38. Каналы связи по радио

Радиосвязь для передачи телемеханических сообщений используют в первую очередь для объектов, с которыми невозможна проводная связь. Сюда следует отнести космические корабли, спутники, ракеты, самолеты. Сюда же относятся движущиеся промышленные объекты, например, электровозы, подъёмные краны, грузовые тележки и т.п.

Телемеханизация подъёмных кранов, грузовых тележек связана с улучшением условий труда операторов этих средств, когда они находятся вне этих средств и управляют их работой.

Частотные диапазоны, в которых осуществляется передача различной информации, включая радиовещание, телевидение, телефонную и теле­графную связь, телемеханические и другие сообщения, указаны в табл. 6.4 (ГОСТ 24.375-80).

Таблица 6.4

Частотные диапазоны для передачи информации

Номер диапазона	Наименование волн (диапазонов)	Длина волны	Частота колебаний
1	Мириаметровые сверхдлинные	10 ÷ 100 км	3 ÷ 30 кГц
2	Километровые длинные	1 ÷ 10 км	30 ÷ 300 кГц
3	Гектометровые средние	100 ÷ 1000 м	300 ÷ 3000 кГц
4	Декаметровые короткие	10 ÷ 100 м	3 ÷ 30 МГц
5	Метровые ультракороткие	1 ÷ 10 м	30 ÷ 300 МГц
6	Дециметровые	10 ÷ 100 см	300 ÷ 3000 МГц
7	Сантиметровые	1 ÷ 10 см	3 ÷ 30 ГГц
8	Миллиметровые	1 ÷ 10 мм	30 ÷ 300 ГГц
9	Децимиллиметровые	0,1 ÷ 1 мм	300 ÷ 3000 ГГц
10	Оптический диапазон

Подтональный, надтональный и другие диапазоны, о которых говорилось в начале главы, размещены в диапазоне 1 и в более низкочастотном диапазоне. В диапазоне 2, 3 и 4 осуществляется радиовещание, в диапазоне 5 – телевидение. Диапазоны 5, 6 и 7 объединены общим названием – ультракороткие волны (УКВ).

Измеренный в метрах диапазон 2 значительно превышает, например, диапазон 4, но из-за узкой полосы частот, в которой расположен диапазон 2, количество передаваемой информации в нем меньше, чем в диапазоне 4, занимающем большую полосу частот.

Например, в декаметровом (коротковолновом) радиодиапазоне, занимающем полосу частот порядка 27 МГц, разме­щается примерно 1000 радиостанций, тогда как в километровом (длинноволновом) диапазоне в полосе частот 270 кГц – лишь 10 радиостанций. Таким образом, чем более высокочастотный диапазон используется для передачи информации, тем большее количество информации можно в нем передать.

Десятым диапазоном является оптический диапазон. Оптический диапазон частично включает диапазон 9 и охватывает еще более высокие частоты до 10¹⁵ Гц.

Замена проводных каналов связи радиоканалами для промышленной телемеханики привлекает простотой организации, однако она наталкивается на ряд трудностей, основная из которых заключается в том, что в большинстве диапазонов радиоволн качество радиосвязи в значительной мере зависит от времени года и суток, метео­рологических условий, состояния ионосферы и других факторов, трудно поддающихся учёту. Это существенно снижает надежность передачи информации.

Более надежной оказывается связь на ультракоротких волнах. Широта этого диапазона позволяет осуществить передачу многих тысяч сообщений без взаимного влияния друг на друга.

Связь на сверхвысоких частотах мало подвержена воздействию помех, например, на приемники сантиметровых волн практически не воздействуют промышленные и атмосферные помехи. Поэтому энергия импульсных помех резко падает в этом диапазоне, волны которого распространяются примерно одинаково в любое время года.

Некоторое затухание сантиметровых волн наблюдается при их распространении в тумане, дожде и снеге. Однако компенсация такого затухания достигается соответствующим увеличением мощности передатчика.

Радиорелейные линии связи. Волны УКВ-диапазона в отличие от длинных и коротких волн могут распространяться только в пределах прямой геометрической видимости. Это объясняется тем, что УКВ не огибают поверхность Земли, как длинные волны, и не отражаются от ионосферы, как короткие волны.

Распространение в пределах прямой видимости ограничивает дальность передачи на УКВ, поэтому максимальное расстояние между приемником и передатчиком зависит от рельефа местности и высоты расположения передающей и приемной антенн. При высоте антенны 100 м дальность прямого распространения радиоволн не превышает 40 ÷ 70 км.

Для организации связи на большие расстояния применяют радиолинии с ретрансляцией или радиорелейные линии (РРЛ). РРЛ осуществляют передачу на волнах 75, 15, 7,5, 3,75, 2,73 см. В этих диапазонах (диапазоны 6 и 7, табл. 6.4) системой связи традиционно передаются телефонные сообщения и программы телевидения.

Радиорелейная линия связи – это ряд радиостанций, поочередно принимающих, усиливающих и передающих сигналы. Каждая из таких радиостанций оборудована приёмной и передающей направленными антеннами. Принимаемый импульсный сигнал с искажёнными фронтами преобразуется в стандартный сигнал, усиливается и передаётся далее.

Оконечные станции оборудуются аппаратурой уплотнения, позволяющей с помощью частотного и временного разделения сигналов обеспечить передачу большого числа сообщений.

Телемеханические сообщения передаются по телеграфным каналам, которые создаются из телефонного канала методами и аппаратурой вторичного уплотнения. Далее происходит трансформация этих каналов из низкочастотных в высокочастотные методами и аппаратурой дискретной модуляции.

В случае недостаточной пропускной способности РРЛ параллельно прокладывают еще одну или несколько таких же линий. При этом для удешевления строительства аппаратуру параллельных РРЛ сосредоточивают на общих оконечных и промежуточных станциях, а передающие и приемные антенны на этих станциях объединяют для всех передатчиков и приемников одного направления.

Таким путём образуется многоствольная РРЛ, в которой одна РРЛ составляет один ствол. Такой ствол обладает полосой пропускания, в которой размещается до 2700 каналов тональной частоты (ТЧ), т.е. позволяет передавать 2700 телефонных разговоров или один канал сигналов изображения телевидения.

Опыт эксплуатации РРЛ показал, что их качественные показатели не уступают показателям кабельных линий связи. В то же время РРЛ обладают большей пропускной способностью, имеют меньшую стоимость и требуют меньшей затраты цветного металла.

Если необходимо передавать информацию более чем на 1500 км, то вместо связи по РРЛ целесообразно применять спутниковую связь.