Общие принципы построения РРЛ прямой видимости

В зависимости от используемого вида распространения радиоволн РРЛ делятся на две группы: прямой видимости и тропосферные.

РРЛ прямой видимости являются одним из основных наземных средств передачи сигналов телефонной связи, программ звукового и телевизионного вещания, цифровых данных и других сообщений на большие расстояния. Ширина полосы частот сигналов многоканальной телефонии и ТВ составляет несколько десятков МГц, 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 одного пролета) R зависит от рельефа местности и высоты подъема антенн. Обычно его выбирают близким или равным расстоянию прямой видимости R_o. Для сферической поверхности Земли с учетом атмосферной рефракции:

где h₁ и h₂ – высоты подвеса соответственно передающей и приемной антенн (в метрах). В реальных условиях, в случае мало пересеченной местности R_o ≈ 40 ÷ 70 км при высоте антенных мачт в пределах 60 ÷ 100 м.

Комплекс приемопередающей аппаратуры РРЛ для передачи информации на одной несущей частоте (или на двух несущих частотах при организации дуплексной связи) образует широкополосный канал связи, называемый стволом (радиостволом). Оборудование, предназначенное для передачи телефонных сообщений и включающее в себя кроме радиоствола модемы и

Рисунок 2.14. Условное изображение РРЛ.

аппаратуру объединения и разъединения каналов, называют телефонным стволом. Соответствующий комплекс аппаратуры для передачи полных телевизионных сигналов (вместе с сигналами звукового сопровождения и звукового вещания) называют телевизионным 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.

Часть РРЛ (один из возможных вариантов) условно изображена на рисунке 2.14, где отмечены радиорелейные станции трех типов: оконечная ОРС), промежуточная (ПРС) и узловая (УРС).

На ОРС начинается и заканчивается линейный тракт передачи сигналов. Здесь производится преобразование сообщений, поступающих по соединительным линиям от междугородних телефонных станций (МТС), междугородних ТВ аппаратных (МТА) и междугородних вещательных аппаратных (МВА), аппаратуры передачи данных в сигналы, передаваемые по РРЛ, а также обратное преобразование.

С помощью УРС разветвляются и объединяются потоки информации, передаваемые по различным РРЛ, на пересечении которых и располагаются УРС. К УРС относятся 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 и УРС всегда присутствует 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).

Рисунок 2.15  Структурная схема одноствольного ретранслятора РРЛ

ПРС выполняют функции активных ретрансляторов без выделения передаваемых сигналов электросвязи и введения новых и, как правило, работают без постоянного обслуживающего персонала. Структурная схема ПРС приведена на рисунке 2.15, где:

- 1, 10 – антенны;

- 2, 6 – фидерные тракты;

- 3, 7 – приемо – передатчики;

- 4, 9 – приемники;

- 5, 8 – передатчики.

Антенны располагаются на одной и той же мачте. Чтобы предотвратить попадание части мощности сигнала, излучаемого передающей антенной, на вход приемной антенны используется разнесение по частоте сигналов на входе и выходе ретранслятора, то есть приемники и передатчики станции РРЛ работают 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.

Одновременная работа несколько радиосредств на станциях и на РРЛ в целом возможна лишь при устранении взаимовлияния между ними. С этой целью создаются частотные планы, то есть планы распределения частот передачи, приема и гетеродинов на РРЛ.

В предельном случае для дуплексного режима работы РРЛ можно использовать лишь две рабочие частоты f ₁ и f ₂. Пример РРЛ с таким двухчастотным планом приведен на рисунке 2.16 а.

Рисунок 2.16  Схема распределния 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 используются антенны с узкой диаграммой направленности, с возможно меньшим уровнем боковых и задних лепестков; применяют для разных направлений волны с различным типом поляризации; располагают отдельные станции так, чтобы трасса представляла собой некоторую ломаную линию, как показано на рисунке 2.17. Излучение от передатчика станции ПРС1 на частоте f ₁ минуетстанцию ПРС4 и уйдет в направлении Х1; излучение от передатчика станции ПРС 4 на частоте f ₂ уйдет в направлении Х2 и минует станцию ПРС1 и т.д.

