Антенны километровых, гектометровых и декаметровых волн

негосударственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Кузбасский ИНСТИТУТ экономики и права

экономический ФАКУЛЬТЕт

Контрольная работа №2

По дисциплине: Технические средства связи, системы и сети.

Тема: 1.«Антенны километровых, гектометровых и декаметровых волн »;

2.«Принципы построения радиорелейных линий прямой видимости. Классификация. Виды модуляции и аппаратура РРЛ.».

Выполнила:

студентка 3 курса гр. Э-481

Дука О.Г.

№ зачетной книжки: 4304

Проверил:

преподаватель Иценко М.Ф.

КЕМЕРОВО

2010г.

Содержание.

1.Антенны километровых, гектометровых и декаметровых волн ……....…….3 1.1. Распространение мириаметровых и километровых волн (сверхдлинных и длинных)…………………………………………………………………..……….3

1.2. Распространение гектометровых (средних) волн……………...…….……..4

1.3. Распространение декаметровых (коротких) волн…………….……………6

2.Принципы построения радиорелейных линий прямой видимости Классификация. Виды модуляции и аппаратура РРЛ……………….......…….11

2.1. Принципы построения радиорелейных линий прямой видимости……...11

2.2.Классификация радиорелейных линий…………………………...………..15

2.3.Виды модуляции, применяемые в радиорелейных системах передачи….17

Список литературы………………………………………………………..……..21

1.Антенны километровых, гектометровых и декаметровых волн.

1.1. Распространение мириаметровых и километровых волн (сверхдлинных и длинных).

Отличительной особенностью волн 4-го и 5-го диапазонов (мириаметровых и километровых волн) является их способность хорошо огибать землю. Поэтому напряженность поля земной волны значительна на расстояниях 1500...2000 км от источника электромагнитных волн. Однако практическая возможность держать на этих волнах связь на расстоянии до 20 000 км не может быть объяснена только дифракцией. Не только слой Е(располагается на высоте 90…130 км) , но в дневные часы даже слой D (располагается на высоте 60…80 км) имеет такую плотность ионизации, при которой радиоволны этих диапазонов способны отражаться при любом угле возвышения, в том числе и при вертикальном.

Отраженная этими слоями пространственная волна частично поглощается землей, а частично отражается от нее, вновь достигая ионизированных слоев. Такое отражение может быть многократным. Учитывая, что при отражении от ионосферы волны сильно поглощаются, для обеспечения связи требуются передатчики большой мощности. Кроме того, недостатками этого диапазона волн являются необходимость строить антенны высотой в несколько сотен метров, большой уровень атмосферных помех и невозможность размещения в этих диапазонах большого числа каналов связи.

Условия распространения в диапазонах мириаметровых и километровых волн характеризуются стабильностью. Регулярные и нерегулярные изменения напряженности выражены очень слабо. Поэтому в этих диапазонах волн созданы очень мощные радиостанции для глобальной (всемирной) радиосвязи. Такие системы имеют важное стратегическое значение и обеспечивают бесперебойную радиосвязь с объектами, находящимися на любом удалении от радиопередатчика (в том числе с подводными лодками в погруженном состоянии). В этом же диапазоне создана служба передачи точных частот, необходимая для систем связи во всех диапазонах частот, а также для систем радионавигации, службы времени и других научно-исследовательских и хозяйственных целей. В диапазоне километровых волн ведется также радиовещание с амплитудной модуляцией.

1.2. Распространение гектометровых (средних) волн.

Гектометровые волны могут быть как поверхностными, так и пространственными. Для этого диапазона волн характерны ограниченная дальность распространения в дневные часы и увеличение дальности в ночное время. В дневные часы пространственные волны практически отсутствуют. В слое D эти волны испытывают незначительные поглощение и преломление. Но попав в слой Е с большей степенью ионизации, они испытывают такое сильное поглощение, что на землю почти не возвращаются. Поэтому днем связь на средних волнах осуществляется только поверхностной волной. Практически дальность действия поверхностных волн ограничивается расстоянием 1000... 1500 км.

С наступлением ночи область D исчезает и напряженность поля в точке приема от ионосферной волны повышается. Поэтому ночью связь в диапазоне гектометровых волн осуществляется в основном ионосферной волной.¹

Вечером и ночью поглощение ионосферой уменьшается. Пространственная волна отражается от слоя Е и мало поглощается им.

