Станция предназначена для работы в диапазоне 150-170 МГц и может быть использована для организации сельской, ведомственной и технологической связи вдоль дорог, нефте- и газопроводов, а также организации радиорелейных линий связи с дальностью передачи в одном пролете до 60 км, в случаях, когда отсутствует необходимость в резервировании, а служебная связь может быть организована через телефонный канал. Станция позволяет организовать 12 коротких каналов связи в одном радиостволе, обеспечивающих передачу цифровой информации со скоростью 64 кбит/с и работу телефонных каналов с возможностью выхода в телефонную сеть общего пользования. Сущность полезной модели заключается в том, что оконечная аппаратура уплотнения, а именно цифровой преобразователь входной/выходной информации выполнен в виде комплекта взаимозаменяемых модулей, каждый из которых предназначен для обработки определенного вида и количества входных сигналов - аналоговых телефонных, служебных, цифровой информации. Каждый модуль снабжен унифицированным узлом стыка, позволяющим осуществлять соединение с остальными блоками каналообразующей аппаратуры. Возможность работы станции при замене одного модуля на другой обеспечивается средством согласования работы блоков каналообразующей аппаратуры, а именно цифрового преобразователя входной/выходной информации и формирователя группового сигнала. Средство согласования распознает установленный модуль и изменяет программу формирования структуры цикла в соответствии с параметрами модуля - видом входного сигнала, скоростью передачи информации, количеством каналов. Предлагаемое решение ЦРРС позволяет упростить и удешевить процесс изменения конфигурации станции, осуществляемого с целью подключения к станции новых абонентов (источников передаваемой информации) и/или увеличения числа каналов.
Область техники, к которой относится полезная модель
Станция предназначена для работы в диапазоне 150-170 МГц и может быть использована для организации связи в сельских районах (между сельскими АТС, райцентрами и т.д.), ведомственной и технологической связи вдоль дорог, нефте- и газопроводов. Станция предназначена для организации коротких каналов связи, обеспечивающих передачу цифровой информации со скоростью 64 кбит/с и работу телефонных каналов с возможностью выхода в телефонную сеть общего пользования.
Возможно применение станции для организации радиорелейных линий связи, в случаях, когда отсутствует необходимость в резервировании, а служебная связь может быть организована через телефонный канал. Уровень техники
Известна радиорелейная станция (РРС) «Малютка» (см. приложение 1), производства з-да Попова, г. Омск, работающая в диапазоне метровых волн, включающем 150-170 МГц. Оборудование станции организует работу 4-х дуплексных каналов связи, по которым осуществляется передача и прием информации в аналоговой форме. Станция позволяет организовывать радиорелейные линии связи протяженностью до 400 км, с дальностью связи на одном интервале до 60 км. Наличие блока низкочастотных окончаний позволяет использовать станцию в качестве радиовставок между АТС и абонентами, и для организации 4-х, 3-х и 2-хпроводных режимов работы ТЧ каналов.
РРС «Малютка» является аналоговой станцией, предназначенной, в основном, для передачи телефонных сообщений и не позволяет осуществлять высокоскоростную передачу цифровой информации. Кроме того, оборудование радиостанции выполнено на устаревшей элементной базе, имеет большой вес и габариты.
По сравнению с аналоговыми, цифровые радиосистемы позволяют значительно повысить скорость передачи, помехоустойчивость, уменьшить число искажений, вносимых на промежуточных станциях, более эффективно использовать выделенные диапазоны частот, осуществляя их максимальное уплотнение, и, кроме того, позволяют уменьшить габариты и массу оборудования за счет более высокой насыщенности канало- и сигналообразующей аппаратуры интегральными схемами.
Известна цифровая радиорелейная станция системы «Радан-2» (см. книгу Л.Г.Мордухович, А.П.Степанов, «Системы радиосвязи. Курсовое проектирование: Учебное пособие для вузов», - М: Радио и связь, 1987 г., стр.21-22), позволяющая организовать два дуплексных цифровых ствола, в каждом из которых возможна передача 15 телефонных каналов и 2 телеграфных. В состав оборудования станции входят: блок приемопередатчика и каналообразующая аппаратура.
Выполненная на современной элементной базе станция малогабаритна и обладает всеми вышеназванными достоинствами цифровых станций. Станция характеризуется тем, что блок приемопередатчика размещен на мачте антенны или вблизи нее. Данное техническое решение позволяет практически избавиться от потерь по ВЧ кабелю, уменьшить мощность передатчика. Однако при «верхнем» расположении предъявляются повышенные требования к комплектующим элементам по морозоустойчивости, защищенности и проч., что сказывается на их стоимости и ведет к значительному удорожанию станции. Кроме того, «верхнее» размещение оборудования создает существенные трудности его обслуживания при эксплуатации, особенно в условиях сурового климата.
В качестве прототипа заявляемого решения выбрана малоканальная цифровая радиорелейная станция «Р-6» (см. приложение 2), имеющая «наземное» расположение и работающая в диапазоне дециметровых волн. Станция обеспечивает передачу по радиоканалу цифровых потоков от соединительных, абонентских телефонных линий или гибких мультиплексоров с шаговой скоростью 64 кбит/с на расстояние до 50 км.
Станционный комплект содержит радиоблок, включающий антенно-фидерное устройство, приемопередающее оборудование, модулятор группового сигнала, осуществляющий дифференциальную двоичную фазовую модуляцию, фазовый детектор и узел стыка для подключения каналообразующей аппаратуры (далее по тексту - КОА). Соединение радиоблока с КОА осуществляется линейным кодом по двум витым парам. КОА конструктивно выполнена в виде единого блока, выбранного из ряда промышленно выпускаемых схемных решений, и осуществляющего функции преобразования входной информации и формирования группового сигнала при передаче, и разделение группового сигнала и обратное преобразование выходной информации - при приеме. При этом КОА предполагает наличие в своем составе средства согласования работы преобразователя информации и формирователя группового сигнала, которое обеспечивает
формирование структуры цикла при передаче, а при приеме распознает управляющие команды и осуществляет распределение информации.
Предусмотрено несколько модификаций станции, рассчитанных на определенное число каналов и виды принимаемой информации. Например:
«Р-6/6» - позволяет организовать 6 каналов ТЧ, что обеспечивается подключением каналообразующей аппаратуры типа «ИКМ-6А»;
«Р-3/30» - образующая 30 каналов ТЧ посредством КОА, включающей схему «ИКМ-30» и транскодер АДИКМ «МК/30ТР»;
«Р-6/Е1» - предназначенная для передачи стандартного цифрового потока 2048 кбит/с через интерфейс HDB3;
«Р-6/3Е» - станция, предназначенная для организации канала Интернет и трех каналов ТЧ с подключением КОА, выполненной на базе «МЦ-115TClassic».
Таким образом, станция предусматривает возможность изменения числа каналов передачи в радиостволе, а также возможность подключения к станции различных абонентов. Однако для такого изменения необходимо полностью заменить блок каналообразующей аппаратуры, т.е. произвести демонтаж/монтаж значительной части оборудования, что требует значительных финансовых и трудовых затрат.
Раскрытие полезной модели
Заявляемой полезной моделью решается задача разработки цифровой радиорелейной станции, предназначенной для работы в диапазоне 150-170 МГц, входящем в диапазон метровых волн, с «наземным» размещением приемопередающего и каналообразующего оборудования, в которой бы обеспечивалась возможность увеличения числа каналов и возможность подключения к станции различных абонентов (источников информации), при одновременном упрощении и удешевлении связанных с упомянутыми изменениями монтажных работ.
Поставленная задача решена тем, что в цифровой радиорелейной станции, содержащей радиомодуль, включающий антенно-фидерное устройство, приемопередающее оборудование и модулятор группового сигнала, и состыкованную с радиомодулем каналообразующую аппаратуру, включающую цифровой преобразователь входной/выходной информации, формирователь/разделитель группового сигнала и средство согласования их работы, согласно заявляемой полезной модели, антенно-фидерное устройство и приемо-передающее
оборудование выполнены с рабочими характеристиками, обеспечивающими работу в диапазоне частот 150-170 МГц, цифровой преобразователь входной/выходной информации выполнен в виде комплекта взаимозаменяемых модулей, каждый из которых предназначен для определенного вида и количества входных сигналов и выполнен с возможностью соединения с остальными блоками каналообразующей аппаратуры, при этом средство согласования выполнено с возможностью конфигурирования станции.
Диапазон частот 150-170 МГц является привычным и широко используемым у нефтяников, газовиков и других организаций северного региона, однако в котором в основном работают аналоговые радиорелейные станции. Отсюда следует, что имеет место необходимость разработки цифровой РРС, обеспечивающей качественную помехоустойчивую связь в заданном диапазоне частот, надежной, удобной в эксплуатации и ремонтопригодной станции, На обеспечение работы станции в этом диапазоне частот направлен выбор антенно-фидерного устройства и приемо-передающего оборудования, в том числе фильтров, генераторов синтезаторов частот возбудителя и гетеродина и других, входящих в состав передатчика и приемника, с соответствующими рабочими характеристиками. Применение в качестве аппаратуры уплотнения цифровой каналообразующей аппаратуры позволяет обеспечивать качественную помехоустойчивую связь.
