книги / Устройство, эксплуатационно-техническое обслуживание и ремонт станционного оборудования радиорелейных линий связи

Научно-техническая революция в течение нескольких десятилетий резко увеличила объемы материальных средств и ресурсов, во­ влекаемых в современное производство. Этот процесс продолжа­ ется и в наши дни со все возрастающим ускорением.

Промышленность, сельское хозяйство, транспорт, сферы быта и культуры как развитых, так и развивающихся стран непрерывно усложняются. В этих условиях эффективное функционирование хозяйственного механизма возможно только при организации огромных потоков информации между структурными и террито­ риальными подразделениями.

Все более проявляется единство земной цивилизации и соответ­ ственно необходимость оперативного обмена информацией не только внутри отдельных стран, но и на межгосударственном уровне. От достоверности информации, скорости ее передачи и приема в существенной степени зависит решение таких глобальных проблем, как снижение и устранение опасности ядерной катастро­ фы, сохранение экологического равновесия, борьба с террориз­ мом и международной мафией и др.

Интенсивность и качество информационных потоков оказыва­ ют все большее влияние на единство и взаимосвязь националь­ ных культур, социальную и мировоззренческую ориентацию раз­ личных слоев и групп населения и каждого человека в отдельно­ сти. Демократизация общества, народовластие, гласность также в существенной степени зависят от оперативности и достоверно­ сти получаемой людьми информации.

Перечисленные проблемы и задачи в настоящее время можно разрешить только на основе комплексного использования всех видов связи, среди которых технические и особенно электротех­ нические играют первостепенную роль. Электротехнические сред­ ства, в том числе их разновидность — радиотехнические системы передачи и приема сигналов без проводов — позволяют создать широкополосные каналы, по которым информация от источника к потребителю поступает практически мгновенно (при расстояни­ ях в сотни и тысячи километров).

Именно поэтому развитие и совершенствование Единой авто­ матизированной сети связи (ЕАСС), включающей телефонные и телеграфные линии, радиовещание и телевидение, линии обмена между банками данных цифровых электронных вычислительных

машин (ЦЭВМ), линии факсимильной связи и передачи гранок центральных газет в самые отдаленные районы нашей страны, имеет очень важное значение.

Задачи, поставленные перед ЕАСС, могут быть решены только при достаточном количестве хорошо подготовленных специали­ стов, способных грамотно эксплуатировать и совершенствовать сложную связную технику.

Учебник написан в соответствии с действующими тематическим планом и программой для подготовки электромонтеров станцион­ ного оборудования радиорелейных систем (РРС) и имеет цель обеспечить теоретическую подготовку рабочих по этой профессии. Авторы полагают, что учащиеся знакомы с законами физики и основами математики.

В книге рассматривается ряд общетеоретических вопросов: описание электрорадиоэлементов, технической документации, электрорадиоизмерения и др. Это связано с тем, что без глубокого знания видов и номенклатуры приборов и устройств и четкого понимания физических процессов, протекающих в них, а также приемов организации работ, оформления результатов их проведе­ ния и др., невозможны высококачественные эксплуатация и ре­ монт оборудования РРС.

Главы 7—13 и 16 написаны канд. техн. наук, доц. Е. В. Кадушкиным, предисловие, введение и главы 1, 2, 5, 14, 15 — канд. техн. наук, доц. И. А. Даниловым, главы 3 и 4 написаны совместно Е. В. Кадушкиным и И. А. Даниловым, глава 6 написана H. Н. Яко­ венко.

Авторы благодарны канд. техн. наук И. М. Кузнецову и инж. Л. В. Малышеву за ценные замечания и предложения, сделан­ ные при рецензировании рукописи и способствовавшие ее улуч­ шению.

Авторы

корабля «ВОСХОД», а в апреле 1965 г. осуществлен запуск спут­ ника-ретранслятора «МОЛНИЯ-1», предназначенного для систе­ мы «ОРБИТА» (система передачи и приема программ централь­ ного телевидения).

В настоящее время в эксплуатации находятся модификации наземной системы «ОРБИТА» и спутники связи «МОЛНИЯ-2», «МОЛНИЯ-3» с эллиптическими орбитами, а также спутники «РАДУГА» и «ЭКРАН» с орбитами, близкими к стационарной.

Системы космической связи обеспечивают многоканальную телефонно-теле­ графную связь в сантиметровом диапазоне длин волн и одновременную передачу черно-белых и цветных программ телевидения на сеть наземных приемных станций по всей территории СССР, а также обмен телевизионными программами с зару­ бежными странами через системы «Интервидение» и «Евровидение».

