🗊Презентация Особенности распространения радиоволн УКВ диапазона. (Тема 1.1)

Тема N1: Основы радиорелейной и тропосферной связи.

Радиорелейная связь обеспечивает: - многоканальность, высокую пропускную способность; - большую дальность связи; - дуплексность каналов и трактов; - строгую нормированность качественных показателей и электрических характеристик каналов и трактов, низкий уровень в них шумов и помех. Характерными особенностями радиорелейной связи является: - применение метода радиосвязи на УКВ земной волной, дальность которой резко ограничена; - использование принципа ретрансляции сигналов для обеспечения требуемой дальности связи; - применение, как правило, остронаправленных антенн. . Радиорелейные средства связи применяются для развертывания (строительства) полевых и стационарных многоканальных линий между узлами связи. Они используются, как правило, самостоятельно для строительства радиорелейных линий, а также для наращивания линий радио- и проводной связи, для дистанционного управления радиостанциями средней и большой мощности.

Принцип радиорелейной связи иллюстрируется на рисунке 1, на котором схематично изображена радиорелейная линия (PPЛ), состоящая из оконечных и промежуточных радиорелейных станций (РРС), размещенными на местности с некоторыми интервалами, протяженность которых определяется условиями распространения УКВ вдоль земной поверхности и обычно не превышает 50 км.

Для улучшения условий прохождения УКВ на интервалах и увеличения их длины РРС, как правило, развертывают на вершинах и скатах высот местности так, чтобы на интервалах между антеннами обеспечивалась «прямая видимость», а точнее «радиовидимость», под которой понимается отсутствие экранирования рельефом местности или массивами местных предметов (лес, строения) траекторий радиоволн, распространяющихся между антеннами РРС данного интервала в условиях нормальной рефракции радиоволн. Для увеличения протяженности интервалов на равнинной и малопересеченной местности, а также для обеспечения возможности организации радиорелейной связи в условиях лесистой местности применяют сравнительно высокие (до 20-30 м) антенные опоры (мачты). Нормальная рефракция радиоволн искривляет их траекторию в сторону поверхности земли (выпуклостью вверх), благодаря чему радиовидимость возрастает. При высоте антенных опор до 20-30 м дальность связи составляет 35-40 км. Необходимость применения для радиорелейной связи УКВ обусловлена рядом причин и прежде всего широкополостностью радиосигналов РРС. Эта причина, а также дуплексность связи, удваивающая требуемый расход полосы частот, приводят к необходимости использовать диапазоны частот, обладающие большой частотной емкостью, к каковым относится диапазон УКВ.

Широкополосность радиосигналов РРС в свою очередь обусловленная причинами: применяемыми методами модуляции и требованием многоканальности, т.е. большой пропускной способностью РРС. Дело в том, для радиорелейной связи пригодны не всякие методы модуляции, а только частотная модуляция (ЧМ) и импульсные методы модуляции (ИМ), из которых наиболее часто используется фазоимпульсная модуляция (ФИМ), кодо-импульсная модуляция (КИМ) и дельта-модуляция. Пригодность ЧМ и ИМ для радиорелейной связи объясняется тем, что при этих видах модуляции уровень полезного сигнала на выходе радиопередающих устройств, а следовательно, и в каналах, не зависит от уровня радиосигнала на входе соответствующего радиоприемного устройства. Благодаря этому в условиях замирания радиосигналов на интервалах PPЛ остаточное затухание каналов и трактов РРЛ сохраняется постоянным, т.е. выполняется важное требование, предъявляемое к любым каналам дальней связи и, в частности, к каналам РРЛ. При таких видах модуляции, как, например, амплитудная (AM) однополосная (ОПМ), эти требования выполняться не будут, причем вследствие значительной глубины и «быстроты» замираний радиосигналов на интервале РРЛ необходимую стабильность остаточного затухания обеспечивать оказывается затруднительным, даже при использовании сложных систем АРУ в радиоприемных устройствах.

Слои атмосферы высотой примерно до 100-130км. по своему составу однородны. В этих слоях имеется воздух, содержащий (по объему 78% азота и 21% кислорода.) Нижний слой атмосферы толщиной 10-15 км. называется тропосферой. В этом слое имеются водянные пары, содержание которых резко колеблется с изменением метеорологических условий. Тропосфера постепенно переходит в стратосферу, границей которой считается высота, на которой прекращается падение температуры радиоволны, излучаемые антенной, распространяются вдоль земной поверхности и под углом к горизонту. Первые волны - поверхностные, вторые - пространственные. Поверхностная волна электромагнитных колебаний распространяется вдоль Земли. Характер распространения этой волны определяется электрическими свойствами почвы и воды, а также частотой излучаемых колебаний. На сравнительно коротких расстояниях радиосвязь осуществляется главным образом поверхностными радиоволнами.

рис. 2.2. Пути распространения радиоволн.

рис. 2.5. Распространение радиоволн по атмосферному волновому каналу.

Дальнее тропосферное рассеяние УКВ В тропосфере воздух никогда не находится в спокойном состоянии. Имеются восходящие и нисходящие потоки воздуха, обусловленные различным нагреванием отдельных участков земной поверхности. В результате этих процессов тропосфера представляет собой электрически неоднородную среду, каждая точка которой харак-теризуется своими значениями температуры, давления, влажности и следовательно диэлектрической проницаемостью. Направленный поток энергии УКВ, посылаемый передающей антенной станции А, так называемая падающая волна, пронизывает тол-щину тропосферы и в виде проходящей волны, уходит в открытое пространство. Не-однородности воздушных масс, являющиеся одновременно неоднородностями диэ-лектрической проницаемости среды, рассеивают под небольшими углами и направ-лению падающей волны некоторую весьма небольшую часть энергии волн.