Содержание
- 2. Литература : 1. Крухмалев В. И. и др. Основы построения телекоммуникационных систем и сетей. Учебник. Горячая
- 3. 1-й учебный вопрос: Особенности распространения радиоволн КВ и УКВ диапазонов.
- 4. Радиосвязь – это способ передачи информации на расстояние с помощью электрических сигналов, которые излучаются в окружающее
- 5. Радиоволны подчиняются общим для электромагнитных волн законам, важнейшими из которых являются: закон прямолинейного распространения; закон отражения
- 7. Геофизические факторы, влияющие на распространение радиоволн. Передача радиосигналов между пунктами, расположенными на земной поверхности, осуществляется с
- 9. Поскольку радиоволны имеют ту же физическую природу, как и свет, распространение их подчинено общим для этих
- 10. Атмосфера состоит из трех основных областей, которые неодинаково пропускают электромагнитные волны. Эти области - тропосфера, стратосфера
- 11. Ионосферой называется область атмосферы на высоте 60-15000 км над земной поверхностью и представляет собой обширный слой
- 12. Рис. 2. Строение атмосферы Земли.
- 13. Особенности систем коротковолновой связи Распространение декаметровых (коротких) радиоволн (100-10 м, или 3-30 МГц) в околоземном пространстве
- 14. Рис. 7. Концентрация электронов в ионосфере.
- 15. Первое условие ограничивает диапазон используемых частот сверху для данной линии и определенного времени суток и года.
- 16. Пути распространения радиоволн
- 17. Путь радиоволн в ионосфере
- 18. Зона молчания
- 19. Короткие волны могут распространяться на любые расстояния
- 20. Особенности систем ультракоротковолновой связи К диапазону ультракоротких волн (УКВ) относят радиоволны длиной от 10 м до
- 21. Рис. 7. Определение расстояния или дальности прямой видимости. где R -радиус Земли; h1 и h2 -
- 22. Характерной особенностью рассматриваемых линий связи является их узкополосность. Максимальная ширина полосы частот, которая может быть передана
- 23. Чем больше угол, составляемый направлением на приемную антенну с направлением первоначального движения волны, тем меньше уровень
- 24. С энергетической точки зрения выгоднее брать антенны с большим усилением. Определенный выигрыш дает, как показала практика
- 25. * 2-й учебный вопрос Основы построения систем радиосвязи
- 26. Рис. Структурная схема радиолинии Под радиосистемой передачи (РСП) понимают совокупность технических средств, обеспечивающих образование типовых каналов
- 27. Рис. Структурная схема радиопередатчика
- 28. Рис. Диапазон рабочих частот радиопередатчика Число рабочих частот N (число частотных каналов) в пределах диапазона перестройки
- 29. Мощность передатчика обычно определяется как максимальная мощность ВЧ колебаний, поступающая в антенну, при отсутствии модуляции, при
- 30. * Основными общими функциями радиопередатчика являются: - получение ВЧ колебаний требуемой частоты и мощности; - модуляция
- 31. Рис. Структурная схема приемника прямого усиления Чувствительность - способность приемника принимать слабые сигналы (оценивается наименьшим значением
- 32. Совокупность технических средств, с помощью которых осуществляется передача, прием и преобразование радиосигналов, называется техникой радиосвязи или
- 33. К таким классификационным признакам можно отнести следующие. Назначение радиостанции, которое определяет область возможного ее использования, в
- 34. По этому признаку радиостанции могут быть подразделены на следующие: радиостанции гектометровых волн, для которых длина волны
- 36. Диапазоном рабочих частот называют полосу частот, в которой радиопередающее устройство обеспечивает работу в соответствии с требованиями
- 37. Радиоприем - это выделение сигналов из радиоизлучения. Где ведется радиоприем, одновременно существуют радиоизлучения от множества естественных
- 38. Под номинальной мощностью радиопередающего устройства понимают среднее за период радиочастотного колебания значение энергии, подводимой к антенне:
- 39. Чувствительность - мера способности радиоприемника обеспечивать прием слабых радиосигналов. Количественно оценивается минимальным значением ЭДС сигнала на
- 41. Скачать презентацию
Литература :
1. Крухмалев В. И. и др. Основы построения телекоммуникационных
Литература :
1. Крухмалев В. И. и др. Основы построения телекоммуникационных
2. Моторкин В.А. и др. Практические основы радиосвязи. Учебное пособие. Химки, ФГОУ ВПО АГЗ МЧС России, 2011. 2476к.