Рисунок 2.17. Пример трассы РРЛ.

Применение указанных мер не вызывает сложностей, если связь осуще-

ствляется в диапазоне сантиметровых волн. В случае работы в дециметровом диапазоне необходимо разносить частоты приема на каждой станции. В этом

случае  для прямого и обратного направлений связи выбирают различные па-

ры частот f ₁, f ₂ и f ₃, f ₄ (четырехчастотный план на рисунке 2.16, б), и необходимая для системы связи полоса частот возрастает 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.

Однако для радиорелейной связи в основном используется сантиметровый диапазон, поэтому двухчастотный план получил наибольшее распространение.

Классификация РРЛ

РРЛ прямой видимости принято классифицировать по следующим признакам:

1.По назначению различают РРЛ:

- стационарные магистральные РРЛ для передачи больших потоков информации на расстояния в несколько тысяч километров. В этом случае используются системы большой емкости. Магистральные РРЛ обычно являются многоствольными;

- стационарные РРЛ зоновой связи для передачи телефонных, телевизионных сигналов и сигналов радиовещания на расстояние до 600 ÷ 1400 км. Здесь применяются РРЛ средней емкости, при этом часто эти линии бывают многоствольными и ответвляются от магистральных линий;

- стационарные РРЛ местной связи (районной и городской) на небольшие расстояния – несколько десятков км, при этом используются РРЛ малой емкости;

- стационарные РРЛ служебной связи, для обслуживания железнодорожного транспорта, газопроводов, нефтепроводов, линий энергоснабжения и других систем, охватывающих большие территории. В этом случае применяются РРЛ малой емкости;

- передвижные малоканальные РРЛ (на машинах) для обеспечения подвижной связи в случае ремонта или модернизации стационарных РРЛ,

кабельных линий связи и других целей.

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, 13, 18 и 23 ГГц. Переход на более высокие частоты позволяет увеличивать пропускную способность систем, однако начинают сказываться ослабления энергии радиоволн во время атмосферных осадков.

3.По способу разделения (уплотнения) каналов и виду модуляции можно выделить:

- аналоговые РРЛ с частотным разделение каналов (ЧРК) и ЧМ гармони-

ческой несущей;

- аналоговые РРЛ с временным уплотнением каналов (ВРК) и аналоговой модуляцией, которые затем модулируют несущую;

- цифровые РРЛ, в которых отсчеты сообщений квантуются по уровню и кодируются.

4.По принятой в настоящее время классификации РРЛ разделяют на системы:

- большой емкости, позволяющие организовать в одном стволе 600 и более каналов ТЧ, что соответствует пропускной способности более 100 Мбит/с;

- средней емкости, позволяющие организовать в одном стволе от 60 до 600 каналов ТЧ, что соответствует пропускной способности порядка 10 ÷ 100 Мбит/с;

- малой емкости, позволяющие организовать в одном стволе до 60 каналов ТЧ с пропускной способностью менее 10 Мбит/с.

В нашей стране в основном используются комплексы аналоговых унифицированных РРЛ («КУРС»), к особенностям которых относится применение унифицированных блоков, экономичность, надежность, возможность создания цифровых трактов. Аппаратура «КУРС-4» и «КУРС-6» относятся к РРЛ большой емкости, а «КУРС-2» и «КУРС-8» - к аппаратуре средней емкости.

К современным РРЛ малой и средней емкости относится отечественная цифровая аппаратура «Пихта-2», «Радан», «Радан –МГ» и аналоговая аппаратура «Ракита-8».

К зарубежному оборудованию относятся РРЛ фирм производителей NEC, Siemens, Alcatel, NERA и др.

Пропускная способность РРЛ может быть в несколько раз увеличена за счет образования новых стволов. Для этого на РРЛ станциях устанавливаются дополнительные комплексы приемо-передающего оборудования, с помощью которых создаются новые высокочастотные тракты. Для сигналов разных стволов используются различные несущие частоты. Все системы много- ствольной РРЛ организуются таким образом, чтобы все стволы работали независимо друг от друга, 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 энергоснабжения) являются общими для всех стволов.