ММЕГИОВ ВШИ,

ПарредакциейарвфетраВШааааша

ББК 32.884.1 Г61

Головин О.В., Чистяков Н.И., Шварц В., Хардон Агиляр И.

Г61 Радиосвязь/Под ред. проф. О.В. Головина. - М.: Горячая линия-Телеком, 2001. - 288 с., ил.

ISBN 5-93517-033-7.

Цель книги - общедоступное введение читателей в проблематику радио­ связи, в виде сравнительно краткого предварительного анализа общих принципов и свойств радиотехнических систем. Рассмотрены свойства и распространение радиоволн различных диапазонов, дан исторический обзор творческих вкладов ученых и инженеров разных стран в изобретение и осуществление способов и устройств радиосвязи; подробно проанализированы основные принципы различ­ ных современных систем радиосвязи и тенденции их развития.

Для широкого круга читателей - от специалистов до студентов вузов электротехнических профилей.

ББК 32.884.1

Головин Олег Валентинович Чистяков Николай Иосафович Шварц Вольфганг Хардон Агиляр Ильдеберто

Радиосвязь

Редактор И. Алексеева Обложка художника В. Сетюка

ЛР № 071825 от 16 марта 1999 г. Издательство “Горячая линия - ТелекомПодписано в печать 11.10.2000 Формат 60x88 1/16 Печать офсетная Бумага газетная

Гарнитура Arial Уч.-изд. л. 18,5 Печ. л. 18,0 Тираж 3000 Изд. № 59 Заказ 7187

ЛР № 071334 от 22.08.96 Издательский дом “Грааль"

141200, г. Пушкино Московской обл., ул. Лесная, д. 5

Отпечатано^ Производственно-издательском комбинате ВИНИТИ, 140010 г.Любеоиы Московской обл.. Октябрьский пр-т, 403.

© Оформление издательства «Горячая линия-Телеком», 2001

Предисловие

Средства радиосвязи позволили человеку, где бы он ни на­ ходился обмениваться звуковой и визуальной информацией, по сути, общаться с целым миром. Естественно, что для эффектив­ ной и творческой деятельности в радиосвязи, необходимы не только базовые знания для техники вообще, но и знания специ­ альных разделов, наиболее важных для выбранной отрасли. Изу­ чение этих разделов целесообразно начать с содержательного и вместе с тем сравнительно краткого обзора общих принципов и свойств радиотехнических систем различных специальных назна­ чений. При этом не отпадает необходимость дальнейшего возвра­ щения к более детальному изучению радиосистем на завершаю­ щем этапе подготовки к практической деятельности по выбранно­ му направлению.

Цель авторов данной книги подготовить читателей к после­ дующей деятельности в радиотехнике, доступно ознакомить их с идеями, принципами и вариантами применений радиосвязи, как самой общей основы большей части радиотехнических систем. В книге рассмотрены свойства и распространение радиоволн раз­ личных диапазонов, дан исторический обзор творческих вкладов ученых и инженеров разных стран в изобретение и осуществление способов и устройств радиосвязи. Основное внимание уделено принципам действия различных современных систем радиосвязи и тенденциям их дальнейшего развития. Так, проанализированы фиксированная и подвижная радиосвязь в диапазоне ВЧ; радио­ релейные линии; подвижная и, в частности сотовая связь; системы персонального радиовызова и спутниковая радиосвязь.

Читатель не найдет здесь материалов, относящихся к ра­ диовещанию. Это связано с тем, что радиовещание по самому его принципу - частный и более простой вид связи, чем виды связи, рассмотренные в книге; к тому же включение материалов, относя­ щихся к радиовещанию, сильно увеличило бы ее объем.

Книга написана авторским коллективом: проф. О.В. Голови­ ным и проф. Н.И. Чистяковым (Московский технический универси­ тет связи и информатики, Россия), проф. В. Шварцем (Технический университет, г. Дрезден, Германия) и проф. И. Хардон Агиляром (Центр научных испытаний Национального Политехнического ин­ ститута, г Мехико, Мексика).

