-1
= 10
м.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
333
5. На основании ф-лы (8.Л41) для этого случая
/с -j- 1
S, % « 2d Т° I "Н-) ’ % + 2
/=1
/^1Гл1(^ мин) >
°/о +
5
+ ттр1(/ МИН ), %I+/cf2 TTPi(vi мин) >
/=2
2
• 10~2 .
%
С учетом пространственного разноса с; 1^2; величину ct, как и ра-
нее, будем принимать равной 10.
Тогда для случаев:
Н= + 15 м
S = 0,007% + 1,5-10~2 [/2(0,39+ 0,0052) +/Т0-4-0,0051]2 % «
« 0,007% + 0,0055% « 0,0125%.
Н = + 20 м
С =0,0015%+1,5-10~2 [/2(0,59+ 0,0052)+ /Тб'4-0,051]2 % =
= 0,0015% + 0,012% = 0,0135%.
Дальнейшее увеличение просвета на интервале № 1 и в эго?л
случае нецелесообразно.
6. Окончательно высоты подвеса антенн рабочих стволов на ин-
тервале № 1 можно принять hi= 100 м; /г2 = 50 м.
В данном случае разнесенную антенну можно установить ниже
основной на высоте
/ц = 100 м — 10 м = 90 м.
7. Сравним полученные результаты с нормируемой величиной
'Smhkc. Согласно разд. 12.7 для аппаратуры Р-600М. величина
‘5макс = О,1°/о для линии протяженностью 2500 км. Для рассматри-
ваемого участка резервирования магистрали
0,1%-£[/сл<] 0,1-246
$макс = 2500 = 2500 =0’01 % •
где
L = 246 км — длина участка.
В действительности наименьшее значение 3=0,0125%.
Этот результат показывает, что на данном участке, оборудован-
ном аппаратурой Р-600М с длинными волноводами, выполнить ре-
комендации на устойчивость, близкие к нормируемым, возможно
только при дополнительном пространственном разнесении на плос-
ком интервале № 1.
Пример 6. На участке резервирования, рассмотренном в приме-
ре 5 и оборудованном аппаратурой Р-600М, произвести расчет
мощности шума, превышаемой в течение не более 20% времени, при
передаче 240, 360 и 600 телефонных каналов.
1. Расчет мощности шума в верхнем телефонном канале произ-
водим по ф-ле (7.2) при условии, что ш = 0 (участок резервирова-
334
Глава 8
ния имеет только 5 интервалов):
N N
Ли =-'2 Рш пос i + 2 ^шт i (20).
/=1 /=1
2. Постояные шумы Рш ПОс, вносимые народном интервале РРЛ,
определяются по ф-ле (7.3):
Рш пос i — Рф/ + Рпит i 4“ Ршавт I •
Значения Рш н/, Рш т г определяются по табл. 7.4. Значения Рш авт
определялись из рис. 7.14 для длины передающего и, приемного
волноводов, полученной при расчете в примерах 4, 5
интервал № 1: /В1=Ю0 ж; /В2 = 50 м\
интервал № 2: ZBi= 80 ж; /В2 = 80 м.
3. Мощность теплового шума т рассчитывалась по ф-ле (8.57)
N R2
Рт{(2Ь)=м\\ —.
I—1 •
Значения коэффициентов М для Р-600М, рассчитанные по ф-ле
(8.58) для загрузки 240, 360 и 600 каналами, соответственно равны:
Число каналов 240 360 600
М, пвт/км* 2,75-10-4 6,05-10~4 1,72-ICT’S.
4. Рассчитаем значение множителя ослабления, превышаемое в
течение 80% времени V(80) (разд. 8.8):
1) определяем градиент диэлектрической проницаемости возду-
ха g8o
geo g + а = - 10-10~8 + 9.10~8 = - 1 • 10-8 1/л;
2) определяем относительный просвет при g8o по ф-ле (8.54)
Р (geo) =
Но
где ЛЯ (geo) определяем по номограмме рис. 8.6 с учетом парамет-
ров интервалов № 1 и № 2, приведенных в примерах 2, 4.
На интервале № 1
/ ч 20 — 1,5
Р (§8о) — yj 7
1,04.
На интервале № 2
Р (geo) = = 0,205:
17,0
3) по графику на рис. 8.8 определяем значения V (80) на интер-
вале № 1 (ц~ 1,03)
V(80)«0 дб (1),
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
335
на интервале № 2 (|1«3,8):
17(80)= — 6 дб (0,5).
Результаты расчета мощности шума приведены в табл. 8.10.
Таблица 8.10
РАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ МОЩНОСТИ ШУМА .ПРИ РАЗЛИЧНОМ
ЧИСЛЕ ТЕЛЕФОННЫХ КАНАЛОВ
Мощность шума 240 360 600
интервал № 1 1 интервал № 2 участок резер- вирования £=246клс интервал № 1 интервал № 2 участок резер- вирования £а>246КЛС интервал № 1 1 интервал № 2 участок резер- вирования L—246/си
?ш н Ф пвт 20 20 100 30 30 150 50 50 250
₽штг- пвт 7 7 35 7 7 35 7 7 35
ршавт- пвт 7.2 74 368 72 74 368 72 74 368
Лппос’ пвт 97 101 503 109 111 553 130 130 655
Рш г М" 6 25 106 14 52 222 40 150 640
Рш, пвт р ш . дб 740 103 126 610 —0,8 123 163 775 +0,2 170 281 1295 +2,4
5. Согласно рекомендациям
МККР рассматриваемая мощ-
ность шума Рш(20) на участ-
ке резервирования L = 246 км
не должна превышать 3L, пет:
Таблица 8.11
РАСЧЕТНЫЕ ЗНАЧЕНИЯ
МОЩНОСТИ ШУМА НА УЧАСТКЕ
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ПРОСВЕТАХ
НА ИНТЕРВАЛАХ 2—6
3L = 3-246 — 740 пет.
По данные расчета на
рассматриваемом участке, обо-
рудованном аппаратурой
Р-600М с длинными волново-
дами (80-4-100 м на каждой
станции), мощность шума в
20% времени не превышает
нормируемую величину при
передаче не более 360 теле-
фонных каналов.
При передаче 600 телефон-
ных каналов в верхних кана-
лах мощность шума несколь-
Наименование составляющей Значения мощ- ности в пико- ваттах при просветах в | метрах
+ 10 +20
₽Ш ПОО’ пвт 655 670
₽ШТ’ пвт 340») 210»)
Рт. Пвт 995 880
Рт, дб 740 1,3 0,8
ко превышает нормируемое
значение. В общем балансе
1) При V (80) — Здб
•) При V (80)~0
шумов тепловые шумы Рш т
составляют примерно 50%. Это обусловлено спецификой трасс на
рассматриваемом участке. В большинстве практических случаев эта
величина не превышает 20—40%. В рассматриваемом варианте не-
336
Глава 8
которое уменьшение мощности шума можно получить за счет
уменьшения уровня тепловых шумов на интервалах 2—5 при увели-
чении просвета в пределах (8.94). Просветы на интервала 24-5
равны -|-5 м. Результаты двух дополнительно рассмотренных ва-
риантов при передаче 600 каналов приведены в табл. 8.11.
Однако такое незначительное уменьшение суммарного шума,
практически не изменяющего качества информации, требует допол-
нительных затрат.
При //=+40 м необходимо увеличить высоты антенных опор
на участке на 5x5=25 м и длину волноводов на 10X4=40 м.
При //=+20 м необходимо увеличить высоты антенных опор в
общей сложности на 15x5 = 75 м, а длину волноводов — на
30X4=120 м, что вряд ли технически и экономически целесообразно.
ЛИТЕРАТУРА
1. Инженерно-технический справочник по электросвязи. М.,
«Связь», 1956.
2. Калинин А. И. Расчет трасс радиорелейных линий. М.,
«Связь», 1964.
3. Давыденко Ю. И. Распространение укв и радиорелейные
линии. М., Изд. М.О. СССР, 1963.
4. Аренберг А. Г. Распространение дециметровых и сантимет-
ровых волн. М., «Советское радио», 1957.
5 .Ф о к В. А. Дифракция радиоволн вокруг земной поверхности.
М., Изд. АН СССР, 1946.
6. А з р и л я н т П. А., Белкина М. Г. Численные результаты
теории дифракции радиоволн вокруг земной поверхности. М., «Со-
ветское радио», 1957.
7. Троицкий В. Н. О замираниях ультракоротких волн на ра-
диорелейных линиях связи. — «Электросвязь», 1957, № 10.
8. Распространение ультракоротких радиоволн в гористой мест-
ности. Улан-Удэ, 1968.
9. Связь на сверхвысоких частотах. Под редакцией С. Енедзава и
Н. Танака. М., «Связь», 1967.
10. Калинин А. И. Приближенные, методы расчета напряжен-
ности поля ультракоротких радиоволн с учетом влияния ре'льефа
местности. — «Радиотехника», т. 12, 1957, № 4.
Pl. Millington G., Hewitt R., Jmmirzi F. S. «Double
knife-edge diffraction in fieldstrength predictions». Monograph
No 507E, march 19’62, London, Proc. IEE.
12. F u r u t s u K. «On the theory of Radio Wave propagation over
Jnhomogeneons Earth». J. of the «Research of the National Bureau of
standards». — D. Radio Propagation vol. 67D, No il, Junuary—feb-
ruary, 1963.
13. Бородич С. В. Расчет шумов в каналах радиорелейных ли-
ний с частотным уплотнением и частотной модуляцией.—«Электро-
связь», 1956, №№ 1, 3.
14. Марков В. В. Малоканальные радиорелейные линии связи.
М., «Советское радио», 1963.
15. На денен ко Л. В., Святогор В. В. «Исследование ста-
тистических характеристик сигнала на морских интервалах радио-
релейных линий». Сб. трудов НИИР, выпуск 1(46), 1967.
Расчет трасс радиорелейных линий прямой видимости
337
16. Jenkinson G. F. «Аномальное ослабление сигнала на при-
брежных трассах на частоте 4 Ггц». — Proceedings of the IEEE,
vol. 55, No 4, april 1967.
17. Pearson K. W. «Method for the prediction of the fading
performance of a multisection microwave link». «Proceedings of the
1ЕЕ», 1965, 112, No 7 (экспресс-информация РТР, № 38, 1965).
18. Троицкий В. Н. Распространение ультракоротких волн в
горах. М., «Связь», 1968.
19. Attenuation of radio waves due to nonuniform precipitation
over the propagation path.». «Doc. COIR V/18—E, 1966—1969.
20. Ma ns f eld M. Die Konzeption lines 11—GHIZ Richtfunksys-
tems zur Gewah-rleistung liner hohen Betriebs-sichePheit. «Nachrich-
tentecknik», 1967, № 5.
21. Ugai Shigetaka, Kaneda Go shite. «Statistical eva-
luation of microwave attenuation due to rain cells». «Rev. Electr.
Commun. Lab», 1963, 11, N 5—6 (экспресс-информация P.T.P, 4963,
N 39).
22. H о g g D. C. «Statistics on attenuation of microwave by in-
tense rain». «The Bell system technical journal», vol. 48, № 9, 1969.
23. U 1 о n s k a. «Berechnung der Funkfeld — iibertragungs —
dampfung bei 12GHZ mit Hilfe empirischer Funktionen», FTZ A4.55,
TBr 5, Juli, 1968.
24. Отчет 234 МККР. T. II, Осло, 1966, Нью-Дели, 1970.
25. На ценен к о Л. В. «О статистическом распределении мно-
жителя ослабления на интервалах радиорелейных линий. — «Элек-
тросвязь», 11965, № 12.
26. На дененко Л. В. «Результаты экспериментального иссле-
дования сантиметровых и дециметровых волн на трассе Москва—Го-
лицыне». Труды НИИ Министерства связи СССР. Вып. 1(15), 1959.
27. Айзенберг Г. 3., Ямпольский В. Г. «Радиотехника»,
т. 22, 1967, № 3.
28. Ямпольский В. Г. Пассивные ретрансляции для радиоре-
лейных линий. «Диссертация на соискание ученой степени доктора
технических наук, М., 1969.
29. Н а д е н е н к.о Л. В., Троицкий В. Н. «Электросвязь»,
1966, № 4.
30. Давыденко Ю. И. Расчет укв радиолиний связи с пассив-
ными ретрансляторами. Труды ЦНИИИС, 1965.
31. Надененко Л. В., Святогор В. В. «Об эффективности
пространственно-разнесенного приема на интервалах радиорелейных
линий». — Труды НИИР, 1968, № 1.
32. «Propagation data required for line — of sight radio — relay
systems» France, Doc. CCIR, V/37, 1966—1969.
33. Калинин А. И. «Радиотехника», т. 9, 1954, № 6.
34. S. К a w a s n, S. К a t о, К. M о r i t a. «Over sea propagation of
microwave and antireflected—wave—«antenna». «Reports of the Electri-
cal Communication Laboratory», Toikio, june, 1959.
35. R. L. Kaylor. «О statistical study of selective fading of su-
per—high frequency Radio Signals». «Bell system technical Journal,
v. 32, September, 1953.
36 Бородич С. В. «Электросвязь», 1962, № 1.
ГЛАВА ДЕВЯТАЯ
ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ТРОПОСФЕРНЫХ
РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЯХ СВЯЗИ
9. 1. ОСНОВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТРОПОСФЕРНЫХ РРЛ
МЕХАНИЗМ ДАЛЬНЕГО ТРОПОСФЕРНОГО РАСПРОСТРАНЕНИЯ УКВ
Дальнее тропосферное распространение укв обусловлено переиз-
лучением электромагнитной энергии неоднородностями тропосферы.
В обычных условиях в тропосфере температура, влажность и дав-
ление воздуха убывают с высотой. Поскольку диэлектрическая про-
ницаемость воздуха 8 связана с этими параметрами, то и она в
среднем убывает с высотой. Кроме того, в тропосфере наблюдаются
локальные неоднородности, диэлектрическая проницаемость которых
отличается от окружающей среды на величину Де~10~6. Размеры
неоднородностей различны. Форма, ориентация и скорость их пере-
мещения в пространстве весьма изменчивы. Некоторые неоднород-
ности имеют слоистую форму. Ярким примером слоистых образо.-
ваний в тропосфере являются облака. Толщина слоев составляет
14-100 м, длина — от 50 м до 20 км и более.
По современным представлениям поле в точке приема на тропо-
сферных РРЛ обусловлено рассеянием и отражением радиоволн от
неоднородностей тропосферы и иногда волноводным распростра-
нением.
Рис. 9.1. К объяснению механизма дальнего тропосферного распространения:
а) рассеяние, б) отражение от слоя, в) отражение от всей толщи тропосферы
Радиоволны рассеиваются в основном на турбулентных неодно-
родностях, размер которых I удовлетворяет условию (рис. 9Ла)
®[раб]
где iX — длина волны,
0 — угол «рассеяния» волны.
Общие понятия о тропосферных радиорелейных линиях связи 339
Так как угол 0 в реальных условиях составляет несколько гра-
дусов, то интенсивно рассеивают неоднородности, у которых
Вторичное излучение максимально в напр-авлении распространения
первичной волны, гораздо меньшая доля энергии рассеивается в
направлении на приемник.
Отражаются радиоволны от слоистых неоднородностей (рис. 9.16),
причем из-за малого перепада диэлектрической проницаемости ос-
новная часть энергии проходит сквозь слой и только незначитель-
ная часть отражается. Наибольшее отражение дают слои, толщина
которых /~Х/0. При этом условии волны отражаются от нижней
и верхней поверхностей
слоя в фазе.
Излучаемая волна от-
ражается также от всей
толщи тропосферы. Тропо-
сферу можно представить
как ряд тонких сферичес-
ких слоев, концентричных
поверхности земли. В силу
того что каждый последую-
щий более высокий слой
будет иметь диэлектричес-
кую проницаемость мень-
шую, чем предыдущий
слой, отражение от всей
толщи можно рассматри-
вать как результат сложе-
ния частичных отражений
от каждого слоя (рис.
9.1в).
Поле, переизлученное
каждой неоднородностью,
тем меньше, чем выше рас-
положена неоднородность
или чем дальше она рас-
положена ОТ вертикальной Рис. 9.2. Геометрия трассы
плоскости ОАВ (т. е. чем
больше 0). Поэтому в переизлучении радиоволн основную роль иг-
рает объем тропосферы, ограниченный со всех сторон. Такой «эф-
фективный» объем имеет форму призмы (заштрихованная область
на рис. 9.2). При рассеянии радиоволн длина «эффективного»
объема вдоль трассы равна примерно /?/2, где 7? — длина трассы,
а высота и ширина составляют несколько километров. Высота ниж-
ней точки объема над поверхностью земли
Zig
R2
8а9 ’
где аэ — эквивалентный радиус
распространения аэ = 85О0 км).
Угол между касательными к
земли (для стандартных условий
горизонту зависит от длины трас-
340
Глава 9
сы, профиля местности и (высот антенн. Для гладкой земной поверх-
ности и малых высот антенн
е0~
Наибольший средний уровень сигнала наблюдается в том слу-
чае, когда оси диаграмм направленности антенн расположены в вер-
тикальной плоскости ОАВ и приподняты над горизонтом на угол
порядка 0,3° для того, чтобы луч антенны не экранировался мест-
ностью.
ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ РРЛ
На тропосферных РРЛ, так же как и на РРЛ прямой видимо-
сти, существуют три типа станций: оконечная, промежуточная и уз-
ловая (или станция с ответвлением). Особенности построения стан-
ций следующие:
1) для повышения качества и надежности связи на всех стан-
циях линий обязательно используется разнесенный прием: сдвоен-
ный или счетверенный; 2) так как соседние станции удалены друг
от друга на значительные расстояния, то почти на каждой проме-
жуточной станции производятся демодуляция и повторная моду-
ляция сигнала для выделения некоторого количества каналов.
Система телеобслуживания z на тропосферных РРЛ не приме-
няется, и на всех станциях содержится обслуживающий персонал.
Это вызвано невозможностью быстрой доставки на станцию в слу-
чае аварии ремонтно-восстановительной бригады из-за больших рас-
стояний и отсутствия дорог.
На рис. 9.3 показана структурная схема одного из возможных
вариантов построения промежуточной станции при счетверенном
Рис. 9.3. Структурная схема промежуточной станции тропосферной РРЛ
Общие понятий о тропосферных радиорелейных линиях связи 341
приеме с пространственным и частотным разносом сигналов. Связь
в направлении А осуществляется с помощью четырех приемников
Пр1, Пр 2, ПрЗ, Пр 4, подключенных к двум антеннам А1 и АЗ
через разделительные фильтры РФ 1 и РФ 2. Каждая пара прием-
ников Пр 1, Пр 2 и Пр 3, Пр 4 принимает сигналы от двух антенн
на своей частоте fs и f6. Принятые сигналы попарно складываются
в устройствах сложения Сл 1 и Сл 2, а затем попарно сложенные
сигналы еще раз складываются в устройстве сложения СлЗ. Сум-
марный сигнал четырех приемников поступает одновременно на два
передатчика Пд1 и Пд2, работающих на частотах fi и f2 и подклю-
ченных к антеннам А2 и А4. Точно такая же схема применяется
для связи в направлении Б. Если на станции выделяются телефон-
ные каналы, то аппаратура выделения или уплотнения включается
между устройством сложения СлЗ и входом передатчиков.
Такая схема построения станции соответствует организации на
линии двух незави£имых стволов на разных частотах. При этом
обеспечивается и резервирование аппаратуры, так как при повреж-
дении оборудования одного из стволов связь может осуществляться
по второму стволу при сдвоенном приеме.
ПЛАН РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЧАСТОТ
Планы распределения частот на тропосферных РРЛ строятся по
такому же принципу, как на РРЛ прямой видимости, т. е. на каж-
дой станции все частоты передачи размещаются в одной половине
полосы, а все частоты приема — в другой половине полосы. При-
меняются двухчастотная и четырехчастотная системы. При приеме
разнесенных по частоте сигналов один высокочастотный ствол тро-
посферной РРЛ образован параллельным соединением двух ство-
лов, работающих на разных частотах, поэтому число необходимых
рабочих частот вдвое больше, чем на РРЛ прямой видимости: для
двухчастотной системы необходимы четыре рабочих частоты, а длд
четырехчастотной — восемь. На практике обычно применяется четы-
рехчастотная система (т. е. восемь рабочих частот) вследствие не-
достаточно высокого защитного действия антенн.
Вследствие очень большой разности мощностей развязка пере-
даваемого и принимаемого сигналов между передатчиками и прием-
никами, работающими на общую антенну, должна быть очень боль-
шой. Это достигается использованием ортогональной поляризации
волн в антенне и применением полосовых фильтров. Для упрощения
фильтров разность частот приема и передачи в одной антенне дол-
жна быть достаточно велика, МККР рекомендует (отчет 286) вы-
бирать разнос частот передаваемых и принимаемых сигналов в од-
ной антенне порядка 40 Мгц для систем, работающих на частотах
ниже 1000 Мгц, и порядка 80 Мгц — для систем, работающих на
частотах выше. 1000 Мгц. Разнос частот передаваемых и принимае-
мых сигналов в разных антеннах на одной станции может быть по-
рядка 25 Мгц и 35 Мгц соответственно.
При благоприятных условиях распространения на тропосферных
РРЛ возможен прием сигналов от станции, находящейся на рас-
стоянии трех интервалов от данной. Для устранения этих помех
трасса тропосферной РРЛ выбирается зигзагообразной.
342
Глава 9
9.2. ПЕРЕДАЧА МНОГОКАНАЛЬНЫХ СИГНАЛОВ
ОСОБЕННОСТИ ТЕЛЕФОННЫХ КАНАЛОВ
Пропускная способность тропосферных РРЛ ограничена вслед-
ствие большого ослабления сигнала на интервалах линии и иска-
жений, вызванных многолучевостью. Емкость одного ствола линии
при частотном уплотнении не превышает 60—120 телефонных ка-
налов.
Высокочастотный ствол тропосферной РРЛ в зависимости от ти-
па и назначения линии может уплотняться 12, 24, 60 и 120 теле-
фонными каналами.
Специфическими особенностями качества - телефонных каналов
тропосферных РРЛ являются: повышенный уровень тепловых и пе-
реходных шумов, быстрые изменения уровня шумов во времени
и повышенная нестабильность остаточного затухания.
Нестабильность остаточного затухания, проявляющаяся в виде
кратковременных изменений уровня сигнала (связанных с быстрыми
замираниями) вызвана линейными искажениями при многолучевом
распространении. Нестабильность остаточного затухания растет с
ростом средней частоты канала в групповом спектре. Применение
разнесенного приема существенно уменьшает эту нестабильность.
Для примера на рис. 9.4 приведены статистические характеристики
остаточного затухания в групповом тракте тропосферной РРЛ.
Рис. 9.4. Статистические характеристики изменения остаточного затухания
на одном интервале линии эквивалентной длиной 360 км для 120-канальной
системы
Мгновенные значения нелинейных переходных шумов, вызван-
ных многолучевой структурой сигнала, значительны. Уровень пере-
ходных шумов претерпевает как быстрые, так и медленные изме-
нения, причем наибольшие шумы наблюдаются в верхних каналах.
Кратковременные, всплески этих шумов связаны с быстрыми зами-
раниями сигналов, а медленные — с медленными замираниями.
Общие понятия о тропосферных радиорелейных линиях связи 343
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПОСТРОЕНИЯ ГРУППОВОГО ПЕРЕДАЮЩЕГО
И ПРИЕМНОГО ТРАКТОВ ОКОНЕЧНОЙ СТАНЦИИ ТИПОВОЙ
ТРОПОСФЕРНОЙ РРЛ
Так как на всех промежуточных станциях осуществляется демо-
дуляция сигналов до группового спектра, то построение трактов
приема и передачи на промежуточных станциях такое же, как и на
оконечной станции’ (рис. 9.5).
Рис. 9.5. Структурная схема построения телефонного тракта типовой
тропосферной РРЛ
Многоканальный сигнал от аппаратуры уплотнения поступает на
вводно-коммутационную стойку (BKJC) и далее на согласующее
устройство (СУ), которое обеспечивает сложение многоканального
сигнала с сигналами каналов служебной связи (СС) и генераторов
контрольных частот (ГКЧ). После согласующего устройства сум-
марный сигнал поступает на модулятор передатчика (М). На при-
емной стороне после сложения и демодуляции суммарный сигнал
поступает на разделительное устройство (РУ), где эти сигналы
разделяются. Для контроля частот служит приемник контрольных
частот (ПКЧ).
0.) Контрольный напал 7
Служебный
канал 7
Контрольный канал 2
Служебный I,
60-канальная группа ка-нап2-
0,3 2,6 8 12 252 215,3278,6 306 ftKeu,
Контрольный Служебные каналы ^алТ6
| 60-канальная группа 1 2 60-канальная группа |
ТЖ! У7777777777777П У77\ У7Л У//////////77Л ЕЖ!
8 12 252 215 301 312 552 600
Рис. 9.6. Распределение полос частот группового тракта тропосферной
а) для 60-канальной системы; б) для 120-канальной системы
РРЛ:
В качестве аппаратуры уплотнения используется типовая аппа
ратура высокочастотного телефонирования К-60.
