Васин В.И. Информационные технологии в радиотехнических системах. Под ред. И.Б.Федорова (2003) (1092038), страница 103
Текст из файла (страница 103)
Данные о радиодиапазонах приведены в табл. 1.1. Далее более подробно, чем в гл. 1, рассматриваются особенности распространения и использования радиоволн различных диапазонов. По способу распространения радиоволн различают каналы с открытым и закрытым распространением. В каналах с закрытым распространением электромагнитная энергия распространяется по направляющим линиям (кабельные, проводные, волноводные СВЧ тракты и др.). Для таких каналов характерны малый уровень помех и постоянство параметров сигнала, что позволяет передавать информацию с высокой скоростью и достоверностью.
В диапазонах ОНЧ и НЧ на небольших расстояниях поле в месте приема создается в результате дифракционного огибания волнами выпуклой поверхности Земли. На больших расстояниях радиоволны распространяются в своеобразном сферическом волноводе, внутренняя стенка которого образуется поверхностью Земли, а внешняя — ионосферой, Такой механизм распространения радиоволн позволяет принимать сигналы в любой точке Земли, причем параметры принятых сигналов отличаются достаточно высокой стабильностью. Особенностью этих диапазонов является также способность волн проникать в толщу Земли и воды на глубину в десятки метров. Принципиальным недостатком таких каналов являются ограниченная полоса частот (еднницы герц) и очень большие линейные размеры антенных устройств, соизмеримых с длиной волны, составляющей километры.
Сверх- длинные волны находят применение в навигации и передаче ограниченного объема информации на подводные объекты. В распространении волн диапазона ВЧ участвует ионосфера. Однако если волны, длиннее 1 км, отражаются от нижнего ее слоя практически зеркально, то декаметровые волны достаточно глубоко проникают в ионосфе- РУ, что приводит к эффекту многолучевости, когда в точку приема приходит одновременно несколько сигналов с разными временами запаздывания. Многолучевость может носить дисперснонный или дискретный характер.
Дисперсия (рассеяние) сигнала определяется отражением радиоволн от некоторого объема ионосферы, а дискретная многолучевость — отражением эт Разных слоев ионосферы. Поскольку глубина проникновения в ионосфе- 134 9.2. Каналы связи ру зависит от длины волны, то для передачи информации между двумя пунктами можно указать оптимальную рабочую частоту, на которой связь будет наиболее надежной (максимум мощности принимаемого сигнала, минимум эффекта многолучевости). Значения оптимальной рабочей частоты рассчитывают для определенных трасс и времени связи. Для этого составляют долговременные и кратковременные прогнозы по данным мировой сети станций ионосферного зондирования.
Декаметровые волны широко применяются для глобальной связи и радиовещания. С их помощью можно передавать информацию сравнительно большого объема в пределах всего земного шара при ограниченной мощности передатчика и небольших по размеру антеннах.
Полоса частот передаваемых сигналов в декаметровом канале не превышает! 0 кГц. До появления спутниковых систем связи этот диапазон был единственно пригодным для организации связи между двумя любыми пунктами на Земле без промежуточной ретрансляции. Однако эффект глобального распространения коротких волн имеет и свою отрицательную сторону: в точке приема могут появиться сильные помехи от дальних радиостанций. Гектометровые волны днем распространяются как земные, а ночью— как ионосферные.
Дальность распространения земной волны над сушей не превышает 500 км, а над морем — 1000 км. Диапазон СЧ широко используется в радиовещании, связи и радионавигации. Волны диапазона частот выше 30 МГц слабо дифрагируют и поэтому распространяются в пределах прямой видимости. Расстояние прямой видимости (радногоризонт) в километрах по поверхности Земли примерно равно 5 /А+ В, где А и  — высоты передающей и приемной антенн в метрах. Если предположить, что А = 30 м, а В = 3 м, то радиогоризонт равен 30 км и для всех радиоволн, имеющих путь распространения менее 30 км, потери сигнала не будут связаны с кривизной поверхности Земли.
Для всех остальных лучей возникает дополнительное затухание, обусловленное экранированием сигнала земной поверхностью. Однако резкое уменьшение уровня сигнала на расстояниях, превышающих прямую видимость, обусловливает снижение уровней помеховых сигналов и возможность использования одинаковых частот для организации связи в зонах, удаленных на расстояния, превышающие радиогоризонт. Некоторого увеличения дальности можно достичь, применив поднятые антенны, а для организации связи на расстояния, превышающие прямую видимость,— ретрансляцию сигналов. Системы с ретрансляцией сигналов называются радиорелейными линиями.
