ГЛАВА 24. РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ

24.1. ОБОРУДОВАНИЕ КОНЕЧНЫХ ПУНКТОВ

24.1.1. Характеристики схем

Связь по радио на сверхвысоких частотах [104, 176] занимает достаточно важное место в системе дальней связи. Во многих отношениях такие системы успешно конкурируют с системами, работающими на более низких частотах или использующими проводные линии и коаксиальные кабели. Область применения обсуждаемых систем весьма широка; она простирается от обеспечения работы небольшого числа телефонных точек до поддержания функционирования сложных комплексов, состоящих из нескольких тысяч телефонных или нескольких телевизионных каналов. При этом связь может быть обеспечена на расстояниях в несколько тысяч километров, а ее характеристики и надежность соответствуют высоким требованиям, предъявляемым к национальным и международным линиям связи. Установлены характеристики передачи радиорелейных линий связи, относящихся к шуму, стабильности коэффициента усиления, полосе пропускания, линейности амплитуд и величине искажений формы колебаний [286, 302, 338].

Линии связи на сверхвысоких частотах можно разделить на два больших класса в зависимости от того, производится ли прием в пределах прямой видимости или за этими пределами (см. гл. 23). Радиорелейные линии связи, базирующиеся на использовании явления распространения радиоволн за линией горизонта, находят пока ограниченное применение. Поэтому большая часть изложенного ниже относится к системам передачи информации в пределах прямой видимости.

Как в многоканальных телефонных, так и в телевизионных линиях связи информационная полоса сигнала, подводимого к линии связи, простирается от низких частот до нескольких мегагерц. В результате этого при любом способе модуляции несущей требуемая полоса частот оказывается равной 15-20 Мгц, и, следовательно, естественным является требование размещения несущей частоты в сверхвысокочастотном диапазоне. В соответствии с принятым распределением частот [290] диапазоны частот отведены для стационарных и подвижных радиорелейных станций и линий связи, работающих в различных частях света. Диапазоны частот около также находят применение для узкополосных систем связи, используемых для передачи небольшого объема информации.

Методы импульсной модуляции с временным разделением каналов применяются [245] в системах, обеспечивающих работу до 24 или 48 телефонных каналов. Вообще в многоканальных системах связи предпочитают частотное разделение каналов [6] с использованием частотной модуляции [183], так как в таких системах можно довольно легко обеспечить весьма близкую к линейной зависимость амплитуды выходного сигнала от входного. Частотная модуляция обеспечивает также лучшее отношение сигнал/шум, а в телевидении — более благоприятное распределение шумов. Однако применение частотной модуляции ставит строгие требования к равномерности зависимостей характеристик групповой задержки от частоты в узлах сверхвысокой и промежуточной частот. Кроме того, отраженные сигналы в фидерах не должны быть чрезмерно большими [1, 357].

Для обеспечения нормальной работы одного телефонного канала требуется полоса частот от 300 до 3400 гц, при этом передается одна боковая полоса частот сигнала с подавлением несущих, которые смещены относительно друг друга на Величины нижних и верхних граничных частот для типичных систем [286, 297] представлены в табл. 24.1. Эти величины сравнимы с теми, которые рекомендованы [338] для линейных систем. Сверхвысокочастотные радиолинии легко приспосабливаются для передачи телевизионных сигналов [287], так как видеосигналы передаются непосредственно в информативной полосе частот. При этом требуется произвести лишь небольшое выравнивание частотной характеристики, а иногда этого и не требуется. Некоторые преимущества можно получить при использовании предварительной коррекции, заключающейся в небольшом ослаблении низкочастотных составляющих сигнала перед передачей последнего. В таком случае на приемной стороне осуществляется противоположная коррекция, т. е. подъем низких частот, ослабленных перед передачей. Применение такой предкоррекции позволяет использовать для передачи сигналов телевидения и многоканальной телефонии одни и те же модуляторы и демодуляционные устройства. Кроме того, это дает некоторый выигрыш и в системе цветного телевидения при передаче цветовых поднесущих.

Таблица 24.1 Граничные частоты информативной полосы

Оборудование конечных пунктов сверхвысокочастотных радиолиний можно выполнить различными способами [51, 68, 86, 181, 250, 288]. Блок-схема примерной типовой системы [250], работающей на частоте представлена на рис. 24.1.

Рис. 24. 1. Упрощенная блок-схема радиорелейной линии связи. В таком типичном устройстве, включающем передатчик, линейный усилитель (ретранслятор) и приемник, используется частотная модуляция; полоса пропускания 5 Мгц. (См. [250].)

Для передачи информации на большие расстояния применяется один или несколько линейных усилителей (ретрансляторов). В линейном усилителе [97] осуществляется не только усиление сигнала, но производится также преобразование несущей частоты для исключения возможности появления обратной связи между входной и выходной цепями.

В линейном усилителе супергетеродинного типа частота несущей принятого сигнала преобразуется в промежуточную частоту, на которой и производится основное усиление. Затем частота усиленного сигнала изменяется еще. раз и выходное напряжение усиливается до уровня, достаточного для излучения с помощью антенны. В линейном усилителе, представленном на рис. 24.1, необходимое усиление производится на радиочастоте при одном изменении частоты несущей. Такое упрощение достигается за счет использования

малошумящих ламп. В состав аппаратуры входят также полосовые фильтры, цепи АРУ и усилитель мощности. В таком линейном усилителе принятые сигналы не демодулируются и выделение видеосигнала не производится. Указанным путем можно избавиться от некоторого увеличения уровня шумов и искажений. При конструировании приемной и передающей аппаратуры необходимо обратить внимание на уровень шумов [59, 129], высокочастотную интерференцию [303], перекрестные помехи [69] и искажения [223, 268, 359].

В приемниках сверхвысокочастотных радиолиний в качестве промежуточной частоты обычно используется частота а усилители являются широкополосными. Коэффициент усиления типового пятикаскадного усилителя [116] равен 50 дб с почти плоской полосой пропускания 50—90 Мгц. На частотах свыше центральной групповая задержка постоянна в пределах 1 нсек. Зависимость величины групповой задержки от частоты для усилителей и фильтров обычно является приблизительно квадратичной. В современных системах искажения, вызванные непостоянством групповой задержки, компенсируются с помощью уравнителей, обычно выполняемых в виде фазовых фильтров по мостовой Т-образной схеме. Один перестраиваемый уравнитель [117] позволяет одновременно осуществлять непрерывное и независимое управление крутизной и параболической кривизной.