Радиосвязь в диапазонах СДВ-, КВ-радиоволн

Системы радиосвязи на километровых волнах. Этот частотный диапазон характерен устойчивой связью с любой точкой земного шара. Однако у него мала полоса частотного диапазона и высок уровень атмосферных помех. Малое сопротивление излучения антенн определяет ее малый кпд, что приводит к большим энергетическим затратам при передаче. Узкая полоса пропускания, в свою очередь, определяет низкую скорость передачи информации. Крайне интересно, с точки зрения связи с подводными лодками, свойство волн в этом диапазоне — проникновение в воду на большие глубины. Этим объясняется использование километрового диапазона для глобальной радиосвязи, в том числе для военных тактических и стратегических систем радиосвязи.

В этом же диапазоне работает служба передачи точных частот высшего класса. Ее используют как системы передачи информации во всех частотных диапазонах, гак и системы радионавигации. Она необходима и мри проведении научных исследований.

Практически всех пользователей километрового диапазона волн объединяет отсутствие необходимости в передаче и получении информации большого объема.

Интересно построение антенных систем. Чтобы избежать необходимости использования радиомачт высотой в несколько сот метров, используют горный рельеф местности. Так, береговая радиостанция военно-морского флота США при высоте мачт в несколько десятков метров при мощности передатчика в 1000 кВт имеет ширину горизонтальной части антенны в 2,6 км и длину 1,65 км. Высота подъема активных элементов антенн при данном рельефе местности составляет приблизительно 300 м.

Для преодоления сложностей, связанных с узкой полосой пропускания антенны используегся частотная телеграфная манипуляция. Глубина проникновения радиоволн в воду (в метрах) определяют по формуле:

где N- ослабление поля, Нп; X — длина волны, км.

Это определяет возможности по связи е подводными лодками.

Радиостанции точных частот используют атомные эталоны, относительная нестабильность которых — порядка Ю^-10. Требуются же частоты с относительной нестабильностью не более 3* 10^-9. Все нестабильности при приеме колебаний точных частот определяются в основном частотными (фазовыми) нестабильностями при распространении радиоволн и в приемниках точных частот. Их полосы пропускания малы — в пределах 0,01 — 1 Гц, на много порядков уже, чем в связных приемниках. Этим объясняется небольшая мощность передатчиков — десятки киловатт для приема по всему земному шару.

Системы радиовещательного диапазона. Существенным изменением в радиовещании следует считать использование синхронного радиовещания с амплитудной модуляцией (в НЧи СЧ-диапазонах), позволяющее улучшить качество радиоприема за счет более высокой напряженности поля, применение диапазонов с малым уровнем помех и поверхностных составляющих радиоволн и в то же время улучшить экономические показатели эксплуатации сети.

Суть синхронного радиовещания заключается в работе сети передатчиков на одной частоте с передачей одной и той же программы. Выигрыш связан с экономичным способом повышения эффективных мощностей в обслуживаемых зонах, сокращением числа используемых каналов, с уменьшением взаимных помех радиостанции, устранением нелинейных искажений в зоне «ближних замираний», повышением надежности системы радиовещания в целом.

Интересно, что даже если в США запрещены синхронные сети с целью предотвращения монополизации и сохранения конкуренции, они используются при осуществлении общенациональных передач.

Основная причина сохранения вещания на СВ — большая площадь охвата территории при малых мощностях отдельных передатчиков. Проблемой для осуществления синхронного вещания является обеспечение режима фазового синхронизма. Синхронизация осуществляется при приеме точных частот высшего класса в диапазоне длинных волн для непрерывной подстройки фазы в режиме фазового синхронизма.

Радиосвязь в ВЧ-диаиазоне. Используется в качестве средства магистральной внутренней и международной, зоновой, подвижной и производственной (диспетчерской) связи общего и ведомственного использования. С ее помощью осуществляются магистральная, зоновая и местная радиосвязь, радиовещательная сеть, служба стандартных частот, служебные линии, обеспечивающие станции спутниковой связи, авиационная связь земля — самолет, морская связь берег — корабль, дипломатические линии связи, служебная связь агентств новостей, связь на железной дороге, связь с самолетами и кораблями, связь между кораблями на море, радиосвязь сети гидрометеослужбы, наземные подвижные радиослужбы, любительская радиосвязь.

Наряду с развитием оптоволоконных, кабельных, радиорелейных и спутниковых линий при снижении объема ВЧ-связи ее техническое развитие продолжается. Она экономически эффективна и важна как стратегический резерв.

