L'état actuel de la société se caractérise par un besoin sans cesse croissant d'utilisation de systèmes de transmission d'informations. Malgré les énormes progrès réalisés dans le domaine des télécommunications - tant dans le développement de nouvelles technologies dans le domaine de la communication que dans le volume des systèmes de communication, des obstacles objectifs au la poursuite du développement. L'étroitesse des bandes privées et spatiales a conduit à une augmentation des interférences mutuelles entre les systèmes radio fonctionnels. Pour résoudre le problème de la compatibilité électromagnétique, une réglementation internationale et nationale des communications radio est réalisée. La solution arrive, notamment en rétrécissant les diagrammes de rayonnement des systèmes d'antennes et en limitant la puissance rayonnée. Cela permet une diversité spatiale des systèmes radio et limite leur utilisation aux zones locales. Toutefois, cette ressource n’est pas illimitée.

La régulation des modes de fonctionnement temporels des systèmes radio permet leur utilisation dans une zone limitée dans un intervalle de fréquence. Mais cela impose une limitation aux capacités d'information des systèmes radio.

À mesure que le nombre d'utilisateurs augmente, la bande de fréquences requise augmente, atteignant des dizaines de mégahertz. Même dans la gamme HF, sa bande passante totale est de 27 MHz. La présence de diffusion sonore dans ces gammes rend irréaliste le développement des communications radio utilisant ces fréquences. Utiliser ces bandes pour échanger des programmes de télévision, dont chacune nécessite une bande de 6,5 MHz (et cela ne prend pas en compte l'intervalle de garde), est également irréaliste. Par conséquent, la transition vers les gammes UHF, micro-ondes et EHF est provoquée par des besoins objectifs d'échange d'informations.

Cependant, comme indiqué dans la sous-section. 6.1.1, vibrations électromagnétiques Ces fréquences se propagent uniquement en ligne droite et, par conséquent, les antennes de réception et d'émission doivent être dans les limites de visibilité géométrique, sans tenir compte de la diffraction, qui augmente l'horizon radio de 14 % par rapport à l'horizon visible. La solution naturelle consiste à augmenter la portée de transmission des informations par retransmission séquentielle des signaux transmis - cette méthode de communication est appelée « communication par relais radio » (Fig. 11.12).

Riz. 6.12.

Les stations radio terminales (OS) et intermédiaires (IS) sont à portée de vue. La ligne utilise généralement une communication radio duplex (bidirectionnelle). On voit que limiter la portée de propagation des ondes radio, à partir de la gamme UHF et au-dessus, par visibilité directe, d'une part, est un inconvénient - il est nécessaire d'utiliser des équipements de relais supplémentaires, et, d'autre part, un avantage - compte tenu du rayonnement dirigé, il est possible d'utiliser les mêmes fréquences dans une zone limitée .

Les lignes hertziennes sont utilisées là où cela est économiquement justifié, par exemple pour organiser les communications sur temps limité ou dans des conditions difficiles - terrain, zones marécageuses, etc.

Simplifié schéma fonctionnel la ligne de relais radio est illustrée à la Fig. 6.13.

Riz. 6.13.

Les terminaux radio comprennent des parties d'émission et de réception. Les sources d'informations (IS) sont réunies par un circuit de compression d'informations (ICC), qui génère un signal de groupe arrivant à l'entrée de l'émetteur (ID). Les stations radio intermédiaires reçoivent et transmettent en outre un signal radio, qui est restitué afin de maintenir la qualité de communication requise. Il peut y avoir plusieurs stations radio intermédiaires de ce type, en fonction du terrain et de la longueur de la ligne de relais radio. Au niveau de la station intermédiaire, la sélection et l'ajout d'informations peuvent être assurés, convertissant ainsi la ligne en segment et l'emplacement de la station intermédiaire est lié aux sources et aux destinataires des informations. Au niveau de la station radio terminale, en plus de la réception, le signal de groupe est divisé en composants par un circuit de séparation des informations (ISC) et transmis aux destinataires d'informations (IR) correspondants.

Le canal figuratif est absolument similaire. La formation du signal de groupe mentionné ici et sa séparation ultérieure seront discutées plus en détail dans une section distincte. Cette méthode est générale et est utilisée dans le but d'une utilisation plus rationnelle des dispositifs d'émission, de réception et d'antenne, ainsi que des structures - tours, bâtiments inclus dans le système.

Un autre problème est la réduction du niveau d’interférence intra-système. Pour résoudre ce problème, un certain nombre de mesures sont prises (Fig. 6.14).

Riz. 6.14.

Les travaux de réception et de transmission sont effectués à différentes fréquences et polarisations. Cela permet d'exclure, au sein de l'OS et du PS, le signal émis d'atteindre l'entrée du récepteur. De plus, les fréquences porteuses sont modifiées le long de la ligne. De plus, il est prévu que les stations ne soient pas situées en ligne droite afin d'empêcher le signal d'un émetteur situé à travers une station d'entrer dans l'entrée du récepteur simultanément avec le signal d'une station adjacente. Les flux d'informations sont regroupés en canaux radiofréquences et forment des lignes de relais radio (RRL) et il peut y en avoir plusieurs, donc ceux représentés sur la Fig. Les diagrammes 6.13 et 6.14 sont simplifiés, expliquant uniquement le principe de construction du RRL.

La distance entre les stations est déterminée par la ligne de vue. Par souci de simplicité, nous supposerons que le terrain est plat, sans collines ni dépressions.

En figue. 6. 15 désigné :- rayon de la Terre(R y = 6370km);/;,Etheures 2 -hauteur de levage de l'antenne L, etUn 2au-dessus de la terre. Ligne de visée égale à L, +d2, touche presque la surface de la Terre. Prenons en compte la petitesse de /?, eth 2comparé à /? 3 et déterminer la distance entre les antennes D égaled) + j 2

Riz. 6.15.

