- •ВВЕДЕНИЕ В СПЕЦИАЛЬНОСТЬ
- •РАБОТА СТУДЕНТОВ НА АУДИТОРНЫХ ЗАНЯТИЯХ
- •2.2. ПРАКТИЧЕСКИЕ И СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ
- •3.1. ПЛАНИРОВАНИЕ И ОРГАНИЗАЦИЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
- •3.5. ПОДГОТОВКА К ЭКЗАМЕНАМ
- •4.1. ЗАБОТА ГОСУДАРСТВА О СТУДЕНТАХ
- •4.3. ОБЩЕСТВЕННАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СТУДЕНТОВ
- •наиболее удобный и экономически целесообразный способ передачи сообщения в каждом конкретном случае.
- •Системы телефонной связи
- •Система звукового вещания
- •Системы факсимильной связи
- •Системы телевизионного вещания
- •Системы телеграфной связи
- •Системы передачи данных
- •Сеть звукового вещания
- •Сеть телевизионного вещания
- •Сеть передачи газет
- •Принципы построения и структура ЕАСС
- •Понятие об управлении функционированием ЕАСС
- •Системы и линии передачи
- •Глава 9. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОСВЯЗЬ
- •Физические основы телефонной связи
- •Коммутационные приборы
- •Основные понятия теории телефонного сообщения
- •Принцип построения автоматических телефонных станций
- •Направления и перспективы развития телефонной
- •связи
- •Согласование работы передатчика и приемника систем передачи дискретных сообщений
- •Современная оконечная телеграфная аппаратура
- •Принцип построения аппаратуры передачи данных
- •Сети передачи дискретных сообщений — вторичные сети ЕАСС
- •Типы телеграфных станций коммутации
- •Каналы для передачи дискретных сигналов
- •Состояние и тенденции развития телеграфной связи и передачи данных
- •Экономическая эффективность использования линий связи
- •Характеристики канала тональной частоты
- •Классификация многоканальных систем передачи
- •Способы организации двухсторонней связи
- •Понятие о модуляции и демодуляции
- •II? illlllf Ж
- •Индивидуальный принцип построения аппаратуры
- •систем передачи
- •Принцип временного разделения каналов
- •Общие принципы построения цифровых систем передачи
- •Автоматизация технического обслуживания многоканальных систем передачи
- •Принципы организации радиосвязи и радиовещания
- •Искажения радиосигнала, помехи, замирания и шумы
- •Основные характеристики радиопередающих устройств
- •Классификация радиопередающих устройств
- •Цифровая обработка сигналов
- •Основные характеристики радиоприемных устройств
- •Классификация радиоприемных устройств
- •Основные параметры антенн
- •Особенности передающих антенн различных диапазонов
- •Особенности приемных антенн различных диапазонов
- •Фидеры
- •Радиорелейные системы передачи прямой видимости
- •Принцип организации спутниковой радиосвязи
- •Диапазоны частот для спутниковой связи
- •Спутниковые радиосистемы «Орбита», «Экран» и «Москва»
- •Радиосистемы передачи на декаметровых волнах
- •Звукозапись
- •Тракты распределения программ звукового вещания
- •Радиовещание
- •Проводное вещание
- •Место радиосредств в ЕАСС
- •Причины и степень поражения человека электрическим током
- •12.2. МЕРЫ И СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ ОТ ПОРАЖЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ
- •12.4. ОХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •СОДЕРЖАНИЕ
большого поперечного сечения по сравнению с длиной волны и
продольными размерами, в |
технической |
литературе |
называют |
||
п р о в о л о ч н ы м и . |
Антенны, |
излучающие |
через свой |
раскрыв — |
|
апертуру, называются а п е р т у р н ы м и . |
Иногда |
их |
называют |
||
дифракционными, |
рефлекторными, зеркальными. |
Электрические |
токи таких антенн протекают по проводящим поверхностям, имею щим размеры, соизмеримые или много больше по сравнению с длиной волны.