Выполнение цифрового преобразователя входной/выходной информации в виде комплекта взаимозаменяемых модулей, каждый из которых предназначен для обработки определенного вида и количества входных сигналов, позволяет обеспечить подключение к станции различных абонентов, например телефонных абонентов, АТС, компьютеры и проч. При этом количество абонентов и варианты их подключения могут быть различны.
Разработчиками станции предусмотрена возможность комплектования цифрового преобразователя различными модулями низкочастотных окончаний, а именно: модулями тональной частоты, соединительных линий, абонентскими входящими и исходящими модулями, и/или модулями цифровых каналов. Количество модулей низкочастотных окончаний и варианты их сочетания выбираются в зависимости от поставленной задачи. Простота замены обусловлена наличием в каждом модуле унифицированного узла стыка с остальными блоками каналообразующей аппаратуры, и при замене достаточно установить модуль в соответствующий разъем.
Модульное исполнение преобразователя входной/выходной информации, который является всего лишь частью каналообразующей аппаратуры, позволяет упростить и значительно удешевить процесс изменения комплектации станции с целью подключения новых абонентов.
В предлагаемом решении предусмотрены возможности увеличения числа каналов, при этом также необходимо осуществить замену модуля преобразователя, на аналогичный модуль, в котором предусмотрена возможность деления канальной скорости передачи данных, так при снижении канальной скорости передачи в два раза количество каналов увеличивается вдвое. Снижение скорости передачи несколько понижает качество передаваемых телефонных сообщений, однако, это ухудшение незначительно и для телефонного абонента практически незаметно. При этом количество подключаемых абонентов увеличивается в два раза.
Заявляемая станция предусматривает функционирование в трех режимах:
2. Режим 6 телефонных канальных окончаний и каналов СУ В со скоростью 32 кбит/с;
3. Режим 12 абонентских каналов в со скоростью 16 кбит/с;
В прототипе имеется возможность изменения скорости передачи, осуществляемого посредством кнопок, расположенных на передней панели корпуса станции, однако, это скорость передачи группового сигнала. Вследствие увеличения групповой скорости происходит расширение спектра частот, занимаемого цифровой информацией, т.е. расширение полосы пропускания устройства. В заявляемом же решении осуществляется изменение канальной скорости передачи, при котором спектр разрешенных занимаемых частот не увеличивается.
Возможность работы станции при замене одного модуля на другой обеспечивается средством согласования, которое выполнено с возможностью конфигурирования станции. Средство согласования распознает установленный модуль и изменяет программу формирования структуры цикла в соответствии с параметрами модуля - видом входного сигнала, скоростью передачи информации, количеством каналов.
В конкретном случае реализации станции модуль преобразователя аналоговых сигналов, поступающих от телефонных абонентов, может быть выполнен в виде цифровой системы с импульсно-кодовой модуляцией и временным уплотнением каналов (ИКМ-ВУ).
С целью увеличения числа каналов модуль преобразователя аналоговых сигналов может быть дополнен средствами адаптивной импульсно-кодовой модуляции (АДИКМ), которую осуществляют после ИКМ-модуляции.
Средство согласования может быть выполнено в виде цифрового коммутирующего устройства, организованного на базе процессора управления с программным обеспечением.
С целью повышения надежности работы станции, возможности прогнозирования неполадок, процессор управления может быть дополнительно снабжен возможностями контроля и управления работой блоков радиомодуля, при этом в состав упомянутых блоков включают датчики контроля их состояния и организуют двустороннюю связь между ними и процессором.
Модуль преобразователя цифровой информации может быть выполнен в виде процессора цифрового сообщения, установленного на выходе со стыка RS 232.
Формирователь/разделитель группового сигнала может быть выполнен в виде цифрового модулятора-демодулятора.
В качестве модулятора группового сигнала предпочтительно применение фазового манипулятора с четырехпозиционной относительной фазовой модуляцией, что позволяет значительно повысить помехоустойчивость сигнала и эффективность использования спектра частот, а именно и увеличить в четыре раза пропускную способность радиоствола при той же полосе пропускания.
Для удобства транспортировки и эксплуатации станцию конструктивно исполняют в виде моноблока, размещенного в общем корпусе, содержащем разъемы для непосредственного подключения телефонных и цифровых абонентов.
Краткое описание чертежей
Устройство представлено чертежами:
На фиг.1 - представлена структурная схема цифровой радиорелейной станции, где приведены следующие обозначения:
ФЧР - фильтр частотных развязок;
Прд+УМ - передатчик с усилителем мощности;
М - модулятор группового сигнала;
Прм - приемник;
Дм - демодулятор;
ЦМД - цифровой модулятор-демодулятор;
МКУ - модуль контроля и управления;
ЦПВИ - цифровой преобразователь входной/выходной информации.
На фиг.2 - структурная схема блока каналообразующей аппаратуры, на которой показаны связи между модулями и распределение входных/выходных сигналов; на схеме приведены следующие обозначения:
МД2ТЧ - модуль тональной частоты двухканальный;
МД2АВ - модуль абонентский входящий;
МД2АИ - модуль абонентский исходящий;
МД2СЛ - модуль служебных линий;
МДЦИ - модуль цифровой информации.
На фиг.3 - показан пример возможной реализации модуля преобразователя, а именно структурная схема ячейки МД2ТЧ для одного канала ТЧ.
Осуществление полезной модели
Цифровая радиорелейная станция содержит (см. фиг.1) радиомодуль 1, обеспечивающий прием и передачу информации на расстояние до 60 км и блок 2 цифровой каналообразующей аппаратуры.
Радиомодуль 1 содержит антенно-фидерное устройство 3, связанное через фильтр 4 частотных развязок (ФЧР) с передающим и приемньм трактами. Передающий тракт образован последовательно соединенными передатчиком 5, включающим усилитель мощности и синтезатор частот возбудителя, и модулятором 6 группового сигнала. Приемный тракт образован последовательно связанными приемником 7, включающим преобразователь частоты, и демодулятором 8. Антенно-фидерное устройство выполнено на базе широкополосной антенной решетки с диапазоном рабочих частот 150-170 МГц. Фильтр частотных развязок, синтезаторы частот возбудителя передатчика и гетеродина приемника также подобраны с техническими характеристиками, позволяющими работать в указанном диапазоне частот.
Блок 2 каналообразующей аппаратуры содержит цифровой преобразователь 9 входной/выходной информации (ЦПВИ), цифровой модулятор-демодулятор 10 (ЦМД) группового сигнала, и средство согласования их работы, выполненное в виде модуля 11 контроля и управления (далее по тексту МКУ) на базе программируемого процессора.
Цифровой преобразователь 9 выполнен в виде комплекта взаимозаменяемых модулей, каждый из которых предназначен для определенного вида и количества входных сигналов (см. фиг.2). Возможна комплектация преобразователя 9
следующими модулями: модуль 12 тональной частоты двухканальный (МД2ТЧ), модуль 13 абонентский входящий (МД2АВ), модуль 14 абонентский исходящий (МД2АИ), модуль 15 соединительных линий (МД2СЛ), и/или модуль 16 цифровой информации (МДЦИ), причем количество модулей каждого вида назначения предусмотрено до 6 штук на станцию.
Рассмотрим работу станции на примере, когда преобразователь 9 входной/выходной информации содержит модуль 12 тональной частоты двухканальный (МД2ТЧ), установленный на выходе линии телефонной сети, и модуль 16 цифровых каналов (МДЦИ), установленный на выходе со стыка RS 232. Возможный вариант исполнения МД2ТЧ показан на фиг.3, а МДЦИ выполнен на базе процессора.
Работа станции при передаче информации осуществляется следующим образом.
Аналоговый сигнал с АТС поступает на вход модуля 12 тональной частоты двухканального, здесь он кодируется, преобразуется в цифровой сигнал и подается на вход цифрового модулятора-демодулятора 10. Цифровая информация поступает со стыка RS232 на процессор 16 МДЦИ, где она обрабатывается и преобразуется в цифровой канал и передается на вход ЦМД 10, куда также подаются сигнальные каналы и синхронизация. Цифровой модулятор-демодулятор 10 все скремблирует и формирует сигнал группового спектра, представляющий собой квадратурную последовательность, которая подается на вход модулятора 6 группового сигнала, осуществляющего четырехпозиционную относительную фазовую модуляцию (40ФМ). Модулированный сигнал усиливается в передатчике 5 и подается через ФЧР 4 на антенну 3.
Входной сигнал с антенны 3 поступает через фильтр 4 частотных развязок на плату преобразователя частоты приемника 7, где усиливается, фильтруется и преобразуется в промежуточную частоту (ПЧ), сигнал которой демодулируется на плате демодулятора 8 и подается на цифровой модулятор-демодулятор 10, где из группового потока выделяются телефонный и цифровой каналы. Цифровой канал поступает на процессор 16, где обрабатывается и преобразуется в стык RS 232 для связи с компьютером. Телефонный канал поступает на модуль 12 тональной частоты, где преобразуется из цифрового сигнала в аналоговый с необходимыми уровнями.
