Визначення каналу радіозв’язку і його якостей. Класифікація радіостанцій

Радіоканал– частина складового каналу зв’язку, тому говорячи про якість радіозв’язку, розуміємо якість передачі сигналів по радіоканалу. Критерієм якості радіозв’язку є ступінь точності відтворення первинних електричних сигналів на виході радіоканала або, іншими словами, достовірність цих сигналів. Викривлення радіосигналів можуть виникати при їх перетворенні (модуляції, маніпуляції) та посиленні в передавачі за рахунок фізичних якостей середовища розповсюдження радіохвиль, в результаті дій перешкод, при посиленні в приймачі, при зворотньому перетворенні (демодуляції). Якість радіозв’язку в умовах дій перешкод також знаходиться в залежності від видів використовуємих радіосигналів.

Радіозв’язок забезпечуєпередачу повідомлення від джерела до одержувача. Джерело та одержувач повідомлення, апаратура, яка забезпечує передачу і прийом повідомлення, а також середовище, в якому розповсюджуються радіохвилі складають тракт радіозв’язку.

Для передачі по радіо, або проводовим лініям зв’язку повідомлення перетворюється на електричний процес, який називають первинним електричним сигналом.

В залежності від характеру повідомлення первинні сигнали можуть бути безперервні або дискретні. Безперервнісигнали приймають будь-які значення по стану в деякому інтервалі. Такі сигнали описуються на деякому, досить великому, інтервалі часу безперервними функціями часу. Типовим прикладом безперервного сигналу є сигнал мовлення, амплітуда (стан) якого безперервно змінюється в межах часу. Дискретнісигнали описуються кінцевою кількістю цілком певних значень по стану. Цей дискретний стан передається безперервно, або у визначені моменти часу. Приклад: сигнали, відображуючі текст повідомлення, використовуючи певний алфавіт (код) – кожна буква або цифра алфавіту відображується дискретним станом сигналу. Треба відзначити, що будь-який безперервний сигнал для передачі повідомлення можливо дискретизувати з визначеною точністю. Ця можливість полягає в тому, що всі реальні сигнали, незважаючи на обмеженість їх дії у часі, мають обмежені спектри частот, тобто можуть бути визначені функціями з кінцевою кількістю значень на кінцевому інтервалі часу.

Первинний електричний сигналмає низькочастотний характер, він може безпосередньо передаватись по проводовим лініям зв’язку, але не може ефективно випромінюватись в середовище розповсюдження радіохвиль, бо не завжди можливо створити випромінювач (антену) геометричні розміри якого тотожні до довжини хвилі сигналу. Таким чином, для передачі по радіолініям первинний сигнал необхідно перетворювати у високочастотний сигнал. Для цього використовують ВЧ гармонійні коливання, один з параметрів якого (амплітуда, частота або фаза) підлягає модуляції (у випадку безперервного первинного сигналу), або маніпуляції (у випадку дискретного первинного сигналу), тобто змінюється прямопропорційно значенню первинного сигналу по стану. В деяких випадках носієм первинного сигналу служить послідовність ВЧ імпульсів, при цьому модулюватись може амплітуда, тривалість, часове місцезнаходження імпульсів, частота їх заповненняі т.д. Також замість носія інформації можуть використовуватись випадкові процеси, при цьому модулюючими параметрами є числові процеси, які по причині стаціонарності – постійні. Первинні дискретні або дискретизовані сигнали, перед тим як впливати на ВЧ коливання – кодуються, тобто перетворюються у сукупність умовних символів з обмеженою кількістю станів, певним чином відображуючи алфавіт повідомлення.

Тракт радіозв’язку, в якому реалізуються задані принципи перевтілення повідомлення в ВЧ сигнал та прийнятий ВЧ сигнал у повідомлення – називають системою радіозв’язку.

Канал радіозв’язку починається з елемента на вхід якого подається первинний сигнал, а закінчується елементом, з виходу якого знімається первинний електричний сигнал, перевтілення якого в повідомлення здійснюється за межами каналу. Система радіозв’язку називається багатоканальною, якщо до неї належить кілька одночасно діючих каналів, по яким передаються сигнали, відображаючі різні або однакові повідомлення. Канал радіозв’язку, маючи в собі середовище розповсюдження радіохвиль, істотно відрізняється від інших каналів зв’язку – проводових, радіорелейних, космічних, тропосферних і т.п.

Особливості канала радіозв’язку:

1. Канал радіозв’язку може мати дуже велике загасання,нерідко досягаюче 140-160 дБ. Потужність сигналу на вході прийомної частини каналу нерідко вимірюється величинами 10(-10) – 10(-14) Вт, в той час, як для надійної роботи приймальної апаратури необхідна потужність приблизно 1 Вт або більше. Це означає, що приймальна апаратура повинна мати коефіцієнт посилення не меньше 10(10) –10(14) по потужності або 10(5) – 10(7) по напрузі. Проблема підсилення прийомного сигналу складається не стільки в необхідності великого коефіцієнта підсилення, скільки в тому, що рівень сигналу, діючого на вході приймальної апаратури, виявляється рівним з флуктуаційними струмами (шумами), діючими в електричних схемах і викликаними переважно тепловим рухом носіїв електричного заряду. Ці шуми накладаються на сигнал і визначити їх неможливо. Виходячи з цього, до приймальної апаратури висуваються такі основні вимоги: високий коефіцієнт підсилення, висока вибірковість, висока чутливість.