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЯХ

Радиоволны, излучаемые миллионами радиопередатчиков различ­ ной мощности, заполняют околоземное пространство. Чтобы уменьшить или исключить взаимные помехи при приеме нужной информации, каждой радиостанции определяют рабочие частоты, за пределами которых она не имеет права выходить в. эфир.

Для каждого канала радиосвязи, обеспечивающего обмен ин­ формацией между двумя потребителями, требуется полоса частот со своей несущей. Кроме того, для повышения надежности связи необходимо выделить резервные (запасные) частоты. Таким об­ разом, с развитием радиосвязи потребность в рабочих частотах постоянно увеличивается.

Удовлетворять эти потребности в пределах освоенных частот­ ных диапазонов становилось все*труднее. Повышение избиратель­ ности и точности настройки радиостанций, применение однопо­ лосной модуляции улучшили ситуацию, но не обеспечили пол­ ного решения проблемы.

Это было связано с тем, что какими бы высокими избирательными свойствами не обладами антенные и другие резонансные контуры радиостанций, назначать рабочие частоты как угодно близко друг к другу нельзя из-за принципиальных ограничений, вытекающих из свойств самих сигналов.

Известно, что информация, которой обмениваются люди, не может быть передана в виде синусоидального сигнала строго оп­ ределенной частоты. Для этого требуется целый набор (спектр) частот, непосредственно примыкающих к несущей.

Например, для разборчивого приема переданной речи требует­ ся спектр, который лежит в полосе частот, равной примерно 3 кГц. Полоса частот, необходимая для высококачественной пере­ дачи музыкальных произведений, составляет около 18 кГц, а для телевизионной программы — 6 МГц.

Длина волны и частота радиостанции связаны соотношением /«300//,

где / — длина волны, м; / — частота, МГц.

Если радиопередачи вести только на километровых волнах (от 1до 10 км), что соответствует частотам от 300 до 30 кГц, то можно было бы организовать только не более 90 радиоканалов для пере­ дачи речи (телефонных каналов). Передача современных телеви­ зионных программ в этом случае была бы просто невозможной.

так как полосу частот в 6 МГц нельзя разместить между 30 и 300 кГц.

Выход из создавшегося положения был найден за счет освое­ ния новых диапазонов радиоволн. Так, при использовании волн метрового диапазона (от 1 до 10 м), что соответствует частотам от 300 до 30 МГц, можно организовать десятки телевизионных каналов, а количество телефонных каналов увеличить до десятков тысяч. Еще лучшие возможности появляются при использовании дециметрового и сантиметрового диапазонов длин волн.

Перевод каналов радиосвязи в диапазон дециметровых и более коротких длин волн привел к таким изменениям в техническом оснащении и организации радиолиний, что по существу появился новый вид радиосвязи, который был на­ зван радиорелейной связью.

§ 1. Особенности радиорелейной связи

Итак, радиорелейная связь — это разновидность радиосвязи, организуемая в диапазоне дециметровых и сантиметровых длин волн. Рассмотрим, какие же характерные особенности, обуслов­ ленные используемым диапазоном длин волн, присущи радиоре­ лейным линиям связи.

Ультракороткие волны, к которым относятся волны названных диапазонов, распространяются практически прямолинейно. Они не могут огибать препятствия, размеры которых превышают дли­ ну волны. Следовательно, антенны двух радиорелейных станций должны быть расположены так, чтобы на прямой линии, соеди­ няющей эти антенны, не было препятствий, или, как принято го­ ворить, должны находиться в пределах прямой видимости. Это означает, что даже в отсутствие выступающих над землей искусст­ венных или естественных препятствий дальность связи ограниче­ на кривизной поверхности Земного шара (рис. 1).

Геометрические построения и упрощенные расчеты позволяют (с учетом преломления ультракоротких волн в атмосфере) выве­ сти следующую приближенную формулу, связывающую дальность прямой видимости L с высотой антенн h\ передающей и Лг прием­ ной радиостанций:

L«4(У^ +V/Q.

Важное следствие, вытекающее из этой формулы, состоит в том, что, увеличивая высоту мачт, на которых размещены антенны, нельзя существенно повысить дальность связи.

ф Так, при h\—h2~\00 м

4(10+ 10) = 80 км,

т. е. по сравнению с предыдущим примером дальность увеличилась всего на 20 км. Для связи на расстоянии ~ 2 5 0 км потребовались бы мачты километровой вы­ соты.

Чтобы увеличить дальность связи при приемлемых размерах антенных мачт была использована идея ретрансляции (приема и автоматического переизлучения) радиосигналов. Технический проект ретрансляционных линий в диапазоне длинных и средних волн был разработан в Нижегородской радиотехнической лабо­ ратории еще в 1929 г. Однако быстрое увеличение мощности и дальности действия длинно- и средневолновых радиостанций сде­ лало реализацию этого проекта ненужной.

Широкое применение идея ретрансляции сигналов получила в конце 40-х и начале 50-х годов. С этого времени между крупными городами и другими объектами были построены и продолжают строиться радиорелейные линии в виде цепочек приемопередаю­ щих радиостанций ультракоротковолнового (УКВ) диапазона длин волн. В такой цепочке крайние (оконечные) и узловые (с от­ ветвлениями) станции обслуживают корреспондентов, а каждая из промежуточных принимает, преобразует, усиливает сигналы предыдущей станции и автоматически передает их в направлении последующей.

При такой структуре линии связи стало бессмысленным ис­ пользовать антенны с круговой диаграммой направленности.

В самом деле, если информацию надо передать, например, из Москвы в Ленинград, то нет смысла бесполезно рассеивать энер­ гию передатчика в пределах Московской области. Гораздо выгод­ нее собрать ее в узкий пучок, ориентированный на приемную ан­ тенну ретрансляционной (промежуточной) станции. Тем более, что в УКВ-диапазоне антенны направленного излучения имеют сравнительно небольшие размеры.

Наконец, очевидно, что достаточно сложную и дорогостоящую радиорелейную линию нецелесообразно строить для одного кана­ ла связи. Поэтому с помощью аппаратуры уплотнения в радиоре­ лейной линии образуют сотни и тысячи телефонных каналов, ка­ налы радиовещания, телевидения и звукового сопровождения телевизионных передач. В свою очередь, телефонные каналы при необходимости могут быть уплотнены каналами телеграфной связи, а несколько объединенных телефонных каналов заме­ нены каналом передачи факсимильных изображений.

Возможность образования такого количества каналов обеспе­ чивается большой емкостью УKB-диапазона, узкой направлен­

ностью излучения электромагнитной энергии и сравнительно не­ большой дальностью распространения ультракоротких волн.

Таким образом, отличительными особенностями радиорелейной связи яв­ ляются:

использование дециметрового и сантиметрового диапазонов радиоволн; однократная или многократная ретрансляция сигналов с целью увеличения

дальности связи; использование антенн с узконаправленной диаграммой излучения; многоканальность.

Если линия связи обладает всеми указанными особенностями, ее называют радиорелейной (РРЛ), а радиостанции, с помощью которых образуется радиорелейная линия, называют радиорелей­ ными станциями (РРС).

Полосы частот, которые выделяют для работы радиорелейных станций, ограничены в соответствии с рекомендациями Междуна­ родного консультативного комитета по радиосвязи и носят услов­ ные наименования.

Например, полосу частот, лежащую в пределах от 1700 до 2300 МГц, называют двухгигагерцевой, а в пределах 7900— 8500 МГц — восьмигигагерцевой. Выделенная полоса самых вы­ соких частот носит название одиннадцатигигагерцевой.

§ 2. Классификация радиорелейных линий

В зависимости от особенностей и местоположения ретрансляторов различают радиорелейные линии:

прямой видимости (РРЛПВ), или радиорелейные системы передачи (РРСП); дальние тропосферные (ДТРРЛ), или тропосферные системы передачи

(ТРСП); спутниковые (СРРЛ), или спутниковые системы передачи (ССП).

Как оконечные, так и ретрансляционные станции РРЛПВ раз­ мещают на земной поверхности. РРЛПВ прокладывают с учетом рельефа местности, населенных пунктов, дорог, облегчающих доставку бригад на необслуживаемые автоматические ретрансля­ торы для ремонта и регламентных работ, а также возможных помех от промышленных предприятий и др.

РРЛПВ занимают как бы промежуточное положение между проводными и радиолиниями связи. По отношению и к тем, и к другим они обладают как достоинствами, так и недостатками.

Следует отметить, что сочетание достоинств с недостатками присуще любому средству связи. Действительно, если бы РРЛПВ не имели недостатков, они вытеснили бы все другие средства свя­ зи и, наоборот, при отсутствии достоинств сами были бы вытесне­ ны другими средствами связи.

Преимущества РРЛПВ по отношению к проводным (кабель­ ным) линиям состоят в меньших затратах на их прокладку и экс­ плуатацию, более коротких сроках их сооружения, отсутствии воз­ можностей механического повреждения на большом протяжении,

ю