Количество модулей низкочастотных окончаний и варианты их сочетания выбираются в зависимости от вида и количества информации, предназначенной для приема и/или передачи (по желанию заказчика). Для изменения комплектации преобразователя 9 достаточно убрать или добавить соответствующий модуль. Конструктивно плата любого модуля низкочастотного окончания 12, 13, 14, 15, 16 устанавливается в соответствующий разъем преобразователя 9.
Дальнейшую работу модуля низкочастотного окончания в схеме станции обеспечивает модуль 11 контроля и управления, программное обеспечение которого предусматривает возможности конфигурирования станции в различных сочетаниях.
Работа МКУ показана на фиг.2.
Принятый антенной 3 и преобразованный в радиомоуле 1 групповой сигнал поступает на вход ЦМД 10, а именно на вход схемы демодулятора группового сигнала, где он восстанавливается и разделяется на телефонный и цифровой каналы и подается на вход МКУ 11 и первые входы модулей низкочастотных окончаний 12, 13, 14, 15, 16. Модуль управления 11 выделяет из общего группового потока управляющую информацию и формирует управляющие сигналы, которые подаются на вторые входы каждого из модулей 12, 13, 14, 15, 16. При поступлении управляющего сигнала на второй вход модуля, например модуля 13, происходит считывания информации с первого входа, таким образом, каждый модуль выделяет из общего группового потока информацию, предназначенную только ему, которая преобразуется далее в выходной сигнал.
При передаче преобразованная входная информация подается с выходов модулей 12, 13, 14, 15, 16 на вход схемы модуляции ЦМД 10, сюда же с модуля 11 МКУ подаются управляющие сигналы, посредством которых осуществляется формирование структуры группового сигнала. Формирование управляющих сигналов МКУ осуществляется в соответствии с заложенным программным обеспечением. Станция обеспечивает функционирование в трех режимах:
1. Режим трех сонаправленных цифровых каналов со скоростью 64 кбит/с;
2. Рабочий режим 4-х проводной соединительной линии обеспечивает работу 6 телефонных канальных окончаний и каналов СУ В со скоростью 32 кбит/с;
3. Режим телефонного радиоудлиннителя - обеспечивает работу 12 абонентских каналов в со скоростью 16 кбит/с.
Увеличение числа каналов за счет деления канальной скорости передачи данных осуществляется в модуле МД2ТЧ по сигналу МКУ (см. фиг.3).
Входной аналоговый сигнал каждого из двух каналов тональной частоты через коммутатор уровня 17 и развязывающий трансформатор 18 поступает в индивидуальный модулятор ИКМ 19, где формируется восьмиразрядный цифровой сигнал и подается на вход цифрового кодера 20, преобразующего восьмиразрядный сигнал ИКМ в четырехразрядный методом АДИКМ. Выходной сигнал кодера 20 АДИКМ передается в ЦМД 10 в одном из шести канальных интервалов группового сигнала.
В декодере АДИКМ 21 и индивидуальном демодуляторе ИКМ 22 производится обратное преобразование цифрового АДИКМ сигнала в ИКМ сигнал, а затем в аналоговый, который через трансформатор 23 и коммутатор уровня 24 поступает на выход. Управление включением канальных кодеров ИКМ и АДИКМ на передаче и на приеме осуществляется по сигналам с МКУ 11, поступающим через преобразователь 25 последовательного кода в параллельный.
Предлагаемая ЦРРС полностью построена на полупроводниковых приборах и интегральных микросхемах и обладает высокой надежностью работы, качеством передачи информации и при этом малогабаритна, проста и удобна в эксплуатации и обслуживании.
Формула полезной модели
1. Станция цифровая радиорелейная, содержащая радиомодуль, включающий антенно-фидерное устройство, приемо-передающее оборудование и модулятор группового сигнала, и состыкованную с радиомодулем каналообразующую аппаратуру, включающую цифровой преобразователь входной/выходной информации, формирователь/разделитель группового сигнала и средство согласования их работы, отличающаяся тем, что антенно-фидерное устройство и приемо-передающее оборудование выполнены с рабочими характеристиками, обеспечивающими работу в диапазоне частот 150-170 МГц, цифровой преобразователь входной/выходной информации выполнен в виде комплекта взаимозаменяемых модулей, каждый из которых предназначен для определенного вида и количества входных сигналов и выполнен с возможностью соединения с остальными блоками каналообразующей аппаратуры, при этом средство согласования выполнено с возможностью конфигурирования станции.
2. Станция по п.1, отличающаяся тем, что модуль преобразователя аналоговых сигналов выполнен в виде цифровой системы с импульсно-кодовой модуляцией и временным уплотнением каналов.
3. Станция по п.2, отличающаяся тем, что модуль преобразователя аналоговых сигналов дополнен средствами адаптивной импульсно-кодовой модуляции, осуществляемой после импульсно-кодовой модуляции.
4. Станция по п.1, отличающаяся тем, что модуль преобразователя цифровой информации выполнен в виде контроллера цифрового сообщения, сопряженного с выходом со стыка RS 232.
5. Станция по п.1, отличающаяся тем, что средство согласования выполнено в виде цифрового коммутирующего устройства, организованного на базе процессора управления.
6. Станция по п.5, отличающаяся тем, что процессор коммутирующего устройства снабжен функциями контроля и управления работой блоков радиомодуля, при этом в состав упомянутых блоков включены датчики контроля их состояния, связанные с упомянутым процессором.
7. Станция по п.1, отличающаяся тем, что формирователь/разделитель группового сигнала выполнен в виде цифрового модулятора-демодулятора.
8. Станция по п.1, отличающаяся тем, что модулятор группового сигнала выполнен в виде фазового манипулятора с четырехпозиционной относительной фазовой модуляцией.
9. Станция по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде моноблока, размещенного в общем корпусе, содержащем разъемы для непосредственного подключения телефонных и цифровых абонентов.
Для более полного понимания выполнения лабораторных работ 1–4 приведем описание назначения и принципа действия радиорелейной станции «Малютка», а также устройства и работы ее отдельных блоков.
1. Описание назначения
и принципа действия РРС «Малютка»
Назначение РРС «Малютка»
Станция 4-канальная радиорелейная (РРС) «Малютка» предназначена для организации локальных стационарных или временных систем диспетчерско-технологической связи при строительстве и эксплуатации газо- и нефтепроводов. РРС «Малютка» может быть применена на транспорте, в энергосистемах, на сельских линиях связи и т.п.
В системе обеспечивается радиорелейная связь между стационарными пунктами и подвижными объектами. Основой системы связи является 4-канальная радиорелейная линия (РРЛ) протяженностью до 400 км, составленная из двух оконечных (ОРРС) и до девяти промежуточных (ПРРС) станций «Малютка». ОРРС и ПРРС имеют встроенную 4-канальную аппаратуру уплотнения, обеспечивающую параллельное выделение каналов.
Кроме того, РРС «Малютка» позволяет организовать соединительные линии связи между АТС либо она используется в качестве радиовставки в кабельные линии связи. Подключение абонентских телефонных линий к каналам РРЛ и их взаимная коммутация производятся либо специальным коммутатором, входящим в комплект РРС, либо (в других вариантах изделий) абонентские линии подключаются непосредственно к НЧ-окончаниям РРС. Имеется вариант ППРС без аппаратуры уплотнения (станция-ретранслятор). Радиотелефоны соединяются с каналами РРЛ, телефонными линиями и друг с другом с помощью базовых радиостанций и коммутатора. В этом случае РРС работает в автоматическом необслуживаемом режиме.
В РРС предусмотрена возможность организации канала телемеханики. Оконечные устройства телемеханики подключаются к каналу кабелем или по радиостанции через вторую базовую радиостанцию.
Технические данные
Диапазон частот
РРС «Малютка» работает в двух поддиапазонах частот: Н – 150,5 – 151,7 МГц и В – 165,5 – 166,7 МГц с дискретностью сетки 100 кГц. Дуплексный разнос – 15 МГц. Сетка частот позволяет формировать стволы по двух-, четырех- и шестичастотному плану. На одноинтервальных линиях применяется двухчастотный план; на двух- и трехинтервальных линиях – четырехчастотный план. На линиях, имеющих более трех интервалов, можно использовать только шестичастотный план.
Параметры передающего устройства
Мощность передатчика на антенном разъеме РРС, Вт 5 ± 1,5
Мощность побочных колебаний передатчика, мкВт, не более 25
Стабильность частоты передатчика, не хуже ±10–5
Модуляция частотная
Амплитудные значения девиации частоты по каналам
тональной частоты, кГц: I – 11,9 ± 1,8;
II – 10,0 ± 1,5;
III – 8,4 ± 1,3;
IV – 7,2 ± 1,0
Амплитуда девиации частоты сигналами занятости
каналов ТЧ, кГц 2,6 ± 0,6
Полоса частот группового спектра, кГц 0,3...18
Параметры приемного устройства
Чувствительность приемника (при отношении с/ш 35 дБ), мкВ, не более 8
Избирательность приемника при расстройке на ±100кГц, дБ, не менее 50
Избирательность приемника по каналам побочного приема, дБ, не менее 70
Динамический диапазон приемника по взаимной модуляции, дБ, не менее 60
Электропитание
В РРС «Малютка» предусмотрена возможность питания от двух источников (основного и резервного) при питании от 220 В (± 12,6 В) и ± 24 В (24 В). Переключение источников производится автоматически.