3. Папков С.В. и др. Термины и определения связи в МЧС России. – Новогорск: АГЗ. 2011. 2871к.
4. Моторкин В.А. и др. Курс лекций по дисциплине (специальность – защита в ЧС) «Системы связи и оповещения» (учебное пособие) – Химки: АГЗ МЧС России - 2011. 2673к.
Носов М.В. Системы радиосвязи. Часть 3. Новогорск – 97.. Инв. 1253к.
Головин О.В. и др. Радиосвязь – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. Инв. №1230у.
Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами – М.: Радио и связь, 2002. Инв. №1229у.
1-й учебный вопрос:
Особенности распространения радиоволн КВ и УКВ диапазонов.
1-й учебный вопрос:
Особенности распространения радиоволн КВ и УКВ диапазонов.
Радиосвязь – это способ передачи информации на расстояние с помощью электрических
Радиосвязь – это способ передачи информации на расстояние с помощью электрических
Главная особенность радиосвязи в том, что передача информации на расстояние происходит с помощью электрических сигналов, распространяющихся в свободном пространстве. Для передачи сигналов используются электромагнитные колебания - радиоволны.
Радиоволнами условно называют электромагнитные колебания в диапазоне частот от 0,001 до 1012 Гц. В переводе на длины волн это соответствует диапазону от 3х1011 м до 3х10-4 м (0,3 мм).
Нижний диапазон радиоволн ограничивается колебаниями звуковых частот, а верхний - оптическими частотами, соответствующих инфракрасному излучению.
Радиоволны подчиняются общим для электромагнитных волн законам, важнейшими из которых являются:
закон
Радиоволны подчиняются общим для электромагнитных волн законам, важнейшими из которых являются:
закон
закон отражения и преломления; - явление дифракции;
явление рефракции; - явление полного внутреннего отражения;
явление интерференции.
Для перевода частоты в длину волны и длины волны в частоту применяются следующие соотношения:
;
За единицу отсчета принят 1 Гц: 1 мГц (миллигерц) = 10-3 Гц;
1 кГц (килогерц) = 103 Гц; 1 МГц (мегагерц) = 106 Гц;
1 ГГц (гигагерц) = 109 Гц; 1 ТГц (терагерц) = 1012 Гц.
При чтении и написании обращать внимание на различие между обозначениями миллигерца (мГц) и мегагерца (МГц).
В зависимости от длины волны (частоты) электромагнитные волны условно относят к нескольким диапазонам, образующим шкалу электромагнитных волн (таблица 1).
Геофизические факторы, влияющие на распространение радиоволн.
Передача радиосигналов между пунктами, расположенными на
Геофизические факторы, влияющие на распространение радиоволн.
Передача радиосигналов между пунктами, расположенными на
вдоль земной поверхности;
с излучением в верхние слои атмосферы и из них обратно к поверхности Земли;
с приемом с Земли и обратной передачей на Землю посредством космических ретрансляторов.
Распространение радиоволн вдоль земной поверхности существенно зависит от её рельефа и физических свойств. Атмосфера также оказывает влияние на передачу и прием сигналов земными радиостанциями, зависящее от целого ряда природных явлений. Эти зависимости проявляются, в разной форме и степени при разных длинах волн.
В зависимости от особенностей распространения в околоземном пространстве различают:
прямые волны; - земные (поверхностные) волны;
тропосферные волны; - ионосферные волны.
Поскольку радиоволны имеют ту же физическую природу, как и свет, распространение
Поскольку радиоволны имеют ту же физическую природу, как и свет, распространение
в однородной среде волны распространяются прямолинейно;
в средах с неоднородными свойствами происходит рефракция, т. е. отклонение траектории от прямой;
на границах однородных сред с разными свойствами наблюдаются преломление и отражение волн;
если на пути распространения встречаются препятствия, непроницаемые для волн, то наблюдается дифракция: огибание препятствий;
в средах с пониженной прозрачностью, например из-за содержания в них частиц пыли или воды, происходит частичное поглощение волн.
От электропроводности почвы зависят потери в ней энергии волн. Если бы верхний слой её был идеально проводящим или был идеальным диэлектриком, то прохождение волн не было бы связано с потерями. В реальных условиях электромагнитные поля индуктируют в почве токи, и при их протекании выделяется тепло. Следовательно, электромагнитная энергия волн, падающих на землю или распространяющихся вдоль неё, частично поглощается.
Атмосфера состоит из трех основных областей, которые неодинаково пропускают электромагнитные волны.
Атмосфера состоит из трех основных областей, которые неодинаково пропускают электромагнитные волны.
Тропосфера - приземный слой атмосферы, лежащий над экватором на высоте 16-18 км, в умеренных широтах на 10-12 км и в полярных областях – на 7-10 км. С высотой температура и давление воздуха, а также содержание водяных паров в тропосфере изменяются, но газовый состав ее практически постоянен: азот и кислород.
Стратосфера простирается до высот 50-60 км. Стратосфера отличается от тропосферы существенно меньшей плотностью воздуха и законом распределения температуры по высоте: до высоты 30-35 км температура постоянна, а далее до высоты 60 км резко повышается до +80°, далее же опять падает. На распространение радиоволн стратосфера оказывает то же влияние, что и тропосфера, но оно проявляется в меньшей степени из-за малой плотности воздуха.
Признаком перехода к стратосфере является прекращение понижения температуры, которая в верхней части тропосферы падает до -(50... 60)°С. Повышение температуры объясняется поглощением энергии ультрафиолетового излучения Солнца содержащимся в воздухе озоном.
Ионосферой называется область атмосферы на высоте 60-15000 км над земной поверхностью
Ионосферой называется область атмосферы на высоте 60-15000 км над земной поверхностью
По этой причине существенное влияние на распространение волн оказывает только часть ионосферы до высот около 400 км. Благодаря электропроводности ионосфера может служить космическим зеркалом, отражающим падающие на нее радиоволны. Хотя свойства ионосферы и подвержены суточным, сезонным и иным изменениям, относительная регулярность этих изменений делает возможным использование этого слоя в постоянно действующих системах радиосвязи. В атмосфере наблюдаются и иные неоднородности и, хотя они менее регулярны, они также учитываются в построении ряда систем радиосвязи.
Рис. 2. Строение атмосферы Земли.
Рис. 2. Строение атмосферы Земли.
Особенности систем коротковолновой связи
Распространение декаметровых (коротких) радиоволн (100-10 м, или 3-30
Особенности систем коротковолновой связи
Распространение декаметровых (коротких) радиоволн (100-10 м, или 3-30
Особенностью распространения ДКВ является прежде всего то, что интенсивность отражения и поглощения в ионосфере существенно зависит от времени суток и года, а также от рабочей частоты и протяженности трассы. Для осуществления радиосвязи в этом диапазоне волн должны одновременно выполняться следующие условия: используемая частота должна быть меньше максимально применимой частоты (МПЧ) для заданной трассы и состояния отражающего слоя; используемая частота должна быть такой, чтобы поглощение радиоволн в областях D и Е не было чрезмерно большим.
Рис. 7. Концентрация электронов в ионосфере.
Рис. 7. Концентрация электронов в ионосфере.
Первое условие ограничивает диапазон используемых частот сверху для данной линии и
Первое условие ограничивает диапазон используемых частот сверху для данной линии и
Второе условие ограничивает диапазон используемых частот снизу, так как с уменьшением частоты поглощение в ионосфере возрастает. Это условие не является критическим, поскольку потери при распространении могут быть компенсированы увеличением мощности передатчика.
Поэтому очень важным при связи в ДКВ диапазоне является выбор оптимальных частот с учетом резкой зависимости состояния ионосферы от времени суток и года, а также фазы 11-летнего периода солнечной активности. Эта задача дополнительно усложняется тем, что на протяженных трассах (более 4000 км) имеет место неоднократное отражение от участков ионосферы, расположенных в различных земных широтах с различными условиями освещенности. Особенно это относится к протяженным трассам, проходящим вдоль земных параллелей.
Пути распространения радиоволн
Пути распространения радиоволн
Путь радиоволн в ионосфере
Путь радиоволн в ионосфере
Зона молчания
Зона молчания
Короткие волны могут распространяться на любые расстояния
Короткие волны могут распространяться на любые расстояния
Особенности систем ультракоротковолновой связи
К диапазону ультракоротких волн (УКВ) относят радиоволны длиной
Особенности систем ультракоротковолновой связи
К диапазону ультракоротких волн (УКВ) относят радиоволны длиной
В верхнем пределе частот УКВ граничат с длинными инфракрасными волнами. Диапазон УКВ делится на поддиапазоны метровых, дециметровых, сантиметровых, миллиметровых волн, каждый имеет свои особенности распространения, но основные положения свойственны всему диапазону. Условия распространения зависят от протяженности линии связи и специфики трассы.
При расстояниях, много меньших предела прямой видимости, можно не учитывать влияния сферичности Земли и рефракции радиоволн в тропосфере. Характерными особенностями распространения УКВ при этом являются большая устойчивость и неизменность уровня сигнала во времени при стационарных передатчике и приемнике.
Рис. 7. Определение расстояния или дальности прямой видимости.
где R -радиус
Рис. 7. Определение расстояния или дальности прямой видимости.
где R -радиус
h1 и h2 - высоты подъема антенн, м.
или
Характерной особенностью рассматриваемых линий связи является их узкополосность. Максимальная ширина полосы
Характерной особенностью рассматриваемых линий связи является их узкополосность. Максимальная ширина полосы
Рассеяние и отражение метровых волн в ионосфере
Ионизированные слои неоднородны. Наличие местных объемных неоднородностей ионосферы приводит к рассеянию УКВ, которое происходит аналогично рассеянию в тропосфере. Рассеяние радиоволн происходит на высоте 70-90 км, что ограничивает максимальную протяженность линии радиосвязи расстоянием в 2000-2300 км. Основная часть энергии волны, падающей на ионосферу, рассеивается в направлении первоначального движения волны.
Чем больше угол, составляемый направлением на приемную антенну с направлением первоначального
Чем больше угол, составляемый направлением на приемную антенну с направлением первоначального
Уровень принимаемого сигнала при тропосферной радиосвязи пропорционален объему переизлучения, т.е. с увеличением рассеивающего объема мощность принимаемого сигнала возрастает. Это объясняется тем, что с увеличением объема увеличивается число неоднородностей, участвующих в переизлучении. Ввиду малого значения эффективной площади рассеивания при дальнем тропосферном распространении радиоволн для уверенного приема приходится применять передатчики большой мощности и остронаправленные антенны.
При остронаправленных антеннах объем переизлучения будет определяться направленностью антенн. С увеличением направленности антенн объем рассеивания уменьшается, и мощность сигнала в месте приема не будет увеличиваться пропорционально усилению антенн.
С энергетической точки зрения выгоднее брать антенны с большим усилением. Определенный
С энергетической точки зрения выгоднее брать антенны с большим усилением. Определенный
Рис. 8 Иллюстрация тропосферной радиосвязи
*
2-й учебный вопрос
Основы построения систем радиосвязи
*
2-й учебный вопрос
Основы построения систем радиосвязи
Рис. Структурная схема радиолинии
Под радиосистемой передачи (РСП) понимают совокупность технических средств,
Рис. Структурная схема радиолинии
Под радиосистемой передачи (РСП) понимают совокупность технических средств,
Рис. Структурная схема радиопередатчика
Рис. Структурная схема радиопередатчика
Рис. Диапазон рабочих частот радиопередатчика
Число рабочих частот N (число частотных каналов)
Рис. Диапазон рабочих частот радиопередатчика
Число рабочих частот N (число частотных каналов)
Шаг сетки рабочих частот ∆fк (частотный разнос между рабочими каналами) в заданном диапазоне перестройки
∆fк = ∆f/N, где N >1.
Мощность передатчика обычно определяется как максимальная мощность ВЧ колебаний, поступающая в
Мощность передатчика обычно определяется как максимальная мощность ВЧ колебаний, поступающая в
Коэффициент полезного действия — отношение мощности ВЧ колебаний к мощности потребляемой от источника электропитания.
Нестабильность излучаемой передатчиком частоты − отклонение частоты колебаний и номинального значения под воздействием дестабилизирующих факторов.
Уровень побочных излучений. Паразитные колебания колебаний, возникающие в умножителе частоты и модуляторе наряду с основным (полезным) колебанием, несмотря на принимаемые меры, все же попадают в антенну и излучаются в пространство, как мешающие сигналы.
Вид модуляции определяется назначением передатчика, рабочим диапазоном частот, структурой передаваемого сообщения.
Параметры передаваемого сообщения. При аналоговом сообщении основным его параметром является ширина спектра сигнала, при цифровом – количество бит в секунду.
*
Основными общими функциями радиопередатчика являются:
- получение ВЧ колебаний требуемой частоты и
*
Основными общими функциями радиопередатчика являются:
- получение ВЧ колебаний требуемой частоты и
- модуляция ВЧ колебаний передаваемым сигналом;
- фильтрация гармоник и прочих колебаний, частоты которых выходят за пределы необходимой полосы излучения и могут создать помехи другим радиостанциям;
- излучение колебаний через антенну.