344
Глава 9
Для осуществления непрерывного контроля за состоянием линии
и для измерения основных качественных показателей каналов в
групповом тракте организуются специальные контрольные каналы.
Они располагаются ниже и выше полосы, занятой телефонными ка-
налами. По контрольным каналам непрерывно передаются токи
контрольных частот.
Варианты распределения полос частот в групповом тракте для
60 и 120 канальных тропосферных РРЛ показаны на рис. 9.6.
Служебная связь организуется в основном стволе. Служебные
каналы размещаются выше и ниже полосы, занятой телефонными
каналами, в 60-канальной системе и между двумя 60-канальными
группами в 120-канальной системе.
9.3. УРОВНИ СИГНАЛОВ
ЗАВИСИМОСТЬ СРЕДНЕГО СИГНАЛА ОТ ВРЕМЕНИ СУТОК
СЕЗОНА, ГОДА И КЛИМАТА
Для объяснения дальнего тропосферного распространения укв
предложены различные теории. Однако ни одна из них не объяс-
няет удовлетворительно все наблюдаемые при дальнем тропосфер-
ном распространении явления и не может предложить надежный
метод прогнозирования уровня сигнала. По этой причине инженер-
ные расчеты, связанные с дальним- тропосферным распространением,
производят полуэмпири-
чески, основываясь на ис-
пользовании эксперимен-
тальных данных и некото-
рых теоретических поло-
жений.
При дальнем тропо-
Рис. 9.7. Сезонный ход медианы мно-
жителя ослабления на трассе длиной
300 км (антенны слабонаправленные,
/ = 1000 Мгц)
Рис. 9.8. Приближенная зависимость
амплитуды сезонного хода' от рас-
стояния в умеренном климате:
/ — для слабонаправленных антенн
(G < 36 дб), 2 — для направлен-
ных антенн ((?=40-—45 дб)
сферном распространении уровень сигнала подвержен большим
изменениям, причиной которых является перемещение неоднород-
ностей, изменение их формы, взаимного расположения интенсив-
ности.
В пределах суток на сухопутных трассах часовые медианные
Рис.. 9.9. Наименьшие за год значения N9
Общие понятия о тропосферных радиорелейных линиях связи 345
346
Глава 9
значения уровня сигнала изменяются незначительно. В ночные и
ранние утренние часы уровень сигнала обычно на несколько деци-
бел больше, чем после полудня.
На всех частотах месячные медианные уровни сигналов летом
выше, чем зимой. Амплитуда сезонного хода А (рис. 9.7) зависит
от длины трассы и коэффициента усиления антенн. При дли-
не трассы менее примерно 500 нм амплитуда определяется в какой-
то мере и климатом. На рис. 9.8 представлены сезонные изменения
уровней сигнала по данным многочисленных измерений, которые
проводились в средних широтах. В Арктике следует ожидать мень-
шие сезонные изменения.
Зависимость медианного уровня сигнала от климатических усло-
вий имеет тот же характер, что и сезонный ход. Чем климат теплее
и влажнее, тем больше уровень сигнала.
Ориентировочная поправка, учитывающая влияние климатических
условий на уровень сигнала,
Д VMK = M(A0i-iV02), дб, (9.1)
где Мн — значение коэффициента преломления у поверхности земли
в районе, для которого уровни сигналов известны [А=(Х е0—1)106,
где Ео — значение диэлектрической проницаемости воздуха у поверх-
ности земли]; Nq2 — то же, в районе, в котором прогнозируется уро-
вень сигнала; М — коэффициент соответствия между медианным
значением множителя ослабления сигнала Ум и Ао, определяемый
опытным путем, 0,34-0,4 для трасс протяженностью порядка
2004-400 км |[1].
Значения No для различных районов и месяцев года даются спе-
циальными картами (2]. На рис. 9.9 дана карта наименьших за год
значений No. Из этой карты видно, что в пределах территории
СССР изменение Ао не превышает 10 A-единиц, что соответствует
изменению сигнала не более 34-4 дб.
ЗАВИСИМОСТЬ СРЕДНЕГО УРОВНЯ СИГНАЛА ОТ РАССТОЯНИЯ,
РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ И ДЛИНЫ ВОЛНЫ
Для инженерного расчета тропосферных РРЛ используют дан-
ные, полученные во время наихудшего зимнего месяца, поскольку
согласно рекомендациям МККР уровень шумов в каналах РРЛ не
должен превышать определенной величины для любого м-есяца года.
На рис. 9.10 даны зависимости медианного значения множителя
ослабления поля свободного пространства 1/мм з’а наихудшие ме-
сяцы от расстояния и длины волны. Кривые на этом рисунке соот-
ветствуют применению антенн, имеющих ширину диаграммы направ-
ленности (по половинной мощности) больше 2°, т. е. антенн, у ко-
торых потери усиления практически отсутствуют. Погонное ослабле-
ние составляет 0,08 дб!км на /=8004-1000 Мгц и 0,09 дб!км на
/ = 4 Ггц. Уменьшение множителя ослабления при увеличении длины
трассы связывают: 1) с увеличением угла «рассеяния» 9; 2) со сме-
щением «эффективного объема» вверх, где интенсивность неодно-
родностей слабее.
Общие понятия о тропосферных радиорелейных линиях связи 347
Рис. 9.10. Зависимость медианы
расстояния для сухопутных
множителя ослабления от эквивалентного
и приморских трасс в зимнее время
При дальнем тропосферном распространении средний уровень
сигнала не зависит от вида поляризации. Замирания сигнала ДТР
в антеннах, имеющих разную поляризацию, происходят практически
синхронно. В процессе дальнего тропосферного распространения
Рис. 9.11. К определению эквивалентной длины трассы
Происходит некоторая деполяризация радиоволн. Если, например,
поляризация излучаемых радиоволн вертикальная, то уровень сиг-
нала в месте.приема при горизонтальной поляризации оказывается
на 12—20 дб ниже, чем при вертикальной поляризации.
Для учета влияния местности на уровень сигнала вводится экви-
валентная длина трассы.
Яз ~ Яэ Op = а9 (00 + Yi + Ya) = Л + аэ (Yi + Ya)» KMf
где 0р — угол «рассеяния» при негладкой поверхности земли (рис.
9.11), рад;
348
Глава 9
Yi — угол закрытия передающей антенны, рад;
У2 — угол закрытия приемной антенны, рад.
Для стандартных условий распространения, когда аэ=8500 км,
можно записать
+ 148 ( . (9.2)
Углы Yi и у2 отсчитываются между горизонтальной плоскостью
и направлением на горизонт. Под горизонтальной плоскостью пони-
Топографическая каота
Рис. 9.12. Пример построения профиля оконечного участка трассы с помощью
топографической карты
мается плоскость, проходящая через центр антенны перпендикулярно
радиусу земли. Угол закрытия берется со знаком плюс, когда вер-
шина препятствия находится выше горизонтальной плоскости, и со
Общие понятия о тропосферных радиорелейных линиях связи 349
знаком минус, когда вершина препятствия лежит ниже горизон-
тальной плоскости.
Если трасса проходит над неровной поверхностью земли, то углы
закрытия определяются из профиля оконечных участков трассы.
Профиль целесообразно построить с учетом эквивалентного ра-
диуса земли. Пример построения профиля оконечного участка трас-
сы показан на рис. 9.12. Высоты рельефа, взятые с топографической
карты, отсчитываются по ординате относительно дуги, соответст-
вующей какой-либо фиксированной высоте над уровнем моря (на
приводимом рисунке от уровня 180 м). Для построения дуги можно
воспользоваться формулой
2
У =
2аэ ’
где у и г координаты точки дуги. При аэ = 8500 км
Л
у=-^
у 17
(9.3)
Угол закрытия вычисляется по формуле
п I
у° = -----------
17 / л ’
(9.4)
где Ап — отметка высоты препятствия над уровнем моря, м\
h& — отметка центра антенны над уровнем моря, м;
гп — расстояние от антенны до наивысшей точки препятствия, м.
Если перед антенной простирается ровная сферическая поверх-
ность, например море, то профиль можно не строить. Углы откры-
тия таких участков вычисляются по формуле
7»» — 0,028/Л, (9,5)
где h — высота центра антенны над сферой, м.
Соотношения (9.2), (9.5) и зависимости рис. 9.10 позволяют опре-
делить выигрыш в уровне сигнала за счет подъема антенн. Один
градус закрытии равноценен удлинению трассы на 148 км, а один
градус открытия — ее укорочению на 148 км.
Для повышения уровня сигнала площадки для размещения ан-
тенн выбирают на возвышенностях, господствующих над окружаю-
щей местностью.
Если весь профиль трассы (а не только конечные ее пункты)
поднят над уровнем моря, то имеет место дополнительное ослаб-
ление уровня сигнала за счет высоты* трассы, вычисляемое по фор-
муле
ДКМТ= - 0,3 Nn (е0,,06Ат- 1), дб,
где Ат — средняя высота профиля трассы над уровнем моря, км;
NOi — приземное значение коэффициента преломления у подно-
жия гор в районе трассы.
Причины ослабления сигнала на приподнятой трассе в том, что:
1) эффективный объем перемещается вверх, где интенсивность не-
350
Глава 9
однородностей слабее, 2) на высоте значение приземного коэффи-
циента преломления меньше. На горных трассах возможно увеличе-
ние сигнала вследствие эффекта «усиление клиновидным препятст-
вием». Такие трассы нуждаются в экспериментальной проверке.
9.4. ПОТЕРИ УСИЛЕНИЯ АНТЕННЫ
Наличие потерь усиления в антеннах приводит к снижению уров-
ня сигнала на тропосферных РРЛ.
Потери усиления антенн объясняются следующим образом. Мощ-
ность сигнала на входе приемника пропорциональна переизлучаю-
щему объему. При антеннах с относительно широкой диаграммой
направленности потерь нет, потому что весь эффективный объем
переизлучения используется полностью. Сужение диаграмм направ-
ленности антенн, т. е. увеличение их коэффициента усиления, при-
водит к ограничению эффективного объема (определяемого теперь
пересечением диаграмм) и соответственно к потерям в уровне сиг-
нала.
Величина потерь усиления
A G = ((?! + б2)дтр-(^1 + ^СП»
где (С1+С2)дтр — сумма коэффициентов усиления передающей и
приемной антенн при дальнем тропосферном распространении, дб-,
(Gi+G2)cn — то же, но при использовании антенн в свободном
пространстве.
На рис. 9.13 дан график для определения значения AG в зави-
симости от суммы коэффициентов усиления антенн в свободном про-
странстве. Эта зависимость спра-
ведлива при | Gi—G2|^6 дб.
Кривая построена по результатам
измерений, проводимых ib различ-
ное время года.
Потери усиления антенн на
трассах длиной 150—600 км
слабо зависят от длины волны и
длины трассы [6]. Наибольшие
потери усиления антенн наблю-
даются в зимнее время года.
Если на трассе используются
остронаправленная: .антенна и сла-
бонаправленная Xе коэффициен-
том G=C30 дб) антенна, то поте-
ри усиления обеих антенн в де-
цибелах будут примерно равны
2/3 суммы потерь в децибелах
двух остронаправленных антенн.
Например: Gi=45 дб, G2=30 дб; из рис. 9.13 следует, что потери
усиления для двух антенн при Gi = G2=45 дб равны AG~9 дб;
для рассматриваемых различных антенн следует принять AG =
— 2/39 = 6 дб.
Рис. 9.13. График для определения
потерь усиления антенн
Общие понятия о тропосферных радиорелейных линиях связи 3S1
9.5. ЗАМИРАНИЯ СИГНАЛА
Мгновенная мощность сигнала на входе приемника тропосферной
РРЛ
Pnp(0 = ^V»U).
где Ро — мощность сигнала при распространении в свободном про-
странстве, не зависящая от времени;
V(t) — мгновенное значение множителя ослабления поля свобод-
ного пространства.
Величина V(t), а следовательно, и Pnp(t) случайно изменяется
во времени t, т. е. характеризует замирания сигнала.
При дальнем тропосферном распространении принято различать
два вида замираний сигнала: быстрые и медленные.
а)
б)
Рис. 9.14. Запись замираний уровня сигнала:
а) быстрые замирания относительно «медленно» изменяющейся пятиминут-
ной медианы Ум; б) медленные замирания пятиминутной медианы относи-
тельно долгосрочной медианы
352
Глава 9
Быстрые замирания это такие замирания, длительность ко-
торых составляет от долей секунды до нескольких десятков секунд
(рис. 9.14). Быстрые замирания возникают в результате интерферен-
ции в точке приема волн, переизлученных движущимися неоднород-
ностями. Статистическое распределение глубины быстрых замира-
ний обычно определяют за период 5-Н10 мин. Обработка результа-
Процент бремени, в течение которого глубина быстрых замираний равна или ниже
значения, указанного на ординате
Рис. 9.15. Закон Рэлея
тов измерений показывает, что статистическое распределение глуби-
ны быстрых замираний за такие периоды в среднем подчиняется за-
кону Рэлея (рис. 9.15)
-0.69Ш2
7(V) = 1—е ' ,
где T(V) — вероятность того, что мгновенное значение множителя
ослабления меньше или равно V,
Ум — медианное значение множителя ослабления за 5—110 мин.
Длительность каждого мгновенного замирания тг- — это время,
в течение которого уровень сигнала был ниже заданного уровня.
За исключением тех случаев, когда делается специальная оговорка,
обычно имеют в виду замирания относительно медианного уровня за
период времени 1—10 мин. Считают, что за данный отрезок вре-
мени замирания вызваны, главным образом, изменением фаз и име-
Общие понятия о тропосферных радиорелейных линиях связи 353
Рис. 9.16. Нормализованные распределения длительности замираний на сухо-
путных трассах:
7—Тм«0.2 сек, Х«7 см, G=Gi=G2P=:^>Q дб, Д=140 км; 2—« 1 сек, Х=30 см, G <
<36 дб, Я=39Э км; 3—Т «3,5 сек, Х«30 см, G^45—48 дб, 7? «350 км
’ м ’
ется незначительное изменение
средней мощности вследствие
других причин. Длительность
отдельных замираний случай-
на во времени. Для примера
на рис. 9.16 приводится ряд
экспериментальных нормали-
зованных кривых распределе-
ния длительностей для сухо-
путных трасс [1, 8]. Кривые
нормированы к медианному
значению длительности тм за
период времени не более
10 мин Медианное значение
длительности замирания связа-
зано простым соотношением
с медианным значением пе-
риода замираний Тм и с ме-
дианным значением 'частоты
замираний FM:
Рис. 9.17. Зависимость медианного зна-
чения длительности замираний от дли-
ны волны и коэффициента усиления
антенн по результатам измерений в
различное время года на трассах дли-
ной 150—400 км. (штрих-пупкгир дпя
уровня на 6 дб ниже медианного)
12—339
364
Глава 9
Гм 1
Тм 2 ’ 2F„
Медианное значение длительности замирания является функцией
длины волны, коэффициента усиления антенн и расстояния. На
рис. 9.17 приводятся полуэмпирически е зав и сим ости для определе-
ния величины тм. Единичные опыты показывают, Ч|то зависимость
тм(7?) выражена слабо, по крайней мере, до расстояний 600—800 км.
Графики на рис. 9.17 требуют уточнения для волн короче 7 см и не
пригодны для моря. На морских трассах зарегистрированы зами-
рания с меньшим периодам, чем на сухопутных.
Медленные замирания сигнала представляют собой изменение
медианных значений множителя ослабления Гм за периоды 5—
10 мин (рис. 9.146). Средний «период» медленных замиранцй — по-
рядка нескольких часов и более.
Причиной медленных замираний является медленное изменение
интенсивностей неоднородностей, условий рефракции.
Результаты экспериментов показывают, что распределение глу-
бины медленных замираний в децибелах относительно долгосрочной
(обычно месячной) медианы, т. е. величины
А Ы = 201g ,
У мм
подчиняется нормальному закону (рис. 9 18).
процент иременц, о течение которого глуоина меолвнного замирания равна или ниж?
значения, указанного на ординате
Рис. 9.18. Статистическое распределение глубины медленных замираний для
различных значений R (или о )
Общие понятия о тропосферных радиорелейных линиях связи 35
Наклон данного закона определяется стандрагным - отклонением
о. По опытным кривым .распределения медленных замираний уста-
новлено, что о зависит от длины трассы (рис. 9.19), поэтому для
удобства нормально-логарифмический закон на рис. 9.18 приводится
прямо для конкретных длин трасс. Отсчет а производится между
Рис. 9.19. Зависимость стандартного
отклонения о от эквивалентного
расстояния для сухопутных трасс
на частотах 400-г4000 Л1гц; G=
=40-? 45 дб\
1 — летние данные (европейская
часть СССР), 2 — зимние данные
медианным уровнем (50% времени) и уровнем соответствующим
16% или 84% времени (в силу симметрии) закона распределения.
Величина ст практически не зависит от длины волны. При исполь-
зовании антенн с коэффициентом усиления, меньшим чем 40—45 дб,
значения ст будут меньше, чем на рис. 9.19 (около 5 дб при R~
^200 <-400 км).
ЛИТЕРАТУРА
1. Арманд Н. А., Введенский Б. А. и др. Дальнее тропо-
сферное распространение ультракоротких волн. М., «Советское ра-
дио», 1965.
2. Отчет 233-1. МККР, Осло, 1966.
3. Долуханов М. П Дальнее распространение ультракорот-
ких волн. М., Связьиздат, 1962.
4. Вопросы дальней связи на ультракоротких волнах. Сб. статей.
«Советское радио». Под ред. В. И. Сифорова. М., 1957.
5. Калинин А. И., Троицкий В. Н., Шур А. А. Статистиче-
ские характеристики сигнала при дальнем распространении укв. —
«Электросвязь», 1964, № 7.
6. Шур А. А. К расчету потерь усиления антенн при дальнем
тропосферном распространении укв. — «Электросвязь», 1966, № 1.
7. Ш у р А. А. К вопросу о потерях усиления остронаправленных
антенн. — «Радиотехника», 1967, № Г2.
8. Давыденко Ю* И. Дальняя тропосферная связь. М., Воен*
изд ат, 1968*
12*
356
Глава 9
9. Бородич С. В., Ми на шин В. П., Соколов А. В. Радио-
релейная связь. М., Связьиздат, 1960.
10. Гусятинский И. А., Рыжков Е. В., Немировский
А. С. Радиорелейные линии связи. М., «Связь», 1965.
11. Енедзава С., Танака С. Связь на сверхвысоких часто-
тах. Перевод с англ. Под ред. В. В. Маркова. М., «Связь», 1967.
12. Ж. Ф а г о, Ф. Мань. Частотная модуляция в радиорелейных
линиях. Перевод с французского. Под ред. В. В. Маркова. М., «Со-
ветское радио», 1964.
13. Гусятинский И. А., Немировский А. С., Соколов
А. В., Троицкий В. Н. Дальняя тропосферная радиосвязь. М.,
«Связь», 1968.
ГЛАВА ДЕСЯТАЯ
УСТОЙЧИВОСТЬ РАБОТЫ ТРОПОСФЕРНЫХ
ЛИНИЙ СВЯЗИ. ВЗАИМНЫЕ ПОМЕХИ.
МОЩНОСТЬ ШУМОВ В КАНАЛАХ
10.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Устойчивость работы Н тропосферной РРЛ определяется соот-
ношением
н, % = юо, (10.1)
где тп — полное время работы линии,
т — часть этого времени, в течение которого имеет место срыв
связи за счет замираний сигнала, т. е. время, в течение ко-
торого уровень сигнала ниже порогового уровня прием-
ника.
Отношение
Т, % ==— 100 (10.2)
'Гп
называют процентом срыва связи. Если заданы Н и общее время
работы линии, то суммарная длительность срывов связи на линии
Глубокие кратковременные падения уровня сигнала на различ-
ных интервалах линии случайны и независимы, поэтому их можно
считать неодновременными событиями. Срыв связи на каком-либо
одном интервале приводит к срыву связи на всей линии. Процент
срыва связи на всей линии
m
т, %=^Т{, %, (10.4)
I
где Ti} % —процент срыва связи на t-м интервале линии,
m — число интервалов линии.
Согласно рекомендациям МККР невзвешенная мощность шума
(при времени интеграции 5 мсек) может превышать 1000 000 пет
в течение 0,05% времени Любого месяца, Эта величина мощности
шума практически определяет срыв связи и соответствует падениям
уровня сигнала на интервалах линии ниже порога улучшения, свой-
ственного частотной модуляции. Поэтому допустимая устойчивость
работы тропосферной РРЛ длиной 2500 км определяется величиной
358
Глава 10
Я = 99,95% и соответственно допустимым процентом срыва связи
Г=0,05 %.
Из-за н ео дн современно с ти падения сигналов на различных интер-
валах линии ниже пороговых значений допустимый процент срыва
связи для линии длиной L, км,
ТДоп = 0,05-^-о/0. (10.5)
10.2. ПОВЫШЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ ЛИНИИ
С ПОМОЩЬЮ РАЗНЕСЕННОГО ПРИЕМА
Принцип разнесенного приема. Для повышения устойчивости ра-
боты тропосферных радиолиний связи применяется разнесенный
прием. Разнесенный прием осуществляется с помощью к-приемни-
ков. Статистическая зависимость сигналов на входе этих приемни-
ков оценивается коэффициентом корреляции. Разнесенный прием
будет эффективен в том случае, если сигналы на входе приемника
будут изменяться практически независимо друг от друга, т. е. если
значение коэффициента корреляции меньше 0,37.
Рис. 10.1. Зависимость коэффициента корреля-
ции от разноса антенн поперек трассы, по
горизонтали, R =200—400 км, f =800—1000 Мгц,
G=45 дб
Сигналы с приемни-
ков подаются на блок
комбинирования (сло-
жения). В блоке ком-
бинирования произво-
дится выбор лучшего из
^-сигналов или тот или
иной способ их сложе-
ния. Благодаря стати-
Рис. 10.2. Зависимость ра-
диуса вертикальной корре-
ляции от расстояния по из-
мерениям на частотах 400—
4000 Мгц
стической независимости сигналов на выходе блока комбинирова-
ния вероятность падения результирующей амплитуды уменьшается.
Статистическая независимость сигналов на входе каждого прием-
ника достигается пространственным разнесением антенн, разнесе-
нием по частоте или угловым разнесением диаграмм направленно-
сти антенн. Разнесенный прием применяется только для борьбы с
быстрыми замираниями сигнала. Медленные замирания сигнала в
разнесенных каналах происходят практически синхронно^ поэтому
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
359
по отношению к этим замираниям существенного выигрыша не на-
блюдается.
Пространственное разнесение. При пространственном разнесении
антенны устанавливаются на некотором расстоянии друг от друга
поперек триссы по горизонтали или ло вертикали (по высоте).
На рис. 10.1 показаны измеренные усредненные коэффициенты
корреляции в функции от разноса антенн поперек трассы по гори-
зонтали. Разнос антенн выражен ,в длинах волн, т. е. через //X,
где /— расстояние между антеннами. Для выполнения условия ста-
тистической независимости сигналов, как .видно из рис. 10.1, антенны
по горизонтали следует разносить н,а расстояние I не меньше чем
100Х. Горизонтальное разнесение антенн поперек трассы на Г50Х
достаточно для всех практи-
чески встречающихся типов
антенн и расстояний. Радиус
горизонтальной корреляции
возрастает по мере сужения
диаграмм направленности ан-
тенн в горизонтальной плоско-
сти.
При разнесении антенн по-
перек трассы по вертикали
последние устанавливаются на
разных высотах друг над дру-
гом или рядом. Этот способ
имеет преимущество: площадь,
занимаемая антеннами, и дли-
на волноводов могут быть
меньше, чем при горизонталь-
ном разносе. Радиус верти-
кальной корреляции оказыва-
ется, как правило, меньше, чем по
висит от направленности антенн и
Рис. 10.3. Зависимость радиуса час-
тотной корреляции от расстояния
при различной ширине главного
лепестка в вертикальной плоскости
наиболее направленной антенны
горизонтали, практически не за-
слабо зависит от длины трассы.
Обобщенные данные о радиусе вертикальной корреляции приведе-
ны на рис. 10.2 [4]. Радиус вертикальной корреляции уменьшается,
если в месте приема наблюдаются волны, отраженные от поверхно-
сти земли [5]. Статистическая зависимость между принимаемыми
сигналами будет достаточно мала, если установить разнос антенн
по высоте не менее чем на 30—50 X.
Разнос антенн вдоль трассы на тропосферных РРЛ не приме-
няется, так как при этом получается слишком большой радиус
корреляции.
Частотное разнесение. При разнесении по частоте информация
одновременно передается на к-частотах. Чтобы уровни сигналов
были независимы, разность между частотами должна быть не мень-
ше радиуса частотной корреляции. Экспериментальные зависимости
радиуса частотной корреляции от расстояния показаны на
рис. 10.3 |[1].
Угловое разнесение. При разнесении диаграмм направленности
антенн по углу на приемном конце устанавливается антенна с дву-
мя (или к) диаграммами направленности, разнесенными в прост-
380
Глава 10
Рис. 10.4. Способы углового разнесения:
а) вертикальный разнос; б) горизонтальный разнос
ранстве на некоторый угол ср (,ри*с. 10.4). Каждая диаграмма фор-
мируется своим облучателем, расположенным вблизи фокус'а, а
каждый облучатель подключен к своему приемнику. Разнос диа-
грамм может быть либо в горизонтальной, либо в вертикальной
плоскостях. Уменьшение мощности сигнала из-за вынесения облуча-
теля из фокуса зеркала по возможности должно быть меньшим.