Конструкция стойки ПмПд
Приемопередающие стойки (ПмПд) (рис. 1) конструктивно унифицированы и представляют собой аппаратный шкаф, в котором размещаются блоки. Шкаф сзади и спереди закрывается крышками с уплотнениями. Аппаратный шкаф представляет собой сборно-сварной кожух из листового алюминиевого сплава. В кожухе установлены два каркаса унифицированной базовой конструкции, выполненные из специальных
Рис. 1. Внешний вид стойки ПмПд:
1 – индивидуальный преобразователь передачи ИнП-2; 2 – индивидуальный преобразователь приема ИнП-1;
3 – блок сопряжения и регулирования БСР-5; 4 – радиоприемное устройство РПУ; 5 – фильтр частотных развязок ФЧР; 6 – передатчик Прд; 7 – групповой преобразователь ГрП; 8 – генератор опорных частот ГОЧ-5; 9 – элемент питания ЭлП-1; 10 – выпрямитель; 11 – устройство согласующее УсС; 12 – абонентский комплект Абк ЦБ-3; 13 – абонентский комплект
прессованных алюминиевых профилей. В каркасах установлены специальные направляющие для блоков и планки с плавающими разъемами для электрического соединения блоков со шкафом. Спереди внизу установлена планка с выходными разъемами стойки и клеммами заземления. На переднем верхнем профиле каркаса нанесены маркировки блоков. Блоки стойки конструктивно состоят из шасси, лицевой панели и узлов или субблоков, которые винтами крепятся к шасси.
2. Устройство и работа блоков РРС
«Малютка»
Передатчик
Передатчик (Прд) служит для получения мощных стабильных по частоте частотно-модулированных ВЧ колебаний и обеспечивает беспоисковую бесподстроечную радиосвязь. Прд состоит из возбудителя (ВОЗБ) и усилителя мощности (УМ) (рис. 2) и в зависимости от диапазона частот имеет два варианта исполнения: 1) Прд-Н с диапазоном рабочих частот 150,55...151,65 МГц, состоящий из узлов УМ-10 и ВОЗБ-Н и 2) Прд-В с диапазоном рабочих частот 165,55...166,55 МГц, состоящий из узлов УМ-10 и ВОЗБ-В.
Каждый из блоков Прд может работать на любой из двенадцати фиксированных частот. Требуемая частота устанавливается с помощью перемычек на колодке установки частоты.
Суммарное потребление тока по цепям питания не превосходит величин, указанных в табл. 1, КПД блока – не менее 30 \%.
Исправность блока индицируется светодиодом РАБ на передней панели. При неисправности субблока ВОЗБ загорается светодиод ОТКАЗ ВОЗБ. Если при включенном питании не светятся оба светодиода, это свидетельствует о неисправности субблока УМ либо радиочастотного тракта, включающего ВЧ кабели, блок ФЧР и ВЧ соединения.
Блок обеспечивает работу в режиме ДЕЖУРНЫЙ ПРИЕМ (ДПрм), при этом передатчик не излучает в эфир, а потребление по цепи «+12 В» падает до 0,1...0,2 А, также блок обеспечивает работу в режиме ПОНИЖ, выходная мощность при этом падает приблизительно до 0,1 номинальной.
Субблок УМ-10 (рис. 3) представляет собой трехкаскадный усилитель на мощных СВЧ-транзисторах, охваченный двумя кольцами авторегулирования (АРУ) по падающей и отраженной мощностям. Для обеспечения режимов работы ДПрм, ПОНИЖ и для индикации исправности субблоков УМ-10 и ВОЗБ субблоков УМ-10 включает в себя схему автоматики.
Основные параметры узла
Диапазон частот, МГц 150...170
Мощность сигнала на выходе, мВт 10...50
Выходная мощность в нормальном режиме, Вт 7...10
Выходная мощность в пониженном режиме, Вт 0,5...11
Порог датчика неисправности в режиме нормальной
мощности, Вт 2,4...0,9
Рис. 3. Структурная схема усилителя мощности (УМ)
Усилитель мощности охвачен двумя кольцами авторегулирования – по падающей и отраженной мощностям. Датчиком сигналов, уровень которых пропорционален падающей и отраженной мощностям, является направленный ответвитель на выходе усилителя, обеспечивающий связь –16 дБ. Уровень сигнала на выходе датчика ПАД пропорционален падающей в антенну мощности. Уровень сигнала на выходе ОТРАЖ пропорционален отраженной от антенно-фидерного тракта мощности. К указанным выходам через аттенюаторы подключены детекторные секции, сигналы которых сравниваются схемами авторегулирования по падающей и отраженной мощностям с опорными и в зависимости от разности этих сигналов вырабатываются управляющие напряжения.
Для уменьшения уровня гармоник в спектре выходного сигнала между усилителем и датчиком падающей и отраженной мощностей включен фильтр нижних частот.
В схему усилителя включено устройство, предназначенное для индикации неисправностей, на вход которого подается сигнал с датчика падающей мощности. При достаточно большом уровне падающей мощности на выходе УМ светится светодиод РАБ. При низком уровне мощности на выходе УМ светодиод РАБ не светится.
Возбудитель (рис. 4) служит для получения частотно-модулированного ВЧ напряжения со стабильной частотой. Возбудитель представляет собой синтезатор частот с кольцом ФАПЧ и непосредственной частотной модуляцией подстраиваемого генератора и имеет два варианта исполнения – ВОЗБ-Н и ВОЗБ-В.
Основные параметры возбудителя
Диапазон частот, МГц: ВОЗБ-Н (150,55...151,65);
ВОЗБ-В (165,55...166,65)
Шаг сетки частот, кГц 100
Мощность выходного сигнала, мВт 20...50
Псофометрический уровень шумов в транспонированном
телефонном канале, дБ, не более –70
Уровень гармоник основного сигнала для 2, 3 гармоник, дБ,
не более –12
гармониками, Гц, не более 3
Неравномерность АЧХ в полосе частот, \%, не более (0,3...1,0 кГц): ± 4;
(1,0...18,0 кГц): ± 2
Потребляемая мощность, Вт, не более 3,5
Модулирующий сигнал через усилитель низкой частоты УНЧ поступает на частотно-модулированный генератор ЧМГ. Часть мощности выходного сигнала ответвляется и поступает на вход развязывающего устройства УВЧ кольца ФАПЧ. Сигнал через развязывающие каскады усилителя высокой частоты поступает на делитель ДФКД1 с фиксированным коэффициентом деления 2 и далее на делитель ДПКД с переменным коэффициентом деления.
Рис. 4. Структурная схема возбудителя
Коэффициент деления ДПКД зависит от частоты, на которой работает передатчик, и задается в зависимости от рабочей частоты синтезатора колодкой установки частоты. Выходные импульсы ДПКД делятся на три делителем ДФКД2 с фиксированным коэффициентом деления. Импульсы с ДФКД2 частотой сравнения = 4167 Гц сравниваются на импульсно-фазовом детекторе ИФД с импульсами опорного генератора. В ИФД частоты и сравниваются с точностью до фазы, при неравенстве частот на выходе ИФД появляется переменное напряжение, при равенстве – постоянное, пропорциональное разности фаз сравниваемых сигналов. Это напряжение через ФНЧ поступает на ЧМГ, изменяя его частоту.
В режиме синхронизма в кольце ФАПЧ устанавливается равенство , а так как
где – частота выходного сигнала генератора;
– опорная частота 4167 Гц;
– коэффициент деления ДФКД1;
– коэффициент деления ДПКД;
– коэффициент деления ДФКД2.
Изменяя коэффициент деления ДПКД (), можно изменить частоту выходного сигнала ЧМГ.
ЧМГ предназначен для генерирования сигналов в диапазоне частот 150,55...151,65 МГц и 165,5...166,65 МГц, которые поступают на передатчик и в кольцо ФАПЧ возбудителя. ЧМГ имеет следующие основные характеристики:
Мощность выходного сигнала, мВт 20...50
Относительный уровень гармоник выходного сигнала, дБ, не более –12
Автогенератор состоит из каскада задающего генератора и буферного каскада. Задающий генератор собран по схеме емкостной трехточки. В контур генератора включены две пары варикапов. На одну пару подается напряжение перестройки с фазового детектора через ФНЧ, а на другую – модулирующий сигнал. Часть мощности выходного сигнала ответвляется на вход УВЧ кольца ФАПЧ.
Радиоприемное устройство
Радиоприемное устройство (РПУ) предназначено для приема частотно-модулированных ВЧ сигналов и преобразования их в сигнал группового спектра. РПУ работает по принципу супергетеродина с двойным преобразованием частоты и состоит из двух узлов: приемника Прм и гетеродина ГЕТ. В зависимости от диапазона частот РПУ имеет два исполнения: РПУ-Н (150,55...151,65 МГц), состоящее из Прм-Н и ГЕТ-Н, и РПУ-В (165,55...166,65 МГц), состоящее из Прм-В
и ГЕТ-В. Каждое из РПУ имеет двенадцать фиксированных частот (ФЧ) через 100 кГц. При этом в РПУ-Н частота гетеродина ниже, а в РПУ-В – выше частоты принимаемого сигнала, что улучшает электромагнитную совместимость РПУ при работе в системах связи.