Одним из основных достоинств высокочастотных диапазонов является большой частотный ресурс, что позволяет создавать радиосистемы передачи информации с высокой скоростью передачи и радиосети с большим числом одновременно работающих радиостанций. В 535 9. Радиотехнические системы нередачи информации последние 30 лет диапазон ОВЧ и СВЧ нашел широкое применение для создания сетей мобильной связи. Стремление увеличить дальность радиолинии в этих диапазонах без промежуточной ретрансляции нашло свое решение в РСПИ, использующих рассеяние радиоволн на неоднородностях тропосферы, ионосферы и метеорных следах. Однако такие системы по качеству передачи информации не могут конкурировать с радиорелейными линиями того же диапазона, поэтому их имеет смысл применять тогда, когда ретрансляция сигналов по тем или иным причинам невозможна. Стремление увеличить ширину полосы частот канала, а также повысить пространственную селекцию сигналов использованием остронаправленных антенн при их ограниченных размерах привело к освоению диапазона миллиметровых волн.
Основной особенностью их является сильное поглощение в дожде и тумане, что ограничивает их применение в наземных системах большой дальности. Однако в космических и спутниковых системах они весьма перспективны. Новую эру в освоении высокочастотной области радиодиапазона для средств связи открыл запуск искусственных спутников Земли (ИСЗ). Обычно ИСЗ находятся на высоте 500...40 000 км от поверхности Земли и поэтому обеспечивают радиосвязь между земными станциями, удаленными на расстояния до 10...17 тыс. км.
Линия спутниковой связи состоит из двух оконечных земных станций и одного или нескольких спутников-ретрансляторов, обращающихся вокруг Земли по заданным орбитам. Из всего многообразия орбит ИСЗ особый интерес представляет экваториальная круговая орбита, удаленная от поверхности Земли на расстояние около 36 тыс. км (стационарная экваториальная орбита). Когда направление движения ИСЗ по такой орбите совпадает с направлением вращения Земли, спутник будет казаться наземному наблюдателю неподвижным (стационарный спутник).
При использовании трех стационарных спутников, расположенных в экваториальной плоскости через 120' по дуге, оказывается принципиально возможным организовать глобальную систему связи. Максимальный, от горизонта до горизонта, обзор земной поверхности одним ИСЗ, или, иначе говоря, максимальное расстояние вдоль поверхности Земли между двумя станциями, будет практически составлять 15...17 тыс. км. Существенные преимущества стационарной орбиты заключаются в снижении требований к системам слежения за спутником, сведении к минимуму доплеРовских сдвигов частоты сигналов, что упрощает приемное устройство при большом обзоре поверхности Земли.
Недостатком стационарной орбиты является плохой охват приполярных зон. Поэтому в России для систем связи широко применяются сильно вытянутые эллиптические орбиты с большой полуосью до пяти земных радиусов с эксцентриситетом 0,8 — 0,9 и углом 536 9.3. Модели каиалав связи наклона примерно 65'. Три спутника, выведенные через равномерные интервалы времени на аналогичные эллиптические орбиты, восходящие узлы которых смещены относительно друг друга на 120', могут обеспечить круг лосуточную непрерывную связь между земными станциями, расположенными в Северном полушарии Земли, на глобальные расстояния. Другая возможность в создании глобальных РСПИ заключается в использовании «созвездий» спутников, орбиты которых выбраны так, что над любой точкой на поверхности Земли находится по крайней мере один спутник, Выбор рабочих частот для линии радиосвязи через ИСЗ определяется следующими факторами: условиями распространения и поглощения радиоволн, уровнем внешних помех, принимаемьгх антенной, техническими средствами (коэффициент шума приемного устройства, ширина лепестка диаграммы направленности антенны, точность ориентации и т.
п.), взаимными помехами между системами связи через ИСЗ и другими службами, работающими в смежных или совмещенных диапазонах частот. Ограничение диапазона частот снизу определяется экранирующим действием ионосферы, а сверху — поглощением в тропосфере. Эти два фактора предопределили диапазон рабочих частот 40 МГц...40 ГГц. В настоящее время наибольшее использование находит диапазон частот 1...12 ГГц. 9.3. Модели каналов связи 9.3.1.
Физическая модель непрерывного канала связи Физическая модель непрерывного канала связи включает в свой состав технические средства, расположенные между выходом модулятора и входом демодулятора (рис. 9.3). Проходя по непрерывному каналу связи, сигнал претерпевает ряд изменений. Эти изменения сводятся к ослаблению, искажению сигнала и наложению на него помех. В отдельных случаях искажению подвергается смесь сигнала и помех, например во входных цепях приемника или при ретрансляции в радиорелейных линиях. Для анализа системы важно знать характер искажений и уметь их моделировать. Реальные искажения имеют достаточно сложный характер. Однако для решения большинства задач непрерывный канал можно смоделировать в виде последовательно включенных линейных инерционных и нелинейных безынеРционных че- вко Х е(и) Х 0«Я Выход тырехполюсннков, обусловливающих соответственно линейные и нелинейные искажения сигна- Рис.9.3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
