ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПОВОЛЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ И ИНФОРМАТИКИ Спутниковые и наземные системы радиосвязи (С и Н СРС) Лектор: доцент кафедры систем связи, к. т. н. , доцент Кустова Марина Николаевна Самара 2014

О дисциплине С и Н СРС Цикл специальных дисциплин • Особенности и принципы организации СРС • Общие принципы построения линий РС • Оборудование станций. Схемы построения основного оборудования • Антенны С и Н СРС. Основные параметры и характеристики антенн • Теория распространения радиоволн на линиях радиосвязи • Основы проектирования линий радиосвязи

Цель дисциплины Целью преподавания дисциплины является изучение общих принципов организации и работы радиолиний на основе С и Н СРС. Задачи дисциплины сводятся к последовательному изучению общих вопросов: - основные понятия о радиосвязи, системах и линиях; - распространения радиоволн на линиях радиосвязи; - антенны и фидерные тракты СРС; - спутниковые системы передачи информации; - наземные системы радиосвязи; - проектирование радиолиний

Литература 1) Цифровые и аналоговые системы передачи: учебник для ВУЗов связи / под редакцией Иванова В. И. – 2003 г. ; 2) Системы радиосвязи: учебник для ВУЗов связи / под редакцией Калашникова Н. И. – 1988 г. ; 3) Радиорелейные и спутниковые системы передачи: учебник для ВУЗов связи / под редакцией Немировского А. С. – 1986 г. ; 4) Задачи, задания и ключевые вопросы / методическая разработка – 2011 г. ; 5) Проектирования цифровых радиорелейных линий / методическая разработка; 6) Методические разработки № 2; 13; 16; 18 и т. д.

Основные понятия о радиосвязи, радиосистемах и радиолиниях

1. 1 Ключевые понятия Радиосвязь – процесс свободного распространения (излучения) ЭМВ в пространстве ЭМВ характеризуется тремя параметрами: - длина волны (λ; м); - частота (f; Гц); - скорость распространения (v; м/сек) Для радиоволн: где c = 3 х108 м/с - скорость света.

Ключевые понятия Радиосвязь – связь посредством радиоволн К радиоволнам относят ЭМИ, частоты которых ограничены произвольно частотами ниже 3000 ГГц, распространяющимися в пространстве без искусственного волновода Согласно рекомендациям МСЭ спектр ЭМИ (0, 03 Гц 3000 ГГц) условно разбит на 17 диапазонов частот. Каждому диапазону с учетом полосы (0, 3 10 N Гц), присваивается свой порядковый номер N от – 1 до 15.

Диапазоны частот радиосвязи РЧС (3 к. Гц 3000 ГГц) с N от 4 до 12 включительно N Диапазон частот Наименование диапазона Частотное Метрическое 4 3 – 30 к. Гц Очень низкие Мириаметровые 5 30 – 300 к. Гц Низкие Километровые 6 300 – 3000 к. Гц Средние Гектометровые 7 3 – 30 МГц Высокие Декаметровые 8 30 – 300 МГц Очень высокие Метровые 9 300 – 3000 МГц Ультравысокие Дециметровые 10 3 – 30 МГц Сверхвысокие Сантиметровые 11 30 – 300 МГц Крайне высокие Миллиметровые 12 30 – 3000 ГГц Децимиллиметровые

Историческая справка Радиосвязь – беспроводная связь Россия - 7 мая 1895 г. А. С. Поповым изобретен радиотелеграф (радиоприемник) 1895 г. Г. Маркони (Италия) 1893 г. Н. Тесла (США) 1893 г. Г. Герц (Англия) 7 мая - день радио

Применение радиосвязи Радиосвязь – беспроводная связь В труднопроходимых местах

Применение радиосвязи При форсировании водных преград и бездорожья

Система связи – совокупность технических средств (передатчика и приемника) и среды распространения, предназначенных для передачи сообщения (для организации канала связи) Источник сообщения Приемник сообщения Канал связи

Общая схема системы связи

Радиосистема. Ключевые понятия Радиосистема – комплекс радиотехнического оборудования и других технических средств, предназначенный для организации радиосвязи в заданном диапазоне частот с использованием определенного механизма распространения РВ Канал передачи

Радиосистема. Ключевые понятия Радиосистема – комплекс радиотехнического оборудования и других технических средств, предназначенный для организации радиосвязи в заданном диапазоне частот с использованием определенного механизма распространения РВ Канал передачи

Радиостанция. Ключевые понятия В организации связи на расстояния участвуют станции радиосвязи Станция – один или несколько передатчиков или приемников, или комплекс приемников и передатчиков, включающих вспомогательное оборудование, необходимых в определенном месте для осуществления службы радиосвязи

Ключевые понятия Различают два типа радиостанций: оконечные и ретрансляционные. Оконечные станции (ОРС) располагаются по концам радиоствола и выполняют функции передачи и приема радиосигналов. Ретрансляционные станции располагают между оконечными станциями по всей длинейного тракта с целью увеличения дальности связи.