Необходимое угловое разнесение зависит, главным образом, от ши-
рины диаграммы направленности, длины .волны и длины трассы.
По сравнению с пространственным разнесением при угловом раз-
несении требуется только одно антенное зеркало. Недостаток этого
способа ааключ-ается в уменьшении уровня сигнала при выносе об-
лучателя из фокуса. Угловое разнесение целесообразно только для
остр он аправ ленных антенн с шириной диаграмм направленности
менее 0,5—0,7° [2, 3, 4].
Способы комбинирования сигналов. На тропосферных РРЛ при-
меняются следующие Способы комбинирования сигналов:
1) автовыбор лучшего из сигналов по наибольшему отношению
сигнал/шум;
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
361
2) линейное сложение сигналов;
3) оптимальное (квадратичное) сложение сигналов.
Принцип работы систем автовыбора поясняется с помощью
рис. 10.5.
Санмишущие приборы
Рис. 10.5. Принцип работы системы автовыбора лучшего из сигналов
При /с-кратном разнесенном приеме и автовыборе сигналов, глу-
бина замираний которых распределена по закону Рэлея, статистиче-
ское распределение амплитуды результирующего сигнала определя-
ется формулой
T(V) = Li — е v м/ J .
С увеличением кратности разнесения уменьшается глубина за-
362
Глава 10
мараний и возрастает долгосрочное медианное значение результи-
рующего сигнала (|р«и>с. 10.6).
При системе линейного пли оптимального сложения .сигналов ме-
дианный уровень сигнала несколько увеличивается по сравнению с
процент оремени, о течение которого глуоина оыстрых замирании равна или ниже
значения, указанного на ординате
Рис. 10.6. Статистическое распределение глубины быстрых замираний при
разнесенном приеМе при автовыборе
автовыбором. Этот дополнительный выигрыш v определяется из
табл. 10.1.
Таблца 10.1
ВЫИГРЫШ В УРОВНЕ СИГНАЛА
ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМАХ
СЛОЖЕНИЯ
Сложение Выигрыш v при крат- ности приема, дб
2 1 1 4 8
Линейное 1 2,4 4,5
Оптимальное 1.5 3.5 5.5
Устойчивость работы тропосферных Линий связи.
363
10.3. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ РАБОТЫ РРЛ
Медианное значение мощности сигнала на входе приемника яго
интервала линии
fnpMi = 101g Pnepi + Gli[d6] + б2{ [3б] + Д G[d6] + Г];. f56j + T]2Z [5t3j +
+ 20 [дб] + v[<?6]- дбвт- <10-6)
Здесь v — коэффициент, учитывающий выигрыш за счет приме-
нения линейного или оптимального сложения;
Рпер г —мощность передатчика, вт;
Gn и G2i — коэффициенты усиления передающей и приемной ан-
тенн соответственно относительно изотропной ан-
тенны;
Лн и т|2г—коэффициенты полезного действия фидеров передаю-
щей и приемной антенн соответственно;
Ri —географическая протяженность интервала;
X —длина волны в тех же единицах, что и Ri\
AG —потери усиления антенн.
Величина 201g~—— определяется по графику рис. 8.il.
4л JRi
Пороговая мощность приемника определяется как мощность, ко-
торая в десять раз больше собственных тепловых шумов прием-
ника [6], т. е.
7\пор — — 134 -|- 1 Olguin + 101g Д /ш > дбвт,
(Ю.7)
где
(Ю.8)
коэффициент шума приемника, А/ш—шумовия полоса пропускания
приемника, Мгц, Тш — эффективная шумовая температура приемно-
го устройства, град.
Запас для компенсации мгновенных замираний сигнала
Д = ^2nopi[d6] ^2м[ [дб]t (Ю.9)
•Статистическое распределение мгновенных значений множителя
ослабления с учетом как быстрых, так и медленных замираний от-
носительно медианы за наихудший месяц, т. е. величины AV, пока-
зано на рис. 10.7 для различной кратности разнесенного приема
[8, 9]. Из этих графиков находится процент срыва связи Tif %, для
яго интервала. Суммарный процент срыва связи для всей линии
Т, %, определяется по ф-ле (10.4).
Устойчивость линии будет приемлемой, если Г, °/о<Гд0п, %.
Целесообразно иметь некоторый запас по устойчивости на разре-
гулировку аппаратуры в процессе эксплуатации и пр.
Пример. Система тропосферной радиорелейной линии имеет сле-
дующие данные:
364
Глава 10
Рис. 10.7. Распределение глубины быстрых и медленных замираний для
системы автовыбора при:
а) однократном, б) двукратном, в) четырехкратном, г) восьмикратном приеме
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
365
1) рабочая частота f—1000 Мгц (%=30 см),
2) мощность передатчика Pi =2,5 кет,
3) усиление антенн 61 = 62=48 дб (ширина главного лепестка
антенн ai = a2 = 0,7°),
4) коэффициент полезного действия фидеров т]1 = т]2 =—1,5 дб,
5) коэффициент шума приемника пш = 3,
6. ) ширина шумовой полосы приемника Д/ш —6 Мгц.
На данной аппаратуре при четырехкратном разнесенном приеме
требуется рассчитать на устойчивость линию протяженностью 875 км.
Предположим, что выбрано три интервала № 1, № 2 и № 3,
длиной 250, 325 и 300 км (см. табл. 10.2). Расчет для интервала
№ 1 проводится в следующей последов1ательности.
1. По ф-ле (9.2) вычисляем эквивалентное расстояние /?э =
= 250+148(0,5—0,33) «275 км.
2. Из рис. 9.10 для найденного расстояния и известной частоты
находим, что Умм;=—74 дб.
3. Из рис. 9.13 следует, что потери усиления Д6 =—13 дб.
4. Из табл. 10.1 имеем v=2,4 дб.
5. Потери в свободном пространстве (см. рис. 8.1)
20 гАг « - 141 дб
4л Ri
(обращаем внимание на то, что здесь берется истинная длина
трассы).
6. Подставив имеющиеся данные в ф-лу (10.6), вычисляем ме-
дианную мощность сигнала на интервале № 1
P2mi = Ю 1g 2500 + 48 + 48 — 13— 1,5— 1,5— 141 — 74 +
+ 2,4= —98,6 дбвт.
Таблица 10.2
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ТРОПОСФЕРНОЙ
РРЛ
Параметры | № 1 | № 2 | № 3
R, км 250 325 300
yt, град 0,5 —0,5 -0,61
У2, град —0,33 -0,6 0
₽э, км 275 162 210
VM> дб —74 -66 -69
Д G, дб — 13 — 13 — 13
201^- дб — 141 — 143 — 142
v, дб 2,4 2,4 2,4
Р^., дб вт — 98,6 —92.6 —94,6
₽«пор- дб ет — 121,5 — 121 ,5 -121,5
Ь V, дб -22,9 —28,9 —26,9
Tt % 0,014 менее 0,001 0,002
366
Глава 10
7. Пороговая мощность преемника согласно ф-ле (10.7)
Р-гпор= — 134+ 101g 3 + 101g6« — 121,5 дбвт.
8. Запас на замирания в соответствии с (10.9)
A У = — 121,5 —( — 98,6)= —22,9 дб.
9. Как видно из рис. 10.7в, такой запас вызывает срыв связи в
течение' 7 г-= 0,014% времени (о «7 дб при /?э = 275 км).
Аналогично производится расчет для двух других трасс. Ре-
зультаты расчета сведены в табл. 10.2. Из этой таблицы видно, чго
суммарное время срыва связи на всей линии [см. ф-лу (10.4)]
Т = 0,014 + 0,001 + 0,002 = 0,017%.
Допустимое время срыва связи линии, рассчитанное по ф-ле (10.5),
875
?доп = 0’°5 2500 =°’0175%-
Так как Т, %<ТДОп, %, то линия удовлетворяет требованиям
к устойчивости работы.
Учитывая, что в месяце 720 ч, на основании ф-лы (10.3) следует
ожидать срыв связи на линии за наихудший месяц в течение
0,017
т = 720 ——— «0,122 ч (7,5 мин)
10. 4. РАСЧЕТ ПОТЕРИ ДОСТОВЕРНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ
ПЕРЕДАЧИ БИНАРНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Передача бинарной информации по телефонному каналу тропо-
сферной РРЛ производится вторичным уплотнением канала сигна-
лами с частотной, а также однократной или двукратной фазораз-
ностной манипуляцией. Изменения высокочастотного сигнала на
входе приемника приводят к флуктуациям мощности теплового шу-
ма в канале. При большом уровне'шума посылки бинарной инфор-
мации могут оказаться неисправимо искаженными, что приводит к
потерям достоверности передачи. Под потерями, достоверности будем
понимать отношение числа неисправимо искаженных посылок к об-
щему числу переданных.
Расчет потерь достоверности. Потери достоверности оцениваются
за кратковременные периоды (5—30 мин) с учетом только быстрых
замираний, так как за такие периоды средний уровень сигнала мож-
но считать постоянным. При оптимальном сложении по промежу-
точной частоте четырех сигналов величина потерь достоверности
(для случая двукратной фазоразностной манипуляции (ФРМ)
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
367
где
1 ,6Д /эф^вых^пр
Д /ш Д FKe2PK
(10.11)
[для однократной ФРМ величина г берется вдвое большей, а для
частотной телеграфии (ЧТ) вдвое меньшей];
Д/ъф— эффективная девиация частоты на канал, кгц\
Рпых — уровень посылки в канале на передающем конце, мвт\
&FK — ширина полосы телефонного канала, кгц\
&пр —-коэффициент предыскажений;
По — среднее отношение сигнал/шум на входе одного приемника
(по быстрым замираниям);
Д/ш — ширина шумовой
полосы на входе прием-
ника, кгц\
Рк — измерительный
уровень в канале, неп,
а функция J(r) приве-
дена на рис. 10.8 [6].
При счетверенном
приеме с линейным сло-
жением каждой из пар
сигналов и с последую-
щим автовыбором - луч-
шей из пар получаем:
J (г)
Рош = 2^4 ’ (10.12)
Из равенств (10.10) и
(10.12) определяем
Рис. 10.8. График функции J (г)
при оптимальном сложении
4г-------——
и0=У «7 (г)/^2рош
при линейном сложении с автовыбором п0
— *7 (^)/2рош
(10.13)
Расчет надежности передачи бинарной информации. Этот расчет
производится с учетом медленных замираний. Под надежностью по-
нимается вероятность того, что за время сеанса работы длитель-
ностью t величина потери достоверности будет не больше, чем за-
данная .величина.
Медленные замирания распределены по логарифмически нор-
мальному закону и являются стационарным процессом. Плотность
распределения W(y) процесса у= 101g —мед записывается в виде
п0
(10Л4)
где По мед — медианное значение по,
а — стандартное отклонение величины у.
368
Глава 10
Для заданной величины РОш крит по ф-лам (10.13) нужно вычис-
лить соответствующее значение по крит. Тогда в нашем определении
надежность оказывается равной вероятности того, что при сеансе
работы длительности t выполняется неравенство По>Яокрит или
соответственно неравенство
У < //крит — Ю 1g
^рмед
"о Крит
(10.15)
Надежность
формуле [6]
линии,
состоящей из т участков, вычисляется по
т
Рш = П ехР
i=l
г/? ’
Крит
— 0,13/е .
(10.16)
где индекс i соответствует номеру участка.
Здесь время t, равное, как правило, нескольким часам, означает
длительность сеанса передачи информации.
Расчет коэффициента готовности. Под коэффициентом готовно-
сти линии понимается вероятность того, что в момент включения
линии не произойдет отказа, т. е. информация будет передаваться
с потерей достоверности не меньшей, чем рОш крит. Величина коэф-
фициента готовности для одного участка вычисляется по формуле
где
X t*
Ф (х) = I е 2
. V 2л J
о
— интеграл вероятностей. Для линии, состоящей из m участков, со-
ответственно получаем
m
кГ = П р-у (Ю-18)
Пример. Рассчитаем по ф-лам (10.13) величину п0 для рОшкрит =
= 10-4; Д/Эф = 100 кгц-, РВЫх = 0,05 мет-, Рк>=0 неп; &пр = 2,5; Л/Ш =
= 7,5 Мгц; AFK = 3,1 кгц. При этом получаем г=0,08. По графику
рис. 10.8 находим, что J (0,08) «10. Соответственно находим по
ф-лам (10.13) п0=14 и п0 = 22.
Рассчитаем теперь, пользуясь соотношениями (10.16) и (10.17),
надежность и коэффициент готовности при передаче информации с
потерей достоверности, не большей чем 10-4, в течение сеанса дли-
тельностью /=11 ч при Покрит = 14 и покрит=22 (полученных в пре-
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
369
дыдущем примере) по участку линии ДТР (т=1). Предполагается,
что медианное отношение сигнал/шум по мед = 850 и сг = 6 дб.
По ф-ле (10.15) находим, что:
при По крит = 14 i/крит —17,5 дб,
При По крит =22 //крит = 16 дб.
Из ф-лы (10.19) получаем, что":
при По крит = 14 /71 = 0,98,
при По крит = 22 /71 = 0,96.
Далее из ф-лы (10.17) получаем значения коэффициента готов-
ности :
П|ри По крит — 14 Кг = 0,998,
при по крит = 22 Кг = 0,996.
10. 5. ВЗАИМНЫЕ ПОМЕХИ МЕЖДУ СТАНЦИЯМИ
ЛИНИЙ СВЯЗИ
Ориентировочный расчет уровня возможных взаимных помех
между станциями тропосферной РРЛ *) предполагает определение
процента времени, в течение которого мгновенная мощность помехи
равна допустимей мгновенной величине на входе приемника. Дру-
гими словами, определить процент времени, в течение которого по-
меха ухудшает или нарушает работу системы связи.
Расчет сводится сначала к определению мгновенного «всплеска»
уровня помехи относительно долгоарочной медианы по формуле
X Р
Д Упои = - 201g — - 101g —i-------------- G, Ш - G2 (гра) -
Pпом доп
дб. (10.19)
Здесь Рпер — мощность передатчика, вт,
Рпом доп — допустимая мощность помехи на входе прием-
ника, вт,
Рис. 10.9. Схема расположения диаграмм направленности антенн относительно
плоскости большого круга
) Этот расчет может быть полезен и в других случаях, где помеха воз-
никает из-за дальнего тропосферного распространения укв, например, между
станцией радиорелейной линии и наземной станцией системы связи, исполь-
зующей искусственный спутник Зеадли.
370
Глава 10
6д(ф1) И С2(ф2)
Ф1 И ф2
А
В
С
д
— коэффициенты усиления передающей и прием-
ной антенн; определяются из нормированных
диаграмм направленности антенн, дб,
— углы между осью луча и плоскостью большого
туга для той и другой антенн (рис. 10.9) со-
ответственно (плоскостью большого круга на-
зывают плоскость, проходящую через оконечные
пункты и центр Земли),
— амплитуда сезонного хода (рис. 9.8), дб,
— коэффициент, учитывающий влияние рельефа
местности (рис. 10.10), дб,
— величина ослабления помехи, обусловленная раз-
личием в поляризации антенн, различием частот
И Т. TL,
— коэффициент, учитывающий распределение мощ-
ности помехи в полосе пропускания приемника.
Д/2
Ориентировочно предполагается 4=101g -------- ,
A fi
где Д/2 и Д/1 — полосы пропускания приемника
и передатчика соответственно.
Рис. 10 10 Зависимость медианы
множителя ослабления от суммар-
ного угла закрытия
Если трасса» такова, что уг-
лы закрытия имеют знак минус
(Яэ<Я), множитель ослабле-
ния определяют, исходя из эк-
вивалентной длины трассы. В
этом случае коэффициент В
следует принять равным нулю.
Если перед антеннами име-
ется закрытие, то ЕМм следует
найти по рис. 9.10, считая, что
Дэ = Д, и затем учесть допол-
нительное ослабление, вноси-
мое препятствием по рис. 10.10
Допустимая мощность по-
мех Рпом доп/ зависит от типа
применяемой аппаратуры. На
радиорелейных системах с час-
тотным уплотнением и ЧМ, действие помех проявляется в увели-
чении шума в телефонных каналах. Вопрос о допустимых помехах
в радиорелейной линии исследован недостаточно полно и норм на
такие помехи нет. Поэтому для расчета иногда принимают упрощен-
ный критерий Рпом^^ш; где Рш— мощность собственных шумов
приемника.
Формула (10.19) учитывает увеличение ’ медианы множителя ос-
лабления в летние месяцы. Лето—наиболее «опасное» время для
возникновения помех из-за минимального’ ослабления поля и появ-
ления аномалий (отражение от мощных инверсий, волноводное рас-
пространение и т. п.). Чтобы учесть, хотя бы в какой-то мере, ано-
мальные явления, целесообразно пользоваться экспериментальной
кривой распределения уровней Т, % (ЛЕПОм) (рис. 10.11). Летом
потери усиления антенн минимальны. При расчете помех этими по-
терями можно пренебречь.
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
371
Поскольку здесь не учи-
тывается ряд неопределен-
ных факторов: отражение
от самолетов, отражение от
местных предметов и т. п.,—
следует стремиться к тому,
чтобы найденное время воз-
действия помехи было как
можно меньше допустимой
величины.
Помехи могут быть эф-
фективно подавлены прост-
ранственной избирательно-
стью антенн и, если воз-
можно, путем установки ан-
тенн взаимомешающих стан-
ций на различную поляри-
зацию. Различие в поляри-
зации дает дополнительное
ослабление С=12ч-20 дб.
Пример. Предположим,
что известно следующее:
1) мощность мешающего
передатчика Pi = 2,5 кет,
2) длина волны передат-
чика Х=0,3 м,
3) антенна передатчика
имеет усиление Gi(0) =48 дб
и направлена вдоль плоско-
сти большого круга (Чг = 0),
4) географическое рас-
стояние до передатчика 7? =
= 700 км,
Рис. 10.11. Статистическое временное рас-
пределение уровня помехи относительно
долгосрочной медианы для типичных лет-
них условий в умеренном поясе:
1 — Рэ =690 км, f =800 Мгц, суша; 2 — Рэ=»
= 1000 км, f =400 Мгц, берег; 3 — R3 —
=230 км, f=3000 Мгц, море; 4— Дэ = 177 км,
f =800 Мгц, море; 5 — Дэ =205 км, f=^
= 3500 Мгц, суша; 6— Р=150—4000 км, при-
морский район; 7 — R =500—1000 км, суша
5) трасса сухопутная, на
одном конце трассы имеется закрытие (у1=1°), на другом конце
трасса открыта (\’2 = —0,1°),
6) ось антенны приемника направлена под углом ф2=2° к плос-
кости большого круга, так что усиление антенны в направлении на
источник помехи G2(i2) =20 дб,
7) антенны передатчика и приемника установлены в одной плос-
кости .поляризации и работают на одной и той же частоте; С=0,
8) полосы взаимномешающих систем одинаковы; Д=0,
9) допустимая мощность помехи на входе приемника РПОм доп =
=5-10-14 вт,
10) ослабление помехи в фидере r]i = r12 =—2 дб.
Требуется определить процент времени, в течение которого уро-
вень помехи превышает допустимую величину РПОм доп.
Порядок расчета следующий.
1. Считая, что закрытие отсутствует, определяем эквивалентное
расстояние по ф-ле (9.2)
ЯЭ = Я_|_ 148-у2 = 700— 148-0,1 « 685 км.
372
Глава 16
2. Из рис. 9.10 для найденного значения 7?э следует
Vmm = - 102 дб.
3. Суммарный угол закрытия на трассе у = У1 = 0,9°. Из рис. 10.10
очевидно, что ослабление, вносимое препятствием, —4 дб.
4. Из рис. 8.1 находим
201g—— & — 149 дб.
5. Амплитуда сезонного хода для данного расстояния, как видно
из рис. 9.8,
А « 6 дб.
6. Подстановка имеющихся данных в ф-лу (10.19) дает
2500
_( — 149) — 101g -^=п>_48-20-(-2)-(-2)-
— ( — 102) — 6—( — 4) « 18 дб.
Наиболее подходящая экспериментальная кривая для нашего
случая — кривая 7 на рис. 10.11. По этой кривой при ДКПом = 18 дб
процент времени, когда мощность помехи больше или равна допу-
стимой, 7 = 0,2%. Если считать, что в одном месяце 720 ч, то превы-
шение уровня помехи выше допустимого уровня в этом месяце мож-
но ожидать в течение 0,002-720^1,5 ч.
10.6. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ШУМОВ В ТЕЛЕФОННЫХ
КАНАЛАХ
РЕКОМЕНДАЦИИ МККР
Для тропосферной РРЛ длиной 2500 км, по которой передается
многоканальная телефония с частотным уплотнением и частотной
модуляцией, рекомендации МККР [10] дают следующие предельно
допустимые значения:
1. Среднеминутная псофометричеокая мощность шума может пре-
вышать 25 000 пет в течение 20% времени любого месяца.
2. Среднеминутная псофометрическая мощность шума может пре-
вышать 63 000 пет в течение 0,5% времени любого месяца.
3. Нев31вешенная мощность шума (при времени интеграции
5 мсек) может превышать 1000 000 пет в течение 0,05% времени
любого месяца.
Выше уже было отмечено, что значение мощности шума 106 пет
практически определяет срыв овязи и что в связи с этим допусти-
мой устойчивостью работы тропосферной РРЛ длиной 2500 км яв-
ляется величина 99,95%, а допустимый -процент срыва связи —
0,05%. При проектировании тропосферных линий связи прежде все-
го следует определить, удовлетворяет ли устойчивость работы линии
указанным требованиям. Если эти требования выполняются, то
далее необходимо произвести расчет шумов в верхнем (наихудшем)
канале линии и проверить выполнение требований, сформулирован-
ных в пп. 1 и 2. Ниже излагается методика такого расчета.
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
373
КЛАССИФИКАЦИЯ СОСТАВЛЯЮЩИХ МОЩНОСТИ ШУМА
Среднеминутная мощность Рш в телефонном канале тропосфер-
ной РРЛ можно представить в виде суммы трех слагаемых
Рш = Лпа + Лпн + Алт, Пвт, (10.20)
где РШа—мощность шума, обусловленная нелинейностью характе-
ристик аппаратуры, не меняющаяся во времени;
Рши— 'Среднеминутная мощность шума нелинейных переходов,
возникающая за счет прихода в точку приема множе-
ства волн с различным относительным запаздыванием;
величина РШн во времени практически неизменна;
Ршт — среднеминутная мощность теплового шума, зависящая эт
уровней сигнала на интервалах линии. Из-за случайных
изменений уровней сигнала при медленных замираниях
Ршт есть (случайная функция времени.
Ниже приводится методика расчета слагаемых в ф-ле (10.-20).
РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ШУМОВ АППАРАТУРЫ
Величина Рша складывается из следующих слагаемых:
Рша — Ршг ~Ь Ршвч ~Ь Ршф ~Ь Рш огр > Т1вШ, (10.21)
где РШг—шумы, обусловленные нелинейностью амплитудной ха-
рактеристики группового тракта, пет;
Рш вч — шумы, появляющиеся за счет нелинейности фазовой
характеристики высокочастотного тракта, пет;
Рш ф — шумы, появляющиеся за счет отражений в фидерном
тракте, пет;
Рш огр — шумы, возникающие из-за несовершенства амплитуд-
ных ограничителей, пет.
Расчет Ршг. К групповому тракту системы относятся частотные
модуляторы, частотные детекторы и групповые усилители. Реальная
амплитудная характеристика группового тракта нелинейна. Пред-
ставляя ее в виде степенного ряда, можно показать [Ы], [12], что
Ршг « О,5-Ро [Т(2.р + 6• К|ср], пет, (10.22)
где Pq—коэффициент, определяемый из рис. 10Л2;
%2ср — коэффициент нелинейных искажений по второй гармони-
ке в тысячных долях. Например, если измеренный коэф-
фициент равен 0,001 (0,1%), тогда К=1;
Кзср—’коэффициент нелинейных искажений по третьей гармо-
нике в тысячных долях:
Цо тг Wg
/<2ср=-?-. Язср = —, (10.23)
wicp wicp
где и2 и из—напряжение второй и третьей гармоник соответствен-
но,
Wicp—напряжение первой гармоники рабочего сигнала.
374
Глава 10
Формула (10.22) п последующие формулы этой главы дают псо-
фометр ическое значение мощности шума для верхнего (по частоте)
(канала в точке относительного нулевого уровня. При выводе фор-
мул полоса пропускания теле-
фонного канала была принята
равной 3,1 кгц, псофометрический
коэффициент равным 0,75. Раз-
ность между уровнем средней
мощности всех каналов и изме-
рительным уровнем одного кана-
ла, при числе каналов М<240
определялась по формуле
Рср= -1 + 41g7V, дб, (10.24)
где Л/ — число передаваемых
телефонных каналов.
На практике обычно измеряют
переходные шумы модулятора и
0 20 ДО 60 80 100 N демодулятора вместе. Мощность
их должна быть не более 600 пвт.