Основные параметры РПУ
Диапазон частот, МГц: РПУ-Н (150,55...151,65);
РПУ-В (165,55...166,65)
Количество рабочих частот 12
Сетка частот, кГц 100
Чувствительность при отношении с/ш = 40 дБ
в канале ТЧ, мкВ, не более 1,2
Коэффициент шума, дБ, не более 5
Избирательность по соседнему каналу, дБ, не менее 55
Интермодуляционная избирательность, дБ, не менее 60
Избирательность по побочным каналам, дБ, не менее 80
Ширина полосы пропускания линейного тракта
по уровню –3 дБ, кГц 85...90
Неравномерность АЧХ выхода в полосе частот
группового спектра 0,3...16 кГц, не более ±0,17
Первая промежуточная частота, МГц 13
Вторая промежуточная частота, МГц 1,24
Эффективность работы шумоподавителя, дБ, не менее 65
Выходная мощность на симметричной нагрузке
600 Ом, дБм·ВТ –20
Диапазон АРУ, дБ, не менее 70
Приемник состоит из высокочастотного тракта УВЧ, тракта промежуточной частоты УПЧ, тракта демодуляции и низкой частоты НЧ и схемы контроля и стабилизации напряжения. УВЧ включает в себя усилитель высокой частоты, первый смеситель, усилитель первой промежуточной. УПЧ состоит из второго преобразователя частоты, фильтра сосредоточенной селекции ФСС, фазового корректора, широкополосного регулируемого усилителя, детектора АРУ и усилителя постоянного тока УПТ (рис. 5).
Принятый антенной сигнал, пройдя ФЧР, поступает на УВЧ, где усиливается малошумящим усилителем ВЧ, преобразуется первым смесителем в сигнал первой промежуточной частоты = 13 МГц, усиливается, фильтруется по второй зеркальной частоте и частично по соседним каналам. Из УВЧ сигнал поступает на основной УПЧ, где преобразуется в сигнал второй промежуточной частоты = = 1,24 МГц, отфильтровывается от сигналов соседних станций фильтром сосредоточенной селекции ФСС и усиливается до уровня, поддерживаемого АРУ. Для АРУ используется часть выходного сигнала. При
Рис. 5. Структурная схема РПУ
изменении входного сигнала приемника выходное напряжение регулирует усиление каскадов апериодического усилителя таким образом, что на выходе УПЧ напряжение изменяется незначительно. С выхода УПЧ сигнал поступает на частотный детектор ЧДт. В ЧДт сигнал ограничивается по амплитуде ограничителем и из него выделяется групповой спектр частот. Групповой сигнал усиливается и поступает на выход РПУ.
Гетеродин ГЕТ служит для получения ВЧ сигнала со стабильной частотой. Гетеродин представляет собой синтезатор частот с кольцом фазовой автоподстройки частоты ФАПЧ и имеет два варианта исполнения: ГЕТ-Н и ГЕТ-В.
Основные параметры гетеродина
Диапазон частот, МГц: ГЕТ-Н (137,55...138,65);
ГЕТ-В (178,55...179,65)
Шаг сетки частот, кГц 100
Мощность выходного сигнала, мВт 20
Уровни гармоник основного сигнала, дБ, не более – 40
Потребляемая мощность, Вт, не более 3,5
Блок дает возможность:
– по напряжению АРУ (на гнездах АРУ на передней панели РПУ) точно сориентировать антенну на корреспондента и приближенно оценить величину сигнала на выходе РПУ;
– контролировать наличие малого сигнала на входе РПУ. Если входной сигнал меньше 1...2 мкВ, загорается светодиод СВЯЗИ НЕТ на передней панели РПУ. При этом включается шумоподавитель, который препятствует дальнейшему прохождению ГрС;
– контролировать работоспособность гетеродина по состоянию светодиода ОТКАЗ ГЕТ на передней панели РПУ.
Фильтр частотных развязок
Фильтр частотных развязок (ФЧР-1) предназначен для выделения ВЧ сигналов приемника и передатчика, работающих на общую антенну, и имеет следующие характеристики:
Рабочий диапазон частот, МГц: фильтр Н (150,5...151,7);
фильтр В (165,5...166,7)
Коэффициент стоячей волны Kст в полосе
пропускания, не более 1,6
Затухание в полосе пропускания, дБ, не более: фильтр Н – 2,5;
фильтр В – 2,7
Затухание фильтра В на частотах 162,8 МГц
и 167,75 МГц, дБ, не менее 12
ФЧР состоит из двух полосно-пропускающих фильтров Н и В, которые выделяют ВЧ сигналы приемника и передатчика и подавляют побочные составляющие сигналов. Фильтры относятся к разряду квазиполиномиальных и выполнены на спиральных резонаторах, закороченных на одном конце. На разомкнутом конце спирали закреплен диск, который совместно с корпусом и подстроечным триммером образует конструктивный конденсатор. Резонатор на требуемую частоту настраивается изменением емкостного зазора с помощью триммера.
Блок сопряжения и регулирования
Блок сопряжения и регулирования БСР-5 (рис. 6) предназначен для сопряжения группового тракта приемопередающей аппаратуры с линейными входами аппаратуры уплотнения на промежуточной и оконечной стойках ПмПд, организации канала ТЧ4 в спектре 0,3...3,4 кГц, организации четырех сигнальных каналов в спектре 16,500...17,857 кГц, трансляции группового спектра и сигнальных каналов на промежуточной станции, ведения служебных переговоров по каналу ТЧ4.
Блок состоит из канала ТЧ4 в спектре 0,3...3,4 кГц на передачу и прием, тракта сигнальных каналов на передачу и прием, тракта объединения на передачу канала ТЧ4, трехканальной группы и сигнальных
Рис. 6. Структурная схема БСР-5
каналов, тракта разделения на приеме канала ТЧ4, трехканальной группы и сигнальных каналов, измерительного усилителя, тракта трансляции группового спектра и сигнальных каналов.
Основные технические данные канала ТЧ4
Полоса эффективно передаваемых частот, кГц 0,3...3,4
Номинальное входное и выходное сопротивление, Ом 600
Номинальный уровень на передачу, дБм –13
Номинальный выходной уровень:
– на передачу, дБм –28
– на передачу по цепи «Микрофон» на нагрузке 3000 Ом, Бм –31
– на приеме на нагрузке 600 Ом, дБм 4
– по цепи «Телефон» на нагрузке 300 Ом, дБм –6
Коэффициент нелинейных искажений в тракте передача–прием, \% –1,5
В состав оборудования канала входят передающая часть (ограничитель амплитуды, фильтр нижних частот (ФНЧ) 3,4 кГц, микрофонный усилитель) и приемная часть (фильтр нижних частот (ФНЧ) 3,4 кГц, усилитель мощности, телефонный усилитель).
Основные технические данные сигнальных каналов (СИГН К)
Число каналов 4
Частоты каналов, кГц: 1СИГН К – 16,500; 2СИГН К– 17,000;
3СИГН К – 17,500; 4СИГН К – 17,857
Номинальный уровень на передачу от каждого
канала на нагрузке 600 Ом, дБм –37
Основные технические данные измерительного усилителя
Чувствительность, дБм 0 или –25
Входное сопротивление, кОм 0,6 или более 6 кОм
Выходное сопротивление низкоомное
Тракты объединения, разделения и транзита предназначены для объединения на передачу, разделения на приеме (по одному направлению связи на промежуточной станции), а также транзита на промежуточной станции сигналов нетранспонированного канала ТЧ4, трехканальной группы, четырех сигнальных каналов.
Основные технические данные тракта объединения
Входные и выходные сопротивления трактов объединения,
разделения, транзита, Ом 600
Входные и выходные уровни тракта объединения, дБм: канал ТЧ1 (–23,5);
канал ТЧ2 (–25);
канал ТЧ3 (–26,5);
канал ТЧ4 (–28);
цепь «Микрофон» (–34)
В состав оборудования тракта входят: на передачу – два суммирующих усилителя; на прием – два разделительных усилителя; на транзит – две резистивные цепи с потенциометрами.
Генератор опорных частот
Генератор опорных частот ГОЧ-5 (рис. 7) предназначен для получения стабильных частот:
опорной частоты возбудителя и гетеродина 4,167 кГц;
опорной частоты элемента питания 40 кГц;
Рис. 7. Структурная схема ГОЧ-1
несущих частот для аппаратуры уплотнения 132, 136, 140, 148 кГц;
частоты сигнального канала 71,428 кГц;
частоты измерительного сигнала 1,042 кГц.
Принцип работы блока основан на делении опорной частоты кварцевого генератора делителями частоты с различными фиксированными коэффициентами деления. Для получения частот 132, 136, 140, 148 кГц используется фазовая автоподстройка частоты автогенератора.
УмЧ – умножитель частоты. Умножители частоты служат для получения несущих частот для аппаратуры уплотнения.