Оборудование ретрансляторов Ретрансляция – переприем сигнала, его усиление, коррекция и дальнейшая трансляция, с целью увеличения дальности связи Структура РРЛ ПВ

ОРС

Ретранслятор

Ключевые понятия Различают радиостанции: обслуживаемые и необслуживаемые; с выделением и без выделения каналов Оконечные станции (ОРС) – обслуживаемые, с выделением каналов Ретрансляционные станции – не обслуживаемые, без выделения каналов

Ключевые понятия Различают радиостанции: земные и наземные В организации космической радиосвязи используют космические и земные радиостанции (КС) и (ЗС). КС – станция радиосвязи, расположенная на внеземном объекте, (либо находится там, либо предназначена для вывода), например на ИСЗ. ЗС – станция радиосвязи, расположенная на земной поверхности (или в основной части атмосферы) и предназначенная для связи с КС либо с другими ЗС через КС или другие космические объекты, например пассивные (отражательные) ИСЗ. При организации наземной радиосвязи речь идет только об одном виде радиостанций – наземных станциях

Ключевые понятия Радиолиния – совокупность радиостанций, имеющих общую среду распространения, общую систему обслуживания и общие линейные сооружения

Радиолиния Стандартные топологии построения радиолиний – точка-точка, последовательная, звезда, кольцевая.

Ключевые понятия Радиосеть – совокупность радиолиний, приемопередающих станций.

Ключевые понятия Радиосеть – совокупность радиолиний, приемопередающих станций.

1. 2 Классификация радиосистем По характеру используемого физического процесса в тракте распространения РВ По диапазону частот По назначению По виду передаваемых сигналов По количеству каналов По способу разделения каналов По технологии передачи По пропускной способности

Классификация радиосистем Механизмы (виды) распространения радиоволн: Методика: Проектирование цифровых РРЛ, р аботающих в диапазоне свыше 6 ГГц

Классификация радиосистем По характеру используемого физического процесса в тракте распространения РВ

Классификация радиосистем По характеру используемого физического процесса в тракте распространения РВ Космические Наземные СП Ионосферные Радиорелейные СП Метеорные Тропосферные Радиорелейные СП ПВ Спутниковые Сотовые СП

• Классификация радиосистем

• Радиорелейные СП

По диапазону частот N Диапазон частот Наименование диапазона Частотное Метрическое 4 3 – 30 к. Гц Очень низкие Мириаметровые 5 30 – 300 к. Гц Низкие Километровые 6 300 – 3000 к. Гц Средние Гектометровые 7 3 – 30 МГц Высокие Декаметровые 8 30 – 300 МГц Очень высокие Метровые 9 300 – 3000 МГц Ультравысокие Дециметровые 10 3 – 30 МГц Сверхвысокие Сантиметровые 11 30 – 300 МГц Крайне высокие Миллиметровые 12 30 – 3000 ГГц Децимиллиметровые

Освоение диапазона СВЧ Начало 50 -х годов 20 века По мере развития систем коммуникации возникла Почему? потребность в передаче многоканальных ТФ сообщений, программ ТВ и РВ, что способствовало переходу на диапазон СВЧ

Освоение диапазона СВЧ Почему? Для разборчивой передачи человеческой речи необходим КТЧ – 4 к. Гц; музыкальных сообщений – 18 к. Гц; современных ТВ программ – 6 МГц. Это реально в диапазоне НЧ (3 – 300 к. Гц)? Возможный выход – освоение новых частотных диапазонов

Освоение диапазона СВЧ Переход радиосвязи в диапазон СВЧ привел к таким изменениям в техническом оснащении и организации радиосистем и линий, что по существу появились новые виды радиосвязи

Особенности радиосвязи СВЧ Определены спецификой УКВ, распространяются практически прямолинейно. Они не могут огибать препятствия, размеры которых превышают их длину. Следовательно, антенны соседних станций должны быть подняты на оптимальную высоту и ориентированы друг на друга в пределах прямой видимости

Особенности радиосвязи СВЧ 1. Дальность ПВ ограничена кривизной поверхности Земли h – высота подвеса антенн Допустимые приделы h от 10 до 120 м

Особенности радиосвязи СВЧ 2. Ретрансляция сигнала Дальность связи достигается путем организации линий радиосвязи

Особенности радиосвязи СВЧ 3. Применение антенн с узкой диаграммой направленнности За счет концентрации энергии в одном направлении снижается мощность передатчика

Особенности радиосвязи СВЧ 4. Многоканальность и многоствольность Диапазон УКВ позволяет обеспечить высокую емкость передаваемых сообщений. Многоканальность обеспечивает аппаратура уплотнения, с помощью которой создаются сотни (тысячи) каналов ТФ, РВ, ТВ и ЗС. Многоствольность – способность РРЛ работать на нескольких несущих частотах. Ствол – цепочка приемопередатчиков СВЧ, которые устанавливают на всех типах станций

БЛАГОДАРЮ ЗА ВНИМАНИЕ!