Рис. 10.12. Зависимость коэффици- Переходные шумы*. групповых
ента Ро от числа каналов N усилителей малы, и ИХ МОЖНО не
учитывать.
Расчет Рш вч. Переходные шумы, возникающие в высокочастот-
ном тракте определяются в основном нелинейностью его фазовой
характеристики. На практике мощность таких шумов обычно не
рассчитывается, а измеряется непосредственно с помощью прибора.
Рис. 10.13. Среднее значение мощности шума, обусловленного наличием отра-
женных сигналов от неоднородности всего фидера (передающего или при-
емного):
1 — сечение волновода — 135x270 мм, погонное затухание — 1 дб/400 м, [=•
= 800—1000 Мгц и групповое время распространения — 1,08 • 1010 см/сек, квадрат
эффективного индекса модуляции — 0,645; 2— сечение волновода — 24X48 мм,
погонное затухание — 4 дб/100 м, групповое время распространения —
1,8- 1010 см!сек, квадрат эффективного индекса модуляции — 0,705
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
375
Для .малоканальных линий (менее 120 каналов) мощность пере-
ходных шумов .в высокочастотном тракте не должна быть более
600 пет.
Величина переходных шумов может быть определена и расчет-
ным путем по степени асимметрии характеристики группового вре-
мени запаздывания и по среднему отклонению значения группового
времени запаздывания от его величины при немодулированном сиг-
нале (11], [Г2].
Расчет Рш ф. Переходные шумы в фидерном тракте возникают
из-за наличия отраженных от неоднородностей этого тракта волн.
*На рис. 10.13 приведены кривые для определения среднего зна-
чения Рш ф в зависимости от длины фидера /ф.
Значение Рш ф может быть определено и с помощью аналити-
ческих формул.
Величина Рш огр. Перед частотным детектором ставится обычно
амплитудный ограничитель с коэффициентом подавления. В резуль-
тате величина Рш огр получается малой и ее можно не учитывать.
РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПЕРЕХОДНЫХ ШУМОВ
Среднеминутная мощность шума нелинейных переходов, возни-
кающих за счет прихода в точку приема множества волн с различ-
ным относительным запаздыванием, практически не зависит от уров-
ня сигнала (при работе выше порога ЧМ), и ее можно считать
постоянной во времени. Среднее за длительный период псофометри-
ческое значение среднеминутной мощности переходных шумов *) для
верхнего канала на одном i-м интервале линии определяется {14]
7вн<- = ^-С-10-24. пет, (10.25)
Рпр *
где С — постоянная, зависящая от кратности разнесения сигналов,
С — 10 для одинарного приема,
С = 6 для сдвоенного приема,
С = 1 для счетверенного приема,
&пр — коэффициент, учитывающий выигрыш от применения пре-
дыскажающих контуров,
а — ширина диаграммы антенны по половинной мощности (пе-
редающая и приемная антенна одинаковы), град,
Ri э —длина интервала,
N— число каналов,
А/к — эффективная величина девиации частоты на канал.
Формула (10.25) пригодна при М>.240 кан.,
Ri 600 км и а 1,5°.
’) Здесь и далее двойная чертд указывает на усреднение мощности шу-
ма по быстрым и медленным замираниям.
376
Глава 10
РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ТЕПЛОВЫХ ШУМОВ
Среднеминутная псофометрическая мощность теплового шума на
выходе t-ro интервала определяется формулой [11, 17]
В
Ршт1 — 7) л 1/2 * ШИП» (10,26)
6,9-IO-9-nmF2Y
где В —
В — постоянная, определяе-
мая параметрами ап-
паратуры,
Пш — коэффициент шума
приемника,
FK — частота канала,
AVm* — глубина медленных за-
мираний относительно
месячной медианы,
у — коэффициент, завися-
щий от кратности раз-
несенного приема и
способа сложения сиг-
нала.
Значения у даются в табл. 10.3.
Соотношение (10.26) справедливо, когда принимаемый сигнал
превышает порог ЧМ приемника. Так как величина АУМ случайна
и подчиняется логарифмически-нормальному закону, то и распре-
деление Ршт логарифмически будет нормальным.
----------, (10.27)
М/к
Таблица 10.3
ЗАВИСИМОСТЬ y ОТ СПОСОБА
СЛОЖЕНИЯ СИГНАЛОВ
Сложение у при приеме
одинар- ном сдвоен- ном счетве- ренном
Автовыбор 6,2 1 0,5
Линейное 0,7 0,3
Оптимальное — 0,69 0,25
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОЙ СРЕДНЕМИНУТНОИ МОЩНОСТИ ШУМА
НА ВЫХОДЕ ЛИНИИ
На выходе линии псофометрическая мощность шумов нелиней-
ных переходов аппаратуры
т
Рша — У. ?mat > (10.28)
t«=l
где Рш а г — псофометричеокая мощность шумов аппаратуры на
выходе f-ro интервала, определяемая по ф-ле (10.21),
т — число интервалов.
Псофометрическая мощность шумов, обусловленная нелинейно-
стью фазовой характеристики тракта распространения радиоволн,
на выходе линии определяется таким же образом:
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
377
_ т _____
^шн — ^шнй
(10.29)
где Рш н i — мощность шумов при распространении .на х-м интер-
вале, вычисляемая по ф-ле (10.25).
Значения Р'ш& и Ршн постоянны, поэтому статистическое распре-
деление полной мощности шумов на выходе линии Рш определяется
законом распределения мощности тепловых шумов. Для нахожде-
ния мощности теплового шумя на выходе линии необходимо найти
закон распределения суммы т .случайных независимых величин,
распределенных по логарифмически-нормальному закону [17].
При проектировании тропосферных РРЛ достаточно определить
среднюю среднеминутную мощность шума на выходе верхнего по
частоте канала линии за наихудший .месяц и проверить выполнение
рекомендаций МККД уровень шума, превышаемый в течение
20 й 0,5% времени наихудшего месяца.
Средняя ср ед неминутная мощность шума в телефонном канале,
т. е. мощность, усредненная по быстрым и по медленным замира-
ниям, Рш вычисляется по формуле
т __
Рш = ?ша + 7ши + 2 (10-30)
1=1
где Рша и Ршн определяются ф-ла.ми (10.28) и (10.29), а
В
0114= 7 f (°0 »
* 2МХ
(10.31)
-2 2
’"‘[дб] (10.32)
Функция f(c>i) вводится для
того, чтобы перейти от известного
значения мощности шумов при
медианном сигнале к средне-
му значению. В этой функции
[дб] — стандартное отклонение
глубины медленных замираний на
х-м интервале. Для удобства рас-
четов на рис. ЮЛ4 дан график
для определения f(Oi) в зависи-
мости от эквивалентной длины
Рис. 10.14. Значения функции f( о.}
трассы. _
Значение среднеминутной мощности шума Рш (20), превышаемой
в течение 20% времени наихудшего месяца, равно:
т
Рш (20) = Рш + |/ V 4 [^(а,.)- 1].
(Ю.ЗЗ)
Значение мощности шума, вычисленное по этой формуле, будет
превышаться, строго говоря, не в течение 20%, а в течение 16%
времени наихудшего месяца, однако это несущественно.
378
Глава 10
Согласно рекомендации МККР должаю быть (20) =25 000 пег
для линии длиной 25 000 км. Для линию длиной L рекомендации
МККР нет, но обычно считают, чго должно быть выполнено усло-
вие
Рш (20) < 25000 =. 10£[кл] , пет.
(10.34)
Из-за нео дно временности глубоких медленных замираний на раз-
личных интервалах линии суммарный процент .времени Тш, %, в те-
чение которого средне минутная мощность шума Рш будет превы-
шать нормируемое рекомендациями МККР значение 63 000 пет,
определяется суммой
Т'ш, % = У Ti, %, (10.35)
1=1
где Ti, %—процент времени, в течение которого величина ДУМ /
для Pro интервала линии меньше значения
^^'МрДзоооР- <|03в>
По величине ДКМ / из трафика рис. 9.18 следует определить Ti, %,
а затем по ф-ле (10.35) —.величину Тш, %. Рекомендация МККР
будет выполнена, если
0,5^-, %. (10.37)
ПРИМЕР ПОВЕРОЧНОГО РАСЧЕТА МОЩНОСТИ ШУМОВ
Произведем поверочный расчет мощности шумов в верхнем теле-
фонном канале для тропосферной РРЛ, данные которой были
приведены в примере разд. 10.3. Кроме того, известно:
1) число телефонных каналов 7V=i6O,
2) полоса частот многоканального сообщения Af= 124-252 кгц,
3) частота верхнего канала FB~252 кгц,
4) эффективная девиация частоты на канал Д/к=100 кгц,
5) коэффициент предыскажения для верхнего телефонного ка-
нала &Пр = 2,5,
6) длина фидера передающей (или приемной) антенны /ф=60 м,
7) коэффициент нелинейных искажений по второй гармонике
К2 ср=0,065%, по третьей гармонике Кз ср=0,0135%.
Порядок расчета для каждого интервала один и тот же. Поэто-
му ниже показан расчет только для одного интервала № 1 (i=l)
протяженностью R = 250 км.
1. Находим мощность шумов нелинейных переходов в аппаратуре
i-й станции. Значения Кг ср и Кз ср в тысячных долях соответст-
венно равно: Кгср=0,65, Кз ср=0,185. Подставляя эти значения и
значения Ро из рис. 10.12 в ф-лу (10.22), получим
0,5-118 (0,652 + 6-0,1852) «37 пет.
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
379
Из рис. 10.13 видно, что при длине фидера /ф = 60 м РШф = Э5 пвт.
Для одной станции
Ршф = 35x2 = 70 пвт.
Мощность шумо.в в высокочастотном тракте принимаем равной
Рш в ч=300 пвт.
Подставляя имеющиеся данные в ф-лу (10.21), получаем
Рша/ = 37 + 70 + 300 = 407 пвт.
2. Среднюю за длительный период мощность нелинейных шумов
на интервале № 1, возникающую из-за нелинейности фазовой ха-
рактеристики тракта распространения, определяем по ф-ле (10.25)
Ршн1 = — 1. ю~24. ЮОг-О.У.гбОв-бО1’8 « 23 пвт.
2,5
3. Среднее значение среднеминутной
в верхнем телефонном канале в конце
по ф-ле (10.31):
6,9-10—9 . 3-2522.0,3
В= 2,5-1002
мощности теплового шума
первого участка вычисляем
= 15,7-10~9 ,
Ршт1 —
15,7-10—9 .3,6
1,38-10~10
= 410 пвт.
Значение /(Oi)=3,6 найдено из рис. 10.14. Значение В вычислено
по ф-ле (10.27). Коэффициент у = 0,3 согласно табл. 10.3.
Выполняя аналогичный расчет для других трасс и составив
таблицу результатов расчета (табл. 10.4), находим среднее значе-
ние мощности шума в верхнем канале на выходе всей линии. Со-
гласно ф-ле (10.30)
= «= в=
Рш ^Рша + Ршн “Ь Ршт-
Для рассматриваемого примера:
Рша = 407-3 = 1221 пвт,
Ршн = 23 + 190 + 100 = 313 пвт,
= 410 + 126 + 186 = 722 пвт,
Рш = 1221 + 313 + 722 = 2256 пвт.
5. По ф-ле (10.33) определяется ере дне минутное значение мощ-
ности шума, .превышаемое в течение 20% времени:
Рш(20) = 2256ф /4102(3,62— 1) + 1262(4,42 — 1) + 1862(4,12 е- 1) »
ет 3946 пвт.
6. Для проверки выполнения норм МККР в малых процентах
времени определяем значения множителя ослабления по ф-ле (10.36).
Для интервала № 1
380
Глава 10
Таблица 10.4
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА
Наименование данных Вычисленные данные для интервалов Суммарные величины Л по всей линии Нормы МККР
№ 1 | №2 № 3
Ri км 250 325 300 875
Rl3. км 275 162 210
дб 6,9 7,5 7,3
f 3,6 4,4 4,1
дбвт вт —98,6 —92,6 -94,6
1,38*10—10 5,5-10~1 0 3,47-10—10
₽ша Р пвт 407 407 407 1221
Ршн i. пет 23 190 100 313
Ршт 1- пвт 410 126 186 722
Рш- пвпг 840 723 693 2256
Рш (20%), пвт 3946 8750
Д Ум Р дб —27,4 —33,4 -31,4
i* % 0,003 0,001 0,0015 0.055J 0,175
/ 15,7-10—9 \
Д VM1« 101g --------« - 27,4 дб.
\ 1,38-1О~10.63000 /
7. По кривым рис. 9 18 определяем процент времени 7\, %, ко-
торому соответствует значение AVM г. Для данного интервала:
/?э = 275 км, 01 = 6,9 дб, AVMi«—27,4 дб и потому Лт ~ 0,003%.
8. По ф-ле (10.35) определяем процент .времени, в течение ко-
торого мощность шума превышает 63 000 пет:
Тш = 0,003% + 0,001% + 0,0015% = 0,044%.
9. Нормы МККР для линии заданной длины определяем
из ф-л (10.34) и (10.37):
в течение 20% времени мощность шума Рш(20) не должна
превышать значения 10-875 «8750 лвт>
величина
Устойчивость работы тропосферных линий связи.
381
т»,
Из сравнения рассчитанных данных с нормами видно, что линия
удовлетворяет этим нормам.
Надо заметить, что если линия удовлетворяет нормам на устой-
чивость работы, то, как правило, она удовлетворяет нормам на уро-
вень шумов в каналах,-
ЛИТЕРАТУРА
1. Шур А. А. О частной корреляции сигналов при дальнем тро-
посферном распространении укв. Сборник трудов НИ'ИР, вып. 2(47),
1967.
2. Немировский А. С. О приеме со сложением сигналов раз-
несенных по. углу прихода при дальнем тропосферном распростра-
нении укв. — «Электросвязь», 1960, № 8.
3. Darins Surenian. «Experimentale Results of Angle Diversity
System .Tests». — IEEE Trans. Comm. Technol JuneJ965, vol.
Com.-13, JNb 2.
4. Дальнее тропосферное распространение ультракоротких радио-
волн. Под ред. Б. А. Введенского, М. А. Колосов а и др.
М., «Советское радио», 1965.
5. Ш у р А. А. Влияние Земли на корреляцию сигналов при прост-
ранственно-разнесенном приеме ультракоротких волн. — «Электро-
связь», 1968, № 11.
6. Гусятинский И. А., Немировский А. С. и др. Дальняя
тропосферная радиосвязь. М., «Связь», 1968.
7. Ш у р А. А. Прогноз помех, обусловленных дальним тропосфер-
ным распространением укв. — «Электросвязь», 1969, № 4.
8. Лекции по теории техники связи. М., «Мир», 1964.
9. Калинин А. И., Тараканова Т. Г, Троицкий В. Н.,
Шур А. А. Расчет устойчивости работы тропосферных -радиорелей-
ных линий и уровня шумов в телефонных каналах. — «Электросвязь»,
1969, № 9.
10. Отчет 233-1. МККР, Осло, 1966.
11. Бородич С. В., М и н а ш и н В. П., СоколовА. В. Радио-
релейная связь. М., Связьиздат, 1960.
12. Мерка дер Л. П. Расчет мощности нелинейных переходных
помех в линиях связи. — «Радиотехника», 1968, № 3.
13. Бородич С. В. Статистический расчет нелинейных перехо-
дов, вызванных отражениями в антенных фидерах многоканальных
радиорелейных систем. — «Электросвязь», 1963, №№ 8, 9.
14. Гусятинский И. А., Р ы с к и н Э. Я. Теоретическое и экс-
периментальное исследование мощности переходных помех при мно-
голучевом приеме. — «Электросвязь», 1962, № 2.
15. Калинин А. И. Расчет трасс радиорелейных линий. М.,
Связьиздат, 1964.
16. Lawrence F. Fenton. «The Sum of Log-Normal Proba-
bility Distributions in Scatter Transmission Systems». — IRE Trans,
on Commun. Systems vol. CS-8 No 1, March 1960.
17. Калинин А. И. О статистическом распределении мощности
тепловых Шумов в каналах црапосферных радиорелейных линий.
* Электросвязь», 1969, № 3.
ГЛАВА ОДИННАДЦАТАЯ
АППАРАТУРА ТРОПОСФЕРНЫХ РРЛ
11.1. ПЕРЕДАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
Передатчики тропосферных РРЛ отличаются от передатчиков
линий прямой видимости тем, что они обеспечивают значительные
мощности в диапазонах сантиметровых и дециметровых волн. Не-
обходимая мощность передатчика зависит от длины участка, раз-
меров антенн, чувствительности приемников, объема и типа пере-
даваемой информации. На коротких участках обычно применяют
передатчики мощностью 1—3 кет, на более длинных—10, 50, а
иногда и 75 кет.
Типовая структурная схема передатчика. Передатчик состоит
(рис. 14.1) из возбудителя и мощного усилителя. Модулирующее
напряжение от аппаратуры уплотнения или коммутационного обо-
Рис. 11.1. Типовая структурная схема передатчика тропосферных линий
рудования поступает на генератор частотно модулированных' коле-
баний (ЧМГ), который работает на промежуточной частоте (обычно
70 Мгц). Полученные колебания усиливаются в УПЧ и подаются
на высокочастотный смеситель (См). На этот же смеситель пода-
ются колебания высокой частоты, получающиеся с помощью умно-
жения частоты кварцевого генератора (КГ) в умножителе частоты
(Умн). Для получения высокой стабильности частоты передаю-
щего устройства в ЧМГ применяются специальные меры по стаби-
лизации средней частоты. Стабильность высокочастотных колеба-
ний высока, так как относительная нестабильность частоты кварце-
вого генератора составляет (14-5) • 10“"**
Аппаратура тропосферных РРЛ
В схеме используется смешение на высоком уровне. Так как
для раскачки мощного усилительного клистрона требуется сравни-
тельно большая мощность, то полученные после смесителя колеба-
ния высокой частоты усиливаются в УВЧ. Затем через фильтр бо-
ковой полосы (Ф), который выделяет нижнюю или верхнюю боко-
вую .полосу, ферритовый вентиль (ФВ), необходимый для согласо-
вания выхода УВЧ и. входи ого контура клистрона, и через направ-
ленный ответвитель (НО), предназначенный для измерительных це-
лей, подаются на мощный клистронный усилитель (МУ).
С выхода клистроиного усилителя через .мощный ферритовый .вен-
тиль (МФВ), необходимый для согласования выхода к лиотропного
усилителя с антенно-волноводным трактам, и фильтр гармоник
(ФГ), защищающий другие радиосредства от помех со стороны
данного передатчика, высокочастотная энергия по волноводу посту-
пает в антенну. Направленный ответвитель и здесь служит для из-
мерения полезной мощности, а также для защиты клистрона. При
нарушении согласования в фидере может произойти пробой. .В ре-
зультате возникает дуга на выходе клистрона, что может привести
к его гибели. В этом случае срабатывает система защиты, дейст-
вующая от отраженной волны. Эта система снимает высокое на-
пряжение с клистрона, предотвращая его гибель.
Структурная схема передатчика для частотного разнесения.' Для
тропосферных систем с частотным разнесением принимаемых сигна-
лов-при сдвоенном приеме или с частотным и пространственным раз-
несением при счетверенном приеме применяется передающее устрой-
ство, состоящее из двух одинаковых передатчиков, работающих на
разных частотах (частотное разнесение), но имеющих общий моду-
лятор. Структурная схема такого устройства изображена на рис. 11.2.
Рис. 11.2. Структурная схема передатчика для счетверенного приема
Каждый из двух передатчиков работает на свою антенну, имеет
общие задающий генератор (ЗГ) и модулятор (ЧМГ) и обеспечи-
вает выходную мощность высокочастотных колебаний порядка 1 —
384
Глава 11
3 кет в полосе .пропускания частот от 5 до 7 Мгц. Пере датчик со-
стоит из возбудителя и мощного клистронного усилителя.
В передающее устройство также входят широкополосные (ФШ)
и узкополосные (ФУ) фильтры частот, фильтры гармоник (ФГ), фер-
ритовые .вентили (ФВ) и элементы для контроля осно-вных парамет-
ров и характеристик: измерители мощности (ИМ), волноводные
нагрузки (ВН). Колебания задающего генератора через переклю-
чающее устройство (УП) поступают на отдельные умножители ча-
стоты (У мн) каждого передатчика. С выхода умножителя высоко-
частотные колебания поступают на смеситель (См). Сюда же с вы-
хода модулятора (ЧМГ) через переключающее устройство (УП) по-
ступает сигнал промежуточной частоты 70 Мгц.
Разнос между частотами передатчиков достигается путем выде-
ления с помощью специальных фильтров (ФШ) верхней и нижней
боковых частот. Так как промежуточная частота равна 70 Мгц, то
боковые частоты, выделенные на выходе каждого смесителя, (будут
разнесены на 140 Мгц.
Для обеспечения надежности работы передающего устройства
общие элементы схемы (кварцевые генераторы и модуляторы)
имеют горячий резерв. Специальные переключающие устройства СУП)
в случае неисправности кварцевого генератора или модулятора ав-
томатически .переключают неисправные комплекты на резервные. Для
повышения надежности системы может быть предусмотрена парал-
лельная работа двух модуляторов без переключения. Иногда в
сдвоенных передатчиках подобного типа применяются два кварце-
вых генератора (отдельный для каждой половины устройства).
Обе половины передающего устройства через разделительный
фильтр работают: а) на один облучатель антенны при угловом раз-
носе принимаемых сигналов, б) на отдельную антенну при прост-
ранственном разнесении сигналов.
Для повышения надежности всей системы каждая половина пе-
редающего устройства питается от двух независимых электросетей
или от двух автономных электростанций.
Мощный клистронный усилитель. Основой передающего устрой-
ства служит мощный усилитель — многорезоншторный клистрон, ко-
торый имеет очень большой коэффициент усиления. Обычно на
тропосферных линиях связи применяют четырехрезонаторные про-
лет н ые клистр он ы.
Клистроны в схеме мощного усилителя имеют наибольшее уси-
ление, когда все контуры настроены на одну частоту. При необхо-
димости получения широкой полосы .пропускания производятся вза-
имная расстройка контуров или введение в них дополнительного
затухания, что, естественно, уменьшает выходную высокочастотную
мощность. В отечественной тропосферной аппаратуре, главным об-
разом, применяются клистроны типа КУ-308. Эти клистроны рабо-
тают с принудительным водяным охлаждением коллектора и резо-
наторов. Для их охлаждения требуется около 20 л в минуту при
давлении порядка 1—1,5 атм. Для фокусировки луча применяется
одна фокусирующая катушка с равномерной намоткой по всей
длине разонаторного узла. Ускоряющее напряжение на коллек-
торе — 9 кв, коэффициент усиления — 40 дб, коэффициент полезного
действия —порядка 30—35%. Иногда в аппаратуре тропосферных
Аппаратура тропосферных РРЛ
385
линий применяется клистрон типа КУ-001, который обеспечивает
выходную мощность до 10 кет. Этот клистрон значительно больших
размеров имеет магнитную фокусировку, состоящую из пяти кату-
шек, установленных равно мерно вдоль резонаторного узла клист-
рона.
Устройство пита-
I— ния фокусирующих
катушек
й ЙЗ ЙЗ и
Рис. 11.3 Схема каскада на мощном усилительном клистроне.
На рис. Н..З приведена схема каскада на мощном усилительном
клистроне. Для накала используется переменный ток. В устройстве
питания клистрона предусмотрена плавная регулировка напряжения
накала и, если необходима, стабилизация накала, а также включе-
ние газопоглотителя в клистронах большой мощности. Устройство
питания изолировано от земли. Напряжение и ток подогревателя
контролируются измерительными приборами. Фокусирующая система
питается от специального устройства питания.
Высокочастотная энергия, выделяемая в резонаторе, передается
в антенну, связанную через соответствующие согласующие элементы
с резонатором.
Кпд клистройного усилителя существенно зависит от настройки
предоконечного резонатора. В клистронах с четырьмя и более ре-
зонаторами предоконечный резонатор, нельзя настраивать в резо-
нанс на рабочую частоту, так как из-за отсутствия нагрузки в нем
будут возбуждаться высокочастотные колебания значительной ам-
плитуды. Большие напряжения в зазоре резонатора приведут к
пробоям и повреждению клистрона. Поэтому предоконечный резо-
натор обычно расстроен в сторону более высоких частот относи-
тельно средней частоты усиливаемой полосы.
На рис. 11.4 изображена1 зависимость кпд и выходной мощности
от иаоряжения на коллекторе для клистрона КУ-308.
13—339
386
Глава 11
Рис. 11.4. Характеристики клистрона:
а) зависимость выходной мощности клистрона от подводимой к нему мощно-
сти возбуждения, б) зависимость выходной мощности и кпд клистрона от
напряжения на коллекторе
11.2. МАЛОШУМЯЩИЕ УСИЛИТЕЛИ ВЫСОКОЙ
ЧАСТОТЫ
Для увеличения чувствительности приемных устройств тропо-
сферных РРЛ применяются параметрические усилители, обладаю-
щие малым уровнем собственных шумов. Параметрический усили-
тель представляет собой устройство, в котором используется пере-
менный реактивный элемент. Энергия, за счет которой осущест-
вляется усиление, поступает от внешнего источника и изменяет энер-
гоемкий параметр реактивного элемента.
Основным элементом параметрических усилителей тропосферных
РРЛ является параметрический диод, обладающий свойством нели-
нейной емкости и изменяющий свое реактивное сопротивление за
счет внешних источников энергии. Так как чисто реактивные эле-
менты не обладают собственными шумами, то параметрические уси-
лители обеспечивают очень низкие уровни собственных шумов. Они
позволяют уменьшить коэффициент шума приемника до 1,5—2 еди-
ниц. Для накапливания энергии используется^ емкость р-я-перехода.
Изменение величины емкости осуществляется за счет подачи от
генератора накачки переменного напряжения, частота которого выше
частоты усиливаемого сигнала.
В аппаратуре тропосферных РРЛ применяются два типа пара-
метрических усилителей: двухконтурный усилитель-преобразователь
и двухконтурный регенеративный усилитель с циркулятором.
Параметрический усилитель-преобразователь. Этот усилитель при-
меняется в диапазоне 5004-2000 Мгц.
Типовая структурная схема параметрического усилителя-преоб-
разователя, нашедшего применение в аппаратуре тропосферных
РРЛ линий, показана на рис. ,11.5. Сигнал частоты fc через поло-
совой фильтр (ПФ) и ферритовый вентиль (ФВ) попадает на кон-
тур сигнальной частоты (КСЧ), связанный через нелинейную емкость
Аппаратура тропосферных РРЛ
387
параметрического диода (ПД) с контуром разностной частоты
(КРЧ). Одновременно на параметрический диод подаются колеба-
ния накачки частоты от генератора накачки (ГН) через ферри-
товый .вентиль, направленный ответвитель (НО) и полосовой фильтр
Рис. 11.5. Структурная схема параметрического усилителя-преобразователя
(ПФ). Усиленные колебания разностной частоты fp—fn—fc с кон-
тура разностных частот через фильтр (Ф) и ферритовый вентиль
(ФВ) попадает на смеситель (См1), в котором осуществляется
второе преобразование частоты fp в промежуточную частоту fnp.
На этот же смеситель пода-
ются колебания частоты ft со
смесителя сдвига (См2), где
частота накачки /н преобра-
зуется в частоту /ь сдвинутую
относительно fH на величину,
равную частоте кварцевого ге-
теродина fr, т. е. Л=/н—/г. При
таком преобразовании величи-
на промежуточной частоты за-
висит только от частоты сиг-
нала и частоты кварцевого ге-
теродина и не зависит от ча-
Рис. 11.6. Типовая структурная схе-
ма регенеративного усилителя с
циркулятором
стоты накачки.
Регенеративный усилитель с циркулятором. Схема усилителя
приведена на рис. 11.6. Здесь выходная энергия снимается не на
разностной частоте, а на частоте сигнала. ФС, ФН и ФР — соответ-
ственно фильтры сигнала частоты накачки и разностной частоты,
СК и РК—контуры сигнальной и разностных частот.
Описанные усилители имеют коэффициент усиления порядка
20—25. дб в диапазоне 1000 Мгц при ширине полосы пропускания
порядка 10—16 Мгц. При этом коэффициент шума составляет 1,5—
2 единицы (эффективная шумовая температура1) 250—300°К).
На более высоких частотах, например, в диапазоне 4—5 Ггц,
’) Эффективная шумовая температура Т связана с коэффициентом шу-
ма п выражением Т=Т0(п—1)г где Г»—абсолютная температура (^300°К).
13*
388
Глава 11
параметрические усилители обеспечивают коэффициент шума поряд-
ка 3 дб.
(Коэффициент шума приемника с параметрическим усилителем
еще больше снизится, если применить двухкаскадный параметриче-
ский усилитель или если применить охлаждение усилителя жидким
азотом. Однако дальнейшее понижение коэффициента шума (или
шумовой температуры) приемника нецелесообразно, поскольку оно
достигается сложным путем, а полученный выигрыш незначителен.
Даже в крайнем случае три понижении1 шумовой температуры при-
емника с 25,0°К до нуля выигрыш равен лишь 3 дб, поскольку соб-
ственная температура шумов антенны, надрав ленной на линию го-
ризонта, составляет 240—-250°К.
Параметрические диоды. В параметрических усилителях обычно
применяются два типа диодов: диоды с серебряным спаем и меза-
диоды. 'Полупроводниковыми материалами для них служат крем-
ний, германий, арсенид галлия и т. д. Основные характеристики и
параметры некоторых параметрических диодов приведены в
табл. 41.1.
Таблица 11.1
ТАБЛИЦА ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НЕКОТОРЫХ
ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ДИОДОВ
Наименование Диода Емкость диода Пост. Обратный ток Пробивное напряжение
С’пер т, нсек Z, мка %. ‘
1А401А 0,45—0,87 2,2 0,5 20
1А401Б 0,26—0,44 1,8 0,5 20
1А401В 0,12—0,33 1,7 0,5 20
1А402А <0,3 <1 ,2 <0,5 <15
1А402Б <0,16 <0,9 <0,5 <15
1А402В 0,13—0,3 <0,75 <0,5 <15 -
1А402Г <0,16 <0,75 <0,5 <15
1А404А <0,11 <0,85 <0,2 10-6-15
1А404Б 0,09—0,14 <0,85 <0,2 • 10-6-15
1А404В 0,11—0,16 <0,85 <0,2 10--15
1А404Г 0,13—0,23 <0,85 <0,2 10-6-15
1А404Д 0,17—0,28 <0,85 <0,2 Ю-т-15
1А404Е 0,22—0,36 , <0,85 <0,2 10-6-15
1А404Ж 0,30—0,45 <0,85 <0,2 10-6-15 1
Для эффективной работы параметрического диода на него надо
подать от генератора накачки мощность 10-5-100 мет. Для генера-
торов накачки параметрических усилителей используются отража-
тельные клистроны и магнетроны.
11.3. ТЕХНИКА РАЗНЕСЕННОГО ПРИЕМА
На тропосферных РРЛ в основном нашли применение методы
линейного объединения разнесенных сигналов, которые разделяются
на методы переключения и сложения [2, 3]. При использовании
таких методов сигнал на выходе А-кратного устройства объедине-
Аппаратура тропосферных РРЛ
389
ния 5L (t) определяется следующим соотношением:
N
$г(0 = £«Л(0. (11,1)
К—1
где SK(t) — сумма .полезного сигнала в к-й ветви разнесения и
аддитивного шума, действующего на входе ириемника
той же ветви;
ак — взвешивающий коэффициент, который в общем- случае
может зависеть от величины -сигнала или шума в к-й
или какой-либо другой ветви (разнесения.
Для методов переключения (автовыбор) характерно, что только
один из коэффициентов ак в любой момент времени -отличен от ну-
ля. 'Системы с автовыбором не нашли -широкого применения на тро-
посферных РРЛ по следующим причинам:
1. Всегда используется один из двух или нескольких приемни-
ков,.^ входе которого сигнал наибольший или превышает опреде-
ленный пороговый уровень. Другие приемники в это время отклю-
чены, хотя сигналы на их входах могут иметь значительную вели-
чину, что -обусловливает известный энергетический проигрыш.
2. Переключения на выходах приемников неизбежно -связаны
с нестационарными процессами, что приводит к появлению допол-
нительных искажений, особенно при передаче цифровой информации.
Теоретические исследования [2, 3] и практические работы во мно-
гих странах показали, что более выгодным является одновремен-
ное использование всех разнесенных сигналов -с их последующим
-сложением. При этом все коэффициенты ак в ф-ле (1-1.1) в -общем
-случае отличны от нуля.
На тропосферных РРЛ -в основном применяется линейное сло-
жение разнесенных -сигналов, заключающееся в том, что все сигна-
лы, поступающие от различных ветвей разнесения, складываются с
одинаковым «весом» независимо -от их -величины. При -этом
«1 = ^2, =ак.
Структурная схема линейного сложения дана на рис. 11.7. Рав-
ное усиление во всех ветвях разнесения до сложителя обеспечи-
вается введением параллельной автоматической регулировки уси-
Рис. 11.7. Структурная схема линейного сложения
14—339
390
Глава 11
ления (ПАРУ) для всех ветвей разнесения. (Различают ряд .методов
линейного сложения разнесенных сигналов, причем большую роль
играет место сложения. В зависимости от этого устройства сложе-
ния разделяют на: устройства сложения до детектора .(сложение
сигналов в трактах вч и пч); устройство сложения после детектора.
(Сравнение устройств сложения до и после детектора показы-
вает, что:
1) линейное сложение после ЧМ. детектора дает значительно
меньший выигрыш по сравнению со сложением до детектора;
2) линейное сложение до детектора улучшает отношение сиг-
нал/шум до прохождения смеси сигнал/шум через ЧМ детектор,
в котором при падении сигнала ниже порогового уровня имеют ме-
сто необратимые процессы ухудшения отношения сигнал/шум;
3) линейное .сложение до детектора значительно проще аппа-
ратурно по сравнению со 'сложением после детектора, менее чув-
ствительно к регулировкам, более устойчиво в работе;
4) при сложении до детектора нет значительных колебаний оста-
точного затухания, которые могут возникнуть при сложении после
детектора из-за возможных разрегулировок усиления по низкой
частоте в складываемых ветвях.
Опыт тропосферной связи показывает, что наиболее целесообраз-
но производить линейное сложение сигналов на промежуточной ча-
стоте. Однако это можно осуществить лишь в том .случае, если
складываемые сигналы имеют одинаковую фазу. В случае исполь-
зования сдвоенного приема с пространственным разнесением сигна-
лы в каждой ветви разнесения отличаются друг от друга по фазе
и из-за различия -трактов высокой и промежуточной частоты и
вследствие непрерывного изменения фазы сигналов при прохожде-
нии через тропосферу. Поэтому приемное устройство обязательно
имеет систему автоматической подстройки фазы (ФАП) сигналов,
приходящих на устройство сложения.
Структурная схема системы линейного сложения сигналов одной
частоты, принятых на две различные антенны, изображена на
рис. 11.8. Эта схема устройства для сдвоенного приема с линейным
сложением по промежуточной частоте использована - в отечественной
аппаратуре «Горизонт-М».
Здесь принятые двумя антеннами сигналы одной частоты /ч, но
с разными фазами поступают на входы соответствующих .приемни-
ков. После обычного преобразования в смесителях сигналы промежу-
точной частоты усиливаются и складываются в специальном каскаде
сложения (Сл). Напряжение гетеродина вырабатывается путем ум-
ножения частоты общего для обоих приемников кварцевого гене-
ратора (КГ) до необходимого значения. Так как кварцевый гене-
ратор общий, то сигналы промежуточной частоты могут отличаться
лишь по фазе. Принятые сигналы после УПЧ через ограничители
(Огр) подаются на фазовый детектор (ФД)> в котором вырабаты-
вается сигнал ошибки, воздействующий на фазовые модуляторы
(ФМ), включенные между кварцевым генератором и умножителями
(Умн). Изменения фазы, полученные в фазовых модуляторах, умно-
жаются в соответствующее число раз и переносятся на промежу-
точную частоту. Такое устройство обеспечивает высокую точность
фазирования принимаемых сигналов без дополнительных усилителей
Аппаратура тропосферных ррй
391
Рис 118 Структурная схема системы линейного сложения сигналов на про-
межуточной частоте
постоянного тока за 'Счет эффекта умножения фазовых отклонений.
Точность фазирования практически не зависит от стабильности ча-
стоты общего гетеродина.
Эффективность работы фазовой подстройки характеризуется коэф-
фициентом регулирования пли коэффициентом подстройки, равным
отношению первоначальной разности фаз 6(рн (при выключенной
ФАП) к остаточной разности фаз 6<р0 (при включенной ФАП), т. е.
Арег — 7 = 1 + | 5фд5фм| п,
Офо
где .5фД — крутизна характеристики фазового детектора,
Зфм — крутизна характеристики фазового модулятора,
п — коэффициент умножения частоты.
Линейность режима сложения обеспечивается применением па-
раллельной автоматической регулировки усиления .(ПАРУ) обоих
усилителей промежуточной частоты, благодаря которой оба прием-
ника в любой момент времени имеют одинаковое усиление, опре-
деляемое приемником с большим входным сигналом. При этом сум-
мируемые сигналы находятся в таком же соотношении, как и вход-
ные сигналы.
Описанная система сложения нашла широкое применение в прак-
тике тропосферной связи в силу своей сравнительной простоты и
14*
391
Глава 11
устойчивости в (работе. В .процессе екаплуаггации данная система
сложения не требует дополнительных регулировок.
Упрощенная структурная схема сложения сигналов после детек-
тора (сложение по групповым частотам) для сдвоенного приема
изображена на рис. 111.9. Такая схема применяется для объединения
Рис. 11.9. Упрощенная структурная схема сложения сигналов после детектора
сигналов, разнесенных или по пространству или по частоте. Здесь
сигналы с выходов двух частотных демодуляторов (ЧД) прием-
ников поступают на каскад сложения, состоящий из двух катодных
повторителей, с общей нагрузкой (рис. M.L0). Шумы, частоты ко-
торых лежат вне полосы сигнала, отфильтровываются полосовым
Рис. 11.10. Схема каскада сложения
Аппаратура тропосферных РРЛ
393
фильтром (ФШ), .включенным на выходе демодулятора каждого
приемника. Шумы эти усиливаются (УШ), детектируются \(Д) и
в виде напряжения смещения используются для регулирования сте-
пени усиления сигнала. Полезные сигналы затем 'складываются при
помощи двух катодных повторителей с общими катодами. Сигналы
складываются с «весом», пропорциональным отношению сигнал/шум
на выходах демодуляторов. Для получения линейного' соотношения
шумов в обоих трактах усилители шума охвачены одраллельной
автоматической регулировкой усиления .(ПАРУ). Если1 сигнал на
входе одного из приемников уменьшается, то шум на выходе соот-
ветствующего частотного демодулятора увеличивается, при этом
автоматически запирается га часть каскада сложения, через кото-
рую проходит сигнал этого приемника, т. е. уменьшается доля или
вес этого сигнала в суммарном сигнале на выходе системы сло-
жения.
Структурная схема счетверенного приема с комбинированным
сложением. При многократном приеме чаще всего применяют ком-
бинацию обоих способов 'сложения. Например, при счетверенном
приеме разнесенных по пространству и частоте сигналов сначала
производят 'Сложение сигналов одной частоты, принятых на разные
антенны, в системе сложения до. детектора, а затем попарно сло-
женные ПО' .промежуточной частоте сигналы объединяются в систе-
ме линейного сложения после детектора.
Структурная схема приемного устройства для этого случая изоб-
ражена на рис. 1.1.'Ы. Сигналы двух частот ifi и /г от двух разне-
.Рис 11.11. Структурная схема счетверенного приема с комбинированным
сложением
сенных по пространству антенн поступают через разделительные
фильтры (РФ) на .входы соответствующих приемников. Далее про-
изводится сложение сигналов одинаковых частот в системе сло-
жения (Сл1) по промежуточной частоте и последующее их попар-
ное объединение в системе сложения по групповым частотам Сл2.
При счетверенном приеме сигналов отличающихся частот при-
394
Глава 11
(меняют систему сложения всех четырех сигналов в тракте (проме-
жуточной частоты. (Структурная схема такой системы сложения да-
на на рис. 11.«12. Здесь, как и в предыдущем случае, сначала про-
Рис. 11.12. Структурная схема счетверенного приема с использованием фазовой
автоподстройки частоты
изводится попарное сложение сигналов одинаковых частот в каска-
дах сложения (Сл). Затем попарно сложенные сигналы объеди-
няются в устройстве сложения с фазовой автоподстройкой частоты.
Необходимость применения подстройки частоты вызвана тем, что
сложенные по. промежуточной частоте сигналы на выходах каскадов
сложения всегда будут отличаться друг от друга по частоте. Это
отличие объясняется неточностью изготовления и уходом частоты
кварцевых резонаторов задающих генераторов передатчиков и гете-
родинов приемников с изменением температурного режима.
Для осуществления «фазовой автоподстройки применяют второе
преобразование сложенных сигналов промежуточной частоты. Сло-
жение сигналов производится на второй промежуточной частоте,
т. е. до детектора. Для обеспечения синхронности и синфазности
складываемых сигналов напряжения этих сигналов одновременно
поступают на входы фазового детектора (ФД), который при рас-
хождении частот образует на выходе напряжение ошибки, воздей-
ствующее на один из гетеродинов плавного генератора (Плг), под-
страивая его частоту до тех пор, пока напряжение ошибки не ста-
нет равным нулю.
Описанные системы сложения имеют ряд существенных недо-
статков:
1. Эти системы трудно применить при .Многократном разнесении
приема, так как в этом случае необходимо подстраивать и склады-
вать сигналы сначала попарно, а затем' пары между собой.
2. Система фазовой автоподстройки частоты, используемая при
счетверенном приеме, имеет сравнительно малую полосу захваты-
вания (порядка 1004-200 кгц), и поэтому передатчики и гетероди-
Аппаратура тропосферных РРЛ
395
ны приемников должны иметь высокую стабильность, что практи-
чески трудно осуществить в диапазонах частот, выделенных для
тропосферных радиорелейных линий — 1000-^-4000 Мгц.
Система сложения с вычитанием девиации. Советскими инжене-
рами была предложена принципиально новая система додетектор-
ного сложения любого числа как угодно разнесенных сигналов. Эта
Рис. 11.13. Структурная схема устройства сложе-
ния по промежуточной частоте для счетверенного
приема
система не требует специальных устройств для подстройки частоты
и фазы складываемых колебаний. Структурная схема такого устрой-
ства сложения для счетверенного приема изображена на рис. 11.13.
Частотномодулированные сигналы промежуточной частоты с вы-
ходов четырех широкополосных усилителей промежуточной часто-
ты поступают на входы четырех так называемых синхронизирующих
396
Глава 11
устройств, каждое из которых состоит из двух смесителей — основ-
ного \(ОС) и вспомогательного (ВС)—и общего опорного генера-
тора (ОГ). Принцип действия системы сложения состоит в следую-
щем. Взаимодействие колебаний промежуточной частоты и общего
опорного генератора на выходах вспомогательных смесителей обра-
зуют колебания гетеродинных частот:
fn = /оп + /пр!,
/г2 — /оп + /пр2,
f гз = /оп + /прз,
/г4 — /оп + /пр4‘.
В результате взаимодействия этих колебаний и сигналов первой
промежуточной частоты в основных смесителях образуются частоты
второй промежуточной частоты:
/гпр1 — fn /npi = /оп + /npi /npi — font
/гпр2 == /г2 /пр2 = /оп + /пр2 /Пр2 = /оп ,
/гпрз = /гз — /прз — /оп + /прз — /прз = /оп,
/гпр2 = /г4 /пр4 == /оп 4“ /пр4 /пр4 = /оп-
Из последних выражений видно, что частоты сигналов на вы-
ходах всех четырех синхронизирующих устройств определяются ча-
стотой общего опорного' генератора и не зависят от частот на вхо-
дах. Таким образом, обеспечивается синхронность складываемых ко-
лебаний в данной системе.
Фазы сигналов на выходах обоих основных смесителей отлича-
ются на величину
Д<р = (2л /пр4 2л /пр1)
Таким образом, синфазность 'Складываемых колебаний обеспечи-
вается правильным выбором времени задержки т3, которое обычно
мало и поэтому даже при значите льном расхождении промежу-
точных частот /npi и /пр4 (до 1 Мгц) получается разность фаз
сигналов (2л/пр4—2л/npi) т3 <С2л.
Поэтому сигналы второй промежуточной частоты могут быть
сложены в каскаде сложения'. Сложенный сигнал ограничивается
и поступает на вход фазового демодулятора (ФД).
\В работе [4] показано, что на выходе системы 'Сложения сиг-
нал имеет фазовую модуляцию.
Причем девиация частоты оказывается .пропорциональной моду-
лирующей частоте, а индекс модуляции
М == Д®/п^з,
где Дсот — первоначальная девиация ЧМ сигнала. М постоянен для
любой модулирующей частоты Q. Таким образом получаются оди-
наковые фазовые отклонения для всех модулирующих частот и,
следовательно, сигнал имеет фазовую модуляцию.
Аппаратура тропосферных РРЛ
397
11.4. УСТРОЙСТВА ДЛЯ УМЕНЬШЕНИЯ ПОРОГОВОГО
УРОВНЯ ЧМ ПРИЕМНИКА
В приемнике ЧМ сигналов имеет место 'явление •«порога ЧМ»,
которое проявляется как резкое увеличение шумов на выходе ча-
стотного детектора при уменьшении отношения сигнал/шум на его
входе ниже определенного уровня.
Графически зависимость отношения си гнал/шум на выходе ча-
стотного детектора от отношения сигнал/шум на его входе или
пороговая кривая прием-
ника показана на рис. 11.14.
Эта кривая соответствует
обычному стандартному ЧМ
приемнику.
Пороговую точку Л обыч-
но определяют как точку, в
которой отношение сиг-
нал/шум на выходе частот-
ного детектора отличается
от линейной зависимости
сигнал/шум на его входе
на 1 дб. В послепороговой
области шумы не только
сильно увеличиваются., но и
резко меняют СВОЙ харак- рис п.и. Пороговая кривая стандартного
тер — вместо гладких ста- чм демодулятора
новятся импульсными, что
значительно увеличивает их мешающее действие при передаче,
например, многоканальной телефонии.
(Кроме того, на выходе частотного детектора наблюдается по-
давление шумом полезного сигнала, что еще более усугубляет по-
роговый эффект. Таким образом, уменьшение сигнала ниже поро-
гового уровня может привести к полному перерыву связи. Поэтому
снижение порогового уровня ЧМ .приемника имеет первостепенное
значение для тропосферных линий связи, на которых сигнал пре-
терпевает глубокие замирания.
Пороговое значение входного сигнала составляет
Рспор = (8 4- 12) Рш = (8 4- 12) ЬТД f,
& — постоянная Больцмана,
Т — эффективная шумовая температура приемника, град,
Рт —'..мощность шумов, приведенная ко входу приемника, вт,
— ширина полосы пропускания ЧМ приемника, гц.
Наиболее простым способом уменьшения .порогового уровня ЧМ
приемника является уменьшение полосы тракта, однако, до опреде-
ленной величины.
В настоящее время уже разработано большое количество
устройств для понижения порогового уровня ЧМ приемника'; их
можно разделить на две основные группы:
>1. Так называемые .«следящие системы», к которым относятся
устройства с обратной связью по частоте (ОСЧ), следящий фильтр,
следящий гетеродин и т. п. В этих устройствах полоса по шраме-
398
Глава 11
жуточной частоте значительно сужена по сравнению с полосой про-
пускания обычного ЧМ приемника. Соответственно с помощью
обратной связи здесь уменьшаются девиация частоты полезного сиг-
нала и, следовательно, ширина его спектра. В результате в такой
системе уменьшается мощность шумов без потери мощности сиг-
нала и тем самым понижается пороговый уровень приемника.
<2. В этой группе устройств используется увеличение энергии
полезного сигнала за счет местного генератора. При этом наряду
с частотным детектированием применяется и фазовое, а для умень-
шения искажений принимаемого сообщения, которые при этом воз-
никают, вводится обратная связь по частоте.
Одним из методов уменьшения порога ЧМ является применение
обратной связи по частоте. Он позволяет сохранить существующий
выигрыш ЧМ и значительно улучшить пороговые свойства приме-
нения.
С развитием тропосферной и космической связи метод обратной
связи по частоте (ОСЧ) стал одним из наиболее распространенных.
Структурная схема приемника с ОСЧ. Напряжение с выхода ЧД
(рис. 1-1.15) подается на частотный модулятор таким образом, что
Рис. 11.15. Структурная схема приемника с ОСЧ
мгновенная частота гетеродина начинает следить за мгновенной
частотой сигнала. В результате взаимодействия двух ЧМ сигналов
в смесителе образуется сигнал промежуточной частоты с девиа-
цией, равной разности девиаций этих сигналов. Таким образом, ве-
личина результируюшей девиации по .промежуточной частоте за-
висит от девиации частоты гетеродина, которая, в свою очередь,
зависит от глубины обратной связи.
Минимальная полоса частот, занимаемая ЧМ сигналом по пч,
составляет 2F, где F— высшая частота модулирующего сигнала.
Это имеет место при малом индексе модуляции (практически при
т^С0,5). Полоса частот на входе приемника, при большом индексе
модуляции
Af==2(.*Tz+ 1)F.
При этом максимальная глубина обратной связи, которая может
быть введена в ЧМ приемник, равна 2т,' а индекс модуляции по пч
падает до 0.5. Тогда полосу пропускания узкополосного УПЧ можно
будет довести до 2F, т. е. уменьшить в (т+1) раз. Во столько
же раз можно снизить пороговый уровень приемника, Однако' на
Аппаратура тропосферных РРЛ
399
•практике такого выигрыша реализовать не удается. Это объяс-
няется двумя основными причинами [4]:
1. 'Отрицательная обратная связь (ОСЧ) .всегда расширяет
эквивалентную полосу прямого тракта, что приводит к расширению
эквивалентной полосы узкополосного УПЧ и, следовательно, к по-
тере выигрыша в пороговом уровне.