Основные параметры антенн
Сравнивать и оценивать свойства антенн любых типов можно по их параметрам. Самым главным определяющим параметром передающей антенны как нагрузки для генератора или фидера является ее входное сопротивление. Параметром антенны как излу чателя электромагнитных волн является коэффициент полезного
действия, а также амплитудная характеристика |
направленности. |
||
В х о д н о е |
с о п р о т и в л е н и е |
а н т е н н ы |
определяется |
отношением напряжения высокой частоты на ее зажимах к току питания: Z = U/I. Не вся мощность, подводимая к антенне, излу чается в окружающее пространство. Часть ее расходуется не на излучение, а теряется на нагревание как самой антенны, так и находящихся поблизости предметов. Отношение мощности, излучен
ной антенной, |
к мощности, |
подводимой к |
ней, называют к о э ф |
|
ф и ц и е н т о м |
п о л е з н о г о |
д е й с т в и я |
антенны и |
выражают в |
процентах: ц = |
PWAJX/ Я „ 0д. 100%. |
антенной |
в различных |
|
Электромагнитные волны |
излучаются |
направлениях неравномерно. Антенн, излучающих электромагнит ные волны равномерно во все стороны, не существует. Распределе ние в пространстве напряженности электрического поля, созданного антенной, характеризуется а м п л и т у д н о й х а р а к т е р и с т и кой н а п р а в л е н н о с т и . Она определяется зависимостью ампли туды напряженности создаваемого антенной поля (или пропорци ональной ей величины) от направления на точку наблюдения М в пространстве. Направление на точку наблюдения определяется ази
мутальным ср и меридиональным |
0 углами |
сферической |
системы |
координат, как показано на рис. |
11.18. При этом амплитуда на |
||
пряженности электрического поля |
измеряется |
на одном и |
том же |
(достаточно большом) расстоянии г от антенны. Графическое изображение характеристики направленности называют д и а г р а м мой н а п р а в л е н н о с т и . Пространственная диаграмма направ ленности изображается в виде поверхности / (ср, 0). Построение такой диаграммы неудобно, поэтому на практике обычно строят диаграмму направленности в какой-нибудь одной плоскости, в ко торой она изображается плоской кривой /(ср) или /(0) в полярной или декартовой системе координат.
На рис. 11.18 в начале координат показана простейшая про волочная антенна — диполь Герца, пространственная диаграмма направленности которой приведена на рис. 11.19, а. Диаграммы направленности в азимутальной и меридиональной плоскостях, по строенные в полярной системе координат, представлены на рис. 11.19, б и в.
Помимо рассмотренных основных электрических параметров антенн существует целый ряд дополнительных специфических параметров как электрических, так и экономических, конструктив ных, эксплуатационных. Подробно параметры антенн рассматрива ются при изучении дисциплины «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства».
Что касается приемных антенн, то оказывается, что количествен но электрические параметры передающих и приемных антенн одни и те же, хотя физическое объяснение дается с точки зрения приема. Приемная антенна имеет такие же значения входного сопротивле ния, коэффициента полезного действия и такую же диаграмму направленности, какие она имела бы при работе в качестве переда ющей. Существенным различием в работе передающей и приемной антенн является то, что в передающей антенне используются боль шие токи и напряжения, а в приемной — очень незначительные.
Особенности передающих антенн различных диапазонов
Километровые и гектометровые радиоволны широко использу ются для организации сети звукового радиовещания. Передающие антенны, как правило, устанавливаются в центре зон обслуживания, и поэтому должны создавать ненаправленное излучение вдоль по верхности Земли, т. е. иметь диаграмму направленности в горизон тальной плоскости в виде окружности. Таким условиям отвечают антенны-мачты и антенны-башни. Их высота обычно 150...250 м, а некоторые антенны имеют высоту до 350 и даже 500 м.