Parce que f2R= 3500 m, on accepte, compte tenu d'une certaine courbure de la surface terrestre par les ondes radio :

(D mesuré en kilomètres, A et /g - en mètres). Si nous comptons /g, " /g, "25, alors D= 40km. En règle générale, le volume de levage de l'antenne afin de réduire le coût des mâts ne dépasse pas 40 m et D= 40 à 60 km. Lors de la conception, le terrain est pris en compte et, si possible, les mâts d'antenne sont installés sur des surfaces surélevées.

PPJI utilise des fréquences situées dans la région des 4 et 6 GHz. Cela permet d'obtenir une bande de fréquences assez large et donc d'offrir un débit élevé. Dans le même temps, l'influence des précipitations sur la radio n'affecte pas de manière significative l'absorption des ondes électromagnétiques dans l'atmosphère.

En pratique, dans la gamme 6 GHz, une bande de fréquences de 500 MHz est attribuée, dans laquelle 16 canaux sont formés - 8 dans chaque direction, soit 8 malles. L'utilisation de polarisations verticales et horizontales permet à une antenne de recevoir et de transmettre des signaux radio. Mais cela est possible avec un petit nombre de troncs.

Le développement des antennes, comme l'ensemble du développement de l'ingénierie radio, a parcouru un chemin long et complexe depuis la première antenne de A. S. Popov sous la forme d'un long fil suspendu au-dessus du sol, jusqu'à des structures complexes telles que les radars modernes et les antennes relais radio. . Des équipes entières de scientifiques et d’ingénieurs travaillent actuellement sur leur conception et leurs recherches.

La création de systèmes à large bande en ingénierie radio, qu'il s'agisse d'antennes, d'amplificateurs, etc., est toujours associée à des difficultés importantes. Quiconque possède un téléviseur à la maison sait que pour une réception de haute qualité, par exemple un tiers chaîne de télévision une autre antenne de dimensions différentes est nécessaire par rapport à l'antenne du premier canal. Et c'est très difficile à créer Antennes de télévision, tout aussi efficace pour recevoir tous les programmes télévisés. Toutefois, pour les ondes centimétriques et décimétriques, ces difficultés ont été surmontées. Les lignes hertziennes utilisent des antennes à très haut débit qui fonctionnent aussi bien dans la bande de fréquence occupée par plusieurs canaux hautes fréquences. En revanche, ces antennes ont une directivité élevée.

Voyons comment obtenir une antenne hautement directionnelle et quelles difficultés vous devez surmonter pour y parvenir.

Tout d'abord, nous notons l'un des principes de base de la technologie des antennes, à savoir que les propriétés de l'antenne lors de l'émission d'ondes radio, c'est-à-dire la directivité, le haut débit et autres, restent inchangées lors de l'utilisation de la même antenne pour recevoir des ondes radio. Partant de ce principe, nous ne parlerons à l'avenir que d'antennes d'émission, étant donné que les antennes de réception sont de conception identique et fonctionnent donc tout aussi efficacement. En pratique, dans les lignes hertziennes, les antennes d'émission et de réception sont toujours les mêmes.

Une antenne typique d’une station de radio ou de télévision émet des ondes radio uniformément dans toutes les directions. Cela signifie que la puissance de l'émetteur est répartie de manière égale dans toutes les directions et que seule une petite partie de l'énergie rayonnée est distribuée dans une direction.

Supposons que du côté réception, nous recevons des signaux de la station émettrice. Si un émetteur émet des ondes radio via une antenne omnidirectionnelle, alors à la réception, nous recevrons un signal d'une certaine ampleur. Changeons maintenant l’antenne émettrice en une antenne directionnelle et « pointons » la direction du rayonnement maximum vers l’antenne réceptrice. Du côté de la réception, il y aura une forte augmentation du signal reçu, bien que la puissance de l'émetteur reste inchangée. Il s'avère que l'antenne, pour ainsi dire, amplifie le signal.

Sur les lignes de relais radio, on utilise des antennes pointues qui ont un gain (en puissance) de l'ordre de mille, voire des dizaines de milliers, et une largeur de faisceau radio d'environ 1 à 2 degrés. Ce dernier signifie que l'antenne n'émet presque rien dans toutes les directions qui diffèrent de la direction principale de plus de 0,5 à 1 degré.

Ainsi, en « gagnant » les antennes, la puissance des émetteurs peut être réduite de plusieurs milliers de fois par rapport à la puissance qui serait nécessaire si les antennes étaient omnidirectionnelles. D'autre part, grâce à la directivité des antennes, les interférences d'une ligne de relais radio sont fortement réduites.

À l’autre, même s’ils sont proches les uns des autres et fonctionnent aux mêmes fréquences.

Le « gain » d'une antenne directionnelle s'explique par le fait qu'elle ne distribue pas l'énergie émise par l'émetteur de manière égale dans toutes les directions, mais la dirige dans une direction, c'est-à-dire comme si elle collectait l'énergie de l'émetteur dans toutes les directions. en un seul. Le mot « amplification » est mis entre guillemets car dans l'antenne il n'y a pas de conversion de l'énergie d'une source externe en énergie d'un signal radio, comme c'est le cas dans l'émetteur et le récepteur, ^ où l'énergie des sources d'énergie est converti dans des tubes radio en énergie haute fréquence et où uniquement grâce aux sources d'énergie, le signal utile est amplifié.

Les antennes les plus couramment utilisées sur les lignes de relais radio sont les antennes paraboliques et à lentilles.

Riz. La figure 17 explique le principe de fonctionnement d'une antenne parabolique. Son aspect est montré sur la Fig. 14.

Il possède un irradiateur soit de conception spéciale, soit en forme d'extrémité ouverte d'un guide d'ondes, qui dirige l'énergie qu'il émet vers un réflecteur métallique de forme parabolique (le plus souvent en forme de paraboloïde de rotation). L'irradiateur émettant un faisceau divergent d'ondes radio (rayons AB et AB" sur la Fig. 17) d est situé au foyer du paraboloïde, c'est-à-dire en un certain point A sur son axe de rotation. Si l'irradiateur était très petit ou, comme on dit, ponctuels, alors les rayons réfléchis par le paraboloïde seraient parallèles et dirigés vers l'antenne de réception (sur la Fig. 17, le faisceau BV est parallèle au faisceau B"B"), c'est-à-dire presque
toute l’énergie des ondes radio émises par l’émetteur se propagerait dans la direction dont nous avons besoin.

Mais comme l'irradiateur a des dimensions finies et n'est pas strictement focalisé, les rayons réfléchis par le paraboloïde ne sont pas complètement parallèles : ils divergent quelque peu.

De nombreuses études d'antennes hautement directives, et notamment paraboliques, ont montré que plus le diamètre de la surface parabolique est grand par rapport à la longueur d'onde, plus le faisceau d'ondes radio qu'elle émet est étroit, plus sa directivité est élevée.

Les paraboloïdes des stations radioélectriques sur ondes centimétriques ont un diamètre de 3 à 4 mètres et ont un gain de puissance de mille à dix mille. Aux ondes métriques, la directivité des antennes est moindre et le gain n'est que de 50-*-500, car on ne peut pas augmenter la taille des antennes proportionnellement à l'augmentation de la longueur d'onde lorsqu'on passe des ondes centimétriques aux ondes métriques. Sinon, nous aurions besoin de miroirs paraboliques de plusieurs dizaines de mètres. Leur installation nécessiterait des supports d'antenne très encombrants et coûteux.

La conception des antennes à lentilles est basée sur le principe de réfraction des ondes radio à la frontière de deux milieux, c'est-à-dire un changement de direction du faisceau lors du passage d'un milieu à l'autre.

Si la lentille pour les ondes lumineuses, c'est-à-dire une lentille optique, est un verre ou un autre corps transparent à la lumière d'une certaine forme convexe ou concave (lunettes, objectif d'appareil photo, etc.), alors la lentille pour les ondes radio a généralement une vue différente. Par exemple, il peut s'agir d'un ensemble de plaques métalliques de forme particulière parallèles les unes aux autres (Fig. 18), séparées par des entrefers. La forme des plaques est choisie de manière à ce que le faisceau divergent d'ondes radio incident sur la lentille depuis le guide d'ondes, ayant traversé la lentille, devienne parallèle. Et ici que plus grandes tailles le trou de sortie de la lentille par rapport à la longueur d'onde, plus la directivité de l'antenne est élevée.

Le cornet situé devant la lentille sert à garantir que toute l'énergie haute fréquence sortant du guide d'ondes atteint la lentille.

Parfois, des antennes purement cornet sont utilisées sur les lignes de relais radio. Structurellement, ils sont plus simples et beaucoup plus légers que ceux à lentille corne, cependant, avec les mêmes tailles de trous, les premiers ont un gain légèrement inférieur. De plus, la longueur de la corne doit ici être prise à 1,5-

2 fois plus qu'avec des lentilles.

En plus de la directionnalité, les antennes de lignes de relais radio ne doivent avoir aucune influence mutuelle entre les antennes de réception et d'émission situées dans la même station intermédiaire.

Il s'avère que les antennes décrites ci-dessus ne rayonnent pas toute l'énergie dans la direction principale. Partie insignifiante

Section Revenu

C'est, mesuré en centièmes et millièmes de pour cent de pleine puissanceémetteur, est rayonné sur le côté et même dans la direction opposée, c'est-à-dire en direction des antennes de réception de la même station. En conséquence, les émetteurs d'une station relais radio peuvent créer des interférences et une distorsion inacceptables du signal principal reçu d'une station voisine. C'est pourquoi les émetteurs et récepteurs de chaque station relais fonctionnent sur des longueurs d'onde différentes. D'autre part, les concepteurs d'antennes développent de nouvelles antennes offrant une protection accrue contre le rayonnement latéral et une plus grande directivité. De telles antennes comprennent, par exemple, celle représentée sur la Fig. Antenne cornet-parabolique 19, adoptée dans notre Union pour les principales lignes de relais radio.

A/justyllens

En figue. La figure 20 montre la conception d'un autre système d'antenne de station relais utilisé sur les liaisons radio « locales ». Grâce à l'utilisation ingénieuse de réflecteurs plats, la construction de cette station est beaucoup moins coûteuse que les stations représentées sur la Fig. 12 et fig. 16.

Le principe de fonctionnement d'un tel système d'antennes est le suivant : des antennes à gain élevé sont installées très près de l'émetteur-récepteur sur le toit d'un bâtiment de station relais d'un étage que

Une courte longueur de guides d'ondes ou de câbles est obtenue et, par conséquent, une petite quantité de pertes dans ceux-ci. Le rayonnement de l’antenne émettrice est dirigé verticalement vers le haut. Sur les mâts en acier léger, des tôles perforées (c'est-à-dire avec des trous pour réduire la charge du vent) sont fixées à la hauteur requise, inclinées à un angle de 45 degrés par rapport à l'horizontale. Un faisceau radio dirigé verticalement, comme la lumière d'un miroir, est réfléchi par les draps vers la station relais suivante. L'antenne de réception est conçue de la même manière.

Notez également que bien souvent, au niveau des stations intermédiaires des lignes hertziennes, au lieu de quatre antennes, seules deux sont utilisées. L'émission et la réception dans une direction s'effectuent sur une seule antenne. Ce
n'est possible que sur des lignes à relativement peu de canaux, où le nombre de lignes réseau haute fréquence ne dépasse pas trois. Pour garantir que le signal émis n'affecte pas le signal reçu, leurs bandes de fréquences sont espacées d'environ

A 100 mégahertz (rappelez-vous le système de multiplexage des canaux en fréquence). Dans ce cas, à l'aide de filtres, les bandes de fréquences émises et reçues peuvent être assez bien séparées.

Les lignes relais radio (RRL) sont une chaîne de stations radio émettrices-réceptrices (terminal, intermédiaire, hub), qui effectuent des retransmissions multiples séquentielles (réception, conversion, amplification et transmission) des signaux transmis.

Selon le type de propagation des ondes radio utilisé, les RRL peuvent être divisés en deux groupes : en visibilité directe et troposphérique.

Les RRL en visibilité directe sont l'un des principaux moyens au sol de transmission de signaux téléphoniques, de programmes de diffusion audio et TV, de données numériques et d'autres messages sur de longues distances. Bande passante du signal téléphonie multicanal et la télévision mesure plusieurs dizaines de mégahertz, donc pour leur transmission, seules les bandes d'ondes décimétriques et centimétriques peuvent pratiquement être utilisées, dont la largeur totale du spectre est de 30 GHz.

De plus, ces cuisinières sont presque totalement exemptes de perturbations atmosphériques et industrielles. Distance entre les stations adjacentes (longueur du vol) R. dépend du terrain et de la hauteur des antennes. Elle est généralement choisie proche ou égale à la distance de la ligne de visée R o . Pour la surface sphérique de la Terre en tenant compte de la réfraction atmosphérique

où h 1 et h 2 sont respectivement les hauteurs de suspension des antennes d'émission et de réception (en mètres). En conditions réelles, en cas de terrain légèrement accidenté, 40 à 70 km avec une hauteur de mâts d'antenne de 60 à 100 m.

Riz. 11.1. Image conventionnelle de RRL.

L'ensemble des équipements émetteurs-récepteurs RRL permettant de transmettre des informations sur une fréquence porteuse (ou sur deux fréquences porteuses lors de l'organisation de communications duplex) forme un canal haut débit appelé joncteur réseau (tronc radio). Matériel destiné à la transmission messages téléphoniques et qui, en plus de la ligne réseau radio, comprend des modems et des équipements de combinaison et de déconnexion des canaux, est appelée ligne réseau téléphonique.

Un ensemble d'équipements approprié pour transmettre des signaux TV complets (y compris les signaux bande sonore, et souvent de diffusion sonore) est appelée ligne réseau TV. La plupart des RRL modernes sont à plusieurs canons. Dans ce cas, en plus des lignes réseau de travail, il peut y avoir une ou deux lignes réseau de réserve, et parfois une ligne réseau séparée pour les communications de service. À mesure que le nombre de lignes réseau augmente, le volume d'équipement (le nombre d'émetteurs et de récepteurs) dans les stations RRL augmente en conséquence.

Une partie du RRL (l'un des options possibles) est classiquement représenté sur la Fig. 11.1, où les stations relais radio de trois types sont directement marquées : terminal (ORS), intermédiaire (PRS) et nœud (URS).

L'OPC convertit les messages arrivant via des lignes interurbaines depuis une longue distance centraux téléphoniques(MTS), salles d'équipement de télévision interurbaine (MTA) et salles d'équipement de diffusion interurbaine (IBA), en signaux transmis via RRL, ainsi qu'une conversion inverse. Le chemin de transmission linéaire du signal commence et se termine à l'OPC.

A l'aide de l'URS, les flux d'informations transmis via différents RRL sont ramifiés et combinés, à l'intersection desquels se trouve l'URS. L'URS comprend également des stations RRL dans lesquelles sont entrés et émis des signaux téléphoniques, de télévision et autres, à travers lesquels une zone peuplée située à proximité de l'URS est connectée à d'autres points sur la même ligne.

Riz. 11.2.Schéma structurel répéteur RRL à canon unique.

1 , 10 - les antennes ; 2,6 - chemins d'alimentation ; 3,7 - émetteurs-récepteurs; 4,9 - récepteurs;
5,8 - émetteurs.

À l'ORS ou à l'URS, il y a toujours du personnel technique qui non seulement entretient ces stations, mais aussi les surveille et les gère à l'aide de système spécial téléservices depuis les PRS à proximité. La section RRL (300-500 km) entre les stations desservies voisines est divisée environ en deux de sorte qu'une partie du RRL soit incluse dans la zone de téléservice d'un URS (ORS), et l'autre partie du RRL est desservie par un autre URS (ORS).

Les PRS remplissent les fonctions de répéteurs actifs sans isoler les signaux de télécommunication transmis ni en introduire de nouveaux et, en règle générale, fonctionnent sans personnel de maintenance permanent. Le schéma fonctionnel du répéteur PRS est présenté sur la Fig. 11.2. Lors du relais actif des signaux vers le PRS, deux antennes sont utilisées, situées sur le même mât. Dans ces conditions, il est difficile d’empêcher une partie de la puissance d’entrer signal amplifié, rayonné par l'antenne émettrice, vers l'entrée de l'antenne réceptrice. Si des mesures spéciales ne sont pas prises, la connexion spécifiée entre la sortie et l'entrée de l'amplificateur répéteur peut conduire à son auto-excitation, dans laquelle il cesse de remplir ses fonctions.

Riz. 11.3. Schémas de distribution de fréquences dans RRL.

Un moyen efficace d'éliminer le risque d'auto-excitation consiste à diversifier la fréquence des signaux à l'entrée et à la sortie du répéteur. Dans ce cas, le répéteur doit installer des récepteurs et des émetteurs fonctionnant à des fréquences différentes. Si le RRL prévoit une communication simultanée dans les sens aller et retour, alors le nombre de récepteurs et d'émetteurs double et une telle jonction est appelée duplex (voir Fig. 11.2). Dans ce cas, chaque antenne des stations est utilisée à la fois pour transmettre et recevoir des signaux haute fréquence dans chaque direction de communication.

Le fonctionnement simultané de plusieurs équipements radio dans les stations et au RRL dans son ensemble n'est possible que si l'influence mutuelle entre eux est éliminée. A cet effet, des plans de fréquences sont créés, c'est-à-dire des plans de répartition des fréquences d'émission, de réception et des oscillateurs locaux sur le RRL.

Des recherches ont montré que dans le cas extrême, seules deux fréquences de fonctionnement ƒ 1 et ƒ 2 peuvent être utilisées pour une communication bidirectionnelle via RRL (mode duplex). Un exemple de RRL avec un tel plan à double fréquence est classiquement représenté sur la Fig. 11.3, UN. Moins les fréquences de fonctionnement sont utilisées sur une ligne, plus il est difficile d'éliminer les interférences de signaux de même fréquence mais destinés à des récepteurs différents. Pour éviter de telles situations, les RRL essaient d'utiliser des antennes avec un diagramme de rayonnement étroit, avec le niveau de lobes latéraux et arrière le plus bas possible ; utilisé pour différentes directions de communication d'ondes avec différents types de polarisation ; les stations individuelles sont situées de manière à ce que l'itinéraire représente une ligne brisée.

L'application de ces mesures ne pose pas de difficultés si la communication s'effectue dans la gamme des ondes centimétriques. Réel dispositifs d'antenne travailler pour moins cher hautes fréquences, ont une action moins directionnelle. Par conséquent, sur le RRL UHF, il est nécessaire de séparer les fréquences de réception au niveau de chaque station. Dans ce cas, pour les sens de communication aller et retour, choisissez diverses paires fréquences ƒ 1, ƒ 2 et ƒ 3, ƒ 4 (plan à quatre fréquences) (voir Fig. 11.3, b), et la bande de fréquences requise pour le système de communication doublera. Le plan à quatre fréquences ne nécessite pas les mesures de protection ci-dessus, mais il n'est pas économique en termes d'utilisation des fréquences. Le nombre de canaux radio pouvant être formés dans la plage de fréquences attribuée est deux fois moins élevé avec un plan à quatre fréquences qu'avec un plan à deux fréquences.

Pour les communications par relais radio, les ondes centimétriques sont principalement utilisées, le plan bi-fréquence est donc le plus répandu.

Communication par relais radio

Tour de relais radio

Communication par relais radio(de l'anglais Relais- transmettre, diffuser) - un des types de communications radio formés par une chaîne de stations radio émettrices et réceptrices (relais). Les communications par relais radio terrestre s'effectuent généralement à des ondes déci et centimétriques (de centaines de mégahertz à des dizaines de gigahertz).

Selon leur objectif, les systèmes de communication par relais radio sont divisés en trois catégories, chacune se voyant attribuer ses propres gammes de fréquences sur le territoire de la Russie :

• liaisons locales de 0,39 GHz à 40,5 GHz
• liaisons intrazone de 1,85 GHz à 15,35 GHz
• lignes interurbaines de 3,4 GHz à 11,7 GHz

Cette division est associée à l'influence de l'environnement de propagation sur la garantie de la fiabilité des communications par relais radio. Jusqu'à une fréquence de 12 GHz, les phénomènes atmosphériques ont un faible impact sur la qualité des communications radio ; aux fréquences supérieures à 15 GHz cet effet devient perceptible, et au-dessus de 40 GHz il est décisif ; de plus, aux fréquences supérieures à 40 GHz, l'atténuation en l'atmosphère terrestre a un impact significatif sur la qualité des communications.

Les pertes atmosphériques consistent principalement en des pertes d’atomes d’oxygène et de molécules d’eau. Une opacité presque complète de l'atmosphère pour les ondes radio est observée à une fréquence de 118,74 GHz (absorption résonante dans les atomes d'oxygène), et aux fréquences supérieures à 60 GHz, l'atténuation linéaire dépasse 15 dB/km. L'atténuation dans la vapeur d'eau atmosphérique dépend de sa concentration et est très importante dans les climats humides et chauds et domine aux fréquences inférieures à 45 GHz.

Les communications radio sont également affectées négativement par les hydrométéores, qui comprennent les gouttes de pluie, la neige, la grêle, le brouillard, etc. L'influence des hydrométéores est déjà perceptible à des fréquences supérieures à 6 GHz et dans des conditions environnementales défavorables (en présence de poussière métallisée, de smog, d'acides). ou alcalis dans les précipitations) ) et à des fréquences nettement inférieures.

Principes de construction des équipements RRL

Les équipements RRL sont généralement construits sur une base modulaire. Sur le plan fonctionnel, on distingue un module d'interfaces standards, comprenant généralement une ou plusieurs interfaces PDH (E1, E3), SDH (STM-1), Fast Ethernet ou Gigabit Ethernet ou une combinaison de ces interfaces, ainsi que des interfaces de contrôle et de surveillance RRL. (RS-232 et etc.) et interfaces de synchronisation. La tâche du module d'interface standard est de basculer les interfaces entre lui-même et les autres modules RRL. Structurellement, un module d'interface standard peut être un seul bloc ou être constitué de plusieurs blocs installés dans un seul châssis. Dans la littérature technique, un module d'interface standard est généralement appelé unité d'installation interne (puisqu'une telle unité est généralement installée dans un local technique ou dans une remorque de télécommunications). Les flux de données provenant de plusieurs interfaces standard sont combinés dans l'unité intérieure en une seule trame. Ensuite, les canaux de service nécessaires au contrôle et à la surveillance RRL sont ajoutés à la trame reçue. Au total, tous les flux de données forment une trame radio. La trame radio de l'unité de montage interne est généralement transmise à une fréquence intermédiaire à un autre bloc fonctionnel RRL - le module radio. Le module radio effectue un codage résistant au bruit de la trame radio, module la trame radio en fonction du type de modulation utilisé et convertit également le flux de données total de la fréquence intermédiaire en fréquence de fonctionnement RRL. De plus, le module radio remplit souvent la fonction d'ajuster automatiquement le gain de puissance de l'émetteur RRL. Structurellement, le module radio est une unité scellée avec une interface reliant le module radio à l'unité de montage interne. Dans la littérature technique, le module radio est généralement appelé unité de montage externe, car dans la plupart des cas, le module radio est installé sur une tour ou un mât de relais radio à proximité immédiate de l'antenne RRL. L'emplacement du module radio à proximité immédiate de l'antenne RRL est généralement dû au désir de réduire l'atténuation du signal haute fréquence dans divers guides d'ondes de transition (pour les fréquences supérieures à 6 - 7 GHz) ou câbles coaxiaux(pour les fréquences inférieures à 6 GHz).

En obsolète le ce moment RRL analogique, ainsi que RRL numérique principal, les deux blocs avec interfaces standard et modules radio sont généralement installés dans la salle d'équipement de ligne. Cela est dû à la mise en œuvre de schémas de redondance complexes N+1, lorsqu'il n'est pas possible de placer un diviseur de puissance d'une antenne à plusieurs modules radio à proximité immédiate de l'antenne en raison de l'encombrement du diviseur de puissance. Dans ce cas, les modules radio et l'antenne sont reliés par un guide d'ondes posé depuis la salle d'équipement de ligne jusqu'à l'emplacement de montage de l'antenne sur la tour de relais radio.

Le type de RRL numérique est également courant, qui combine structurellement un module d'interfaces standard et un module radio sous la forme d'un bloc scellé comportant plusieurs interfaces standard, un connecteur d'alimentation et un connecteur de guide d'ondes pour une fixation directe à l'antenne.

Configurations et méthodes de redondance

Dans les directions les plus importantes, afin de réduire l'indisponibilité des intervalles RRL, ils utilisent diverses méthodes Redondance des équipements RRL. Généralement, les configurations avec un équipement RRL redondant sont désignées par la somme « N+M », où N désigne le nombre total de lignes réseau RRL et M est le nombre de lignes réseau RRL réservées. Après le montant, ajoutez l'abréviation HSB, SD ou FD, désignant le mode de réservation des lignes réseau RRL.

La réduction du facteur d'indisponibilité est obtenue en dupliquant les blocs fonctionnels RRL ou en utilisant une ligne réseau RRL de réserve distincte.

Configuration 1+0

Configuration d'équipement RRL avec un barillet sans redondance.

Configuration N+0

Configuration des équipements RRL à N lignes réseau sans redondance. La configuration N+0 se compose de plusieurs canaux de fréquence RRL ou de canaux avec des polarisations différentes, fonctionnant via une seule antenne. Dans le cas de l'utilisation de plusieurs lignes réseau fréquentes, la séparation des lignes réseau est réalisée à l'aide d'un diviseur de puissance et de filtres passe-bande de fréquence. Dans le cas de l'utilisation de lignes réseau RRL avec des polarisations différentes, la séparation des lignes réseau est réalisée à l'aide d'antennes spéciales qui prennent en charge la réception et la transmission de signaux avec des polarisations différentes (par exemple, des antennes à polarisation croisée qui ont le même gain pour un signal avec polarisation horizontale et verticale).

La configuration N+0 ne fournit pas de redondance RRL ; chaque ligne réseau est un canal physique de transmission de données distinct. Cette configuration est généralement utilisée pour augmenter le débit RRL. Dans l'équipement RRL, il y a des hôtels canaux physiques les transferts de données peuvent être combinés en un seul canal logique.

Configuration HSB (Hot StandBy) N+1

Configuration des équipements RRL avec N lignes réseau et une ligne de réserve située en veille « chaude ». En effet, la redondance est obtenue en dupliquant tout ou partie des blocs fonctionnels RRL. En cas de panne d'une des unités RRL, les unités de la réserve « chaude » remplacent les unités inopérantes.

Configuration N+M HSB (Hot StandBy)

Configuration des équipements RRL avec N lignes réseau et M ligne de secours, situées en veille « chaude ».

Configuration N+1 SD (Diversité Spatiale)

Configuration N+M SD (Diversité spatiale)

Configuration N+1 FD (Diversité de Fréquence)

Configuration N+M FD (diversité de fréquence)

Topologie en anneau de la construction RRL

Intervalles RRL construits par topologie en anneau est l'une des méthodes de redondance les plus fiables, même si tous les intervalles RRL de l'anneau fonctionnent dans une configuration 1+0. Cependant, il existe plusieurs règles pour construire la topologie en anneau des intervalles RRL : le nombre de sauts dans l'anneau doit être d'au moins quatre, et l'angle entre les intervalles RRL adjacents doit être supérieur à 90° (afin de réduire l'influence des hydrométéores). sur les intervalles RRL adjacents).

Généralement dans de vrais réseaux, constitués d'intervalles RRL, combinent diverses méthodes de redondance afin d'augmenter la fiabilité du réseau.

Technologies utilisées dans RRL

Les RRL numériques sont utilisés non seulement pour organiser les lignes de communication PDH et SDH, mais également pour organiser les lignes Ethernet avec des vitesses de transmission allant jusqu'à 2,5 Gbit/s sans utiliser de technologies telles que EoPDH, PoSDH. La transmission de trames Ethernet sans avoir besoin de les encapsuler avec des trames TDM (flux E1 ou E3, trames SDH, etc.) est possible en utilisant une trame radio par paquets au lieu d'une trame radio TDM dans le canal radio. Selon les technologies utilisées pour organiser les trames radio, on distingue les types de RRL numériques suivants :

• paquet RRL
• hybride RRL
• TDM RRL

Les paquets incluent un RRL numérique avec une trame radio par paquets. Pour transmettre des flux TDM, des technologies de transmission de données pseudowire sont utilisées. En utilisant une trame radio par paquets, il est possible d'appliquer des mécanismes de QoS sur les flux de données transmis via des RRL de paquets. De plus, dans le paquet RRL, la modulation adaptative est le plus souvent utilisée, généralement combinée à la QoS.

Indicateurs énergétiques et de qualité

Les principaux documents de calcul des indicateurs énergétiques et de qualité des lignes de visée RRL sur le territoire

Principes de base de la communication par relais radio

Structure d'un système de transmission par relais radio. Concepts et définitions de base. Coffre relais radio. REER à barillets multiples. Gammes de fréquences utilisées pour les communications par relais radio. Plans d'attribution de fréquences.

Sous communication par relais radio comprendre les communications radio basées sur la transmission de signaux radio d'un décimètre ou plus ondes courtes stations situées à la surface de la Terre. Totalité moyens techniques et l'environnement de propagation des ondes radio pour assurer les formes de communication par relais radio ligne de communication par relais radio.

Terrestre appelée onde radio se propageant près de la surface de la Terre. Les ondes radio terrestres de moins de 100 cm se propagent bien uniquement dans la ligne de mire. Par conséquent, une ligne de communication par relais radio longue distance est construite sous la forme d'une chaîne de stations de relais radio (RRS) d'émission et de réception, dans lesquelles les RRS voisines sont placées à une distance permettant une communication radio en visibilité directe, et est appelé ligne de mire du relais radio(RRL).

Figure 1.1 – Pour expliquer le principe de construction du RRL

Un schéma fonctionnel généralisé d'un RSP multicanal est présenté dans la Fig. 1.3.

Riz. Schéma fonctionnel généralisé d'un système de transmission radio multicanal :

1.7 - équipements de formation de canaux et de groupe ;

2.6 - ligne de connexion ;

3, 5 - équipement terminal du puits ;

4 – canal radio

Portée (intervalle) RRL est la distance entre les deux stations les plus proches.

Section RRL (section)- c'est la distance entre les deux stations desservies les plus proches (URS ou ORS).

L'équipement de formation de canal et de groupe assure la formation d'un signal de groupe à partir d'une pluralité de signaux de télécommunication primaires à transmettre (à l'extrémité émettrice) et la conversion inverse du signal de groupe en une pluralité de signaux primaires (à l'extrémité réceptrice). L'équipement spécifié est généralement situé dans les stations du réseau et les nœuds de commutation du réseau EACC principal.

En règle générale, les stations DSP, y compris celles dans lesquelles l'attribution, l'introduction et le transit des signaux transmis sont effectués, sont géographiquement éloignées des stations du réseau et des nœuds de commutation, c'est pourquoi la plupart des DSP comprennent des lignes de connexion filaires.

Pour générer un signal radio et le transmettre à distance via des ondes radio, divers systèmes de communication radio sont utilisés. Un système de communication radio est un complexe d'équipements radio et d'autres moyens techniques conçus pour organiser des communications radio dans une gamme de fréquences donnée à l'aide d'un mécanisme spécifique de propagation des ondes radio. Avec le milieu (chemin) de propagation des ondes radio, le système de communication radio forme chemin linéaire ou tronc. Le réseau RSP se compose de l'équipement terminal du réseau et du réseau radio. L'équipement principal est situé dans les stations terminales et relais.

Dans l'équipement terminal du réseau à l'extrémité émettrice, un signal de ligne, composé de signaux de service de groupe et auxiliaires (signaux de communication de service, signaux pilotes, etc.), avec lesquels les oscillations haute fréquence sont modulées. A la réception, les opérations inverses sont effectuées : le signal radio haute fréquence est démodulé et le signal de groupe, ainsi que les signaux de service auxiliaires, sont séparés. L'équipement terminal du tronc est situé aux stations terminales du RSP et aux stations relais spéciales.

Le but du canal radio est de transmettre des signaux radio modulés à distance à l'aide d'ondes radio. Un canal radio est dit simple s'il ne comprend que deux stations terminales et un chemin de propagation des ondes radio, et composite si, en plus de deux stations radio terminales, il contient une ou plusieurs stations relais qui assurent la réception, la conversion, l'amplification et la retransmission de la radio. signaux. La nécessité d'utiliser des canaux radio composites est due à un certain nombre de facteurs, dont les principaux sont la longueur du canal radio, sa capacité et le mécanisme de propagation des ondes radio.

Le schéma fonctionnel du tronc RSP double face est illustré dans la figure

Riz. 1.4. Schéma fonctionnel du tronc d'un système de transmission radio bidirectionnel :

1 - équipement final ;

2 - équipement de transmission ;

3 - espace d'accueil équipé ;

4 - émetteur ;

5 - récepteur ;

6 - chemin d'alimentation ;

7 - antenne ;

8 - chemin de propagation des ondes radio ;

9 - interférences (intra-système et externes)

Depuis l'équipement de transmission terminal 2 lignes réseau ^ En référence à la figure 1, un signal radio haute fréquence modulé par un signal linéaire est reçu à l'entrée du canal radio. Dans un émetteur radio 4 La puissance du signal radio est augmentée jusqu'à sa valeur nominale et sa fréquence est convertie pour transférer le spectre vers une gamme de fréquences donnée. Grâce au chemin d'alimentation 6, les signaux radio transmis sont envoyés à l'antenne 7, qui assure le rayonnement des ondes radio dans l'espace ouvert dans la direction souhaitée. De plus, dans la plupart des stations radio bidirectionnelles modernes, un chemin d'alimentation d'antenne commun est utilisé pour transmettre et recevoir des signaux radio dans des directions opposées. En espace ouvert (chemin de propagation 8) les ondes radio se propagent à une vitesse proche de la vitesse de la lumière c = 3*10 8 m/s. Une partie de l'énergie des ondes radio provenant d'une station de radio 1, est captée par l'antenne 7 située au niveau de la station radio terminale 2. L'énergie du signal radio reçu de l'antenne 7 le long du trajet d'alimentation 6 est envoyé au récepteur radio 5, où la sélection de fréquence des signaux radio reçus, la conversion de fréquence inverse et l'amplification nécessaire sont effectuées. A partir de la sortie du canal radio, le signal radio reçu est envoyé à l'équipement terminal du canal 1. De même, les signaux radio sont transmis en sens inverse du terminal radio 2 vers le terminal radio. 1. Comme on peut le voir sur la Fig. 1.4, le canal radio bidirectionnel se compose de deux canaux radio, chacun assurant la transmission de signaux radio dans une direction. Ainsi, l'équipement de canal radio (y compris les émetteurs radio, les récepteurs radio et les chemins d'alimentation d'antenne) est essentiellement l'équipement permettant de coupler l'équipement terminal du tronc RSP avec le chemin de propagation des ondes radio.

Gammes de fréquences

Plans de fréquences

Pour le fonctionnement RRL, des bandes de fréquences d'une largeur de 400 MHz sont attribuées dans la plage de 1,2 GHz (1,7...2,1 GHz), 500 MHz dans les plages 4 (3,4... 3,9), 6 (5,67... 6 ,17) et 8 (7,9... 8,4) GHz et une largeur de 1 GHz dans les bandes de fréquences 11 et 13 GHz et supérieures. Ces bandes sont réparties entre les lignes HF du système de faisceaux radioélectriques selon un plan précis, appelé plan d'attribution de fréquences. Les plans de fréquences sont établis de manière à garantir un minimum d'interférences mutuelles entre les lignes réseau fonctionnant sur une antenne commune.

Dans la bande 400 MHz, 6, dans la bande 500 MHz - 8, et dans la bande 1 GHz - 12 lignes réseau HF duplex peuvent être organisées.

En termes de fréquences (Fig. 1.3), la fréquence moyenne f0 est généralement indiquée. Les fréquences de réception des lignes réseau sont situées dans une moitié de la bande allouée et les fréquences d'émission dans l'autre. Avec cette division, ils en ont assez fréquence plus élevée décalage, qui garantit une isolation suffisante entre les signaux de réception et d'émission, puisque la réception RF (ou l'émission RF) ne fonctionnera que dans la moitié de la bande de fréquences totale du système. Dans ce cas, vous pouvez utiliser une antenne commune pour recevoir et transmettre des signaux. Si nécessaire, une isolation supplémentaire est obtenue entre les ondes de réception et d'émission dans une antenne grâce à l'utilisation de polarisations différentes. RRL utilise des ondes à polarisation linéaire : verticale ou horizontale. Deux variantes de distribution de polarisation sont utilisées. Dans la première option, à chaque PRS et URS, la polarisation change de sorte que des ondes de polarisations différentes soient reçues et transmises. Dans la deuxième option, une polarisation d'onde est utilisée dans le sens « là-bas » et une autre dans le sens « retour ».

Graphique 1.3. Plan de répartition des fréquences du système de faisceaux radio KURS pour une station de type NV dans les bandes 4 (f0=3,6536), 6(f0=5,92) et 8(f0=8,157)

Une station dont les fréquences de réception sont situées dans la partie inférieure (H) de la bande attribuée et les fréquences d'émission dans la partie supérieure (B) est désignée par l'indice « HB ». A la station suivante, la fréquence de réception sera supérieure à la fréquence d'émission et une telle station est désignée par l'indice « VN ».

Pour le sens de communication inverse d'un tronçon donné, vous pouvez prendre soit la même paire de fréquences que pour le sens aller, soit une autre. En conséquence, ils disent que le plan de fréquences permet d'organiser le travail à l'aide de systèmes à deux fréquences (Fig. 1.4) ou à quatre fréquences (Fig. 1.5). Sur ces images, à travers f1н, f1в,…f5н, f5в les fréquences moyennes des lignes réseau sont indiquées. Les indices de fréquence correspondent aux désignations des lignes réseau sur la Fig. 1.3. Avec un système bi-fréquence, la même fréquence doit être prise sur le PRS et le PC pour une réception en sens inverse. L'antenne WA1 (Fig. 1.4a) recevra des ondes radio à la fréquence f1н de deux directions : principale A et retour B. Une onde radio provenant de la direction B crée des interférences. Le degré avec lequel l'antenne atténue ces interférences dépend des propriétés de protection de l'antenne. Si l'antenne atténue l'onde de retour d'au moins 65 dB par rapport à l'onde provenant de la direction principale, alors une telle antenne peut être utilisée dans un système bi-fréquence. Un système bi-fréquence a l'avantage de permettre d'organiser 2 fois plus de canaux HF dans une bande de fréquence dédiée qu'un système quatre fréquences, mais il nécessite des antennes plus coûteuses.

Sur les RRL principales, des systèmes à double fréquence sont généralement utilisés. Le plan de fréquences ne prévoit pas d'intervalles de fréquences de protection entre les lignes réseau de réception (transmission) adjacentes. Par conséquent, les signaux provenant des lignes réseau adjacentes sont difficiles à séparer par RF. Pour éviter les interférences mutuelles entre les lignes réseau adjacentes, les lignes réseau paires ou impaires fonctionnent sur la même antenne. En termes de fréquences, la séparation de fréquence minimale entre les lignes réseau de réception et d'émission connectées à la même antenne est indiquée (98 MHz sur la Fig. 1.3). En règle générale, les troncs pairs sont utilisés sur les RRL principaux et les troncs impairs sont utilisés sur les branches de ceux-ci. Dans ce cas, les fréquences de réception et d'émission entre les lignes réseau du RRL principal sont réparties selon la Fig. 1.4, c, et entre les lignes réseau de la zone RRL avec un système à quatre fréquences - selon la Fig. 1.5, ch.

En pratique, un plan de fréquences mis en œuvre sur un RRL basé sur un système à deux fréquences (quatre fréquences) est appelé plan à deux fréquences (quatre fréquences).

Sur le RRL, il y a une répétition des fréquences de transmission sur toute la longueur (voir Fig. 1.1). Dans le même temps, afin de réduire les interférences mutuelles entre les RRS fonctionnant aux mêmes fréquences, les stations sont situées en zigzag par rapport à la direction entre les points d'extrémité (Fig. 1.6). Dans des conditions normales de propagation, le signal de RRS1 à une distance de 150 km est considérablement affaibli et ne peut pratiquement pas être reçu à RRS4. Cependant, dans certains cas, des conditions favorables se présentent pour la propagation des ères. Afin d'atténuer de manière fiable ces interférences, les propriétés directionnelles des antennes sont utilisées. Sur le trajet entre la direction de rayonnement maximum de l'antenne émettrice RRS1, c'est-à-dire C'est-à-dire que la direction vers RRS2 et la direction vers RRS4 (direction AC sur la Fig. 1.6) fournissent un angle de courbure de protection de la route a1 de plusieurs degrés, de sorte que dans la direction AC, le gain de l'antenne émettrice à RRS1 soit suffisamment petit.

Classification RRS, composition des équipements des stations terminales. Composition des équipements et schémas de construction des gares intermédiaires. Équipement et caractéristiques des structures de circuits des stations relais radio à jonction.