Рис. 1.

Напряженность поля в пункте приема является результатом интерференции земной и пространственной волн. Участие ионосферы в распространении средних волн в ночное время сопровождается некоторыми особенностями. Первой из таких особенностей следует считать замирания (уменьшения) амплитуды сигнала в точке приема. Предположим, что в пункте А (рис. 1) находится передатчик, а в пункте Б ведется прием. Если днем в пункт Б доходят только земные волны, то ночью туда же могут попадать и волны, отраженные ионосферой.

Поле в пункте приема становится в этом случае результатом интерференции земных и ионосферных волн. При совпадении фаз волн результирующее поле усиливается, а при противофазности ослабляется (замирает). Но степень ионизации отражающего слоя и, следовательно, глубина проникновения в него радиоволн не остаются постоянными. Они изменяются по случайному закону вследствие непостоянства ионизирующего излучения Солнца и наличия воздушных течений. В результате этого изменяется длина пути пространственных волн, а значит, и фазовый сдвиг между земной и пространственной волнами.

Вторым неизбежным следствием влияния ионосферы на распространение средних волн оказывается изменение сигнала в точке приема в течение суток. На очень близких расстояниях от передатчика, где основным является поле земных волн, принимаемый сигнал практически не меняется в течение суток. На средних расстояниях, куда земные волны доходят с большим ослаблением, днем прием может быть плохой, а ночью, когда главенствует поле ионосферных волн, он улучшается, но сопровождается замираниями. На больших же расстояниях, куда земные волны практически не доходят, прием возможен лишь в темное время за счет ионосферных волн.

Бороться с замираниями довольно трудно. Наиболее эффективным средством является прием на 2-3 антенны, находящиеся на расстоянии 200-300 м друг от друга. Антенны соединяются линиями с приемником, имеющим отдельные усилители высокой частоты и детекторы для каждой антенны, но общий усилитель низкой частоты. Этот метод основан на том, что замирание не происходит одновременно в разных местах. В то время как в одной антенне сигнал уменьшается, в другой - он увеличивается и, таким образом, сигнал на выходе приемника мало изменяется. Некоторое уменьшение колебаний слышимости дают также автоматические регуляторы усиления.

К недостаткам этого диапазона волн следует также отнести большой уровень атмосферных и промышленных помех.

В диапазоне гектометровых волн появилось и стало основным способом радиовещательной передачи синхронное радиовещание , позволяющее значительно улучшить технико-экономические характеристики сети радиовещания при одновременном повышении качества радиоприема. Диапазон гектометровых волн во многих странах является основным для организации радиовещания.

1.3. Распространение декаметровых (коротких) волн.

При распространении декаметровых волн энергия поверхностной волны сильно поглощается земной поверхностью, особенно над пересеченной местностью. Явление дифракции на коротких волнах не играет заметной роли, поскольку эти волны поглощаются обычно раньше, чем станет ощутимой кривизна земли.² Величина напряженности поля поверхностной волны в пункте приема зависит от направленности передающей антенны. На более коротких волнах этого диапазона сказывается также высота подъема передающей и приемной антенн над землей. Дальность распространения поверхностной волны обычно не превышает десятков километров, особенно для верхней половины диапазона (50... 10 м).

Радиосвязь на коротких волнах (KB) ионосферными лучами является экономичным способом дальней связи. В нормальных условиях состояния ионосферы для отражения лучей KB основной оказывается область F, а нижележащие области ? и D создают вредное поглоще­ние энергии КВ.

Рис .2

Такое прохождение KB изображено на рис. 2 показана возможность увеличения дальности коротковолновой связи путем двух «скачков», т.е. двукратного отражения от ионосферы. Дальность такой связи определяется углом, под которым волны падают на границу ионосферы (и отражаются от нее): чем больше угол падения, тем больше дальность скачка.

Экономичность связи достигается благодаря тому, что при правильном выборе длины волны поглощение энергии в ионосфере на KB незначительно (гораздо меньше, чем на СВ), поэтому в пунктах возвращения отраженных волн к Земле напряженность их поля может оказаться достаточной для приема даже при сравнительно небольшой мощности передатчика.

Для того чтобы пояснить смысл выбора выгодной части KB диапазона, рассмотрим рис. 3. Здесь изображены лучи распространения короткой волны, частота которой выше так называемой критической частоты слоя F ионосферы. Угол ?, образованный лучом волн и касательной прямой к поверхности Земли в пункте излучения, называется углом возвышения.

При крутом падении ?? 90° волны проходят сквозь ионосферу в космос. При некотором угле ? _кр (критический угол для данной степени ионизации слоя и данной частоты) происходит полное внутреннее отражение и луч направляется в ионосфере параллельно земной поверхности. При углах, меньших критического, лучи возвращаются к Земле, и тем дальше от пункта излучения, чем меньше угол ?. При излучении касательно к Земле достигается наибольшая дальность скачка, составляющая приблизительно 4000 км. Необходимая дальность связи определяет тот угол 0, под которым антенна должна излучать максимум энергии. Зная высоту отражающего слоя, Легко определить этот угол простым геометрическим построением. Для того чтобы получить в намеченном пункте приема достаточную напряженность поля ионосферных KB, нужно выполнить следующие два условия прохождения этих волн: во-первых, выбрать такую частоту, которая была бы ниже максимального значения, еще отражаемого слоем при требуемом угле возвышения; во-вторых, необходимо, чтобы энергия волн этой частоты не поглощалась чрезмерно при двукратном прохождении (вверх и вниз) через области Е и D (поглощение уменьшается с ростом частоты).

Рис. 3

Таким образом, выбор частот для коротковолновой ионосферной связи резко ограничен сверху некоторой максимально применимой частотой по отражению и не столь резко снизу некоторой минимально применимой частотой по поглощению. Оба этих граничных значения частоты относятся к данным часам суток (к данной степени ионизации области F) и к данной трассе (к углу возвышения 9). Описанная нами картина распространения KB позволяет пояснить разницу между «дневными» и «ночными» волнами.

Днем для дальних связей применяются наиболее короткие волны этого диапазона (примерно от 10 до 25 м); такие волны при малом угле возвышения способны отражаться от слоя F. Конечно, более длинные волны и подавно стали бы отражаться, но при высокой дневной ионизации в областях Е и D потери в них были бы слишком большими и потребовалось бы невыгодное увеличение мощности пе­редатчиков.

Ночью для дальних связей используется нижняя часть KB диапазона (приблизительно от 35 до 100 м), так как при уменьшении ионизации слоя F более короткие волны от него не отразились бы даже при пологом падении. Потери же в нижних слоях ионосферы ночью не столь опасны, ибо область D отсутствует, а ионизация области Е сильно уменьшается.

Волны, занимающие участок между дневными и ночными (примерно от 25 до 35 м), успешно применяются для связи в часы восхода и захода Солнца. Конечно, точное разграничение этих трех участков KB диапазона невозможно, так как их границы зависят от сезона (лето - зима) и от фазы 11-летнего периода солнечной активности.

К недостаткам диапазона декаметровых волн относится наличие замираний и образование зоны молчания. Рис. 4 поясняет образование зоны молчания. Поверхностный луч не удается принять в этой зоне, потому что он оказывается сильно ослабленным. Пространственный луч не может быть направлен в зону молчания, так как для этого его надо послать под большим углом к земле, но тогда луч пронижет атмосферу и уйдет в космическое пространство. Ширина зоны молчания зависит от времени суток и длины волны: чем короче длина волны, тем шире зона молчания.

Другое явление, играющее существенную роль при организации радиосвязи на декаметровых волнах, - замирание. В отличие от замираний на гектометровых волнах, которые происходят главным образом вследствие интерференции поверхностных и пространственных лучей, замирания на коротких волнах

Рис. 4

обусловлены в основном интерференцией двух или нескольких пространственных лучей, пришедших в пункт приема различными путями. Объясняется это тем, что передающая антенна излучает волны не в единственном направлении, а в пределах более или менее широкого угла. Соответственно можно считать, что на ионосферу падает не один луч, а как бы пучок лучей. Лучи с различными углами возвышения отражаются при различной глубине проникновения в ионизированный слой и достигают поверхности земли в различных точках. Вследствие многолучевого распространения и колебаний электронной концентрации отражающего слоя радиоволны, излученные передающей антенной, достигают точки приема, двигаясь по разным траекториям. В результате на приемную антенну воздействует несколько колебаний с разными амплитудами и фазами, меняющимися во времени. Из-за соизмеримости разности пути лучей с длиной волны замирания получаются более глубокими и быстрыми.

В пунктах приема обнаруживаются лучи, которые распространяются путем однократных или многократных отражений от ионосферы.

Многолучевое распространение является также причиной возникновения эха, когда из-за разности хода в точку приема приходят лучи с запозданием на 0,2... 1,0 мс. Такой вид искажений получил название ближнего эха. Иногда радиосигналы за счет многократных отражений обегают вокруг Земли, вызывая кругосветное эхо.

Несмотря на перечисленные недостатки и на интенсивное развитие связи в других диапазонах волн, в частности с использованием искусственных спутников Земли, значение связи в декаметровом диапазоне велико. Декаметровые волны позволяют при сравнительно небольшой мощности передатчиков осуществлять связь на большие расстояния. Поэтому связь на гектометровых волнах остается пока основным видом межконтинентальной связи, являясь важнейшим звеном глобальной связи. По этим же причинам данный диапазон частот широко используется для радиовещания на труднодоступные районы страны и вещания на другие страны.

2.Принципы построения радиорелейных линий прямой видимости. Классификация. Виды модуляции и аппаратура РРЛ.

2.1. Принципы построения радиорелейных линий прямой видимости.

Радиорелейные линии (РРЛ) представляют собой цепочку приемопередающих радиостанций (оконечных, промежуточных, узловых), которые осуществляют последовательную многократную ретрансляцию (прием, преобразование, усиление и передачу) передаваемых сигналов. В зависимости от используемого вида распространения радиоволн РРЛ можно разделить на две группы: прямой видимости и тропосферные.

РРЛ прямой видимости являются одним из основных наземных средств передачи сигналов телефонной связи, программ звукового и ТВ вещания, цифровых данных и других сообщений на большие расстояния. Ширина полосы частот сигналов многоканальной телефонии и ТВ составляет несколько десятков мегагерц, поэтому для их передачи практически могут быть использованы диапазоны только дециметровых и сантиметровых волн, общая ширина спектра которых составляет 30 ГГц. Кроме того, в этих диапазонах почти полностью отсутствуют атмосферные и промышленные помехи. Расстояние между соседними станциями (протяженность пролета) зависит от рельефа местности и высоты подъема антенн. Обычно его выбирают близким или равным расстоянию прямой видимости. Для сферической поверхности Земли с учетом атмосферной рефракции

,

где h₁ и h₂ — высоты подвеса соответственно пёредающей и приемной антенн (в метрах). В реальных условиях, в случае малопересеченной местности R=40—70 км при высоте антенных мачт 60…..100 м.

Комплекс приемопередающей аппаратуры РРЛ для передачи информации на одной несущей частоте (или на двух несущих частотах при организации дуплексных связей) образует широкополосный канал, называемый стволом (радиостволом). Оборудование, предназначенное для передачи телефонных сообщений и включающее в себя кроме радиоствола модемы и аппаратуру объединения и разъединения каналов, называют телефонным стволом. Соответствующий комплекс аппаратуры для передачи полных ТВ сигналов (вместе с сигналами звукового сопровождения, а часто и звукового вещания) называют ТВ стволом. Большинство современных РРЛ являются многоствольными. При этом кроме рабочих стволов, могут быть один или два резервных ствола, а иногда и отдельный ствол служебной связи. С увеличением числа стволов возрастает соответственно и объем оборудования (число передатчиков и приемников) на станциях РРЛ.

Рис. 5. Условное изображение РРЛ

Часть РРЛ (один из возможных вариантов) условно изображена на рис. 5, где непосредственно отмечены радиорелейные станции трех типов: оконечная (ОРС), промежуточная (ПРС) и узловая (УРС).

На ОРС производится преобразование сообщений, поступающих по соединительным линиям от междугородных телефонных станций (МТС), междугородных ТВ аппаратных (МТА) и междугородных вещательных аппаратных (МВА), в сигналы, передаваемые по РРЛ, а также обратное преобразование. На ОРС начинается и заканчивается линейный тракт передачи сигналов. С помощью УРС разветвляются и объединяются потоки информации, передаваемые по разным РРЛ, на пересечении которых и располагается УРС. К УРС относят также станции РРЛ, на которых осуществляется ввод и вывод телефонных, ТВ и других сигналов, посредством которых расположенный вблизи от УРС населенный пункт связывается с другими пунктами данной линии. На ОРС или УРС всегда имеется технический персонал, который обслуживает не только эти станции, но и осуществляет контроль и управление с помощью специальной системы телеобслуживания ближайшими ПРС. Участок РРЛ (300... 500 км) между соседними обслуживаемыми станциями делится примерно пополам так, что одна часть ПРС входит в зону телеобслуживания одной УРС (ОРС), а другая часть ПРС обслуживается другой УРС (ОРС). ПРС выполняют функции активных ретрансляторов без выделения передаваемых сигналов электросвязи и введения новых и, как правило, работают без постоянного обслуживающего персонала. Структурная схема ретранслятора ПРС приведена на рис. 6. При активной ретрансляции сигналов на ПРС используют две антенны, расположенные на одной и той же мачте. В этих условиях трудно предотвратить попадание части мощности усиленного сигнала, излучаемого передающей антенной, на вход приемной антенны. Если не принять специальных мер, то указанная связь выхода и входа усилителя ретранслятора может привести к его самовозбуждению, при котором он перестает выполнять свои функции. Эффективным способом устранения опасности самовозбуждения является разнесение по частоте сигналов на входе и выходе ретранслятора. При этом на ретрансляторе приходится устанавливать приемники и передатчики, работающие на разных частотах. Если на РРЛ предусматривается одновременная связь в прямом и обратном направлениях, то число приемников и передатчиков удваивается, и такой ствол называется дуплексным. В этом случае каждая антенна на станциях используется как для передачи, так и для приема высокочастотных сигналов на каждом направлении связи.

Рис.6 Структурная схема одноствольного ретранслятора РРЛ

1,10 – антенны; 2,6 – фидерные тракты; 3,7 – приемопередатчики; 4,9 – приемники; 5,8 – передатчики

Одновременная работа нескольких радиосредств на станциях и на РРЛ в целом возможна лишь при устранении взаимовлияния между ними. С этой целью создаются частотные планы, т.е. планы распределения частот передачи, приема и гетеродинов на РРЛ. Исследования показали, что в предельном случае для двусторонней связи по РРЛ (дуплексный режим) можно использовать лишь две рабочие частоты f₁ и f₂ .(см. рис. 7,а)

Рис. 7 Схеме распределения частот в РРЛ

Чем меньше на линии используется рабочих частот, тем сложнее устранить взаимовлияние сигналов, совпадающих по частоте, но предназначенных разным приемникам. Во избежание подобных ситуаций на РРЛ стараются использовать антенны с узкой диаграммой направленности, с возможно меньшим уровнем боковых и задних лепестков; применяют для разных направлений связи волны с различным типом поляризации; располагают отдельные станции так, чтобы трасса представляла собой некоторую ломаную линию. Применение указанных мер не вызывает сложностей, если связь осуществляется в диапазоне сантиметровых волн. Реальные антенные устройства, работающие на менее высоких частотах, обладают меньшим направленным действием. Поэтому на РРЛ дециметрового диапазона приходится разносить частоты приема на каждой станции. В этом случае для прямого и обратного направлений связи выбирают различные пары частот f_1, f₂ и f_3, f₄ (четырехчастотный план) (см. рис. 7, б), и необходимая для системы связи полоса частот возрастет вдвое. Четырехчастотный план не требует указанных выше мер защиты, однако он неэкономичен с точки зрения использования полосы частот. Число радиостволов, которое может быть образовано в выделенном диапазоне частот, при четырехчастотном плане вдвое меньше, чем при двухчастотном. Для радиорелейной связи в основном используются сантиметровые волны, поэтому двухчастотный план получил наибольшее распространение

2.2.Классификация радиорелейных линий

РРЛ прямой видимости можно классифицировать по различным признакам и характеристикам. Рассмотрим классификацию РРЛ по наиболее важным из них.