Для радиосвязи и радиовещания на значительные расстояния (тысячи километров) используются декаметровые радиоволны. Осо бенности их распространения таковы, что антенны должны сфор-
Вибратор
С О |
I |
Опора |
|
|
| |
боковыелепестки Главный лепесток |
|||
|
|
|
||
|
|
|
-L ^ |
Направление |
|
От РПер |
|
) |
главного |
|
|
|
излучения |
|
Рис. 11.20. |
Проволочная |
антенна — |
Р и с 11 21 Д и а г р а м м а н а п р а в л е н н о с т и |
|
|
|
|||
вибратор горизонтальный диапазонный |
« и г о л ь ч а т о й ф о р м ы » |
|
Параболическое
зеркало
Рис. 11.22. Принцип построения одно От РПер зеркальной параболической адтенны
мировывать направленное излучение с максимумом излучения под некоторым углом к поверхности Земли (см. табл. 11.2). Самыми распространенными типами передающих антенн, отвечающими этим требованиям, являются проволочные антенны: вибраторные, ром бические и синфазные в виде решетки из вибраторов, возбужденных определенным образом. Простейшая из этих антенн — горизон тальный симметричный вибратор — показана на рис. 11.20.
На местных радиолиниях протяженностью 50... 100 км также используются в основном декаметровые радиоволны и простые антенны в виде вертикально подвешенного провода (Т- и Г-образ- ные).
Диапазон метровых радиоволн используется главным образом
для |
организации телевизионного и звукового вещания, а также |
для |
связи с подвижными объектами в пределах определенной |
зоны обслуживания. Передающие антенны, как правило, должны создавать ненаправленное излучение в горизонтальной плоскости.
Диапазоны дециметровых, сантиметровых и более коротких радиоволн применяются для организации радиорелейной связи. Антенны, устанавливаемые на радиорелейных линиях, должны обладать высокой направленностью, их диаграммы направленности должны иметь «игольчатую форму» (рис. 11.21). Наиболее распрос транены апертурные (зеркальные) антенны. Схема простейшей из них — параболической антенны — приведена на рис. 11.22. Осо бенность распространения метровых, дециметровых, сантиметровых и более коротких радиоволн такова, что антенны необходимо размещать на специальных опорах высотой десятки и даже сотни метров.
Особенности приемных антенн различных диапазонов
Антенна — устройство обратимое. Если антенна хорошо излуча ет радиоволны, то она хорошо их и принимает. Форма диаграммы направленности антенны не зависит от того, работает она на пере дачу или на прием. Содержание понятия «диаграмма направлен ности» для приемной антенны несколько отличается от приведен ного выше для передающей антенны. Это график зависимости напряжения на входе радиоприемника от направления прихода при нимаемой электромагнитной волны.
В качестве приемных антенн в километровом и гектометровом диапазонах используется рамочная антенна. В декаметровом диапа зоне наиболее распространена антенна «бегущая волна». Антенна «волновой канал» (рис. 11.23) является типичной для диапазона метровых волн, в частности для приема телевизионных сигналов. В диапазоне дециметровых и сантиметровых волн антенны являются обычно приемопередающими. Характерная схема одной из таких антенн показана на рис. 11.22.
Фидеры
Электрическая цепь и вспомогательные устройства, с помощью которых энергия радиочастотного сигнала подводится от радио передатчика к антенне или от антенны к радиоприемнику, называ ется фидером. Передающие антенны, используемые в километровом и гектометровом диапазонах радиоволн, соединяются с радиопере датчиком с помощью многопроводных коаксиальных фидеров. В де каметровом диапазоне фидеры обычно выполняются в виде прово лочных двухили четырехпроводных линий.
К антеннам метровых радиоволн энергия обычно подводится с помощью коаксиального кабеля (рис. 11.24, а). На более коротких волнах, в частности в сантиметровом диапазоне, фидер выполня ется в виде полой металлической трубы — волновода прямоуголь ного, эллиптического или круглого (рис. 11.24,6) сечения.
