Классификация диапазонов РЧС (радиочастотного спектра)




Спутниковые и наземные системы радиосвязи.

План:

1.Структурная схема радиосвязи

2.Классификация диапазонов РЧС

3.Особенности распространения УКВ

Структурная схема радиосвязи

 

Радиосвязь организуют между двумя радиостанциями:

Рис. 1.1 – Структурная схема системы радиосвязи

 

Основными техническими элементами любой системы радиосвязи являются: радиопередатчик, радиоприемник, антенна и фидер.

Радиопередатчик предназначен для преобразования исходного (первичного) сигнала электросвязи С (t), отображающего передаваемое сообщение, в радиочастотный сигнал S (t), который через фидер передающей антенны, подводится к самой антенне.

Радиоприемник выполняет обратную функцию – из радиочастотного сигнала S (t), принимаемого антенной он восстанавливает исходный сигнал электросвязи С (t).

Антенна – это техническое устройство, предназначенное для излучения и приема радиоволн, поэтому можно различить передающие и приемные антенны.

Фидер – это электрическая цепь и ее вспомогательные устройства (не представленные на рисунке), с помощью которых энергия радиочастотного сигнала подводится от радиопередатчика к антенне или от антенны к радиоприемнику. В фидерах радиочастотные сигналы распространяются в виде направляемых электромагнитных волн, которые связаны с зарядами и токами, а в открытом пространстве электромагнитные волны становятся свободными, т.е. радиоволнами.

 

Электромагнитная волна - процесс распространения электромагнитного поля в пространстве.


Электромагнитная волна представляет собой процесс последовательного, взаимосвязанного изменения векторов напряжённости электрического и магнитного полей, направленных перпендикулярно, лучу распространения волны, при котором изменение электрического поля вызывает изменения магнитного поля, которые, в свою очередь, вызывают изменения электрического поля.

Электромагнитная волна обладает всеми свойствами оптических волн:

- прямолинейно распространяться в однородной среде;

 

- отражение и преломление при переходе из одной среды в другую;

 

- дифракция (встречая на своем пути тело волны огибают его);

 

- рефракция (в неоднородных средах, плавно меняющих свои свойства волны распространяться криволинейно);

 

- интерференция (сложение двух волн, в результате которой появляется устойчивая во времени картина).

 

 

Длина волны (λ, м) связана с частотой (f, Гц) соотношением.

 

, где с = 3 *108 м/с - скорость света

 

Таким образом, длина волны (λ) и частота гармонического колебания (f) связаны между собой обратно пропорциональной зависимостью и , которая говорит о том, что с увеличением частоты длина волны существенно уменьшается.

 

 

Поляризация волн – свойство электромагнитных волн размещаться в одном пространстве.

 

 

Классификация диапазонов РЧС (радиочастотного спектра)

Спектр ЭМИ (электромагнитного излучения)

0,03 Гц ¸3000 ГГц, в соответствии с рекомендациями Международного союза электросвязи МСЭ (ITU), условно разбит на 17 диапазонов частот.

Три частотных полосы частот различных диапазонов диапазона: 900 МГц, 2,4 ГГц и 5 ГГц выделены для использования в промышленности, науке и медицине (Industrial, Scientific, Medical – ISM). Системы радиосвязи работающих в данных диапазонах не требуют лицензирования. Но есть ограничение по максимальной мощности передаваемых сигналов уровнем в 1 Вт.

 

Чем выше частота, тем хуже проникает сигнал через препятствие. Использование более низкого частотного диапазона увеличивает расстояние передачи и улучшает распространение радиоволн внутри зданий. Однако число каналов и, следовательно, пользователей при этом снижается, поэтому все современные беспроводные системы работают в диапазонах начиная с 800 МГц

 

Классификация диапазонов РЧС

Таблица 2.1

Номер диапазона Диапазоны частот Наименование диапазонов
Частотное Метрическое
  3 - 30 кГц Очень низкие частоты (ОНЧ) Мириаметровые волны
  30 - 300 кГц Низкие частоты (НЧ) Километровые волны
  300 – 3000 кГц Средние частоты (СЧ) Гектометровые волны
  3 – 30 МГц Высокие частоты (ВЧ) Декаметровые волны
  30 – 300 МГц Очень высокие частоты (ОВЧ) Метровые волны
  300 – 3000 МГц Ультравысокие частоты (УВЧ) Дециметровые волны
  3 – 30 ГГц Сверхвысокие частоты (СВЧ) Сантиметровые волны
  30 – 300 ГГц Крайне высокие частоты (КВЧ) Миллиметровые волны
  300 – 3000 ГГц Гипервысокие частоты (ГВЧ) Децимиллиметровые волны