1.ВВЕДЕНИЕ

1.1.Радиосвязь и её значение для человечества

По формальному определению, радиосвязь - всего лишь один из видов информационной связи в человеческом обществе,

понимаемой в широком смысле как обмен сообщениями. Под ин­ формацией понимается любая совокупность всевозможных сведе­ ний, передаваемых устно или письменно, непосредственно или с помощью различных вспомогательных средств. Сообщения пред­ ставляют собой конкретную информацию, передаваемую в форме, доступной для восприятия теми, кому она предназначена. Носите­ лями информации в процессах связи являются сигналы. В общем случае сигналами могут быть как передаваемые в сетях связи раз­ ного рода искусственные знаки, так и физические проявления ес­ тественных процессов. В последнем случае сигналы могут служить средством познания. С помощью сигналов можно отобразить и пе­ редать сколь угодно большие и сложные сообщения.

Связь в указанном выше понимании этого термина реализу­ ется в современных государствах как одна из крупнейших отрас­ лей хозяйственной деятельности и одна из совокупностей техни­ ческих средств, обеспечивающая все виды информационных служб в системах, как государственного управления, так и массо­ вого обслуживания населения.

Как и формальное терминологическое определение, изло­ женная интерпретация понятия “связь” а следовательно и “радиосвязь" хотя она и корректна, совершенно недостаточна. Она по существу почти ничего не говорит о действительном значе­ нии для человечества как связи вообще, так и радиосвязи в осо­ бенности. Чтобы полнее охарактеризовать тему этой книги, умест­ но обратиться к другой книге, очень давней, созданной почти две тысячи лет тому назад.

Первая строка Евангелия от Иоанна, как известно, гласит «Вначале было Слово». Древняя книга права: для человека слово, речь - начало всех начал. Подлинное рождение человека на Зем­ ле произошло тогда, когда им было изобретено Слово - основа мышления, основа информационной связи между людьми, основа накопления опыта и знаний, т е. основа развития интеллекта. За развитием речи последовало создание письменности, ставшей для человечества могучим средством культурного и технологического

прогресса. Дальнейшее ускорение на этом пути было связано с изобретением и повсеместным распространением книгопечатания.

Благодаря речи и письменности стала возможной связь на значительных расстояниях через пеших и конных гонцов, но опе­ ративность и эффективность этого способа передачи сообщений во многих случаях оказывались недостаточными, как и в совре­ менной почте. В некоторой степени выручала оптическая сигнали­ зация с помощью костров и факелов, а два столетия тому назад - с помощью изобретенного тогда «семафорного» телеграфа. По «структуре это средство можно считать зародышем одного из видов современной связи - радиорелейных линий: сигналы пере­ давались по цепочке станций, от одной к другой, и без проводов...

Семафорная оптическая связь позволяла передавать сооб­ щения небольшого объема, обслуживание ее было трудоемким, а надежность недостаточной; поэтому изобретение и широкое вне­ дрение в XIX веке способов и устройств для передачи сообщений по проводам и кабелям - телеграфа и телефона стало подлинной революцией в средствах связи. Другим итогом науки XIX века ста­ ло открытие электромагнитных волн. На этой основе стало воз­ можным осуществление радио. Будущий историк нашей цивилиза­ ции несомненно и с полным основанием отметит радио как эпо­ хальное достижение цивилизации XX века.

Радио - общий термин, применяемый к любым практическим применениям части спектра электромагнитных волн, называемой радиоволнами или волнами Герца; волн, распространяющихся че­ рез открытое пространство без искусственных направляющих средств, таких, как провода или трубы - волноводы. Ограничение области применения этого термина частью спектра необходимо по той причине, что свет, как известно, также представляет собой электромагнитные волны и, как уже отмечено выше, применяется для беспроводной связи, но в этом случае речь идет об оптической связи.

Свет Не проходит через туман, стены зданий и другие пре­ пятствия, дальность его распространения вдоль поверхности зем­ ли невелика. Радиоволны проникают повсюду и дальность их рас­ пространения практически безгранична. Этим фактом определяет­ ся решающее различие между оптической связью и радио.

Границы волновых спектров определяются длинами волн либо количеством волн, проходящих через данную точку про­ странства за 1 с - частотами. Самые высокие частоты оптического диапазона Относятся к рентгеновским лучам. Ниже их лежат спек­ тры ультрафиолетового, видимого и инфракрасного света. К диа­ пазону радиоволн относятся электромагнитные волны с любыми