Основные параметры ГОЧ-5
Ток потребления по цепям питания, мА, не более: 20 (+12 В); 45(+6,3 В);
Частота сигнального канала, Гц 71428 ± 1
Опорная частота элемента питания, Гц 40000 ± 1
Опорная частота возбудителя и гетеродина, Гц 4167 ± 1
Частота измерительного сигнала, Гц 1024 ± 1
Несущие частоты для аппаратуры уплотнения, Гц: (132000 ± 1);
(136000 ± 1); (140000 ± 1);
Амплитуда импульсов сигналов 71428, 40000,
4167, 132000, 136000, 140000, 148000 Гц, В, не менее 5,8
Уровень измерительного сигнала на нагрузке
600 Ом, дБ –13 ± 1,5
Относительный уровень побочных колебаний
при расстройках от несущих частот на ±4, ±8,±16 кГц,
дБ, не менее 60
Выпрямитель
Выпрямитель предназначен для питания приемопередающей стойки и стойки коммутатора от сети переменного тока напряжением 220 В частотой 50 Гц и от сети постоянного тока напряжением +12 В в случае исчезновения переменного напряжения 220 В 50 Гц или отказа стабилизатора выпрямителя.
Напряжение при изменении входного напряжения
от 176 до 253 В и изменении частоты сети от 45 до 60 Гц, В 12
Максимальный выходной ток, А 9
Нестабильность выходного напряжения от всех +10
дестабилизирующих факторов, \%, не более –15
Пульсация выходного напряжения, мВ, не более 12
Выходное напряжение при стопроцентном сбросе нагрузки, В,
не более 13
Выпрямитель имеет два основных режима работы: работа от сети переменного тока и работа от сети постоянного тока.
Элемент питания
Элемент питания ЭлП-1 (рис. 8) предназначен для питания приемопередатчика стабильным напряжением 6,3 и –6,3 В. ЭлП-1 представляет собой два импульсных стабилизатора напряжения, запускаемых собственным генератором тактовых импульсов ГТИ. Предусмотрена защита от короткого замыкания (КЗ) и индикации КЗ и перенапряжения.
Основные электрические параметры блока
Напряжение сети постоянного тока, В 10...16
Выходное напряжение, В: 6,3±0,315 (при Iн = 0...2 А);
– 6,3±0,315 (при Iн = 0...1 А)
Пульсация выходного напряжения, мВ, не более 5
Индивидуальный преобразователь
Индивидуальный преобразователь передачи ИнП-2 (рис. 9) содержит индивидуальное оборудование трех каналов ТЧ, предназначенное для преобразования тонального спектра 0,3...3,4 кГц с помощью несущих частот 132, 136, 140 кГц в спектр частот трехканальной группы 132,3...143,4 кГц на передачу.
Рис. 9. Структурная схема ИнП-2
В состав оборудования каждого канала входят ограничитель амплитуды, индивидуальный модулятор, канальный фильтр.
Основные технические данные
Входное сопротивление каналов, Ом 600
Выходное сопротивление каналов, Ом 220
Номинальный входной уровень канлов, дБм –13
Номинальный выходной уровень каналов, дБм: –30,5 (I); –32 (II);
Индивидуальный преобразователь приема ИнП-1 (рис. 10) содержит индивидуальное оборудование трех каналов ТЧ, предназначенное для обратного преобразования спектра частот трехканальной группы 132,3...143,4 кГц с помощью несущих частот 132, 136, 140 кГц в тональный спектр 0,3...3,4 кГц.
Рис. 10. Структурная схема ИнП-1
Основные технические данные
Входное сопротивление каналов, Ом 220
Выходное сопротивление каналов, Ом 600
Номинальный выходной уровень каналов, дБм: –31,8 (I); –33,3 (II);
Номинальный выходной уровень каждого канала, дБм 4
В состав оборудования каждого канала входят канальный фильтр, предварительный усилитель, индивидуальный демодулятор, фильтр нижних частот ФНЧ 3,4 кГц, усилитель мощности.
Групповые преобразователи
Блок групповых преобразователей ГрП (рис. 11) содержит оборудование, предназначенное для преобразования на передаче спектра частот трехканальной группы 132,3...143,4 кГц в линейный спектр 4,6...15,7 кГц и преобразования на приеме линейного спектра 4,6...15,7 кГц в спектр 132,3...143,4 кГц с помощью несущих 148 кГц.
Основные технические данные на передачу
Входное сопротивление каждого канала, Ом 220
Выходное сопротивление, Ом 600
Входные уровни по каналам, дБм: –30,5 (1КТЧ); –32,5 (2КТЧ);
–33,5 (3КТЧ)
Выходные уровни по каналам, дБм: 1,5 (1КТЧ); 0 (2КТЧ);
–1,5 (3КТЧ)
Основные технические данные на прием
Входное сопротивление, Ом 600
Выходное сопротивление, Ом низкоомное
Входные уровни по каналам, дБм: –21,5 (1КТЧ); –23 (2КТЧ);
–24,5 (3КТЧ)
Выходные уровни по каналам, дБм: –31,8 (1КТЧ); –33,3 (2КТЧ);
–34,8 (3КТЧ)
Рис. 11. Структурная схема ГрП
В состав ГрП входят следующие узлы: на передачу – суммирующий усилитель, групповой модулятор, полосовой фильтр (ПФ) 4,5...16 кГц, усилитель мощности; на прием – симметрирующий усилитель, полосовой фильтр 4,5...16 кГц, групповой демодулятор, выходной усилитель.
Индикатор проходящей мощности (ИПМ)
Индикатор проходящей мощности ИПМ предназначен для контроля работоспособности приемопередающих стоек изделия «Малютка» в условиях эксплуатации. Индикатор проходящей мощности позволяет:
– измерить уровень мощности, подводимой от стойки ПмПд к антенному фидеру;
– измерить степень согласования антенно-фидерного тракта (измерить коэффициент отражения АФУ);
– оценить чувствительность блока радиоприемного устройства;
– измерить мощность на выходе блока передатчика;
– оценить уровень аппаратных шумов стойки ПмПд;
– проверить исправность аппаратуры уплотнения путем организации высокочастотного шлейфа.
Структурная схема ИПМ изображена на рис. 12. Сигнал с выхода АНТ стойки (или с выхода блока Прд) подается с помощью ВЧ кабелей, ВЧ переходов, и, если нужно, трансформаторов сопротивлений к разъему ВХОД ИПМ. Далее сигнал проходит через направленные ответвители НО1 и НО2 и подается на ВЧ разъем блока ИПМ.
Рис. 12. Структурная схема индикатора проходящей мощности (ИПМ)
К выходу блока ИПМ необходимо подключить с помощью ВЧ кабелей:
– либо нагрузку, если измеряются параметры РПУ, или организуется режим шлейф;
– либо через ВЧ кабели и трансформатор сопротивлений антенно-фидерное устройство, если необходимо проконтролировать его КСВ.
Когда высокочастотный сигнал проходит в направлении от разъема ВХОД к разъему ВЫХОД, часть проходящей мощности ответвляется НО1 и подается на детекторную секцию ДЕТ1. Постоянное напряжение на ее выходе пропорционально падающей мощности.
Если в высокочастотном тракте присутствует отраженная волна (а ее уровень связан с тем, насколько хорошо согласован ВЧ тракт), то она распространяется в направлении от ВЧ разъема ВЫХОД к ВЧ разъему ВХОД. При этом она проходит через направленный ответвитель НО2 и на выходе подсоединенной к нему детекторной секции появляется постоянное напряжение. Уровень этого напряжения зависит от величины отраженной мощности.
Выходы –30 дБ служат для подключения измерительных приборов (девиометров, частотомеров и т.д.). Питание блока ИПМ может осуществляться от стойки ПмПд, для этого необходимо подать напряжение +12 В с блока ВЫПР.
За последнее десятилетие на российских просторах разместилось немало радиорелейных станций (РРС) прямой видимости. С их помощью решаются многие задачи обеспечения связи: начиная с простой телефонии и рассылки ТВ сигналов и заканчивая передачей данных. Радиорелейные линии, создаваемые на базе РРС прямой видимости, могут иметь самую различную протяженность - от сотен метров до сотен и тысяч километров, да и пропускная способность их может быть различной: от 200 кбит/с до 155 Мбит/с. Но как и для других радиоэлектронных средств (РЭС), для работы радиорелейных станций необходим соответствующий частотный ресурс. Идеология выделения этих ресурсов имеет свои нюансы.
Таблицы и планы
Распределение участков радиочастотного спектра между различными типами РЭС осуществляется международным союзом электросвязи (МСЭ) результаты публикуются в виде документа, который носит название Регламент радиосвязи и содержит таблицу распределения частот, охватывающую спектр от 3 кГц до 400 ГГц. В Регламенте определены участки спектра для всех видов радиослужб, в том числе и для фиксированных, к которым относятся РРС прямой видимости.
Большинство стран используют Регламент радиосвязи как основу для составления собственных таблиц распределения частот, содержащих более подробную информацию о частотах, доступных разным категориям пользователей (правительственным и гражданским службам связи).
Так же как и в других странах, в Российской Федерации разработана и утверждена Государственной комиссией по радиочастотам (ГКРЧ) национальная " ", которая доступна широкому кругу разработчиков, производителей и пользователей радиоэлектронных средств (РЭС).
