2.2.5. Радиотехнические каналы

Рассмотрим, кратко, принцип действия и устройство радиоканаловителевизионных каналов. По диапазону частот (длин волн) различают радиоканалы:

1) длинных волн (1000 м);

2) средних волн (200<1000 м);

2. промежуточных волн (50200 м);

4) коротких волн (10<50 м);

5) ультракоротких волн (10 м).

На распространение радиоволн (как и звука) влияют отражающие и поглощающие свойства земной поверхности и атмосферы, особенно слоя, носящего название ионосферы, и расположенного в самой верхней части атмосферы.

Ионосфера состоит из заряженных частиц - распавшихся молекул газов - электронов и ионов, образующихся в результате воздействия солнечных лучей. В этом участвуют также космическое излучение и метеоритные частицы. Концентрация ионов имеет два характерных максимума. Первый, называемый слоемЕрасположен на высотеh= 110…130 км. Второй слой с максимальной концентрациейFрасположен на высоте около 300 км. Концентрация сильно зависит от времени суток. Ночью степень ионизации намного ниже, чем днем. Днем слойFменяет свою конфигурацию (становится двугорбым), и появляется дополнительный ионизационный слой (всего их становится три), расположенный ниже слояE(рис. 2.11).

Изменение концентрации ионов с высотой обусловливает непрерывное изменение угла преломления радиоволн, в результате чего траектории распространения волн искривляются (возникает рефракция).

Если направление распространения становится горизонтальным, то, не достигнув уровня максимальной ионизации, часть волновой энергии отразится в сторону земли. Часть волн отражается слоем Е, другая - слоемF.

Третья часть пробивает оба слоя и выходит за пределы Земнойатмосферы. Преломляющая способность уменьшается с уменьшением длины электромагнитной волны. Волны, распространяющиеся вследствие множественных переотражений в атмосфере, носят названиепространственных.

Рис. 2.11

Кроме пространственных волн имеют место, т.н. поверхностныеволны, распространяющиеся вблизи поверхности Земли, благодаря дифракции. Чем меньше длина волны, тем быстрее затухают поверхностные волны. Сигналы длинных волн полностью отражаются слоемЕ. УКВ волны сразу выходят за пределы атмосферы. Остальные волны отражаются слоямиЕиF.

Для передачи промышленных сигналов телемеханики и других целей используются радиорелейные каналы, работающие в диапазонах УКВ. При этом приемно-передающие комплексы устанавливаются в пределах прямой видимости (рис. 2.12). Для передачи информации на большие расстояния используются промежуточные ретрансляторы, служащие и для частичного восстановления сигналов, искаженных и ослабленных в процессе передачи. Если прямая видимость ограничена только кривизной земной поверхности, то расстояния между станциями определяется по формуле: l (км)7,2. Так приh= 60 мl54 км. Кроме радио- , радиорелейных и радиотелевизионных каналов применяются и волноводные каналы. Волновод - полая металлическая конструкция (волновод-труба круглого или прямоугольного сечения), используемая для передачи высокочастотной электромагнитной энергии. Отличительной особенностью волноводных каналов является уменьшение потерь с ростом частоты. Перспективная область рабочих частот волноводных каналов составляет 35…75 ГГц.

Рис. 2.12

В радиотелевизионных каналах помимо аудиоинформации осуществляется и передача видеоинформации – так называемой «картинки». Качество «картинки» определяется целым рядом причин, однако важнейшим звеном является так называемая передающая трубка, формирующая электронный видеосигнал из «оптического» изображения. В настоящее время известно большое число разновидностей передающих «трубок»: иконоскопы, ортиконы, суперортиконы, видиконы и т.д. Рассмотрим в качестве примера схематическое устройство видикона (см. рис. 2.13).

Внутри стеклянной «вакуумированной» колбы расположены: 1- катод; 2- управляющий электрод; 3-5 –система анодов; 6 – «мишень» из фоторезистивного материала. Снаружи расположены: 9 – отклоняющая система; 10 - фокусирующая система; 11 – корректирующая система. Фокусирующая система «создает» электронный луч – 7, генерируемый катодом и управляющим электродом – 2. С помощью оптической системы – 8 изображение фокусируется на мишень 6. Конструкцию мишени можно мысленно представить в виде множества элементарных конденсаторов, одной, общей обкладкой которых является слой металла, а другие образованы элементами поверхности фотопроводящего слоя. Спроецированное линзами изображение создает на экране световой «рельеф», изменяющих сопротивление вещества в элементарных конденсаторах, которые начинают терять заряд пропорционально освещенности. Электронный луч – 7, построчно «развертывающий» элементы мишени, вызывает протекание тока, через нагрузочный резистор , на котором создается напряжение видеосигнала. Безусловно, реальные процессы, происходящие в видиконе, значительно сложнее, но в любом случае, его устройство можно рассматривать, как своего рода оптико-электронный преобразователь.

Рис. 2.13

В многоканальных системах «тракты» всех сигналов должны отделяться друг от друга с тем, чтобы сигнал от каждого источника мог попасть на свой приемник.

Различают следующие способы разделения каналов:

1.пространственное разделение (это единственный вид, когда каждый канал получает свою линию). В остальных случаях линия является общей, а разделение получает характер уплотнения каналов

2. дифференциальное

3. частотное

4. временное

5. фазовое

6. кодовое

7. по уровням

8. по форме

9. корреляционные

10. комбинированные методы и др.