 

 

Насыщенность указанных участков РЧС различна. Исторически сложилось так, что освоение указанных диапазонов происходило «снизу-вверх», т.е. сначала появлялось оборудование низких диапазонов частот, затем более высоких. Кроме того, в диапазонах частот от 2 до 8 ГГц удается достигать дальность связи до 50 км, тогда как в более высоких участках (от 15 ГГц и выше) дальность передачи существенно снижается (до 10 км). В результате сегодня наблюдается дефицит частот в наиболее освоенных участках РЧС (до 15 ГГц). Данная проблема характерна не только для нашей страны, но в РФ она усугубляется тем, что диапазоны до 15 ГГц прочно освоены РЭС различных государственных структур.

Для выделения частоты надо подать заявку в Государственную комиссию по радиочастотам, затем Главный радиочастотный цент проведет экспертизу, с результатами экспертизы обраться в Роскомнадзор и получить лицензию.

 

 

3. Обратим внимание на особенности, присущие РРС. Они определены спецификой распространения УКВ.

 

1. УКВ, распространяются практически прямолинейно.

Эти волны не могут огибать препятствия, размеры которых превышают длину волны. Следовательно, антенны соседних РРС станций должны быть ориентированы друг на друга в пределах прямой видимости (ПВ). Это означает, что дальность связи РРС ограничена кривизной поверхности Земли (рис. 3.1). Существует упрощенная формула расчета, определяющая расстояние ПВ (R) для гладкой сферической поверхности Земли с учетом нормальной (стандартной) рефракции:

, где h1 и h2 – высоты подвеса антенн передающей и приемной радиостанции.

Определим оптимальное расстояние ПВ (Rопт)с помощью несложного примера:

Пусть h 1 = h 2 = 50 м, тогда Rопт= 60 км;

при h 1 = h 2 = 100 м, имеем Rопт= 80 км.

Рис.3.1

Как следует из расчетов, при подъеме антенн на 50 м предельная дальность связи не превышает 60 км (с учетом естественных неровностей рельефа может быть еще меньше). Увеличение высоты подвеса антенн до 100 м дает несущественный выигрыш в дальности связи - всего 20 км, а влечет серьезные экономические затраты на изготовление и монтирование антенных опор. С учетом стандартных высот подвеса антенн 20 м ≤h≤ 120 м, оптимальное расстояние ПВ должно находиться в пределах 30 км ≤Rопт 80 км.

 

2. Для увеличения дальности связи при заданных размерах антенных мачт стали использовать принцип ретрансляции (приема и автоматического переизлучения) радиосигналов.

Реализация принципа ретрансляции на РРЛ предполагает организацию линии в виде цепочки приемопередающих радиостанций диапазона УКВ, где крайние станции обслуживают пользователей, а промежуточные выполняют функции ретрансляции (усиление) сигнала в направлении последующих станций.

3. Структура построение РРЛ на основе ретрансляции сигнала предусматривает передачу (концентрацию) энергии в одном направлении, для чего целесообразно использовать антенны с узкой диаграммой направленности. Дополнительными положительными свойствами антенн УКВ диапазона являются сравнительно небольшие размеры и высокие коэффициенты усиления. Применение остронаправленных антенн позволяет ограничить мощность передатчиков РРСП единицами ватт (0,1-10 Вт).

4. Диапазон УКВ позволяет обеспечить достаточно высокую емкость передаваемых сообщений, поэтому РРЛ отличаются многоканальностью и многоствольностью.

Многоканальность достигается использованием аппаратуры уплотнения. С ее помощью образуют сотни и тысячи ТФ каналов, каналы РФ, ТВ и звукового сопровождения телевизионных передач.

 

Многоствольность - это способность РРЛ работать на нескольких несущих частотах.

Ствол – это комплект приемопередатчиков СВЧ, настроенных на одну полосу частот, плюс аппаратура уплотнения и выделения каналов.

Все стволы универсальны и предназначены для передачи информационных сообщений. В зависимости от вида передаваемого сигнала рабочие стволы могут быть ТФ, ТВ и т.д. Сигнал, передаваемый по ТФ стволу, называют групповым, а по ТВ – видеосигналом. Иногда между станциями для осуществления служебных переговоров выделяют отдельный узкополосный сигнал служебной связи.

 

 

.

 

 



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-05-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: