Радіолінії систем зв’язку - студопедія

Залежно від виду використовуваних радіоліній розрізняють системи радіозв'язку прямої видимості, тропосферні, іоносферні, космічні, а також системи радіорелейного зв'язку. Лінії зв'язку класифікують за довжиною, за діапазоном частот, по використовуваному механізму поширення радіохвиль [6, 10, 12].

За протяжності радіолінії діляться на лінії глобальної, далекої, середньої дальності та ближньої зв'язку. Лінії глобального зв'язку дозволяють забезпечити зв'язок з об'єктами в межах земної кулі. Лінії, протяжністю від 3000 до 10000 км називаються лініями телекомунікації. Лінії середньої дальності забезпечують зв'язок в межах від 400 500 км до 3000 км. Лінії ближнього зв'язку мають протяжність до 400. 500км.

По використовуваному механізму поширення радіохвиль лінії зв'язку

можна розділити на лінії, що використовують: процес огибания поверхні Землі електромагнітними хвилями; поширення хвиль в межах прямої видимості; відбиття від іоносфери; іоносферне розсіювання; відображення від метеорних слідів; тропосферне розсіювання; ретрансляцію за допомогою штучних супутників Землі (ШСЗ).

Класифікація електромагнітних коливань в залежності від діапазону радіохвиль приведена в табл. 2.2, яка охоплює ділянку частот від 3 кГц до 3000 ГГц (радіочастоти).

Глобальні лінії створюються на наддовгих хвилях (табл. 2.2) або на коротких хвилях за допомогою ШСЗ. Лінії телекомунікації реалізуються на КВ, що відбиваються неодноразово від іоносфери або за допомогою ШСЗ.

Лінії середньої протяжності створюються на коротких хвилях за рахунок їх відбиття від іоносфери. Лінії ближнього зв'язку реалізуються, як правило, в УКХ діапазоні.

У короткохвильових, середньохвильових і довгохвильових радіолініях використовуються поверхневі земні і просторові хвилі [10]. Поверхневі хвилі поширюються паралельно земної поверхні по дузі великого радіусу, поступово затухаючи. Швидкість загасання залежить від довжини хвилі і мала на довгих і наддовгих хвилях [12].

Просторові хвилі падають на іоносферу і відбиваються від неї. Вони спостерігаються на коротких хвилях і вночі на середніх хвилях.

В даний час системи ближньої і дальньої авіаційного радіозв'язку використовують, як правило, гектометрові, метровий, дециметровий і сантиметровий діапазони хвиль [8, 10]. Засоби радіозв'язку в зазначених діапазонах хвиль забезпечують необхідну дальність зв'язку, високу пропускну здатність і працюють в умовах порівняно низького рівня перешкод [8]. Найбільшу практичну роль в системах зв'язку цивільної авіації грають КВ і УКВ діапазони, використання яких забезпечує необхідну дальність і надійність радіозв'язку.

Під дальністю зв'язку розуміють найбільшу відстань між кінцевими радіостанціями лінії зв'язку, на якому здійснюється стійка двосторонній зв'язок. Основним засобом в цивільної авіації є радіостанції УКХ діапазону, які працюють в симплексному режимі і використовують вертикальну поляризацію. Зв'язок в цьому діапазоні стійка в часі, рівень перешкод малий і не залежить від пори року і доби, атмосферні опади і промислові перешкоди мають незначний вплив на їх роботу.

Основним недоліком зв'язку на УКХ є мала дальність зв'язку, яка визначається за формулою [12]

Дальня зв'язок з повітряними судами здійснюється на КВ з довжинами хвиль від 10 до 200 м (30. 1,5 МГц). В КВ діапазоні існують поверхневі земні і просторові хвилі.

При поширенні уздовж поверхні Землі поверхневі земні хвилі в КВ діапазоні швидко загасають. Так наприклад, напруженість поля, створювана передавачем потужністю 1 кВт падає до 1 мкв / м над сушею на відстані близько 100 км, а над морем - на відстані близько 300. 500 км [8]. Тому радіозв'язок з допомогою земних хвиль можна здійснити тільки на близьких відстанях (десятки кілометрів).

Дальня зв'язок здійснюється за допомогою просторових хвиль, які приходять до повітряного судна або шляхом одноразового відбиття від верхніх шарів іоносфери, або шляхом багаторазового відбиття від іоносфери і від поверхні Землі. Дальність зв'язку визначається середовищем поширення КВ. Навколоземний простір, в якому поширюються ці хвилі, підрозділяється по висоті на чотири шари: тропосфера (8. 12 км), стратосфера (12. 40 км), мезосфера (40. 60 км) і іоносфера (60. 1000 км).

На поширення КВ головним чином впливає іоносфера, що має шари D (60. 80 км), Е (100. 120 км), F1 (180. 200 км) і F2 (250. 400 км). Шари D і Е існують в денний час і поглинають радіохвилі при їх поширенні до більш високих шарів. Зміна характеристик шарів D, Е і F1, пов'язане з іонізацією, що виникає через поглинання ультрафіолетового випромінювання Сонця і швидкістю рекомбінації іонів. Шар F2 грає важливу роль для зв'язку на КВ. Щільність електронів в цьому шарі досягає максимуму днем ​​і мінімуму вночі і залежить від магнітного поля Землі. Тому іоносфера має заломлюючими і відбивають властивостями, залежними від частоти.

Максимальна частота радіохвилі, вище якої при вертикальному випромінюванні вона не відбивається, падаючи на шар, а проходить крізь нього, називається критичною і визначається за формулою [10, 12]

де N. ел / см 3 - концентрація електронів в одиниці об'єму іоносфери.

При всіх частотах, менших критичної, хвиля відбивається від шару.

Максимально застосовної частотою (МПЧ) сигналів, які використовуються для зв'язку на КВ, називають найбільшу частоту хвилі, при якій вона здатна відбитися від іоносферного шару і бути прийнята в точці, що відповідає заданій дальності зв'язку. Максимально прийнятна частота визначається співвідношенням [10, 12]

де R - відстань між передавачем і приймачем (км); Н-висота

іоносферного шару (км). Дана дальність зв'язку носить назву "дальності стрибка" і є мінімальним відстанню, на якому сигнал може бути прийнятий за рахунок заломлення.

Оскільки умови розповсюдження КВ не залишаються незмінними, то для забезпечення стійкого зв'язку в якості робочої частоти вибирається частота, менша МПЧ, так звана оптимальна робоча частота (ОРЧ). На підставі експериментальних даних вважають, що ОРЧ = 0,85 МПЧ [10], при якій забезпечується за умовами відображення зв'язок протягом 90% часу за місяць. Найменша частота, при якій надійність роботи радіолінії відповідає мінімально допустимої, називається найменшою прийнятною частотою (НПЧ). Протягом доби при зміні властивостей іоносфери змінюється МПЧ, тому міжнародні правила передбачають використання для кожної радіолінії декількох робочих частот даного діапазону хвиль. Для кожної лінії складається хвильовий розклад на частоти, які слід використовувати для цілодобового зв'язку. Системи зв'язку даного діапазону змінюють робочі частоти при роботі вдень і вночі [10]. Зв'язок днем ​​здійснюється на більш коротких "денних" хвилях в діапазоні 12. 30 МГЦ (10. 25 м), а вночі використовують так звані "нічні" хвилі від 35 до 100 м (8,6. 3 МГц).