Радиосвязь и радиовещание (стр. 2 из 5)

По способу ретрансляции сигнала спутниковые системы делят на системы с пассивной и активной ретрансляцией.

Система, которая работает без бортовой аппаратуры, называется системой связи с пассивным спутником, или системой с пассивной ретрансляцией. В этом случае сигналы, посланные с Земли, отражаются поверхностью ИСЗ обратно без предварительного усиления. В качестве пассивных спутников могут использоваться как специальные отражатели различной формы (в виде сферических баллонов, объемных многогранников и др.), так и естественный спутник Земли - Луна. При достаточном усилении земных антенн и высокой чувствительности приемника земной станции (ЗС) этот метод радиосвязи может найти применение в системах с малой пропускной способностью. Пропускная способность подобных систем связи при современном уровне техники не превышает двух - трех телефонных сообщений.

Система радиосвязи при наличии бортовой аппаратуры называется системой с активной ретрансляцией сигнала, или системой с активным спутником. При этом энергоснабжение бортового ретранслятора осуществляется от солнечных батарей, находящихся на ИСЗ. Активная ретрансляция является основной в современных системах передачи. Для примера рассмотрим структурную схему дуплексной связи между двумя ЗС при активной ретрансляции сигнала (рис.1.3). В данном случае передаваемый в одном направлении сигнал С, подводится к модулятору 9 ЗС 8, в результате чего осуществляется модуляция колебаний с несущей частотой f,. Эти колебания от передатчика 10 подводятся к антенне 11 и излучаются в сторону ИСЗ, где принимаются бортовой антенной 7 ретранслятора 1. Далее колебания с частотой и поступают на разделительный фильтр 6, усиливаются приемником 2, преобразуются в частотуf₂ и поступают к передатчику 3 бортового ретранслятора. С выхода передатчика 3 колебания с частотой U через РФ подводятся к бортовой антенне и излучаются в сторону Земли. Эти колебания принимаются антенной 19 ЗС 1&, подводятся к приемнику 20 и детектору 21, на выходе которого выделяется сигнал С,. Передача от ЗС 15 к ЗС 8 сигналаU₂ происходит на частоте U аналогичным образом, причем на бортовом ретрансляторе осуществляется преобразование колебаний с несущей частотой f₃. в колебания с частотойf₄.

Рисунок 1.3. – Структурная схема радиосвязи через ИСЗ.

ЗС соединяются с узлами коммутации сети связи (например, с междугородной телефонной станцией - МТС), с источниками и потребителями программ телевидения, звукового вещания с помощью наземных соединительных линий.

Очень распространенным и экономически выгодным является использование связных ИСЗ для организации ТВ и радиовещания.

В настоящее время под спутниковым ТВ и радиовещанием понимается как передача ТВ сигналов (со звуковым сопровождением), так и радиовещательных звуковых сигналов от одного или нескольких земных передатчиков, связанных с центрами формирования ТВ и радиопрограмм, через ИСЗ на сеть земных приемных установок и рас пределение этих программ с целью доведения их до абонентов (телезрителей или радиослушателей) с помощью наземных средств связи (ретрансляторов различной мощности, СКТВ, средств коллективного и индивидуального приема). Как правило, в зоне обслуживания связным ИСЗ располагается сеть приемных ЗС различных типов. Для обеспечения высокого качества принимаемых ТВ и звуковых сигналов в спутниковых системах связи из-за очень больших расстоянии между ЗС и ИСЗ принимают следующие меры:

1. увеличивают мощность передатчика ЗС до 5... 10 кВт;

2. усложняют приемопередающие антенны ЗС;

3. используют малошумящие усилители (смесители на входе приемников);

4. повышают эффективность приема с ЧМ за счет увеличения девиации частоты.

В зависимости от типа ЗС и назначения системы спутниковой связи различают следующие службы радиосвязи:

- фиксированная спутниковая служба (ФСС) - служба радиосвязи между ЗС, расположенными в определенных фиксированных пунктах при использовании одного или нескольких спутников;

- подвижная спутниковая служба - между подвижными ЗС с участием одного или нескольких ИСЗ;

- радиовещательная спутниковая служба (РВСС) - служба радиосвязи, в которой сигналы спутниковых ретрансляторов предназначены для непосредственного приема населением. При этом непосредственным считается как индивидуальный, так и коллективный прием на сравнительно простые и недорогие установки с абонентским качеством. В нашей стране к ФСС относятся системы «Орбита 2», «Экран», «Москва»; РВСС только создается.