2. Загасання каналу радіозв’язку виявляється змінним в широких межах. Напруженість поля електромагнітної хвилі в місці прийому зворотньо пропорційна щонайменьше квадрату відстані, що пройшов сигнал, отже зміна рівня сигналу на вході прийомної частини каналу в реальному діапазоні необхідних відстаней зв’язку сягає 100-120 дБ. Це завдає свої труднощі щодо забезпеченості постійності вхідного рівня сигналу, що необхідно для нормального функціонування приймальної апаратури. Змінне загасання каналу, зокрема, виключає можливість створення дуплексних систем зв’язку, подібних проводових систем з двопроводним виходом, якщо інформативним параметром ВЧ коливання є амплітуда. В таких системах неминуче порушення стійкості прийому інформації (можливе самозбудження каналу) за рахунок непостійності залишкового загасання. Великі коливання загасання каналу також відбуваються при веденні зв’язку між рухомими об’єктами в ультракороткохвильовому (УКХ) діапазоні частот, розповсюдження яких залежить від характеру земної поверхні, яка в данному випадку швидко змінюється. Особливо несприятливі стають умови ведення зв’язку, коли на шляху зустрічаються об’єкти відображаючі радіохвилі, пр цьому має місце прийому кількох інтерферуючих між собою променей, що спричиняє періодичне завмирання сигналу. Найбільш важкі умови ведення зв’язку в цьому розумінні – в гористій місцевості, в містах та крупних населенних пунктах.

3. Загасання каналу радіозв’язку є непостійним по причині непостійності параметрів земної атмосфери(іоносфери), особливо при веденні зв’язку в короткохвильовому (КХ) діапазоні (вплив часу доби, періоду року, періодів активності Сонця). В цьому випадку також виникають часті та швидкі завмирання прийомного сигналу, викликані інтерференцією променів, що прийшли в місце прийому різними шляхами. Завмирання бувають загальними, коли вони охоплюють в різному обсязі усі складові спектра приймального сигналу та селективними, коли через дисперсію атмосфери складові спектра змінюються по різному. Тобто, найбільш швидкі та в той же час селективні завмирання можуть викликати істотні деформації прийомного сигналу, що приводить до зниження достовірності прийомної інформації. В діапазоні УКХ, при веденні радіозв’язку, зміни параметрів іоносфери істотного значення на мають.

4. Канал радіозв’язку, обмежений тільки середовищем розповсюдження (атмосферою), є фізичнозагальним для усіх діючих засобів радіозв’язку, радіомовлення, радіонавігації та інш. Можливість одночасної передачі великої кількості повідомлень по радіо заключається в частотній різниці сигналів, а саме в різному місцезнаходженні сигналів на частотній вісі. Але якщо прийняти до уваги, що організоване використання частотного діапазону, особливо КХ, для якого відстань розповсюдження радіохвиль практично необмежена, дуже ускладнено, а необхідність ведення радіозв’язку в деяких ділянках діапазону перебільшує їх фізичну ємність, – то легко зробити висновок про можливість або навіть неминучесть виникнення взаємних перешкод при передачі повідомлень, що тягне за собою втрату деякої частини інформації. Положення погіршується також технічною недосконалістю радіоапаратури (особливо старого парку), по причині того, що передача сигналів зазвичай супроводжується бічними випромінюваннями, що породжують кілька смуг частотного діапазону, а при прийомі виникають перешкоди в області частот, набагато вище частоти приймального сигналу, особливо якщо джерело перешкоди знаходиться поруч з місцем прийому. До основних джерел перешкодвідносять: природні процеси(грозові розряди, Сонячні та зіркові випромінювання); промислові або побутові перешкоди (електротранспорт, електричні побутові прилади, електродвигуни, електрозварювальні апарати, медичне високочастотне устаткування, світлові побутові реклами тощо); штучні або навмисні перешкоди– спеціально призначені для зриву передачі повідомлення (підрозділи радіоелектронної боротьби РЕБ), відносна легкість реалізації яких обумовлена легким доступом до середовища розповсюдження радіохвиль. Більшість перешкод природного та промислового походження є широкополосними перешкодами, які охоплюють практично весь діапазон або значну його частину.

5. Радіоканал сам вносить викривленняв передаваємий сигнал за рахунок обмеження спектру його частот. До обмеження широкого спектру частот сигналу, маючого кінцеву тривалість, вдаються в усій апаратурі зв’язку, оскільки основна енергія сигналів зосереджена у відносно вузькій смузі (несучій), однак в системах радіозв’язку необхідність максимального обмеження спектру обумовлюється недостатньою ємністю частотного діапазону та прагненням зменьшити вірогідність попадання сторонніх перешкод в смугу пропускання каналу.

Класифікація техніки радіозвязку за найбільш характерними признаками:

- призначення(визначає область можливого використання, ланки управління);

- функція в тракті зв’язку(приймальні, передавальні, приймально-передавальні радіозасоби);

- принцип використання(автономне або централізоване управління);

- мобільність(визначає ступінь рухомості радіозасобів – стаціонарні, возимі, носимі);

- діапазон частот(використовуємий діапазон частот – ДХ, СХ, КХ, УКХ);

- види радіосигналів( ТЛФ АМ, ТЛФ ОМ, ТЛФ ЧМ, ТЛГ АТ, ТЛГ ЧТ, ТЛГ ДЧТ, ТЛГ ФТ і т.п.);

- режим роботи(симплекс, дуплекс, дистанційне управління, ретрансляція і т.п.);

- потужність передавача(мала – до 100 Вт, середня – до 1 кВт, велика – більше 1 кВт);

- ступінь автоматизації(автоматизовані, неавтоматизовані).