Ктелевизору
Рис. 11.23. Антенна типа «волновой |
Рис. 11.24. Фидеры: |
канал» |
а коаксиальный; б |
Тенденции совершенствования антенно-фидерных
устройств
В связи с наблюдающейся тенденцией умощнения передающих радиостанций, работающих в диапазонах километровых, гектометровых и декаметровых радиоволн, очень важным представляются вопросы конструирования антенн и фидеров с повышенной электри ческой прочностью, т. е. разработка конструкций, способных ра ботать со сверхмощными радиопередатчиками.
Значительный интерес представляет разработка устройств, обеспечивающих возможность подключения к одной антенне нес кольких мощных радиопередатчиков, работающих на разных часто тах.
Для радиоприема на декаметровых волнах перспективным представляется создание устройств, позволяющих управлять диа граммой направленности приемных антенн в соответствии с измене нием направления угла прихода радиоволны. Следует ожидать, что в дальнейшем антенны с электрически управляемыми характерис тиками займут доминирующее положение во многих областях антенной техники. Управлять работой таких антенн будут ЭВМ. Антенны радиорелейных линий совершенствуются в части увеличе ния концентрации энергии в главном направлении и снижения излучения в направлениях, несовпадающих с главным.
11.5. РАДИОСИСТЕМЫ ПЕРЕДАЧИ ЕАСС Принципы радиорелейной связи
Система передачи ЕАСС, в которой сигналы электросвязи пе редаются в открытом пространстве с помощью радиоволн, называ ется радиосистемой ЕАСС. Р а д и о с и с т е м а п е р е д а ч и РСП, как и любая система передачи, состоит из станций и среды рас пространения сигналов электросвязи.
Радиосистема передачи, в которой сигналы электросвязи пере даются с помощью наземных ретрансляционных станций, называет
ся р а д и о р е л е й н о й |
с и с т е м о й п е р е д а ч и РРСП. Принцип |
размещения станций |
РРСП на поверхности Земли показан на |
рис. 11.25. Цепочка радиорелейных станций образует радиорелей ную линию связи РРЛС. Сигналы от первой станции принимаются
ОРС
Рис. 11.25. Принцип радиорелейной связи
i i
i
^ I
сигналов
Рис. 11.26. Структурная схема построения РРСП прямой видимости
второй, усиливаются и передаются далее к третьей станции, там вновь усиливаются и передаются к четвертой станции и т. д.
Станции, устанавливаемые на конечных пунктах РРЛС и пред назначенные для введения и выделения передаваемых сигналов
электросвязи, |
называются |
о к о н е ч н ы м и р а д и о р е л е й н ы м и |
|
с т а н ц и я м и |
ОРС, |
станции ретрансляции называются п р о м е |
|
ж у т о ч н ы м и |
ПРС. |
На |
отдельных станциях осуществляется |
ответвление части сигналов для передачи в другом направлении или частичное выделение сигналов для передачи потребителям.
Такие станции |
называются |
у з л о в ы м и р а д и о р е л е й н ы м и |
с т а н ц и я м и |
УРС. На рис. |
11.25 показана схема с одним ответ |
влением. |
|
|
Аппаратура РРСП состоит из каналообразующей аппаратуры КОА, радиопередатчиков РПер, радиоприемников РПр и антенно фидерных трактов. Один приемопередающий комплекс обычно мо жет пропустить несколько сотен, а в ряде случаев и тысяч теле фонных сигналов, или один телевизионный. В тех случаях, когда РРСП предназначена для передачи большего числа сигналов, она образуется несколькими приемопередающими комплексами, работающими в одном направлении на различных частотах. Каж дый из таких комплексов сверхвысокочастотных приемопередатчи ков принято называть с т в о л о м (рис. 11.26). Рассмотрим процесс передачи сигналов по одному из таких стволов.
На ОРС с помощью КОА формируется групповой сигнал из нескольких исходных сигналов. Он является модулирующим для несущей частоты / |. Модулированный радиосигнал с выхода РПер через разделительно-полосовой фильтр РПФ подводится к антенне А и излучается в сторону ближайшей ПРС. Без РПФ обойтись нельзя, так как на одну антенну, как правило, работают одно временно несколько РПер разных стволов.