Рис. Структурная схема приемника прямого усиления
Чувствительность - способность приемника принимать слабые
Рис. Структурная схема приемника прямого усиления
Чувствительность - способность приемника принимать слабые
Избирательностью (селективностью) - способность выделять из различных сигналов, отличающихся по частоте, полезный сигнал (относительное ослабление сигналов посторонних радиостанций, работающих на различных волнах, по отношению к сигналам передатчика, на волну которого этот приемник настроен).
Основными общими функциями радиоприемника являются:
выделение из всей совокупности электрических колебаний, создаваемых в антенне внешними электромагнитными полями;
усиление ВЧ сигнала и детектирование, т.е. преобразование ВЧ модулированного сигнала в ток, изменяющийся по закону модуляции;
усиление продетектированного сигнала.
Совокупность технических средств, с помощью которых осуществляется передача, прием и преобразование
Совокупность технических средств, с помощью которых осуществляется передача, прием и преобразование
К таким классификационным признакам можно отнести следующие.
Назначение радиостанции, которое определяет область
К таким классификационным признакам можно отнести следующие.
Назначение радиостанции, которое определяет область
По функции, выполняемой радиостанцией в радиоканале, радиостанции подразделяются на приемные, передающие и приемопередающие.
Мощность радиопередатчика. По этому признаку все радиостанции классифицируются следующим образом:
радиостанции малой мощности, если мощность радиопередатчика не превышает 100 Вт;
радиостанции средней мощности, когда мощность радиопередатчика лежит в пределах от 100 до 1000 Вт;
радиостанции большой мощности, когда мощность радиопередатчика более 1000 Вт.
Диапазон рабочих частот определяет возможность работы радиостанции в том или ином участке радиочастотного диапазона.
По этому признаку радиостанции могут быть подразделены на следующие: радиостанции гектометровых
По этому признаку радиостанции могут быть подразделены на следующие: радиостанции гектометровых
Режим работы в радиоканале. По этому признаку могут быть классифицированы только приемопередающие радиостанции. Приемопередающие радиостанции подразделяются на симплексные, когда связь в данный момент времени может осуществляться только в одном направлении, и дуплексные, когда радиосвязь осуществляется одновременно в обоих направлениях.
Виды сигналов, используемые для передачи сообщений. По этому признаку все радиостанции подразделяются на следующие три типа: телеграфные, когда возможна работа только дискретными сигналами; телефонные, если для работы используются только непрерывные (аналоговые) сигналы; телефонно-телеграфные, когда радиостанция передает и принимает как дискретные, так и непрерывные сигналы.
По способу транспортировки радиостанции можно подразделить на следующие: неподвижные или стационарные, не меняющие в процессе эксплуатации свое месторасположение; возимые, которые могут устанавливаться на любой транспортной базе; носимые или переносные.
Диапазоном рабочих частот называют полосу частот, в которой радиопередающее устройство
Диапазоном рабочих частот называют полосу частот, в которой радиопередающее устройство
По назначению радиопередающие устройства делятся на связные, радиовещательные и телевизионные, по диапазону рабочих частот подразделяются в соответствии с классификацией видов радиоволн. По номинальной мощности радиопередающие устройства делятся на маломощные (до 100 Вт), средней мощности (от 100 до 10000 Вт), мощные (от 10 до 500 кВт) и сверхмощные (свыше 500 кВт).
Радиоприем - это выделение сигналов из радиоизлучения. Где ведется радиоприем, одновременно
Радиоприем - это выделение сигналов из радиоизлучения. Где ведется радиоприем, одновременно
Под номинальной мощностью радиопередающего устройства понимают среднее за период радиочастотного колебания
Под номинальной мощностью радиопередающего устройства понимают среднее за период радиочастотного колебания
К важнейшим техническим характеристикам радиопередающих устройств относится нестабильность частоты колебаний.
Внеполосными называются такие излучения, которые расположены вне полосы, отведенной для передачи полезной информации. К ним относятся: гармонические излучения на частотах, кратных присвоенной, возникающие вследствие работы электронных приборов генератора; паразитные излучения случайно возникающих радиочастотных колебаний, не связанных с рабочей частотой; побочные излучения комбинационных составляющих, связанных с формированием рабочей частоты или с процессом модуляции.
Чувствительность - мера способности радиоприемника обеспечивать прием слабых радиосигналов. Количественно оценивается
Чувствительность - мера способности радиоприемника обеспечивать прием слабых радиосигналов. Количественно оценивается