1. По назначению различают: междугородные магистральные, внутризоновые, местные РРЛ

2. По диапазону рабочих (несущих) частот РРЛ подразделяются на линии дециметрового и сантиметрового диапазонов. В этих диапазонах в соответствии с Регламентом радиосвязи для организации РРЛ выделены полосы частот, расположенные в области 2, 4, 6, 8, 11 и 13 ГГц. В настоящее время ведется исследование условий создания радиорелейной связи на частотах порядка 18 ГГц и выше. Переход на более высокие частоты позволил бы увеличить пропускную способность систем передачи. Однако использование столь высоких частот затруднено из-за сильного ослабления энергии радиоволн во время атмосферных осадков.

3. По способу уплотнения каналов и виду модуляции несущей можно выделить:

а) РРЛ с частотным уплотнением (разделением) каналов (ЧРК) и ЧМ гармонической несущей;

б) РРЛ с временным уплотнением (разделением) каналов (ВРК) и аналоговой модуляцией импульсов, которые затем модулируют несущую;

в) цифровые РРЛ, в которых отсчеты сообщений квантуются по уровням и кодируются.

4. По принятой в настоящее время классификации РРЛ разделяют на системы большой, средней и малой емкости.

К РРЛ большой емкости принято относить системы, позволяющие организовать в одном стволе 600 и более каналов тональной частоты (ТЧ), что соответствует пропускной способности более 100 Мбит/с. Если РРЛ позволяет организовать 60—600 или менее 60 каналов ТЧ, то эти системы относятся к линиям связи средней и малой емкости.

Пропускная способность таких РРЛ равна соответственно 10 — 100 и менее 10 Мбит/с. В нашей стране в основном используются комплексы аналоговых унифицированных радиорелейных систем («КУРС»), к особенностям которых можно отнести применение унифицированных блоков, экономичность, надежность, возможность создания цифровых трактов.

В современных телекоммуникационных системах РРЛ используются для создания стационарных, магистральных линий связи в несколько тысяч километров для передачи больших потоков информации, В этих случаях применяют системы большой емкости. Магистральные РРЛ обычно являются многоствольными.

Стационарные РРЛ средней емкости используются для организации зоновой связи. Это линии протяженностью до 500—1500 км. Подобные РРЛ в большинстве случаев рассчитаны на передачу ТВ сигналов и сигналов радиовещания. Часто эти линии являются многоствольными и ответвляются от магистральных РРЛ.

РРЛ малой емкости применяются в местной сети связи. Кроме того, малоканальные РРЛ обеспечивают служебной связью железнодорожный транспорт, газопроводы, нефтепроводы, линии энергоснабжения. Пропускная способность РРЛ может быть в несколько раз увеличена за счет образования новых стволов. Для этого на РРЛ станциях устанавливаются дополнительные комплексы приемопередающего оборудования, с помощью которых создаются новые высокочастотные тракты. Для сигналов разных стволов используются различные несущие частоты. Все системы многоствольной РРЛ организуются таким образом, чтобы все стволы работали независимо один от другого, были взаимозаменяемыми. Такой принцип повышает надежность всей линии в целом.

Повышение пропускной способности РРЛ за счет многоствольной работы не приводит к пропорциональному росту стоимости линии, так как многие ее элементы (антенны, станционные сооружения, опоры для подвеса антенн, источники электроснабжения) являются общими для всех стволов. В настоящее время в наземной распределительной телекоммуникационной сети России ведется интенсивное строительство цифровых РРЛ с большой пропускной способностью.

2.3.Виды модуляции, применяемые в радиорелейных системах передачи.

В многоканальных РРЛ модуляция сигнала представляет собой двухступенчатый процесс. С помощью первой ступени формируется многоканальный сигнал.

В системах передачи с частотным уплотнением каналов (ЧРК) на первой ступени применяется однополосная модуляция. В аналоговых системах с временным уплотнением каналов (ВРК) используется фазоимпульсная модуляция, а в цифровых РРЛ с ВРК — ИКМ и дельтамодуляция. В многоканальных РРЛ первая ступень модуляции осуществляется в каналообразующем и групповом оборудовании на сетевых станциях и узлах коммутации. В системах передачи сигналов телевидения полный ТВ сигнал формируется с помощью оконечного оборудования ТВ ствола на ОРС. Назначением второй ступени модуляции является образование высокочастотного радиосигнала, модулированного линейным сигналом. Вторая ступень модуляции осуществляется в оконечном оборудовании ствола. В аналоговых системах передачи сигналов многоканальной телефонии с ЧРК и телевидения практически всегда применяется ЧМ. При ЧМ основной причиной нелинейных искажений сигналов в радиоканале является нелинейность фазочастотной характеристики (ФЧХ), в то время как при АМ и однополосной модуляции основная причина искажений — нелинейность амплитудной характеристики. Модуляцию в цифровых РРЛ принято называть манипуляцией. В зависимости от числа уровней модулирующего сигнала различают двухуровневую (двоичную) и многоуровневую манипуляции.

Рис. 8. Значение полосы пропускания радиоканала при передаче сигналов многоканальной телефонии.

Формирование указанных манипулирующих сигналов осуществляется специальным кодирующим устройством — кодером модулятора (рис. 9). При демодуляции радиосигналов на приемном конце с помощью декодера демодулятора производится обратное преобразование, в результате чего формируется исходный двоичный сигнал

Рис. 9 Функциональная схема модема для цифровой РРЛ

1 – модулятор; 2 – кодер модулятора; 3 – устройство модуляции; 4 – радиоканал;

5 – демодулятор; 6 – детектор; 7 – регенератор; 8 – декодер демодулятора

При амплитудной манипуляции модулируемым параметром радиосигнала является его амплитуда (рис. 10). В настоящее время применяется лишь двоичная амплитудная манипуляция. В системах с амплитудной манипуляцией применяется некогерентное детектирование радиосигналов, обеспечивающее простоту построения аппаратуры по сравнению с когерентным детектированием. Модуляция и демодуляция сигналов в системах с двоичной амплитудной манипуляцией не требуют специального кодирования и декодирования.

Рис.10 Форма сигналов при амплитудной манипуляции

а – манипулирующий знак; б – амплитудно-манипулируемый сигнал

При фазовой манипуляции (ФМ) модулируемым параметром радиоимпульсов является фаза высокочастотного заполнения. В современных РРЛ применяются двоичная, четырехуровневая и восьмиуровневая ФМ. При демодуляции фаза ФМ радиосигнала сравнивается с фазой восстановленного на приемном конце опорного колебания (несущей). Из-за случайных искажений радиосигнала имеет место неопределенность фазы восстановленной несущей, что является причиной так называемой обратной работы, при которой двоичные посылки принимаются «в негативе». Для устранения влияния неопределенности фазы применяется разностное кодирование фазы передаваемых радиоимпульсов. ФМ с разностным кодированием фазы называют фазоразностной или относительной фазовой манипуляцией (ОФМ). В РРЛ с ОФМ при передаче информации кодируется не сама фаза радиосигнала, а разность фаз (фазовый сдвиг) двух соседних радиоимпульсов.

Применяются два способа демодуляции ОФМ радиосигналов. В первом восстанавливается несущая и когерентно детектируется ОФМ радиосигнал, затем разностно декодируются принимаемые сигналы. При таком способе демодуляции операции детектирования и декодирования разделены и выполняются последовательно. Второй способ предполагает дифференциально-когерентное детектирование ОФМ радиосигнала, при котором в качестве опорного колебания используется присутствующий радиоимпульс. При этом операции детектирования и декодирования совмещены.

Литература.

1.Радиосвязь на железнодорожном транспорте/ П.Н. Рамлау, Н.В. Лаврентьев, Э.С. Головин, А.И. Дзыгало, И.И. Петров – М.: Транспорт,1983.-386 с.

2.Коростелев, Ю. А. Технологии связи : учебное пособие / Ю. А. Коростелев, М. Ф. Иценко, Ан. И. Щербаков; Кузбасс.институт экон. и права. – Кемерово, 2007. – 140 с.

3. Технические средства связи, системы и сети : конспект лекций / сост. к.т.н., доцент М.Ф. Иценко; Кузбасс. институт экономики и права. – Кемерово, 2008. – 258 с.