2. На ЧМ гетеродин приемника вместе с нч сигналом подается
выхода частотного детектора. Этот шум, взаимодействуя
шум с
с входным шумом, образует до-
полнительные компоненты, кото-
рые увеличивают общую мощность
шума на входе частотного детек-
тора. Увеличение мощности шума
•под действием обратной связи вы-
зывает так называемый собствен-
ный порог системы -ОСЧ — порог
обратной связи.
Возниковение порога обрат-
ной связи ограничивает макси-
мальную глубину обратной связи.
Поэтому на практике в приемни-
ке с ОСЧ глубина обратной связи
берется меньше 2 т. Из сравне-
ния пороговых кривых для стан-
Рис. 11.16 Пороговые характери-
стики стандартного демодулятора
и демодулятора с ОСЧ
дартного демодулятора и демоду-
лятора с ОСЧ (рис. 11.16) видно, что приемник с ОСЧ имеет
меньший пороговый уровень. Выигрыш по пороговому уровню со-
ставляет разность между отношениями сигнал/шум в точках А и Б.
Однако на участке —Б происходит линейное нарастание шума
на выходе приемника с ОСЧ. Поэтому в системах с ОСЧ для по-
лучения высоких отношений сигнал/шум вблизи порога приме-
няется большая девиация частоты, чем в обычных системах.
Выигрыш по пороговому уровню, обеспечиваемый системой ОСЧ,
составляет 54-6 дб при глубине обратной связи 12 дб.
Структурная схема ЧМ приемника со следящим гетеродином.
На тропосферных РРЛ, как правило, используется разнесенный
прием1. При этом устройство для улучшения порогового уровня дол-
жно быть включено до системы сложения, т. е. обратная связь
не должна охватывать каскады после блока сложения, Кроме того,
устройство не должно быть чувствительным к федингу входного
сигнала. Этим требованиям в полной мере отвечает следящий гете-
родин, целесообразность использования которого особенно очевидна
при сложении до частотного детектора (рис. 11.17). Это устройство
(на рисунке выделено пунктиром) состоит из трех смесителей,
узкополосного УПЧ и опорного кварцевого генератора. Следящий
гетеродин представляет собой регенеративное устройство. В про-
цессе работы частота сигнала на его выходе равна частоте на входе
fn. Часть 'энергии выходного сигнала подается на третий смеси-
тель, где в результате взаимодействия с сигналом опорного генера-
тора образуется сигнал с суммарной частотой Этот
сигнал одновременно поступает на 1 и 2-й смесители. В первом сме-
сителе после взаимодействия с входным сигналам образуется раз-
400
Глава 11
^Следящий гетсродш^
Рис. 11.17. Структурная
схема приемника со следящим гетеродином
костная частота /Кв=/г—/п, во втором — в результате «вычитания
частот fr и /кв снова образуется сигнал с исходной частотой
/п =/г—/кв*
Предположим теперь, что частота входного сигнала изменяется
и составляет, например, /п+А/. Тогда частота сигнала на выходе
также равна /П + А/, следовательно, на выходе 3 смесителя частота
сигнала равна (/р + АД)—(7п+А/). Но в этом случае образуется
сигнал с разностной частотой /КВ=|(/Г+А/)—f/n+Af) и во 2-м сме-
сителе — сигнал с разностной частотой
(A* + Af)-fKB = fn + Af.
Таким образом, 'при любых изменениях частоты входного сигнала
на выходе первого смесителя, т. е. в узкополосном УПЧ, всегда
имеется сигнал с неизменной частотой /кв, равной частоте опорного
генератора. Это прежде всего обеспечивает -бесподспроечную рабо-
ту устройства, что дает возможность получить в его узкополосной
части сигнал с неизменной и высокостабильной частотой.
В процессе частотной модуляции, т. е. при быстр ом изменении
частоты, имеет место аналогичная картина, т. е. в 1-м смесителе
вычитаются девиации сигналов </п и /г, а во втором, где восстанав-
ливается уход частоты входного сигнала, восстанавливается и пер-
воначальная девиация. Однако при быстром изменении частоты
в '1-м смесителе все же не происходит полного вычитания девиа-
ций. Дело в том, что1 в прямом тракте устройства всегда имеет
место запаздывание сигнала. Поэтому запаздывает и фаза модуля-
ции в сигнале с частотой |/г на входе 1-го' смесителя относительно
модуляции во входном сигнале. В результате в 1-м смесителе де-
виация уменьшается, хотя и очень сильно, но не до нуля. При
этом девиация уменьшается тем больше, чем ниже модулирующая
частота, так как для меньших частот имеет место меньший фазо-
вый сдвиг. Во втором смесителе для всех модулирующих частот
исходная девиация восстанавливается.
Из описания принципа работы видно', что следящий гетеродин —
это устройство с двухпетлевой обратной связью по частоте, причем
Afih^pafypa Т|эопйссйрных РРЛ
401
во внешней петле (первый смеситель) осуществляется отрицательная
обратная связь, а во 'внутренней (второй смеситель) —положи-
тельная. В результате получается, что все устройство относительно
входа и выхода вообще не охвачено связью с каким-либо знаком.
ЧМ приемник с регенерацией несущей. Этот приемник (рис. 11.18)
относится ко второй группе пороговых устройств. Если устройства
Антенна
Рис. II. 18. Структурная схема ЧМ приемника с регенерацией несущей
снижения порога первой группы были основаны на принципе сле-
дящего приема, т. е. связаны с уменьшением мощности шума на
входе ограничителя из-за уменьшения полосы пропускания тракта,
то здесь используется вторая возможность улучшения пороговых
свойств приемника ЧМ сигнал — регенерация (подкачка) несущей
ЧМ сигнала, или метод синхронного приема. Напряжение от мест-
ного генератора подкачки вводится в тракт промежуточной частоты
до ограничителя, а его частота и фаза подстраиваются с помощью
системы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ) до совпадения
с несущей принимаемого сигнала.
Для пояснения принципа действия .приемника с регенерацией
несущей будем считать:
1) напряжение подкачки строго синхронно и синфазнО' с напря-
жением несущей ЧМ сигнала и совершен,но свободно от помех
(строго синусоидально),
2) напряжение подкачки во много раз больше несущей ЧМ сиг-
нала,
3) полезная частотная модуляция сигнала имеет индекс ме-
нее л/2.
Тогда весь процесс подкачки представляется с помощью вектор-
ной диаграммы рис. 14.19.
Очевидно, что введение подкачки уменьшает индекс модуляции
в число раз, равное отношению
ф ^под .
~7 = а = -~— ПРИ
Ф
где ^/под — напряжение подкачки,
0с — напряжение сигнала.
402
Глава Н
(Во столько же раз уменьшаются напряжения на выходе и шум
в подпороговой области, так что в noAinopioroBoft области отноше-
ние сипнал/шум не нарушится.
При наличии подкачки для возникновения порогового эффекта
понадобится увеличение напряжения шума во столько раз, во сколь-
ко напряжение несущей увеличилось вследствие введения подкачки?
г. е. <(в 1 +а) раз.
ма для процесса подкачки
Рис. 11.20. Векторная диаграмма
ФД при наличии помех
Рис. 11.19. Векторная диаграм-
Одним из условий использования устройств с регенерацией не-
сущей является малая величина индекса .модуляции. Это обеспечи-
вается применением ОСЧ. Известно, что детектирование с исполь-
зованием опорного напряжения является беспороговым. Однако)
в данном ^случае источник опорного напряжения подвержен внеш-
нему влиянию, так как система ФАПЧ не может работать при;
любом отношении сигнал/шум на ее входе. Это приводит к нару-
шению синфазности напряжений, -а следовательно, и к нарушению)-
процесса выделения полезного сигнала. Поэтому выигрыш по поро-
говому уровню в данной системе не беспределен и на практике огра-
ничивается величиной порядка 10—13 дб. Наличие опорного напря-
жения на самом ФД исключает необходимость подкачки сигнала:
ЧМГ. Перемещение порога при ортогональной подкачке демон-
стрируется с помощью векторной диаграммы ФД (рис. 11.20),.где*
E(\t) — огибающая помех.
Другой вариант описанной выше системы изображен на
рис. 111,21. Здесь для детектирования ЧМ сигнала используется си-
стема ФАПЧ. Причем напряжение о г опорного генератора вводится
не синфазно, а ортогонально с несущей ЧМ сигнала.
К преимуществам синхронно-фазового детектирования следует
отнести также отсутствие выбросов шума при работе в пороговой
области, т. е. характер шума на выходе фазового детектора не
изменяется при любых отношениях с лнал/шум на его. входе.
11.5. АНТЕННЫ
Конструкция антенн. Антенны тропосферных РРЛ должны удо,вг-
летворять всем требованиям, предъявляемым к антеннам РРЛ пря-
Аппаратура тропосферных РРЛ
403
Антенна
Рис. 11 21 Структурная схема приемника с фазовым детектированием
мой видимости. Специфическим требованием является необходимость
существенного уменьшения уровня излучения боковыми лепестками
ио всем направлениям в горизонтальной плоскости. Это требование
важно для устранения вредного влияния излучения на персонал,
.находящийся в зоне работы станции.
Конструктивно антенны выполняются в виде осесимметричных
или осенесимметричных параболоидов (рис. 11.22). Осесимметрич-
Рис. 11.22 Параболические антенны тропосферных РРЛ:
а) осесимметричные, б) осенесимметричные
404
Слаеа 11
ные антенны 'могут быть выполнены по однозеркальной или двух*
зеркальной схемам.
В симметричных параболических антеннах облучатель и конст-
рукции крепления, располагаемые в поле электромагнитной волны,
отраженной от параболического рефлектора, рассеивают энергию,
что приводит к падению кнд и росту боковых лепестков. Недостат-
ком симметричной антенны является и то, что плоскость интенсив-
ного бокового излучения рупора-облучателя совпадает с плоскостью
земли, что приводит к увеличению зоны вредности.
С другой стороны, симметричные антенны имеют определенные
преимущества на более высоких частотах, так как из-за конструктив-
ных особенностей обес-
печивается более точное
выполнение параболиче-
ского отражателя.
В антеннах с несим-
метричным отражателем
устр аняется влияние
волн, отраженных от по-
верхности зеркала, на
согласование об луч ателя
с питающим фидером,
что облегчает получение
высокого кбв в широкой
полосе частот. Достоин-
ством этой антенны яв-
ляется также то, что
плоскость интенсивного
излучения рупора не сов-
падает с плоскостью
земли, что уменьшает зо-
Рис. 11.23. Общий вид рупорного облучателя
ну вредности.
На тропосферных РРЛ в диапазоне 1000 Мгц применяются ан-
тенны с несимметричным параболическим отражателем с размера-
ми раскрыва 20X20 м и 30X30 М. Для устранения влияния рельефа
местности и леса нижний край антенны обычно поднимается на вы-
соту до 20 м.
Облучателем антенн является пирамидальный рупор (рис. 11.23),
возбуждаемый квадратным волноводом на волне Лю, что обеспечи-
вает излучение и прием на волнах с взаимно перпендикулярной
поляризацией поля. Размеры рупора выбраны так,, чтобы ширина
диаграммы направленности по уровню 10 дб равнялась примерно
угловому размеру поверхности раскрыва антенны 20о. Длина рупора
'берется такой, чтобы фазовые искажения в его раскрыве не превы-
шали 45°. Антенна с раскрывом 20X20 ж2 возбуждается рупором с
квадратным раскрывом площадью 1 м2. Длина рупора — 3 м: Антен-
на с раскрывом 30X30 ж2 возбуждается рупором с квадратным рас-
крывом 0,64 м2, длина рупора — 2,4 м.
Рупорные облучатели герметичны. Раскрывы рупоров имеют ко-
сой срез, что устраняет влияние защитной крышки из пенопласта
на corniaсование с волноводом (наклонное падение). Оседание снега
и воды при наклонном положении крышки уменьшается.
Аппаратура тропосферных РРЛ
405
Поляризационные фильтры. Для возбуждения рупорных облуча-
телей антенн* применяются поляризационные фильтры, которые поз-
воляют использовать антенну одновременно для работы при гори-
зонтальной и вертикальной поляризации поля.
Два типа поляризационных фильтров показаны на рис. 11.24.
Фильтр на рис. Ы.24а состоит из волновода квадратного сечения
Рис. 11.24. Поляризационные фильтры
с двумя волноводами прямоугольного сечения, к которым присоеди-
няются передатчики и приемники. Приемная и передающая волны
имеют взаимно перпендикулярную поляризацию поля. Сетка обес-
печивает направление энергии в волноводе от передатчика в сто-
рону антенны.
'Фильтр на рис. lil.246 также состоит из волновода квадратного
сечения, но возбуждается двумя взаимно перпендикулярными вибра-
406
Глава 11
торами. Этот тип фильтра 'применяется при коаксиальных фидерах.
Кабели от -передатчика и приемника присоединяются вибраторам
с помощью коаксиальных
разъемов. 'Вибратор 1
возбуждает .в волноводе
волну с вертикальной по-
ляризацией поля, вибра-
тор 2—с горизонталь-
ной поляризацией поля.
Для получения боль-
шого переходного зату-
хания между приемни-
ком и передатчиком не-
обходимо, чтобы в вол-
новоде квадратного сече-
ния не было кросс-поля-
ризации поля, т. е. не воз-
никала составляющая,
перпендикулярная основ-
ной составляющей поля.
Для этого необходимо,
чтобы углы квадратного
волновода были равны
90° . Приемный и пере-
дающий вибраторы так-
же должны быть строго
перпендикулярны.
Электрические пара-
метры антенн. На рис.
11.25 показаны диаграм-
мы направленности ан-
и рупора облучателя. Ко-
Рис. 11.25. Диаграммы направленности ан-
тенны размером 20x20 м и рупорного об-
лучателя (/=980 Мгц)
тенны с площадью раскрыва 20X20 м2
эффициент усиления антенны в диапазоне 700-4-1(000 Мгц изменя-
ется в пределах 42,5-4-44,5 дб. Для диапазона 4000-4-6000 Мгц при-
меняются антенны с коэффициентами усиления 52-4-55 дб.
Фидеры. Фидеры на частотах до ЮОО Мгц при небольшой мощ-
ности передатчиков выполняются из коаксиальных кабелей, а при
мощности передатчиков свыше 3 кет— из волноводов прямоуголь-
ного сечения с волной Яю. В диапазоне 4000-4-6000 Мгц для фи-
деров применяются также волноводы прямо угольного сечения с
волной Ню.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кацман Ю. А. Вопросы теории многорезонаторных клистро-
нов. М., Связьмздат, 1968.
2. Гусятинский И. А., Немировский А. С., Соко-
лов А. В., Троицкий В. Н. Дальняя тропосферная радиосвязь.
М., «Связь», 1968.
3. Лекции по теории систем связи. Под редакцией Е. Д. Багдади.
Перевод с англ. М., «Мир», 1964.
4. Кантор Л. Я. Методы повышения помехозащищенности при-
ема ЧМ сигналов. М., «Связь», 1967,
ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ
ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ ТИПОВЫХ
РАДИОРЕЛЕЙНЫХ СИСТЕМ
12.1 РАДИОРЕЛЕЙНАЯ СИСТЕМА Р-60/120
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Радиорелейная система пипа Р-60/120 предназначена для орга-
низации многоканальной телефонной связи и передачи телевизион-
ных программ главным образом на линиях республиканского и об-
ластного значения.
Аппаратура Р-60/120 работает в диапазоне 16004-2000 Мгц по
четырехчастотному плану распределения частот.
В качестве антенны применяется перископическая антенная си-
стема (основной вариант). В отдельных случаях применяются па-
раболические антенны.
На линии, оборудованной аппаратурой типа Р-60/120, можно ор-
ганизовать три высокочастотных ствола.
Типовая комплектация рассчитана на построение линии с одним
симплексным реверсируемым телевизионным стволом и двумя ду-
плексными телефонными стволами. Возможны и другие сочетания
стволов. В системе Р-60/120 нет отдельного ствола служебной связи.
Таблица 12.1
КОМПЛЕКТОВКА ^ОБОРУДОВАНИЯ СТАНЦИЙ РАДИОРЕЛЕЙНОЙ
ЛИНИИ НА АППАРАТУРЕ Р-60/120
Комплект для станции типа
ТИП оборудования Оконечная Главная Промежуточная
1ТФ 1ТФ+ 1ТВ 2ТФ+ 1ТВ 1ТФ 1ТФ+ 1ТВ 2ТФ+ 1ТВ 1ТФ 1ТФ+ 1ТВ 2ТФ+ 1ТВ
Стойка вч ОС 2 4 6 4 4 8 __
Стойка вч ПС — —- 2 2 4 6 10
Стойка нч ОС 1 1 1 1 1 1 — — —
Стойка нч ПС — — — —— — 1 1 1
Стойка автом. ОС 1 1 1 1 1 1 — —
Стойка автом. ПС — — 1 1 1
Антенна 1 1 1 2 2 2 2 2 2
Разделит, фильтр 2 2 4 4 — 4 4
Антен, перек- люч. 2 4 6 4 8 12 4 8 12
408
Глава 12
Рис. 12.1. Стойка вч промежуточной
станции Р-60/120
Рис. 12.2. Стойка нч про-
межуточной станции
Р-60/120
Телефонные стволы системы могут уплотняться либо 60 телефон-
ными каналами в -спектре частот 124-252 кгц с помощью аппаратуры
уплотнения типа К-60, либо 120 телефонными каналами, занимаю-
щими спектр частот 124-252 кгц и 3112-4-6512 кгц.
'Кроме того, по телефонному стволу передаются сигналы служеб-
ного канала в полосе частот от 300 гц до 2800 гц, сигналы системы
телеобслуживания в полосе частот 3,3-4-15,9 кгц и сигналы канала
звукового -сопровождения телевидения в полосе частот 2754-290 кгц.
Телевизионный ствол системы обеспечивает образование видео-
сигнала с полосой частот 25 ац4-6 Мгц.
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 409
Качественные показатели телефонного
ствола удовлетворяют нормам МККР для
линии протяженностью 2500 км. Качествен-
ные показатели телевизионного канала при
протяженности линии £00—1-000 км соот-
ветствуют нормам Л4ККР для гипотетиче-
ской эталонной цепи протяженностью
-2500 км.
В системе IP-60/4 2-0 применяется постан-
ционная система резервирования -приемо-
передающей аппаратуры. Используются
два вида высокочастотных приемо-передаю-
щих стоек: стойка .высокой частоты око-
нечной станции и стойка высокой частоты
промежуточной станции.
Перечень основного оборудования и его
комплектации для станций различного типа
приведен в табл. 12.1.
На рис. 12Л—'1.2.3 показан внешний
вид стоек, .входящих -в комплект аппара-
туры Р-60/120.
Основные параметры аппаратуры, необ-
ходимые для расчета линий, приведены в
разд. 12.7.
СТОИКА ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ
ОКОНЕЧНОЙ станции
Структурная схема стойки приведена на
рис. 12.4.
Передающая часть стойки включает в
себя частотный модулятор и передатчик.
Частотная модуляция осуществляется в ге-
нераторе с реактивной лампой (ЧМ), рабо-
тающем на частоте 70 Мгц. Сигнал, полу-
Рис. 12.3. Стойка авто-
матики промежуточной
станции Р-60/120
ченный в модуляторе, усиливается в уси-
лителе промежуточной частоты передатчика
(УПЧз) и подается на смеситель передат-
чика ifCMnepj, работающий на металлокера-
мическом триоде. На смеситель также подается сигнал от гетеродина
передатчика (Г), Гетеро дин работает также на металлокерамиче-
ском триоде. Для стабилизации частоты гетеродина -служит система
автоматической подстройки частоты (АПЧ) по свч дискриминатору.
Система автоподстройки, помимо свч дискриминатора, включает в
себя усилитель постоянного тока и систем^ пеле, управляющих ра-
ботой электродвигателя (ЭД). Электродвигатель связан с элемен-
том подстройки частоты гетеродина. С выхода смесителя (Сл1Пер)
свч сигнал через фильтр боковой полосы (ФБП) поступает в систе-
му разделительных фильтров (РФ) и далее в антенну. Для контроля
исправности работы передатчика в схему введен индикатор мощ-
ности (ИМ).
410
Глава 12
Приемная часть
Рис 12 1. Структурная схема стойки вч оконечной станции аппаратуры
типа Р-60/120
Приемная часть стойки включает в себя приемник супергетеро-
динного типа, частотный демодулятор и групповой или видеоуси-
литель.
Сигнал, .принятый антенной, через разделительный фильтр посту-
пает на вход полосового фильтра (ПФ), за которым следует сме-
ситель приемника (Смпр).
|Гетеродинный сигнал для смесителя приемника поступает от
клистронного генератора (Г), снабженного системой автоматической
подстройки частоты (АПЧ) по принимаемому Сигналу. В систему
АПЧ входят усилитель постоянного тока, система реле и электро-
двигатель, связанный с элементом контура гетеродина, изменяющим
его частоту. Сигнал промежуточной частоты, получаемый на выходе
смесителя, усиливается двумя усилителями промежуточной частоты
(У/7Ч1 и УПЧД, Каскады УПЧг охвачены системой автоматической
регулировки усиления (АРУ). С выхода УПЧ2 сигнал промежуточ-
ной частоты поступает на амплитудный ограничитель и частотный
демодулятор (ЧД). Демодулированный сигнал поступает далее либо
на групповой усилитель (ГУ) (при работе стойки в телефонном ре-
жиме), либо на видеоусилитель (ВУ) (при работе стойки в телеви-
зионном режиме).
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 411
СТОИКА ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТАНЦИИ
Структурная схема стойки приведена на рис. 12.5. Приемопере-
датчик работает по схеме с общим гетеродином без демодуляции
сигнала на промежуточной частоте. Передатчик стойки содержит те
же элементы, что и передатчик стойки оконечной станции, за ис-
ключением модулятора. Основной тракт приемника также совпадает
Рис. 12.5. Структурная схема стойки высокой частоты промежуточной станции
аппаратуры типа Р-60/120
с трактом приемника оконечной станции. Сигнал с выхода УПЧ2
приемника поступает на ограничитель и далее на УПЧ3 передатчика.
Одновременно с выхода УПЧ2 сигнал промежуточной частоты пос-
тупает на частотный детектор*. Эта цепь используется для выде-
ления служебных сигналов и сигнала звукового сопровождения
(при работе стойки в телефонном стволе) или для выделения ви-
деосигнала на промежуточной станции (при работе стойки в теле-
визионном стволе).
Сигнал гетеродина для смесителя приемника образуется в сме-
сителе сдвига (См). На смеситель- сдвига поступают сигналы от
основного гетеродина передатчика (Г) и от генератора сдвига,
имеющего частоту 213 Мгц. В генераторе сдвига предусмотрена воз-
можность частотной модуляции частоты 213 Мгц. Эта возможность
используется для введения сигналов служебной связи в телефонный
ствол на промежуточных станциях. Питание стоек осуществляется
от сети переменного тока частотой 50±3 гц с напряжением 220 в
'±2%. Мощность, потребляемая каждой стойкой высокой частоты,—
800 ва.
Основные технические показатели:
14*
коэффициент шума приемника
ширина полосы пропускания (на
уровне —3 дб)...................
выходная мощность передатчика .
промежуточная частота
пределы действия ’автоподстройки
частоты...............\
точность автоподстройки частоты
напряжение на входе приемника,
соответствующее режиму ограни-
чения ..........................
усиление антенны . ,
не более 30 ед.
120 Мгц
не менее 3 вт
70 Мгц
±5 Мгц
не хуже ±1200 кгц
200 мкв
30 дб
412
Глава 12
12.2, РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ ТИПА Р-600, Р-600М,
Р-6002М, ГТТ-4000/600 и Р-6002МВ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СИСТЕМАХ Р-600, Р-600М, Р-6002М
Эти системы предназначены для организации магистральных ра-
диорелейных линий, рассчитанных на передачу многоканальной те-
лефонии и телевидения.
Ann а ратую а этих радиорелейных систем работает в диапазоне
34004-3900 Мгц по двухчастотному плану распределения частот
(см. рис. 1.8). План частот позволяет организовать 6 широкополос-
ных стволов и два узкополосных ствола служебной связи.
Из указанного числа широкополосных и узкополосных стволов
образуются две типовые комплектации, из которых одна (на четных
номерах стволов) обычно используется на магистральных направ-
лениях, а вторая (на нечетных номерах стволов) — на ответвлениях
от магистральных линий.
В системах применяется поучастковое резервирование по схеме
2+1. Типовая комплектация оборудования рассчитана на органи-
зацию линий с тремя широкополосными стволами (телефонным, те-
левизионным и стволом «горячего» резерва) и одним узкополосным
стволом служебной связи.
Телефонный ствол систем рассчитан на уплотнение 600 телефон-
ными каналами.
Телевизионный ствол обеспечивает передачу видеосигнала с по-
лосой частот 25 гц-т-6 Мгц и сигналов канала звукового сопровож-
дения с полосой частот 50 кгц.