Необходимо заметить что обе (и международная и национальная) таблицы не дают полной картины использования радиочастот для РРС прямой видимости. Фиксированная служба это не только радиорелейные, но и различные другие системы (например коротковолновые системы магистральной радиосвязи, популярные сегодня системы беспроводного доступа, системы эфирно-кабельного телевидения MMDS и др.). Следовательно, РРС прямой видимости должны использовать из радиочастотного спектра, распределенного фиксированной службе, те участки, которые предназначены непосредственно для них. Необходимо также учитывать Частотные планы РРС для конкретного участка спектра, то есть правила размещения частотных каналов (стволов), используемых для организации связи в прямом и обратном направлениях.
Частотные планы радиорелейных станций также разрабатываются МСЭ и регулярно публикуются в виде рекомендаций МСЭ-R под общим названием "Рекомендации серии F. Фиксированная служба. Радиорелейные системы". Следует заметить, что в этих документах не всегда учтены некоторые различия в размещении частот радиостволов, принятые в отдельных странах. Поэтому в них можно найти частотные планы далеко не всех типов РРС прямой видимости. Однако для таких случаев, как правило, существуют национальные или региональные частотные планы. Такие планы для РРС некоторых диапазонов есть и в РФ.
При рассмотрении вопросов применения РРС прямой видимости нельзя не упомянуть о некоторых особенностях использования радиочастотного спектра этими РРС. Так, например, заглянув в " " (в любую: как международную, так и национальную), можно увидеть что для них очень часто выделены не “автономные” полосы частот, а полосы, используемые совместно с другими системами (например, космическими). В связи с этим на работу РРС накладываются различные ограничения, например, на величину излучаемой мощности передатчиков, на параметры антенн и направление их излучения и даже на условия использования полос радиочастот (они могут выделяться не на первичной, а на вторичной по отношению к действующим в этих же участках спектра других РЭС).
В последнее время в связи с бурным развитием систем связи, построенных на базе новых технологий (как во всем мире, так и в нашей стране), наметилась не очень приятная для РРС тенденция - перераспределение ресурса (ранее отведенного и использовавшегося ими) в наиболее освоенных участках радиочастотного спектра в пользу новичков.
Первичные и вторичные
Так на какие ресурсы могут все-таки рассчитывать РРС прямой видимости в Российской Федерации? Национальной "Таблицей" полосы радиочастот для фиксированных служб определены, и в них для радиорелейных станций предусмотрено несколько участков.
Самый "низкий" участок из принадлежащих РРС согласно " " - это полоса частот 60-70 МГц. В нем могут работать малоканальные РРС (типа "Малютка-2"), но... только на вторичной основе, и только в районах отдалённых от городов и крупных населённых пунктов (на трассах газопроводов, нефтепроводов и т.п.). Причина такой "дискриминации" в том, что эта же полоса частот на первичной основе выделена для мощных передатчиков радиовещательной службы (в полосе частот 58-66 МГц - для телевидения, а в полосе частот 66-74 МГц для звукового радиовещания).
Следующий участок записанный за РРС -- диапазон 150 МГц. В нем для одноканальных систем (типа "Малютка-1") национальной "Таблицей" выделены полосы радиочастот 150,0625 - 150,4875 МГц и 165,0625 - 165,4875 МГц.
Одна из полос используется для организации связи в прямом направлении, а другая - в обратном. Мощность излучения передатчиков в одноканальных системах не должна превышать 2 Вт. Протяженность радиорелейных линий (с несколькими ретрансляциями), для таких РРС может достигать 300 км. Строятся они чаще всего для организации диспетчерской и производственно - технологической связи на газо- и нефтепроводах.
Аналогичное применение и у малоканальных (а точнее четырехканальных) РРС прямой видимости, работающих в том же диапазоне 150 МГц. Так же как и в предыдущем случае одна из этих полос частот используется для организации связи в прямом направлении, а другая - в обратном. Мощность передатчиков не должна превышать 3 Вт. Протяженность радиорелейных линий (с несколькими ретрансляциями) составляет обычно до 400 км.
Следующий диапазон, который прописан для РРС - 450 МГц. Необходимо отметить, что этот диапазон (так же как и в прочем и диапазон 150 МГц) является не только одним из наиболее освоенных, но, пожалуй, самым загруженным различными РЭС. В нем действуют радиоэлектронные средства сотовых систем IMT-MC-450 (453-457,5 МГц и 463-467,5 МГц), радиолюбительской службы (430-440 МГц), производственно - технологической связи (458,45 - 460 МГц и 468,45 - 469 МГц) и ряда других. При этом следует заметить, что работа многих из этих систем (например, сотовых) стала возможна благодаря перераспределению в их пользу частотного ресурса, ранее предназначавшегося для РРС.
В диапазоне 450 МГц для РРС (типа "Трал - 400/24") предназначалась полоса частот 390 - 479 МГц. Мощность передатчиков этих малоканальных (не более 24 телефонных каналов) РРС должна быть не более 3 Вт.
Здесь также следует заметить, что полоса частот 460,0-460,1 МГц (согласно национальной " " и международному распределению частот) выделена исключительно для аварийных спутниковых радиомаяков и указателей места бедствия. А кроме того, в полосе частот 405-410 МГц работают радиоастрономические службы, для которых должна обеспечиваться защита от радиопомех.
В соответствии с последним решениями ГКРЧ полоса частот 390-470 МГц может использоваться только действующими радиорелейными станциями прямой видимости и только до конца их амортизационного срока. Новые РРС прямой видимости должны работать только в полосах частот 394-410 МГц и 434-450 МГц.
Для систем, работающих на частотах 394-410 МГц и 434-450 МГц, остаются справедливыми все ранее приведённые ограничения: излучение в полосе 406-406,1 МГц не допускается, а в полосе частот 406,1-410 МГц должна обеспечиваться защита от радиопомех для нормальной работы тех же радиоастрономических служб.
Следует также учесть, что ввиду большой насыщенности диапазонов 150 МГц и 450 МГц различными РЭС, в них могут устанавливаться дополнительные ограничения, специфические для определенного региона.
Выше частота – больше конкурентов
Ситуация с распределением частот в диапазоне 1,5 ГГц весьма интересна. Согласно международному распределению в нем для РРС назначена полоса частот 1427-1520 МГц. Однако практически же этот диапазон занимают и системы беспроводного доступа с временным дуплексным разносом (а не частотным, как это принято в обычных РРС). Последние решения МСЭ, касающиеся диапазона 1,5 ГГц (в частности, выделение полосы частот 1452-1492 МГц для спутникового и наземного радиовещания) сделали практически невозможным использование полной полосы от 1427 до 1530 МГц. В нашей стране в соответствии с этим решением в этом диапазоне радиорелейными станциями прямой видимости могут использоваться отдельные участки радиочастот: 1429-1434,5 МГц и 1496-1525 МГц. Совершенно ясно, что полноценного частотного плана для РРС на этих участках построить невозможно.
Тенденция к созданию сетей подвижной радиосвязи в диапазоне 2 ГГц в последние годы явно усиливается. Так, в этом диапазоне уже работают бесшнуровые телефонные аппараты, системы беспроводного доступа на базе технологии DECT (1880-1900 МГц) и сотовые системы стандарта DCS-1800 (GSM-1800), которые занимают полосы частот 1710-1785 МГц и 1805-1880 МГц.
Очевидно, что выбор этой полосы для систем сухопутной подвижной радиосвязи третьего поколения и вовсе ставит дальнейшее развитие РРС прямой видимости в полосе 1700-2100 МГц “вне закона”. В частности, в нашей стране принято решение о том, что новые разработки и производство РРС для этой полосы не должны осуществляться, а также введен запрет на закупку соответствующего зарубежного оборудования.
Для других участков диапазона 2 ГГц ситуация не проще. Национальной для РРС предусмотрена возможность использования отдельных участков от 2100 до 2700 МГц. Однако, эта область занята другими РЭС. Так, участок 2500-2700 МГц используется системами эфирно-кабельного телевидения на базе технологии MMDS, а в интервале 2300-2500 работают системы беспроводного доступа. Кроме того, в последнее время полоса активно используется системами передачи данных. А если учесть, что согласно Регламенту радиосвязи в полосе 2400-2500 (средняя частота 2450 МГц) функционируют высокочастотные установки промышленного медицинского, научного и бытового применения, которые могут создавать непреднамеренные помехи различным радиоэлектронным средствам и вспомнить о том, что участок 2110-2200 МГц предназначен для использования на всемирной основе системами третьего поколения, то диапазон 2 ГГц можно вообще обозначить как “запретную зону” для РРС.
Следующий диапазон – 3,5 ГГц. В соответствии с "Таблицей" здесь радиорелейным станциям принадлежит полоса 3400-3900 МГц, в которой работают магистральные радиорелейные линии протяженностью несколько тысяч километров (например, “Курс-4”). Международные рекомендации по частотному планированию этой полосы для РРС не применяются; для таких систем в нашей стране используется частотный план, определенный для систем типа "Курс-4". Однако, новые разработки и закупка оборудования за рубежом должны осуществляться, в соответствии с " ", и преимущественно в полосе 3700-4200 МГц.
В диапазоне 6 ГГц РРС (согласно " ") могут рассчитывать на полосу 5670-6425 МГц. Такие РРС (“Курс-6”) предназначены для магистральных линий, а из указанной полосы в нашей стране традиционно используется только участок 5670-6170 МГц. Международные рекомендации по частотному планированию здесь также не применяются, а для всех систем с этой рабочей полосой используется частотный план, утвержденный для РРС типа "Курс-6". Однако, новые разработки и закупки должны осуществляться с учетом преимущества использования полосы 5925-6425 МГц.
На частотах 7 - 8 ГГц в России используются два независимых друг от друга участка (каждый со своим частотным планом): 7250-7550 МГц и 7900-8400 МГц. Однако, в некоторых случаях на использование РРС в этой полосе могут накладываться ограничения. Например, исторически сложилось так, что в Москве на радиочастотах от 7150 до 7550 МГц работают передвижные телевизионные станции (ПТС) и поэтому применение РРС в полосе 7250-7750 на территории г. Москвы ограничено. В полосе 7900-8400 МГц для РРС используется частотный план, разработанный в свое время для систем типа "Курс-8", который был внесен в рекомендацию МСЭ-R F.386.
Заоблачные дали
Поскольку из нижних "слоев" спектра релейки постепенно но верно вытесняются другими средствами, то понятен интерес с полосам частот выше 10 ГГц. Первая из них 10,38-10,68 ГГц. Работающие в этой полосе РРС применяются, в основном, для организации низкоскоростных (до 2 Мбит/с) каналов связи.
Следующая полоса этого диапазона 10,7-11,7 ГГц. Первые РРС, работающие на этих частотах обеспечивали связь между АТС (частотный план регламентирован рекомендацией МСЭ-R F.387). Сегодня они применяются в России, как и во всем мире, для создания магистральных высокоскоростных линий связи Мощности передатчиков РРС диапазона 10-11 ГГц, как правило, лежат в пределах 0,05-0,5 Вт, но допускается и использование более мощных передатчиков - до 1 Вт.
Следует отметить, что в 2000 году ГКРЧ приняла , в соответствии с которым РРС диапазона 10,7-11,7 ГГц должны применяться только для создания высокоскоростных (выше 34 Мбит/с) каналов связи, а системы малой пропускной способности в этой полосе больше строиться не должны.
В диапазоне 13 ГГц РРС принадлежит полоса частот 12,75-13,25 ГГц. Мощности передатчиков систем в этом диапазоне, обычно не превышают 0,1 Вт, но иногда разрешается применение передатчиков мощностью 0.5-1.0 Вт. Для этой полосы есть и ограничение: отдельные участки полосы могут использоваться передвижными репортажными станциями с мощностью передатчиков до 1 Вт.
Следующий разрешенный для РРС участок - 14,4-15,35 ГГц. В соответствии с использование полосы радиочастот 14,4-15,35 ГГц для РРС прямой видимости осуществляется без оформления отдельных решений ГКРЧ. В этом же решении установлены и технические характеристики РРС этого диапазона. Мощность передатчиков для них не должна превышать 0,1 Вт, но в особых случаях допускается работа и с одноваттными передатчиками.
В диапазонах выше 17 ГГц для РРС определено несколько полос рабочих частот. В соответствии с использование полосы радиочастот 17,7-19,7 ГГц для РРС прямой видимости осуществляется без оформления отдельных решений ГКРЧ Для всех систем мощность передатчиков, как правило, не должна превышать 0,1 Вт, хотя в виде исключения допускаются и более высокие значения, но, как правило, не превышающие 1 Вт.
В соответствии с использование полосы радиочастот 21,2-23,6 ГГц осуществляется без оформления отдельных решений ГКРЧ. В этом же решении установлены и технические характеристики РРС этого диапазона.
Неприятности начинаются с 27 ГГц. Так, полоса 27,5-29,5 ГГц оказалась "закрытой" для РРС, так как до 2005 года предназначалась для систем эфирно-кабельного телевидения на базе технологии LMDS. Однако, как показало время, решение было ошибочным. С 1996 года (когда в нашей стране впервые услышали про LMDS) была выдана и действует всего одна лицензия на предоставление услуг эфирной трансляции телевизионных программ с использованием радиочастот в полосе 27,5-29,5 ГГц. В рамках этой лицензии разрешение на эксплуатацию выдано лишь на одну-единственную базовую станцию. Этот факт позволил ГКРЧ с уверенностью говорить об отсутствии спроса на данный вид услуг. В то же время, по мнению аналитиков телекоммуникационной отрасли, сегодня существует неудовлетворенный спрос на услуги передачи данных и беспроводного доступа к глобальным сетям передачи данных, в частности, к Интернет. Именно для этих задач и предполагается в дальнейшем использовать эту полосу частот.
Заметим также, что отдельные участки в полосах 24,25-25,25 ГГц, 25,25-27,5 ГГц могут использоваться не только для строительства РРС, но и для организации телефонных сетей архитектуры "точка-многоточие".
Полоса радиочастот 36,0-40,5 ГГц все чаще используется для создания линий связи небольшой протяженности, особенно в городах и крупных населенных пунктах. Частотные планы для таких РРЛ определены Рекомендацией МСЭ-R F.749. В соответствии с использование полосы радиочастот 36,0-40,5 ГГц осуществляется без оформления отдельных решений ГКРЧ. В этом же решении установлены и технические характеристики РРС этого диапазона.
Для полосы частот 42,5-43,5 ГГц частотные планы для РРС не конкретизированы. Выпускаемые в России системы имеют частотный план, сходный с планами, описанными в рекомендации МСЭ-R F.387 с учетом используемых частот.
Часто при подборе полос частот для РРС прямой видимости рассматривается участок 57,2-58,2 ГГц, который представляет определенный интерес для операторов связи, планирующих строительство короткопролетных линий связи (например, соединительных линий между базовыми станциями микро- и пикосот сетей подвижной радиосвязи). Дело в том, что что этот диапазон относительно свободен, расстояния малы, а выпуск ЛБВ для передатчиков не составляет труда В принципе, эта полоса должна использоваться радиорелейными станциями малой мощности (3-5 мВт) и малого радиуса действия. В соответствии с Рекомендацией F.1497 МСЭ-Р в данном диапазоне могут применяться радиорелейные станции, не требующие частотного планирования. Интересно, что и Европейский союз почт и телекоммуникаций (СЕПТ) предлагает использовать в этой полосе системы, для которых не требуется частотного планирования. Разрабатываемые и производимые РРС этого диапазона являются оборудованием с малым радиусом действия и относятся к классу цифровых систем В соответствии с использование полосы радиочастот 57,2-58,2 ГГц осуществляется без оформления отдельных решений ГКРЧ. В этом же решении установлены и технические характеристики РРС этого диапазона.
Наиболее высокочастотный участок, который удалось “покорить” РРС прямой видимости - полоса 92-95 ГГц. Конкретный частотный план здесь также еще не определен.
Несмотря на кажущееся обилие полос частот, оператор нередко оказывается в своеобразной "ловушке". С одной хочется удешевить линию, применив как можно более низкочастотные станции. Чем ниже частота, тем длиннее пролеты, то есть, самих пролетов, а значит и комплектов оборудования, и антенн нужно меньше. С другой - колется опасность "попасть" в битком-забитый участок спектра и потратить все сэкономленные средства на покупку дорогостоящих входных фильтров и проведение согласований с действующими системами.
Кроме того, разработчики новейших систем связи, зачастую, стараются уверить всех вокруг, что с появлением именно их систем такой анахронизм, как релейки, канут в прошлое. Эти предсказания косвенно поддерживаются тем, что все больше и больше полос МСЭ "отбирает" у фиксированных систем связи и передает подвижным или спутниковым. Это случилось и при продвижении на рынок низколетов, и при зарождении сотовых систем, и еще раньше, когда только-только начиналась эра спутниковой связи.
Однако, согласитесь, как-то глупо гнать через спутник телефонные сигналы из Москвы, скажем, в Рязань. И абсолютно невыгодно раскидывать сотовые сети для передачи телевидения из Останкино во Владивосток.
Так что слухи о скором конце радиорелейной связи несколько преувеличены. Просто им приходится уходить с "насиженных" частотных территорий и осваивать новые. Радует только то, что пока еще мала вероятность проникновения подвижной связи в полосы частот выше 3 ГГц. Так что, в десятках Гигагерц РРЛ могут чувствовать себя в относительной безопасности.
| Полоса (ГГц) |
Диапазон частот |
Разнесение стволов |
|
|
0.25; 0.5; 1; 2; 3.5 |
|||
|
1.427-2.69 |
701 |
0.5 |
|
|
90; 80; 60; 40; 29; 10 |
|||
|
29.65; 90; 80; 60 |
|||
|
7.25-7.75 |
|||
|
8.2-8.5 |
386 |
11.662 |
|
|
10.3-10.68 |
20; 5; 2 |
||
|
11.7-12.5 |
|||
|
35; 28; 7; 3.5; 25; 12.5 |
|||
|
28; 20;14; 7; 3.5 |
|||
|
28; 14; 7; 3.5; 2.5 |
|||
|
220; 110; 55; 27.5;13.75;80; 40; 20; 10; 6; 3.5 |
|||
|
112; 50; 28; 14; 7; 3.5; 2.5 |
|||
|
24.25-25.25 |
748 |
56; 28; 3.5; 2.5 |
|
|
37.0-39.5 |
140; 56; 28; 14; 7; 3.5 |
||
|
140; 100; 56; 28; 14; 7; 3.5; 2.5 |
