Структура и основные элементы радиосвязи

Для передачи информации с помощью системы радиосвязи в пункте передачи необходим радиопередатчик (ПРД), формирующий необходимый сигнал, а в пункте приема – радиоприемник (ПРМ), соответствующим образом осуществляющий обработку принятого сигнала (рис. 1а). В радиосвязи роль промежуточного звена выполняет пространство, в котором распространяются радиоволны.

Сущность радиосвязи заключается в передаче высокочастотного модулированного сигнала (рис. 1а). Электрические колебания, например с микрофона, поступают в радиопередатчик, где происходит наложение этого сигнала на высокочастотный, формируемый генератором (модуляция). Модулированный сигнал высокой частоты (радиосигнал) в радиопередатчике проходит определенную обработку (усиление, удаление побочных излучений и др.). Излучение в пространство высокочастотных колебаний осуществляется с помощью передающей антенны, подсоединяемой к радиопередатчику. Радиоволны пересекают приемную антенну, подсоединяемую к радиоприемнику, в которой возникает слабый ток высокой частоты, повторяющий все изменения сигнала в передающей антенне. После выделения и усиления радиосигнала приемником происходит процесс детектирования (демодуляции) – восстановление первоначального информационного электрического колебания. Выделенный сигнал подается на оконечное устройство, например, громкоговоритель, который преобразует электрический ток в звуковые колебания.

Аналогичным образом осуществляется передача в радиосвязи и других видов сообщений. Вид сообщения определяется оконечной аппаратурой, устанавливаемой на радиоканале. Вместо телефонных аппаратов могут быть использованы телеграфные или факсимильные аппараты, ПК, телевизионные приемники.

Для проведения сеанса радиосвязи радиопередатчик и радиоприемник должны быть настроены на обработку сигнала одинаковой частоты. Для осуществления двухсторонней связи необходим двойной комплект аппаратуры: в каждом из пунктов должен быть и передатчик, и приемник.

Радиосвязь может быть симплексной или дуплексной. Симплексная радиосвязь предусматривает использование одной частоты. В этом случае радиопередатчик и радиоприемник не могут одновременно быть подключенными к антенне (рис. 1б). Переключение осуществляется пользователем. Включение передачи осуществляется нажатием тангенты. При отпускании тангенты станция переходит в режим приема.

В дуплексной радиосвязи частоты приема и передачи различны: одна частота используется для приема, вторая – для передачи. Это позволяет осуществлять одновременно и прием и передачу информации. Для развязки цепей передачи и приема антенна подсоединена к радиопередатчику и радиоприемнику через ДС – дуплексер (рис.1в), представляющий собой систему фильтров, настраиваемых на различные частоты.

Рис. 1- Структурная схема системы радиосвязи

В ряде случаев, когда зона устойчивой связи радиостанции не охватывает требуемой территории, построение сети радиосвязи предусматривает применение ретрансляторов, что позволяет в целом увеличить дальность радиосвязи (рис. 2). Ретранслятор представляет собой двойной комплект приемопередающей аппаратуры и является дуплексным устройством, то есть прием и передача осуществляются одновременно. Ретранслятор принимает сигнал на частоте F1, усиливает его и передает на частоте F2. Абонентские радиостанции работают при этом в режиме двухчастотного симплекса (полудуплекса).

Рис. 2- Схема связи через ретранслятор

При обеспечении связи гражданской обороны используются различные системы радиосвязи. Принято выделять несколько групп систем подвижной связи: сотовые, спутниковые, профессиональные, радиодоступа и пейджинговые.

Суть сотовой концепции системы связи заключается в том, что вся обслуживаемая территория разбивается на небольшие соприкасаемые зоны – соты (по принципу рамки пчелиного улья). В центре каждой соты устанавливается маломощная базовая приемопередающая станция с одной или некоторым определенным набором несущих частот. Одна базовая станция имеет определенный радиус устойчивой связи. Расширение площади устойчивой связи осуществляется путем установки аналогичных базовых станций в других районах.

Основной элемент сотовой сети – центр коммутации, который одновременно являетсяя интерфейсом (стыком). Между каждой базовой станцией и центром коммутации один радиоканал задействован в качестве вызывного. Абонентские станции работают в режиме дежурного приема. При вызове абонента все базовые станции включаются в режим поиска, и при обнаружении абонента в какой либо соте управление передается на базовую станцию этой соты.

Спутниковая связь (рис. 3) осуществляется в микроволновом диапазоне. Передающая наземная станция передает сигнал на спутник, где происходит ретрансляция сигнала на приемную наземную станцию или на другой ретранслятор этой системы, в зоне которой находится вызываемый абонент. Обе наземные спутниковые станции имеют магистральный выход в другие сети связи (телефонную, сотовую и т. д.). Передача или прием сигнала с космического сегмента системы (спутника) может вестись не только через станции сопряжения, а и непосредственно с абонентскими устройствами (спутниковые абонентские терминалы, GPS-приемники и др.).

Рис. 3- Система спутниковой связи

Сегмент пользователя системы может включать один из трех основных типов терминалов: портативные (аналогичные сотовым), мобильные (устанавливаемые в автомобилях или других транспортных средствах) и стационарные (телефонные аппараты, таксофоны). Последовательный порт ввода/вывода данных позволит подключать к терминалам пользователя ПК, факсимильный аппарат или другие внешние устройства и обеспечивать передачу данных, факсимильных сообщений, речи, подвижных изображений.

Абонентские спутниковые телефоны с направленными антеннами могут разместиться в небольшом дипломате, а их настройка заключается в расположении антенны в направлении спутника по встроенным индикаторам. Портативные и мобильные аппараты оборудованы ненаправленными антеннами и могут функционировать также в наземной сотовой сети в зависимости от модификации.

Основными потребителями услуг спутниковой связи являются службы спасения, научные экспедиции, транспортные организации, службы специального назначения и др. Основное преимущество спутниковых систем связи – практически повсеместная доступность связи. Наиболее крупными глобальными системами космической связи являются: Inmarsat, Iridium, Globalstar. На территории нашей страны, кроме того, действуют системы Горизонт, Экспресс, Орбита и другие.

Ретрансляторы являются структурными элементами радиорелейных линий связи (РРЛ). Радиорелейная связь (от франц. relais: промежуточная станция) – радиосвязь, осуществляемая при помощи цепочки приёмо-передающих радиостанций, как правило, отстоящих друг от друга на расстоянии прямой видимости их антенн (рис. 4). Каждая такая станция принимает сигнал от соседней станции, усиливает его и передаёт дальше, следующей станции. РРЛ позволяют организовать многоканальную передачу информации. При необходимости любой ретранслятор может выполнять функции узла, где происходит ответвление части каналов.

В радиорелейной связи используются дециметровые и сантиметровые волны, реже волны метрового диапазона. Диапазоны Т. к. устойчивое распространение ДМВ и СМВ происходит только в пределах прямой видимости, то для связи на больших расстояниях необходимо сооружать значительное количество ретрансляционных станций. Для того чтобы расстояние между станциями было как можно больше, их антенны устанавливают на мачтах или башнях высотой 70-100 м, по возможности на возвышенных местах. На равнинной местности расстояние между станциями обычно составляет 40-50 км, а применение (в отдельных звеньях цепочки или в качестве линии) станций тропосферной радиосвязи позволяет увеличить это расстояние до 250-300 км на одном ретрансляционном участке, т.к. при организации тропосферной связи не требуется наличие прямой видимости между антеннами.

Вывод по первому вопросу. Основными структурными элементами системы радиосвязи являются передающее устройство, приемное устройство и линия радиосвязи.