Именно как резервное средство связи ни в одной стране мира не предполагается ликвидация ВЧ-связи, обладающей большей живучестью в чрезвычайных ситуациях по сравнению с радиорелейной и спутниковой связями. Она является важным звеном интегрированной сети связи страны. Развитие технического уровня ВЧ-связи идет в основном по пути автоматизации, повышения надежности и обеспечения резервирования оборудования. ВЧ-связь особенно эффективна при организации малоканальной связи.

В связи с ограниченностью частотной емкости ВЧ-связи Международной комиссией по радиочастотам территория Земли разделена на 10 зон (70 подзон).

Так как зоны разнесены территориально и по времени суток, возможно многократное использование одинаковых частот. В диапазоне 1,5 — 30 МГц число повторений составляет около 30 — в официальных частотных присвоениях. Зоновые радиолинии включают в себя внутризоновые и местные сети. Разделение имеет окраску конкретного региона. Под термином «Зона» понимается район с размерами 500×500 км. Сеть, как правило, строится по принципу «каждый с каждым». Целесообразность использования зоновой ВЧ-связи во многом определяется характером рельефа местности и плотностью населения. Структура сетей ВЧ различна: радиальная, кустовая, линейная, звездная, радиально-кольцевая. Различны сети и по объему — числу каналов и центров связи.

Как следует из подразд. 6.1.1, в диапазоне ВЧ наблюдается многолучевое распространение радиоволн, приводящее к интерференции в точке приема и, следовательно, к замираниям. Хотя картина замираний зависит от протяженности трассы, их можно считать медленными — сигнал неизменен за время длительности элементарного символа. Для ВЧ-связи характерно использование всех разновидностей модуляции сигнала. Столь же разнообразны действующие помехи. Сосредоточенные помехи — основной вид помех ВЧ-связи — имеют вид узкополосного излучения, близкого по полосе полезному сигналу. Кроме аппаратурных (внутриполосных) помех наблюдаются внеполосные сосредоточенные помехи — это сигналы других радиосисгем. Причина — загруженность ВЧ-диапазона, протяженность трасс. Имеющиеся флуктуационные помехи имеют различное происхождение. Напомним, что при прохождении через избирательные цепи приемного устройства происходит их нормализация, и это позволяет использовать в выходных каскадах простую статистическую модель — флуктуационные помехи с гауссовским (нормальным) распределением.

Так как ВЧ-радиосвязь характеризуется нсстационарностью как по условиям распространения радиоволн, так и по помеховой обстановке, большое внимание уделяется созданию адаптивных радиосистем передачи информации. На основе анализа состояния системы связи осуществляются структурная, алгоритмическая и параметрическая адаптация. Системы адаптации делятся на поисковые и беспоисковыс. Наибольшее распространение получили бсспоисковые системы, характеризующиеся быстродействием и простотой.

Магистральной ВЧ-связью называют связь между пунктами, находящимися на расстоянии в 10 000 км и более. Предполагается, что могут иметься два ретранслятора. Магистральная линия ВЧ-связи, как правило, многоканальная и передача ведется одновременно от нескольких источников информации.

Так как передающая радиостанция, как правило, выносится за пределы населенных пунктов в связи с использованием при передаче больших мощностей, возникает необходимость в использовании линий передачи информации от источника сообщения до передатчика. Информация для передачи по линиям связи преобразуется в форму, пригодную для использования в конкретной соединительной линии и приспособленную к передаче конкретного вида информации (телефон, телефакс и др.). В передающей радиостанции осуществляются дополнительные преобразования сигналов с целью получения модулированного высокочастотного колебания. Обратные преобразования осуществляются уже на приемной части радиоканала (рис. 6.9). Для решения проблемы элекгромагнитной совместимости, т. е. воздействия сигналов передатчика на приемник, приемное устройство и передатчик, образующие радиоцентр, разносят в пространстве на несколько десятков километров. Заметим, что линии связи между источниками информации и передающим, а также приемным устройством и получателями информации могут быть и многоканальными, проводными, кабельными и радиорелейными.

Подавление передатчиком всех радиосредств, находящихся вблизи, можно проиллюстрировать примером. Во время военного конфликта между Великобританией и Аргентиной вооруженным силам Аргентины удалось с помощью не самой современной ракеты поразить военный корабль Великобритании. Это стало возможным вследствие того, что с корабля велся радиообмен с командованием, находящимся в Лондоне. Все средства ПВО были неработоспособны ввиду большой мощности излучаемых электромагнитных колебаний.

Рис. 6.9. Система магистральной ВЧ-связи.