Таблица 12.2
ТИПОВАЯ КОМПЛЕКТАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ СТАНЦИЙ
РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ, РАБОТАЮЩИХ НА АППАРАТУРЕ
Р-600, Р-600М И Р-6002М
Вид оборудования Комплект на станции типа
Оконечная1 (ОС) Промежу- точная (ПС) Промежу- точная с выделени- ем ТВ Узловая 1 (УС) на г три нап- равления'
Антенна рупорно-параболическая 1 2 2 3
Волноводный тракт 1 2 2 3
Вч приемно-пепедающая стойка 3») 3 3 6»)
Стойка служебной связи ОС 1 —— 3
Стойка служебной связи ПС ] 1 1
Телефонная стойка ОС 1 —- 3
Телевизионная стойка ОС 1 — 2
Телевизионная стойка ПС’ — —- 1
Стойка управления горячим’резер- вом 1 3
Стойка телеобслуживания УС — *— 1
Стойка телеобслуживания ПС — 1 1 —
Блок частотного уплотнения — 1
*) Используется один из двух приемопередатчиков в каждой стойке.
) В трех стойках, работающих на ответвлении, используются по одному из
двух приемопередатчиков.
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 413
Рис. 12.6. Комплект аппаратуры Р-600 на промежуточной станции с выделе-
нием телевизионной программы
Дальность действия системы —‘2500 км.
Качественные показатели каналов отвечают нормам МККР.
В системе применяется рупорно-параболическая антенна и вол-
новодный тракт на круглых волноводах диаметром 70 мм и прямо-
угольных волноводах сечением 25X158 мм.
Система служебной связи предусматривает организацию ,по уз-
кополосному стволу .передачи сигналов канала РОС в спектре ча-
стот 300 гц4-12000 кгц, сигналов .системы телеобслуживания в поло-
се частот 3,34-6,1 кгц и обратных аварийных сигналов системы го-
рячего резервирования на частотах 19,5; 21,5; 23,5; 25,5; 27,5 и
29,5 кгц.
В системах Р-600М и P-6OOI2M по телефонному стволу переда-
ются обратные аварийные сигналы на тех же частотах и (с по-
мощью специального блока частотного уплотнения БЧУ) сигналы
414
Глава 12
Рис. 12.7. вч приемо-переда.
ющая стойка Р-6002М.
ГТТ-4000/600, необходимые
служебных каналов ПСС{ и ПСС2. Ка-
налы ПСС] и ПСС2 занимают спектр
частот .от 4 до 42 кгц.
iB состав систем Р-600, 1Р-600М и
Р-60О2М .входит аппаратура телеобслу-
живания, рассчитанная на обслуживание
10 промежуточных станций с одной уз-
ловой станции i(no 5 станций в каждую
сторону от узловой).
Аппаратура Р-600М является модер-
низированным вариантом аппаратуры
Р-600. Модернизации были подвергнуты
элементы волноводного тракта станций,
р азде лите лыные фильтры, вч приемо-пе-
редающие стойки и стойки служебной
связи оконечных и промежуточных стан-
ций.
Дополнительно для системы Р-600М
был разработан блок частотного уплот-
нения (БЧУ) для организации каналов
служебной связи ПСС{ и ПСС2.
Телефонные и телевизионные стойки
оконечных станций, телевизионные стой-
ки промежуточных станций, стойки теле-
обслуживания и стойки управления горя-
чим резервом системы Р-600 не модерни-
зировались и при меняются также в сис-
темах Р-600М и Р-600.2М.
Типовая комплектация оборудования
РРЛ, работающих на аппаратуре Р-600,
Р-600М и Р-6002М, приведена в табл.
12.2. Она рассчитана на организацию ли-
ний, имеющих телефонный, телевизион-
ный стволы, ствол горячего резерва и
ствол служебной связи.
На рис. <42.6 и 4.2.7 показан
внешний вид аппаратуры Р-600 и
Р-6ОО0М.
Основные параметры аппаратуры ти-
пов Р-600, Р-600М, Р-6002М и
для расчета линий, оборудованных этой
аппаратурой, приведены в разд. >42.7.
ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩАЯ АППАРАТУРА ТИПА Р-600М
Структурная схема приемопередатчика приведена на рис. <112.8.
Приемник построен по следующей схеме. Входной сигнал приемни-
ка, поступающий от разделительного фильтра (РФ), проходит по-
лосовой фильтр (ПФ), ферритовый вентиль (ФВ), волноводный трой-
ник (Т) и подается на смеситель приемника (СмПр). Ферритовый
вентиль обеспечивает согласованную нагрузку для полосового
фильтра. Через волноводный тройник на смеситель приемника пос-
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 415
тупает также сигнал гетеродина /г пр. Смеситель ,приемника рабо-
тает на кристаллическом диоде.
Сигнал промежуточной частоты 70Мгц со смесителя приемника
поступает на вход первого усилителя промежуточной частоты при-
емника (УПЧ1). Усиленный в УЛЧ^ сигнал промежуточной частоты
поступает на корректор группового времени запаздывания приемо-
Рис. 12.8. Структурная схема приемопередатчика
типа Р-600М
передатчика (КГВЗ), После корректора следует второй усилитель
.промежуточной частоты (УПЧ2). В У/772, помимо усилительных
каскадов, имеются амплитудный ограничитель, индикатор несущей
и замещающий генератор. Индикатор несущей служит индикатором
исправной работы приемника и связан с системой телесигнализации
станции, а также управляет работой замещающего генератора.
В случае пропадания по тем или иным причинам сигнала в УПЧг
индикатор несущей автоматически включает замещающий генератор,
который генерирует сигнал с частотой 70 Мгц. Это необходимо для
поддержания в рабочем состоянии последующего участка РРЛ в
случае неисправности приемника данной станции или пропадания
сигнала от предыдущей станции.
Усилители промежуточной частоты УПЧ^ и УПЧ2 охвачены си-
стемой автоматической регулировки усиления. УЛЧ2 имеет два вы-
хода по промежуточной частоте: основной и дополнительный. С ос-
новного выхода сигнал промежуточной частоты подается либо на
нход передатчика (в режиме промежуточной станции), либо на
стойку управления горячим резервом и через последнюю на вход
оконечной телефонной или телевизионной стойки (в режиме оконеч-
ной или узловой станции). 'Дополнительный выход УПЧ2 исполь-
зуется для подключения на промежуточных станциях стойки выде-
ления телевизионной программы.
Передатчик начинается со входного устройства по промежуточ-
ной частоте (ВУ), которое обеспечивает согласование по промежу-
точной частоте и .переход к смесителю передатчика (СмПер). Смеси-
тель передатчика работает на двух кристаллических диодах типа
416
Глаза 12
Д401. Сигнал гетеродина fr пер подается на смеситель передатчика
через ферритовый вентиль (ФВ) и волноводный узкополосный
Фильтр (ФУП). Сигнал полезной боковой полосы с выхода смеси-
теля через ферритовый вентиль поступает на волноводный фильтр
боковой полосы (ФБП). За ФБП следуют ферритовый .вентиль и
усилитель свч (МСВЧ), работающий на лампе бегущей волны типа
УВ-7)М. С выхода У СВЧ сигнал через ферритовый вентиль посту-
пает на выход передатчика и одновременно на индикатор мощности
(ИМ). Индикатор (мощности контролирует исправность работы пе-
редатчика. Он связан с системой телесигнализации станции.
IB режиме промежуточной станции на вход передатчика сигнал
промежуточной частоты поступает от приемника. В режиме оконеч-
ной или узловой станции сигнал на вход передатчика поступает
(через стойку управления горячим резервом) от модуляторов око-
нечных телефонных или телевизионных стоек.
Гетеродинный тракт приемопередатчика построен на клистронном
генераторе (Г), генерирующем сигнал с частотой /г пер. Небольшая
часть мощности от клистронного генератора поступает на смеситель
сдвига (CmCPiB). На смеситель сдвига подается также сигнал /Сдв
с частотой 213 Мгц от генератора частоты сдвига {ГС). На
выходе смесителя сдвига выделяется сигнал гетеродина приемника
(7г пр), который через узкополосный фильтр (ФУП) поступает на
смеситель приемника. Генератор сдвига имеет кварцевую стабилиза-
цию частоты.
Для стабилизации частоты клистронного генератора служит си-
стема автоподстройки (АПЧ). В качестве опорной частоты АПЧ
используется гармоника частоты сдвига. В зависимости от частоты
ствола используется 16, 17 или 18-я гармоника частоты 213 Мгц.
Гармоники частоты .213 Мгц создаются генератором гармоник (ГМ),
работающим на кристаллическом диоде. Сигналы от клистронного
генератора и генератора гармоник подаются па смеситель АПЧ
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 417
(Сл< АПЧ). На выходе смесителя АПЧ образуется сигнал с частотой,
равной разности этих двух сигналов, который поступает на усили-
тель системы АПЧ (УАПЧ). На выходе УАПЧ имеется частотный
д искрим ин а тор. Сигнал постоянного тока .с выхода дискриминатора
через усилитель постоянного тока поступает на отражательный элек-
трод клистрона, чем и обеспечивается подстройка частоты генера-
тора.
Диаграмма уровней основного тракта приемопередатчика типа
Р-600М в режиме промежуточной станции представлена на рис. 12.9.
Основные технические показатели приемопередатчика следующие:
коэффициент шума приемника . не более 25 ед.
номинальный входной сигнал (при
коротких волноводах) .... 1 мквт
минимальный входной сигнал (по-
рог включения замещающего ге-
неоатора.) ................'. . 300 пвт
полоса пропускания приемопере-
датчика (на уровне —3 дб) . . 35±2 Мгц
неравномерность частотной харак-
теристики приемопередатчика в
полосе зЫО Мгц . . , . . не более 0,5 дб
(размах)
неравномерность характеристики
группового времени запаздывания
в полосе ±8 Мгц................
уровень сигнала промежуточной
частоты на осн овном выходе при-
емника ........................
номинальный входной уровень сиг-
нала промежуточной частоты на
входе передатчика .............
выходная мощность передатчика .
не более 6 нсек
(размах)
1,5 в эф
1,1 в эф
не менее 2 вт
В одной приемо-передающей стойке размещаются два приемо-
передатчика.
Электропитание стойки осуществляется от сети переменного тока
с частотой 50±3 гц и напряжением 220' в±2%. Допускается крат-
ковременное понижение частоты питающей сети переменного тока
до 42 гц.
(Мощность, потребляемая от сети одной стойкой (два приемо-
передатчика),—не более 1500 ва.
ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩАЯ АППАРАТУРА ТИПА Р-6002М
Приёмо-передающая ‘аппаратура типа Р-6002М является дальней-
шей модернизацией* аппаратуры типа Р-600М и полностью взаимо-
заменяема с последней.
Структурная схем'а приемо-передатчика приведена на рис. 12.10.
В части. основных трактов приемника и передатчика блок-схема ап-
паратуры типа Р-6002М не отличается от аппаратуры типа Р-600М.
Существенное отличие имеет гетеродинный тракт, в котором от-
418
Глава 12
сутствует клистронный генератор. Сигналы гетеродинов образуются
следующим образом. Задающий кварцевый генератор работает на
частоте fi. Для каждого ствола имеется свое номинальное значение
частоты fi, которое лежит в диапазоне 48-?52 Мгц. Сигнал с часто-
той fi поступает на цепочку умножителей частоты, в которой осу-
Рис. 12.10. Структурная схема приемопередатчика типа Р-6002М.
ществляется умножение в 72 раза. В результате получается сигнал
частоты fv пр. Часть мощности этого сигнала через делитель (ДМ)
поступает на узкополосный фильтр (ФУП) и далее через феррито-
вый вентиль на смеситель приемника. Другая часть мощности сиг-
нала fr пр поступает на смеситель сдвига (Сжсдв), на который пос-
тупает также сигнал от генератора сдвига с частотой 1213 Мгц.
Отличительной особенностью гетеродинного тракта аппаратуры
типа P-i6002IM является то, что сдвиг частоты Используется при об-
разовании сигнала гетеродина передатчика, а не приемника, как
это принято обычно. Генератор сдвига состоит из задающего квар-
цевого генератора, работающего на частоте 63,125 Мгц, за которым
следуют фазовый модулятор и два каскада удвоения частоты. Фа-
зовый модулятор позволяет осуществить ввод в .радиоствол сигна-
лов служебной связи на промежуточной станции.
(Сигнал с частотой fr пер, образующийся в смесителе сдвига, име-
ет мощность порядка 3 мет, которая недостаточна для работы сме-
сителя передатчика. Усиление сигнала гетеродина передатчика про-
изводится в УСВЧ передатчика, для чего сигнал с частотой fr пер
с выхода смесителя сдвига через фильтр, тройник и ферритовый
вентиль поступает на вход ЛБВ УСВЧ одновременно с основным
сигналом передатчика. Таким образом, УСВЧ в аппаратуре Р-6002М
выполняет одновременно две функции: усилителя основного сигнала
передатчика и усилителя сигнала гетеродина передатчика. Это воз-
можно потому, что разность между частотами сигналов /пер и
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 419
/г пер «составляет 70 Мгц и их можно расфильтровать на выходе
УСВЧ. Усиленные в УСВЧ сигналы с частотой /пер и /г пер посту-
пают на тройник, который связан ,с узкополосным фильтром (ФУП),
настроенным на частоту /г пер, и полосовым фильтром (ПФ), на-
строенным на частоту /Пер. Эта система обеспечивает разделение
СИГНаЛОВ /пер И /г пер. Сигнал гетеродина через ферритовый .вентиль
поступает на смеситель передатчика. Основной сигнал передатчика
через полосовой фильтр поступает на выход передатчика. Мощность
сигнала гетеродина на выходе УСВЧ составляет примерно 10% от
мощности основного сигнала.
Примененная в аппаратуре Р-6002М схема гетеродинного тракта
обеспечивает высокую надежность и стабильность работы приемо-
передатчика. Диаграмма уровней основного тракта приемопередат-
чика аппаратуры типа Р-6002М приведена на рис. 12.11. Приемо-
передатчик типа Р-6002М имеет более высокие качественные пока-
затели, чем приемопередатчик типа Р-6О0М.
Основные технические данные приемопередатчика следующие:
коэффициент шума приемника . не более 25 ед.
номинальное значение входного
сигнала передатчика - (при корот-
ких волноводах)..................1 мквт
минимальный 'сигнал на входе
приемника (порог включения за-
мещающего генератора) .
полоса пропускания приемопере-
датчика (по уровню —3 дб) .
неравномерность амплитудно-ча-
стотной характеристики приемопе-
редатчика в полосе ±10 Мгц
100 пвт
38±2 Мгц
не более 0,25 дб
(размах)
420
f" n а в a 12
н ер авно мерн асть хар актера стики
группового временп запаздывания
в полосе ±'8 Мгц...............не более 3 нсек,
(размах)
уровень (сигнала промежуточной
частоты на основном выходе при-
емник а .......................0,15+4 в эф
уровень сигнала промежуточной
частоты на входе передатчика . 0,3—0,5 в эф
выходная мощность передатчика . не менее 5 вт
'Конструктивно в одной стойке размещаются два приемопередат-
чика.
Электропитание стойки осуществляется от сети переменного тока
с частотой 50+3 гц и напряжением 2(20 в+2%. Допускается кратко-
временное понижение частоты питающей сети до 42 гц.
Мощность, потребляемая стойкой (два приемопередатчика), — не
более 700 ва.
РАДИОРЕЛЕЙНАЯ СИСТЕМА ГТТ-4000/600
(Радиорелейная система ГТТ-4000/600 предназначена для органи-
зации магистральных радиорелейных линий, рассчитанных на пере-
дачу сигналов многоканальной телефонии и телевидения. По своей
структуре система ГТТ-4000/600 совпадает с системой Р-600 и обес-
печивает примерно те же качественные показатели каналов, что и
последняя.
Аппаратура ГТТ-4000/600 работает в диапазоне 34004-3900 Мгц
по тому же плану частот, что и аппаратура Р-600 (см. рис. 1.8).
ПРИЕМО-ПЕРЕДАЮЩАЯ АППАРАТУРА ТИПА Р-6002МВ
Приемо-передающая аппаратура типа Р-6002МВ создана на ба-
зе аппаратуры типа Р-6002М. Основное отличие в том, что аппара-
тура Р-6002М1В рассчитана на работу по плану распределения ча-
стот радиорелейной системы «Восход» (см. рис. 1.9).
Структурная схема приемопередатчика типа Р-60012МВ в принци-
пе не отличается от структурной схемы аппаратуры типа Р-6002М.
В соответствии с планом распределения частот системы «Восход»
сдвиг частоты между частотами приема и передачи составляет
266 Мгц (а не 213 Мгц, как в системах Р-600М и Р-6002М). В свя-
зи с этим в аппаратуре Р-6002МВ генератор сдвига, имеет задаю-
щий кварцевый генератор, работающий на частоте 44,33 Мгц, и ум-
ножитель частоты на 6.
Конструктивно в одной стойке размещается один приемопередат-
чик. Четыре таких стойки с системой разделительных фильтров об-
разуют приемо-передающий комплекс на четыре радиоствола. На
промежуточной станции устанавливаются два комплекса, а на око-
нечной — один комплекс.
С учетом применяемой системы резервирования по схеме 1 + 1
аппаратура Р-6002МВ образует 2-ствольную РРЛ со 100%-ным ре-
зервом в каждом стволе.
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 421
12.3. РАДИОРЕЛЕЙНАЯ СИСТЕМА «ВОСХОД»
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Радиорелейная система «Восход» предназначена для организа-
ции магистральных радиорелейных линий связи большой емкости и
протяженности, рассчитанных на .передачу многоканальной телефо-
нии и телевидения.
Рис. 12.12. Стойка приемни-
ков «Восход»
Рис. 12.13. Стойка телеббслужи-
вания промежуточной станции
«Восход»
Аппаратура системы «Восход» работает в диапазоне 34004-
4-3900 Мгц по двух)Частотному плану частот (см. рис. 1.9). План
частот и система построения аппаратуры обеспечивают возможность
.организации восьми широкополосных рабочих стволов связи,’четыре
из которых используются как стволы основных магистральных ли-
422
Глава 12
Рис. 12.14. Оконечн
стойка «Восход»
ний ,и четыре — как стволы линий ответвления или пересекающих
.магистральных линий.
В .системе применяются прием н'а разнесенные по высоте антен-
ны и параллельная работа передатчиков.
Система не имеет отдельного ствола служебной связи. Служеб-
ные сигналы передаются по телефонному стволу. Телефонный ствол
может быть максимально уплотнен 1920 те-
лефонными каналами с помощью аппаратуры
уплотнения типа К-1920.
Телевизионный ствол обеспечивает переда-
чу видеосигнала черно-белого или цветного
телевидения с полосой частот 25 г^-нб Мгц
и сигналов четырех звуковых каналов с по-
лосой частот 50 г^-МО кгц, предназначен-
ных для звукового сопровождения телевиде-
ния и программы вещания.
Дальность действия системы до 12 500 км.
Качественные показатели каналов соответ-
ствуют рекомендациям МККР и нормам,
действующим в СССР.
Промежуточные станции системй рассчита-
ны на работу без обслуживающего персона-
ла. Наблюдение за их работой и управление
ими осуществляется с узловых станций с по-
мощью системы телеобслуживания.
В комплект приемо-передающей аппарату-
ры «Восход» входят: стойка приемников,
стойка передатчиков, стойка гетеродинных
частот.
Типовая комплектация предусматривав г
организацию на линиях до двух телефонных
стволов и двух телевизионных (дуплексных)
стволов.
На рис. 12.12 показан внешний вид стойки
приемников аппаратуры «Восход».
На рис. 12.13. показана стойка телеобслу-
живания промежуточной станции.
В аппаратуре ^Восход» применяется уни-
фицированная оконечная стойка для телефон-
ных и телевизионных стволов. Эта стойка со-
держит рабочие и резервные модуляторы и
демодуляторы, устройства для образования
звуковых каналов на поднесущих частотах и
другое оборудование, необходимое для согла-
сования стойки с телецентрами и междугородными телефонными
станциями. Внешний вид оконечной стойки представлен на рис. 12.14.
Контроль и управление работой РРЛ на узловых и оконечных
станциях производится с пультов .управления. На рис. 112Л5 показан
внешний вид пульта.
IB комплект аппаратуры «Восход» входит также стойка комму-
тации телевизионных программ по промежуточной частоте. Стойка
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 423
Рис. 12.15. Пульт управления
такого типа устанавливается на узловых станциях в телевизионных
стволах. Она позволяет осуществить оперативно В'се необходимые
коммутации по ‘промежуточной частоте между пятью дуплексными
направлениями и подать сигнал промежуточной частоты на стойку
Выделения программ телевидения и вещания.
Основные параметры аппаратуры «Восход», необходимые для
расчета линий, приведены в разд. 12.7.
СТОИКА ПРИЕМНИКОВ
Упрощенная структурная схем,а стойки приведена на рис. 12.16.
Все узлы стойки работают на полупроводниковых приборах. Стойка
содержит два идентичных приемника, объединенных системой авто-
Рис. 12.16. Структурная схема стойки приемников «Восход»
424
Глава 12
выбора. Основной тракт каждого приемника включает в себя фер-
ритовый вентиль (ФВ), полосовой волноводный фильтр (ПФ), сме-
ситель приемника (СмПр), предварительный усилитель промежуточ-
ной частоты (УПЧ1), фильтр сосредоточенной селекции (ФСС), вто-
рой усилитель промежуточной частоты (УПЧ2), корректор группо-
вого времени запаздывания
приемника (КГВЗ) и вы-
ходной усилитель проме-
жуточной частоты (УПЧ3).
Назначение указанных уст-
ройств ясно из описаний
предыдущих структурных
схем. Основная селектив-
ность в тракте промежу-
точной частоты, как это
обычно имеет место в ап-
паратуре, работающей на
транзисторах, обеспечивает-
ся фильтром сосредоточен-
ной селекции, включенным
между УПЧ^ и УПЧ2. Си-
стема А.РУ охватывает
УПЧ2 и УПЧ3. УПЧ, не
охвачен системой АРУ. В
приемнике отсутствует ам-
плитудный ограничитель. •
На рис. 12.17 приведена
диаграмма уровней прием-
ника.
Сигналы промежуточной
частоты с выходов УПЧ3
обоих приемников посту-
пают на блок автовыбора.
Блок автовыбора содержит ключевые схемы, работающие на спе-
циальных кристаллических диодах, и схему управления. Управляю-
щие напряжения для работы блока автовыбора поступают от уси-
лителей постоянного тока систем АРУ обоих приемников. Блок ав-
товыбора обеспечивает подключение к своему так называемому га-
рантированному выходу сигнала от УПЧ3 того приемника, на ко-
тором в данный момент времени входной сигнал имеет больший
уровень. Время переключения с одного приемника на другой при
замираниях сигнала составляет примерно 3 мсек. При внезапной
аварии приемника переключение на исправный приемник занимает
от 20 до 80 мсек.
В блоке автовыбора находится также замещающий генератор ча-
стоты 70 Мгц, который автоматически подключается к гарантиро-
ванному выходу блока при пропадании выходных сигналов на
УПЧ3 обоих приемников.
.На выходе блока автовыбора имеется гибридный разветвитель
мощности, обеспечивающий два гарантированных выхода по 0,6 в эф
каждый. На промежуточной станции один выход используется для
цодачи сигнала промежуточной частоты на передатчик. Второй вы-
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 425
ход на промежуточных станциях может. использовать’ся при работе
стойки в телефонном стволе для выделения сигналов служебной
связи, а при работе стойки в телевизионном' стволе—для выделе-
ния программы телевидения.
Сигналы гетеродинов приемников образуются в смесителях сдви-
га (Смсдв), входящих в состав стойки приемника. На смесители
сдвига каждого приемника поступают свч сигнал с .частотой fr пер и
сигнал частоты сдвига 266 Мгц. Последний получается на выходе
умножителя частоты, обеспечивающего умножение на 6. Входной
сигнал с частотой 44,33 Мгц на умножитель поступает также от
стойки гетеродинных частот. В случае работы стойки приемников
на промежуточной станции в телефонном стволе, по которому необ-
ходимо передавать сигналы служебной связи, сигнал с частотой
44,33 Мгц предварительно проходит через фазовый модулятор, в ко-
тором осуществляется фазовая модуляция сигналами служебной
связи.
Построение схемы стойки приемников обеспечивает на выходах
УПЧз когерентные по частоте сигналы. Поэтому переключение вы-
ходов приемников в блоке .автовыбора не сопровождается скачком
частоты. Все узлы прибора работают на полупроводниковых при-
борах.
СТОИКА ПЕРЕДАТЧИКОВ
Упрощенная структурная схема стойки передатчиков приведена
на рис. 1i2j18. Она состоит из двух передатчиков. Основные тракты
обоих передатчиков совершенно идентичны. Они включают в себя
делитель мощности промежуточной частоты (ДМПЧ), усилитель-
Рис. 12.18. Структурная схема стойки передатчиков «Восход»
ограничитель (УО), корректор группового времени запаздывания
передатчика (КГВЗ), усилитель промежуточной частоты передат-
чика (M/7Vnep), смеситель передатчика (Смаер), фильтр боковой по-
лосы (ФБ\П), усилитель свч (МСВЧ) и ферритовые вентили. Назна-
чение перечисленных устройств ясно из предыдущих описаний.
В УСВЧ передатчиков применяется ЛБВ типа УВ-229-1. Все осталь-
ные узлы передатчиков работают на полупроводниковых приборах.
Сигналы с выходов УСВЧ поступают на блок сложения мощно-
сти передатчиков, с помощью которого осуществляется паоаллель-
ная работа передатчиков. При параллельной работе передатчиков
необходимо, чтобы свч сигналы на выходах обоих передатчиков бы-
426
Глава 12
ли когерентны и сфазированы. Когерентность сигналов обеспечи-
вается построением схемы передатчиков, при котором как сигналы
промежуточной частоты, так и сигналы гетеродина для обоих пере-
датчиков образуются от общих источников. Фазирование складывае-
мых сигналов производится путем автоматической подстройки фазы
в гетеродинном тракте одного из передатчиков с помощью фазо-
вращателя (Ф). Фазовращатель управляется с помощью электро-
привода. Управляющий сигнал на электропривод поступает с вы-
хода усилителя системы автоматической подстройки фазы (УАПФ).
Входной сигнал на усилитель поступает с фазового детектора (ФД),
в котором производится сравнение фаз двух складываемых свч
колебаний. Напряжение на выходе фазового детектора пропорцио-
нально разности фаз свч колебаний на его входах. При наличии
разности фаз свч колебаний напряжение с выхода фазового детек-
тора поступает на усилитель УАПФ, который вырабатывает управ-
ляющее напряжение для электропривода. Последний вращает фа-
зовращатель до устранения разности фаз свч колебаний.
Сигн.ал гетеродина поступает на стойку передатчиков от стойки
гетеродинных частот. С помощью делителя мощности свч (ДМСВЧ)
поступающий от стойки гетеродинных частот сигнал делится на два
сигнала, один из которых поступает на смеситель одного передат-
чика, а другой через фазовращатель (Ф) системы автоподстройки
фазы — на смеситель другого передатчика.
СТОИКА ГЕТЕРОДИННЫХ ЧАСТОТ
Стойка гетеродинных частот в системе «Восход» генерирует свч
сигнал гетеродина передатчика fr пер и сигнал частоты 44,33 Мгц.
Для образования сигнала с частотой fr пер используется задаю-
щий кварцевый генератор, работающий на одной из частот в диа-
пазоне 484-52 Мгц в зависимости от номера ствола. Частота сигна-
ла, получаемого от кварцевого генератора, умнож.ается в 72 раза в
цепочке умножителей частоты. После цепочки умножителей следует
усилитель свч колебаний, работающий на лампе с бегущей волной,
однотипной с применяемой в стойке передатчиков. В гетеродинной
стойке имеются два комплекта указанного оборудования: рабочий
и резервный. Переключение с рабочего комплекта на резервный в
случае аварии первого производится автоматически с помощью фер-
ритового волноводного переключателя.
•Сигнал частоты 44,33 Мгц создается отдельным кварцевым ге-
нератором, который также имеет 100%-ный резерв с автоматиче-
ским переключением.
ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ АППАРАТУРЫ
Стойка приемников и стойка передатчиков системы «Восход»
совместно с разделительными фильтрами данного ствола образуют
вч комплекс. Гетеродинная стойка вместе с устройствами для раз-
деления сигналов для стоек приемников и передатчиков образует
гч комплекс.
На промежуточной станции для образования одного дуплексного
ствола со 100%-ным резервом приемного и передающего оборудо-
вания необходимо рметь два вч комплекса и один гч комплекс.
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 427
Основные технические характеристики
прие м о -п ер е д а юще й апп арат ур ы:
коэффициент шума приемника
номинальный сигнал на выходе
приемника...............; ;
максимальный сигнал на входе
приемника ....................
минимальный сигнал на входе при-,
емника .......................
не хуже 16 ед.
10 мквт
40 мквт
300 пвт
полоса пропускания приемника
(на уровне —3 дб) .
неравномерность амплитудно-ча-
стотной характеристики приемника:
в полосе ±10 Мгц .
в полосе ±15 Мгц .
40 Мгц
неравномерность группового вре-
мени запаздывания передатчика:
в полосе ±10 Мгц .
в полосе ±45 Мгц .
не более 0,2 дб
(размах)
не более 0,6 дб
(размах)
не более 2 нсек
(размах)
не более 3 нсек
(размах)
выходное напряжение промежу-
точной частоты на выходе прием-
ника ............................0,5±0,05 в эф
номинальное входное напряжение
промежуточной частоты на входе
приемника........................0,3 в эф
неравномерность амплитудно-ча-
стотной характеристики передат-
чика:
в полосе ±10 Мгц .
в полосе ±15 Мгц . . .
неравномерность -группового вре-
мени запаздывания приемника:
в полосе ±10 Мгц . . . .
в полосе ±15 Мгц . . . .
Выходная мощность стойки пере-
датчиков .......................
не более 0,2 дб
(размах)
не более 0,4 дб
(размах)
не более 2 нсек
(размах)
не более 3 нсек
(размах)
lOzbll вт
Приемо-передающая аппаратура «Восход» рассчитана на питание
от сети переменного тока частотой 50±3 гц и напряжением
220 в±2%. Допускается кратковременное понижение частоты пи-
тающей сети до 42 гц.
(Мощность, потребляемая от сети переменного тока:
стойки приемников...................не более 50 ва
стойки передатчиков.................не более 350 ва
стойки гетеродинных частот . . . не более 400 ва
428
Глава 11
12.4. РАДИОРЕЛЕЙНАЯ СИСТЕМА «ДРУЖБА»
[ГТТ 6000(1920)]
Система «Дружба» предназначена для организации магистраль-
ных РРЛ связи большой емкости и протяженности, рассчитанных
на передачу многоканальной телефонии и телевидения.
Рис. 12.19. Стойка передатчика, стойка гетеродинных частот и стойка прием*
ников аппаратуры «Дружба»
Аппаратура «Дружба» работает в диапазоне частот 56704-
4-61170 Мгц по двухчастотному плану .частот (рис. 1.40).
В системе применяется поучастковое резервирование. Макси-
мальное число стволов шесть рабочих и два резервных (схема
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 429
6+2). Возможны другие сочетания рабочих и резервных стволов,
например 3+1, 4+1, 4+2 и т. п. Для передачи сигналов служебных
каналов РСС и сигналов телеобслуживания в системе предусмотре-
ны два узкополосных ствола служебной связи.
Сигналы служебных каналов ПСС, МСС и обратные аварийные
сигналы передаются п-о телефонному стволу.
Телефонный ствол системы «Дружба» может быть максимально
уплотнен 1920 телефонными каналами с помощью аппаратуры уп-
лотнения типа К-1920. Телевизионный ствол обеспечивает передачу
видеосигнала черно-белого или цветного телевидения и сигналов
четырех каналов звукового сопровождения и вещания.
Дальность действия системы — до 12 500 км.
Качественные показатели каналов соответствуют рекомендациям
МККР и нормам, действующим в СССР. Промежуточные станции
системы рассчитаны на работу .без обслуживающего персонала. Наб-
людение за их работой и управление ими осуществляется с узловых,
станций с помощью системы телеобслуживания.
На рис. 12.19 показаны стойки передатчика, стойки гетеродинных
частот и стойки приемников. Основные параметры аппаратуры
«Дружба», необходимые для расчета линий, приведены в разд. 12.7.
12.5. РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ СИСТЕМЫ ГТТ-8000/300 И
ФМ-ЗОО/ТВ-11 ООО
Радиорелейные системы ГТТ-800Э/300 и ФМ-300/ТВ-11 000 пред-
назначены для организации многоканальной радиорелейной связи и
передачи программ телевидения и вещания на линиях республикан-
ского и областного значения.
Телефонные стволы этих систем рассчитаны на уплотнение 300
телефонными каналами с помощью аппаратуры уплотнения типа
К-300. Возможно уплотнение и меньшим числом каналов, например
60 телефонными каналами с помощью аппаратуры типа К-60.
Телевизионные стволы рассчитаны на передачу видеосигнала
черно-белого или цветного телевидения и сигналов четырех звуковых
каналов звукового сопровождения и вещания.
Дальность действия систем при многоканальной связи — 2500 км.
Дальность действия при передаче телевизионных сигналов для
системы ГТТ-8'000/300 составляет 800 км, для системы
ФМ-ЗОО/ТВ-11 000 — 600 км.
Качественные показатели видеоканала при указанных протяжен-
ностях соответствуют рекомендациям МККР для гипотетической
эталонной цепи протяженностью 2500 км.
Промежуточные станции в обеих системах рассчитаны на рабо-
ту без обслуживающего персонала. Для передачи сигналов служеб-
ной связи и телеобслуживания и резервирования используются от-
дельные узкополосные стволы служебной связи.
Системы используют четырехчастотный план распределения ча-
стот для ГТТ-8000/300 согласно рис. 1.1,1 (гл. 1), для
ФМ-ЗОО/ТВ-11 000 согласно рис. 1.12 (гл. 1). Основной вариант ан-
тенной системы—перископическая антенна. В отдельных случаях
могут применяться параболические антенны при длине волноводов,
не превышающей 20—30 м.
430
Глава 12
1В(ся аппаратура выполнена на полупроводниковых приборах.
Исключение составляет лишь выходная ступень передатчика в си-
стеме ФМ-300/ТВ-111'000, где применяется лампа бегущей волны.
12.6. РАДИОРЕЛЕЙНАЯ СИСТЕМА ТРОПОСФЕРНОЙ СВЯЗИ
«ГОРИЗОНТ М»
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Система связи «Горизонт-М» предназначена для организации
многоканальной телефонной связи .в малонаселенных и труднодос-
тупных районах. Аппаратура работает в диапазоне 8004-1000 Мгц
по четырехчастотному плану распределения частот. С учетом раз-
несенного приема по частоте и возможности ответвления система
«Горизонт-М» занимает 1)2 фиксированных частот. План распреде-
ления частот представлен на рис. 12.20.
. Мгц , 120Мгц ,
h г*-*1 >г г*-------------- ---------*1 тз
Рис. 12.20. План распределения частот на узловой станции системы связи
«Горизонт-М»
Система имеет один ствол, рассчитанный на передачу 60 теле-
фонных каналов в спектре частот 1124-252 кгц с помощью аппара-
туры уплотнения типа К-60. Предусмотрены два служебных канала
связи: нижний канал в полосе частот 3004-2400 гц между сосед-
ними станциями и верхний канал в полосе частот 2754-1280 кгц для
циркулярной связи. Сигналы вызова передаются в верхнем слу-
жебном канале, в полосе частот выше 4 кгц. Кроме того, для конт-
роля характеристик системы связи по участкам предусмотрены два
контрольных канала на частотах 8 кгц и 304 кгц (см. рис. 9.6а).
iB системе используется частотная модуляция с демодуляцией на
каждой станции.
(Качественные показатели телефонных сигналов станции удовлет-
воряют нормам МККР для РРЛ ДТР протяженностью 2500 км.
В аппаратуре применяется счетверенный прием с разнесением
по пространству и частоте.
Антенна выполнена в виде сегмента параболоида вращения с
площадью раскрыва 20X20 ж2 или 30X30 ж2, поднятого на высоту
10—20 ж. Юстировка антенной системы осуществляется перемеще-
нием рупорного облучателя, который расположен на специальной
рупорной подставке.
Волноводные линии питания имеют прямоугольное сечение и сое-
диняются с рупорным облучателем и фильтрами приемников и пе-
редатчиков через кабельно-волноводные переходы и кабельные пе-
ремычки. Имеется система герметизации волноводов. Длина волно-
водов составляет примерно 50—70 ж.
Электропитание станции производится от двух автоматизирован-
ных дизель-ген ер аторных установок типа ДГА-48. Всего на проме-
жуточной станции имеется три пары дизель-генераторов: две пары
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 431
работают на технологическую нагрузку и одна на хознагрузку, при-
чем в каждой паре один дизель-генератор рабочий и другой—•
резервный.
|Все станции обслуживаемые. Для удобства эксплуатации и про-
ведения профилактических настроечных работ на станции, кроме
стандартных измерительных приборов, имеются две передвижные
контрольные стойкй: стойка контроля приема, являющаяся, по су-
ществу маломощным перестраиваемым передатчиком с двумя регу-
лируемыми выходами; и стойка контроля передачи, представляющая
собой приемник со смесителем на входе.
Телефонные стволы системы «Горизонт-М» рассчитаны на ча-
стотное уплотнение 60 телефонными каналами с помощью аппара-
туры типа К-60. Перечень основного оборудования и его комплек-
тация для станций различного типа приведены в табл. 12.3.
Таблица 12.3
ПЕРЕЧЕНЬ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ И ЕГО КОМПЛЕКТАЦИЯ
Тип оборудования Комплектация для станции
оконечной промежу- точной
Антенна с рупором-облучателем 2 4
Волноводные линии питания 4 8
Система герметизации волноводов 1 2
Стойка возбудителя 2 4
Стойка мощного усилителя 2 4
Стойка высоковольтного выпрямителя 2 4
Автотрансформатор 2 4
Система водовоздущного охлаждения 3 4
Приемная стойка 2 4
Разделительный фильтр 0 4
Стойка сложения 1 2
Стойка низкой частоты 1 1
Стабилизатор 220 в 3 6
Силовой распределительный щит 2 2
Стойка контроля приема 1 1
Стойка контроля передачи 1 1
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТАНЦИИ
На передающей стороне (рис. 12.21) сигналы от аппаратуры уп-
лотнения АУ и оборудования служебной связи СС и контрольных
устройств КУ подаются на общий для двух передатчиков модуля-
тор М. Два передатчика Перу и Перг работают на частотах fy и fz
каждый на свою антенну. На приемной стороне каждая из антенн
принимает сигналы двух частот (/з и fi), которые затем разделяют-
ся в разделительных фильтрах (РФ) и поступают на входы четы-
рех приемников.
Разделение приема и передачи осуществляется как по частоте,
так и по поляризации, поэтому волноводы от приемника и пере-
датчика подключаются к общему рупорному облучателю через по-
ляризационный селектор, входящий в состав облучателя.
432
Глава 12
Рис. 12.21. Структурная схема промежуточной станции «Горизонт-М*
Система сложения комбинированная: сдвоенный прием сигналов
одной и той же частоты (f3 или fi) со сложением по промежуточ-
ной частоте (Cai) и счетверенный .прием со сложением пар сигна-
лов после демодуляции по групповой частоте (Слг).
Система сдвоенной передачи и счетверенного приема питается
от двух первичных источников электропитания и образует, по су-
ществу, два независимых .В1Ч ствола. Поэтому она обеспечивает сто-
процентный горячий резерв путем перехода в режим сдвоенного
приема при незначительном снижении качества передачи.
На рис. 12.22 приведен общий вид передатчика.
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ПЕРЕДАТЧИКА
На вход частотного модулятора (М) (рис. 12.23) поступают сиг-
налы групповой частоты. Переключающее устройство (ПУ) обеспе-
чивает работу двух стоек возбудителя от общего модулятора (вто-
рой является резервным). После усиления в УПЧ ЧМ сигнал посту-
пает на смеситель (См), куда подается также сигнал от задающего
генератора, состоящего из кварцевого генератора (КГ) и умножи-
теля (УМ). Кратность уменьшения составляет 16 или 24 раза.
После полосового фильтра (ПФ) колебания высокой частоты по-
даются на вход мощного усилителя (МУ) и далее через феррито-
Основные технические данные типовык радиорелейных систем 433
Рис. 12.22. Передатчик аппаратуры «Горизонт-М»
КГ
От
нч
УМ См *~ПФ
Гл- я с л , П Г Стоика мощного П
I Стоика Возбудителя! I Л1 „,топо
I 7 I । усилителя
МУ —ФВ -
\ан тонне
Стойка оозбудителя2
Рис. 12.23. Структурная схема передатчика аппаратуры «Горизонт-М»
вый вентиль (ФВ) и фильтр гармоник (ФГ) поступают в волновод.
Смеситель и выходные каскады умножителя выполнены на метал-
локерамических триодах. Выходная мощность возбудителя —
1—2 ет. В качестве мощного усилителя используется пролетный
клистрон типа КУ-308 с выходной мощностью 3 кет. Стойка вы-
434
Глава 12
соковольтного выпрямителя
(ВВ) и автотрансформатор
(АТ) служат для подачи на
клистрон анодного напряже-
ния 8—10 кв. Клистронный
усилитель и ферритовый вен-
тиль охлаждаются водой с по-
мощью системы водовоз душ-
ного охлаждения (ВВО).
На промежуточной станции
имеются четыре передатчика и
соответственно две рабочие и
две резервные системы ВВО.
ПРИЕМНОЕ УСТРОЙСТВО
оконечной станции
На рис. 12.24 приведен об-
щий вид приемного устройства
для оконечной станции.
Структурная схема стойки
низкой частоты представлена
на рис. 12.25. В стойке низкой
частоты с помощью согласую-
щих устройств (СУ) происхо-
дит введение и выделение
служебных каналов Сл. Kv и
Сл. К2 и сигналов контрольных
частот от генератора контроль-
ных частот ГКЧ. Приемники
контрольных частот (ПК К)
позволяют непрерывно контро-
лировать качество связи меж-
ду соседними станциями. Конт-
рольный сигнал 8 кгц исполь-
Рис. 12.24. Приемное устройство аппа- зуется для аварийной сигнали-
ратуры «Горизонт-М» зации. Имеются два переговор-
но-вызывных устройства (ПВУ).
'Структурная схема приемной стойки и стойки сложения приве-
дена на рис. 12.26. Свч сигналы одной частоты с выхода двух ан-
тенн поступают через ферритовые циркуляторы (ФЦ) на парамет-
рические усилители-преоб|разователи (ПУ), где они усиливаются и
преобразуются в колебания промежуточной частоты с помощью ос-
новного смесителя (См) и смесителя сдвига СжСДв. Для обоих ПУ
одной стойки используется общий генератор подкачки (ГП) на маг-
нетроне с частотой 9000 Мгц. Режим линейного сложения обеспе-
чивается параллельной автоматической регулировкой усиления
(ПАРУ), охватывающей оба усилителя УПЧ. Для подстройки фаз
складываемых сигналов используются фазовый дискриминатор (ФД)
и фазовый модулятор (ФМ), включенный между кварцевым гене-’
раторсм (КГ) и одним из умножителей (УМ). После сложения в
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 435
ОтАУ
Рис. 12.25. Структур-
ная схема стойки
низкой частоты аппа-
ратуры «Горизонт-М»
Рис. 12.26. Структурная схема ппиемной стойки и стойки нч аппаратуры
«Горизонт-М»
каскадах сложения (Слх) сигнал промежуточной частоты поступает
на частотный демодулятор (ЧД)- стойки сложения. Сложение демо-
дули'рованных сигналов происходит в каскаде сложения (Сл^), ко-
торый управляется с помощью усилителей шума. Далее после ком-
пенсации предыскажений в контуре постоянного наклона (КПН),
усиления в групповом усилителе (ГУ) и фильтрации (Ф) групповой
сигнал поступает на аппаратуру уплотнения (АУ). В стойке сло-
жения имеется резервный групповой усилитель. Коэффициент шума
приемного устройства—12, полоса параметрического усилителя —
10-Е-12 Мгц, полоса УПЧ — 6 Мгц. Аварийное отключение приемни-
ка происходит при падении сигнала на входе ниже 5 мкв длитель-
ностью более 10 сек. Диапазон регулировки ПАРУ —40 дб.
Точность подстройки фазы составляет 1—3° при разности фаз
на входе 90°. Напряжение сигнала промежуточной частоты на вы-
ходе приемной стойки — 1 в эф.
436
Глава 12
12.7 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ
Параметр Р-60/120 Р-600 Р-600М Р-6002М Р-6002МВ
1 2 3 4 5 6
Средняя длина волны, см 16 8,2 8,2 8,2 8,2
Система резервирования Постан- цион. резерв «Горячий» резерв 2+1 «Горячий» резерв 2+1 «Горячий» резерв 2+1 «Горячийа резерв 1 + 1. 3+1
Мощность передатчика, вт 3 2 2 5 5
Коэффициент усиления ан- тенн, дб 30/33,5 39,5 39,5 39,5 39,5
Шум-фактор приемника 30 35 25 25 25
Верхняя групповая часто- та, кгц 552 2596(60 Ок) 1032(240к) 2596(600к) 1544(360к) 2596 2596
Эффективная девиация на канал, кгц 200 200 200 200 200
Полоса по промежуточной частоте, Мгц 24 35 35 38 38
Ширина видеоканала, Мгц 6 6 6 6 6
Девиация частоты, соот- ветствующая сигналу изображения, Мгц (раз- мах) 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6
Уровень порога ограниче- ния, пвт 200 мкв 500 300
уровень включения ЗГ, пвт 100 100
Основные технические данные типовых радиорелейных систем 437
РАДИОРЕЛЕЙНОЙ АППАРАТУРЫ
«Восход» 1920 кан. «Восход» 1000 кан. «Дружба» ГТТ 4000/600 ГТТ 8000/300 ФМ-300/ ТВ-11 000 «Гори- зонт-М»
7 8 9 10 11 12 13
8,2 8,2 5,1 8,2 3,7 2,7 30
Постанц. резерв с’ разнес, по простран- ству Постанц. резерв с разнес, по простран- ству «Горячий» резерв 3+1 и 6+2 «Горячий» резерв Поучаст- ковая по схеме 3+1 Поучаст- ковая по . схеме 5+1 —
10 10 10 - 0,2 3 3000
42,5/39,5 39,5 43 39,5 44 45 44 или 48
16 16 16 2Ц 7 10 2
8524 4636 8524 (1920к) 4636(Ю00к) 2596 1300 1300 252
140 140 140 200 300 200 100 кгц
40 40 40 24 — — 6+7
6 6 6 • 6 в 6 —
5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 5,6 —
250+500 250+500 500+1000 — 5 мкв
200 на вхо- дах обоих пр. 200 на входах обоих пр. 100 16 16
438
Глава 12
Параметр Р-60/120 Р-600 Р-600М Р-6002М Р-6002М
1 2 3 4 5 6
Время перехода на резерв 10 мсек 10 мсек 10 мсек 10 мксек при медлен. аварии; 1 00 мксек при мгно- венной аварии
Коэффициент предыска- жений 1 0,4 0.4 0,4 0,4
V мин. определяется ис- ходя из: порога ог- раничения уровня шума
Параметр Л4, пвт/км* 2 2,45-10“3 (600k) 3,9’10“4 (240к) 1,72-10“3 (600k) 6,05’10—4 (ЗбОк) 7-Ю—4 7-Ю—4
Параметр Т, 1/км2 7,4’10“13 5,2’10“13 2, 1-10“13 2,1-10“13
Величина SMaKc. для ли- нии длиной 2500 км, % 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1
Средняя протяженность интервала, км -40 -45 -45 -45 -50
*) Антенна 42,5 и 39,5 дб
2) Обе антенны по 4 2,5 дб
а) Обе антенны по 39,5 дб
Основный технический данные типовых радиорелейных систем 439
П родолжение
«Восход» 1920 кан. «Восход» 1000 кан. «Дружба» ГТТ 4000/600 ГТТ 8000/300 ФМ-300/ ТВ-11 000 «Гори- зонт -М»
7 6 9 - 10 11 12 13
10 мксек 10 мксек 1 0 мксек при медлен, аварии; 10 мсек при мгно- венной аварии 10 мсек 10 мксек при медлен, аварии 10 мксек при медлен, аварии
0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4
47500 пвт
2,45.10“31) 1 ,22-Ю-З2) 4,9-10—З3) 1 ,45-10—3 2,4-10—3 ( 1920к) 7-Ю—4 (ЮООк) 7-10—4 2,86-Ю—4 7,8-10—5
Ю ОО CD ООО ILL 7,2-10-14 3,5-10—14 2,1-10—13 9,2-10—13 11,2-10—14
о,1 0,1 0,1 0,1
50-60 50-60 —'47 -45 -40 -35 250—300
440
Глава 12
ЛИТЕРАТУРА
1. Бородич С. В., Соколов А. В., Печерский И С. Ра-
диорелейная аппаратура Р-60/120. Министерство связи СССР. Госу-
дарственный научно-исследовательский институт. Сборник Трудов.
Выпуск 4(8), 1958.
2. Каменский Н. Н. Радиорелейная система Р-600 — «Электро-
связь», 1960, № 10.
3. А г р и к о л я н с к и й Г. Б. Новая радиорелейная аппаратура
P600i2MB. — «Вестник связи», 1969, № il.
4. Каменский Н. Н. Новая магистральная радиорелейная си-
стема связи «Восход»—«Вестник связи», 1968, № 6.
инженерно-технический справочник по ЭЛЕКТРОСВЯЗИ
РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ ЛИНИИ
Отв. редакторы: С. В. Бородич, А. И Калинин,
Редактор К. С. Исаева
Техн, редакторы: К. Г. Маркоч, Г. И. Шефер
Корректор II. А. Кухтяева
Сдано в набор 26/VIII 1971 г. Подписано в печ. 9/XI 1971 г.
Форм. бум. 84Х108/з2 13,75 печ. л. 23,1 усл.-п. л. 26,29 уч.-изд.’ л.
Т-17786 Тираж 30 000 экз. Зак. изд. 13948 Цена 1 р. 55 к.
Издательство «Связь», Москва-центр, Чистопрудный бульвар, 2
Типография издательства «Связь» Комитета по печати при Совете
Министров СССР. Москва-центр, ул. Кирова, 40. Зак. тип. 339