Радиосистемы связи

План:

1. Основные свойства радиоволн

2. Распространение радиоволн в диапазонах длинных волн (ДВ), средних волн (СВ), КВ и УКВ

3. Антенно-фидерные устройства радиосистем связи

Радиоволнам присущи следующие основные свойства:

1. Дифракция – способность радиоволн огибать препятствия, расположенные на их пути

2. Интерференция – сложение электромагнитных волн с учетом их фазовых сдвигов

3. Рефракция – искривление электромагнитных волн при переходе через среду с плавно изменяющимися параметрами

4. Преломление и отражение электромагнитных волн на границе раздела двух сред с разными параметрами

Электромагнитные волны могут распространяться на земной поверхности 2умя лучами.

РИС2

1 – поверхностный луч

2 – пространственный луч

Распространение радиоволн зависит от длинны волны (частоты), свойств земной поверхности и атмосферы. На распространение волн влияет состояние земной поверхности, т. к. земля – полупроводник, c увеличением частоты (уменьшением длины волны) проводимость почвы уменьшается, следовательно потери возрастают.

Атмосфера состоит из:

1. Тропосфера (до 14 км)

2. Стратосфера (до 60 км)

3. Ионосфера (до 400 км). Состоит из слоем:

   1. D-слой

   2. E-слой

   3. F1-слой

   4. F2-слой

В ионосфере происходит поглощение, преломление, отражение электромагнитных волн, а также прохождение электромагнитных волн через ионосферу с незначительным затуханием.

Влияние атмосферы на электромагнитные волны зависит от диапазона частот. Стратосфера оказывает минимальное влияние на электромагнитные волны. Тропосфера оказывает влияние только на диапазон УКВ. Самое значительное влияние оказывает ионосфера и слои F1 и F2.

Километровые волны обладают хорошей дифракцией, слабо поглощаются земной поверхностью, распространяются поверхностной волной до 3000 км. В ионосфере ДВ затухают. В ночное время, когда меняется концентрация ионов в Е-слое, ДВ могут отражаться от слоя F2 и распространяться на расстояние более 3000км.

Достоинство диапазона:

1. Постоянная напряженность электрического поля.

Недостаток:

1. Большие размеры передающих антенн

2. Узкополосность диапазона

3. Значительный уровень помех

Диапазон средних волн. Радиоволны данного диапазона распространяются пространственным и поверхностным лучами. Поглощение землей больше чем в ДВ диапазоне. Поэтому, максимальное расстояние от 500 до 1500 км. Ночью, за счет пространственного луча распространение до 4000 км.

СВ имеют меньший уровень помех чем в ДВ диапазоне и большую емкость. Но, в следствие интерференции возникают замирания сигнала. Для борьбы с ними используются специальные антенны, которые называются антифединговые антенны.

Радиоволны диапазона КВ. распространяются поверхностными и пространственными лучами. поглощаются землей больше чем СВ, но отражаются от ионосферы. Основное распространение данного диапазона – ионосферное. Проходя через слои D, E, F1 отражаются от слоя F2. Т. к. ионизация атмосферы меняется в течение суток, днем наиболее хорошо распространяются радиоволны с м. ночью с м. в часы восхода и захода солнца с м.

Одно из важных достоинств диапазона – распространение радиоволн на очень большие расстояния на поверхности Земли (40 000 км).

Достоинства:

1. Связь на любые расстояния

2. Возможность применения остронаправленных антенн, что уменьшает мощность передатчика

3. Большая частотная вместимость чем в ДВ и СВ диапазонах

Недостатки:

1. Замирание сигнала

2. Наличие зоны молчания

3. Радиоэхо наблюдается на очень больших расстояниях от передающей антенны до приемной.

Диапазон УКВ. В данном диапазоне радиосигнал передается на расстояние прямой видимости. При высоте подвеса антенны 100 м расстояние прямой видимости 40 – 70 км.

и – высота повеса приемной и передающей антенны в метрах.

3,61 – поправочный коэффициент.

Достоинства данного диапазона:

1. Широкополосность – можно передавать большие объемы информации

2. Значительно меньше, чем в других диапазонах уровень промышленных и атмосферных помех, но выше частоты 10 ГГц оказывают влияние атмосферные помехи

3. Данный диапазон частот проходит сквозь ионосферу с незначительным затуханием => можно использовать для спутниковой связи

4. В данном диапазоне используются остронаправленные антенны, что позволяет значительно уменьшить мощность передатчика

Недостаток в данном диапазоне для передачи радиосигнала на большие расстояния используются ретрансляторы, расположенные на поверхности земли на расстоянии прямой видимости. Номинальная длина радиорелейной линии может быть 12500 км. Ретранслятор – это приемопередатчик.

Антенна

Размер передающей антенны зависит от длины волны, на которой работает радиосистема. Размер антенны должен быть соизмерим с длиной волны или кратен ей.

На длинных, средних и коротких волнах могут использоваться антенны-башни, антенны-мачты.

В диапазоне УКВ используются антенны типа «волновой канал».

Выше по частоте в диапазоне УКВ используются параболические антенны. Они могут быть однозеркальные и двухзеркальные. В свою очередь, однозеркальные могут быть осесимметричные и осенессиметричные (в спутниковой связи).

Антенна ПАС (перископическая антенная система). Диапазон УКВ. Не имеет фидера. 1 – излучатель, 2 – дополнительное зеркало, 3 – основное зеркало.

Фидер

Конструкция фидера зависит от диапазона частот. В диапазоне ДВ и СВ в качестве фидера используют многопроводные концентрические фидеры.

В диапазоне коротких волн в качестве фидера используется 2ух- или 4ехпроводная линия.

В диапазоне УКВ в качестве фидера используется коаксиальный кабель до 2 ГГц, если длина фидера до 100 м. Если длина фидера до 15 м, можно использовать также коаксиальный кабель до 4 ГГц.

С 2 ГГц и выше в качестве фидера используется волновод, круглый или эллиптический. Но, в настоящее время, чтобы не использовать в качестве фидера волновод непосредственно у антенны размещают конвертор (радиоприемник, который позволяет понизить частоту и применить коаксиальный кабель)