2. Сантиметровыми волны. Сантиметровыми волнами называют СВЧрадиоизлучение, длина волны которого лежит примерно в пределах от 1 до 10 см, или, соответственно, частота от 30 до 1 ГГц. На РРЛ сравнительно широко применяются так называемые рефлекторные параболические антенны. Такая антенна состоит из отражающего зеркала и расположенного в его фокусе облучателя

Зеркало представляет собой металлическую поверхность, изготовленную из алюминиевых листов. Наиболее часто встречаются зеркала типа параболоида вращения. Облучатель такой антенны обычно представляет собой слабо направленную вибраторную антенну, либо открытый конец волновода, оканчивающийся рупором небольшого размера.

Действие параболического зеркала заключается в том, что электромагнитная волна, излучаемая облучателем, находящимся в фокусе зеркала, достигнув поверхности зеркала, отражается от него и направляется обратно к выходу зеркала уже в виде плоской волны. Отраженная плоская волна на сравнительно большом расстоянии от зеркала принимает характер сферической волны, при этом имеет гораздо большую направленность, чем первоначальное излучение, созданное облучателем.

Боковые лепестки в диаграмме направленности параболической антенны относительно велики. По экспериментальным данным у параболических антенн с коэффициентом усиления более 30 дБ интенсивность излучения в направлении противоположном максимальному на 40 ÷ 50 дБ меньше, тогда как у рупорнолинзовых и рупорно-параболических антенн это побочное излучение значительно меньше.

Большая интенсивность боковых лепестков приводит к заметному взаимному влиянию рядом стоящих антенн.

Низкий коэффициент защитного действия не позволяет использовать эти антенны при двухчастотном распределении частот.

Вторым недостатком этих антенн является наличие так называемого теневого эффекта. Суть этого эффекта в том, что облучатель параболической антенны находится на пути распространения плоской волны, отраженной от зеркала. При этом часть этой отраженной энергии облучатель поглощает, действуя как приемная антенна с определенной эффективной площадью. Часть же энергии от облучателя и крепящих облучатель деталей отращжается обратно, вызывая нарушения амплитудных и фазовых соотношений поля в раскрыве зеркала, что равносильно рассогласованию антенны с фидером.

Рассогласование, вносимое отраженной от зеркала плоской волной, можно устранить путем применения соответствующих элементов согласования в питающем облучатель фидере. Однако оказывается, что такое согласование можно обеспечить только в пределах сравнительно узкой полосы частот. Это объясняется тем, что фаза поля на пути от облучателя до зеркала и обратно зависит от частоты сигнала.

Улучшить согласование можно путем выноса облучателя из поля действия волн, отраженного от зеркала на облучатель.

Следующим недостатком параболических антенн является то, что облучатели находятся под воздействием атмосферных осадков. Так, покрытие защитного диэлектрического кожуха облучателя каплями дождя, снега или льдом создает препятствия на пути распространения электромагнитной энергии, что приводит к дополнительным отражениям.

Перечисленные недостатки, несмотря на простоту изготовления и малый вес, не позволяют использовать параболические антенны для широкополосных многоствольных систем РРЛ связи. Обычно эти антенны применяются на линиях небольшой и средней емкости, работающих на дециметровых и сантиметровых волнах.

Перископическая антенная система. Применение этой системы устраняет необходимость использования длинных фидерных линий для передачи энергии к антенне. Такая антенная система состоит из остронаправленной антенны (нижнее зеркало), размещенной у поверхности земли, и зеркала – переизлучателя, установленного на вершине башни. Это зеркало (обычно плоское) поворачивает главный максимум диаграммы направленности антенны в нужном (горизонтальном) направлении. Нижняя остронаправленная антенна может быть любого типа. Чаще всего применяется антенна с зеркалами в виде параболоида или эллипсоида вращения.

Коэффициент защитного действия перископической системы антенн составляет 54 ÷ 55 дБ, что не позволяет использовать эти антенны при двухчастотном плане. Кроме того, эта система сильно подвержена влиянию от осадков и механической деформации.

3. Общие принципы проводного вещания.

Проводным вещанием называется система, состоящая из комплекса аппаратуры и сооружений, с помощью которых сигналы звукового вещания распределяются по проводным сетям и поступает к слушателям. Этим проводное вещание отличается от радиовещания, при котором сигналы поступают на вход индивидуальных приемных устройств в виде свободно распространяющихся электромагнитных волн. Основным структурным элементом системы проводного вещания является узел проводного вещания, или радиотрансляционный узел. Узел проводного вещания содержит комплекс оборудования для приема, преобразования, усиления и передачи по проводам программ звукового вещания.