Аппаратура радиорелейных линий прямой видимости
Приемопередающая аппаратура радиосвязи.Широкое использование в аппаратуре РРЛ получили гетеродинные приемопередатчики, которые построены на основе передатчика с преобразователем частоты и супергетеродинного приемника [2].
Передатчик радиоствола (рис. 11.6) состоит из преобразователя частоты, в который входит мощный усилитель промежуточной частоты 1, смеситель 2 и гетеродин передатчика 5, ПФ сверхвысокой частоты 3 и усилитель сигнала СВЧ 4. Послесмесителя в ПФ выделяется сигнал с частотой передачи ƒпер., мощность которого усиливается в усилителе СВЧ до требуемого значения. В радиосистемах малой мощности (менее 1 Вт) усилитель СВЧ может не устанавливаться.
Рис. 11.6. Функциональная схема передатчика радиоствола
 |
Приемник радиоствола (рис. 11.7) состоит из малошумящего усилителя сигнала СВЧ 1, ПФ 2, преобразователя частоты, в который входят смеситель 3 и гетеродин приемника 5, и усилителя сигнала промежуточной частоты. Сигнал промежуточной частоты образуется смешиванием сигнала с частотой ƒпр с высокостабильным колебанием ƒг.
Рис. 11.7 Функциональная схема приемника радиоствола
В тракте промежуточной частоты гетеродинного приемопередатчика осуществляются следующие функции: автоматическая регулировка усиления, компенсирующая изменения уровня принимаемого сигнала в среде распространения радиоволн; корректирование искажений частотных характеристик передачи, вносимых различными элементами тракта промежуточной частоты и СВЧ; амплитудное ограничение ЧМ сигнала в системах с частотным уплотнением.
Тракты промежуточной частоты.Тракт промежуточной частоты, входящий в состав гетеродинных ретрансляторов, используется для создания высокой избирательности приемника при малых расстройках относительно границ полосы пропускания.
Для элементов тракта промежуточной частоты характерны следующие параметры: малая неравномерность АЧХ, группового времени запаздывания и дифференциального усиления в полосе частот точной коррекции; высокая степень согласования входов и выходов сигнала промежуточной частоты в приемопередающей аппаратуре.
Структурная схема типового тракта промежуточной частоты приемопередатчика РРЛ приведена на рис. 11.8. Модулированный сигнал промежуточной частоты от смесителя приемника поступает на вход предварительного усилителя 1, далее сигнал обрабатывается ПФ 3 и корректором группового времени запаздывания 2. Корректор 4 служит только для коррекции искажений
Рис. 11.8. Структурная схема типового тракта промежуточной частоты PPЛ.
группового времени запаздывания, вносимых ПФ. В главном усилителе 5 осуществляются основное усиление сигнала в приемнике и АРУ, для чего часть сигнала с выхода усилителя 5 ответвляется на амплитудный детектор 6, а затем на усилитель постоянного тока 8 с ФНЧ 7. Последние устройства действуют как интегратор и формируют напряжение регулировки усиления главного усилителя. Таким образом, уровень сигнала промежуточной частоты на выходе главного усилителя поддерживается постоянным в достаточно большом диапазоне изменений уровня принимаемого сигнала (в приемниках магистральных РРЛ достигает 46-50 дБ.). Оконечный усилитель 9 имеет два выхода, один из которых используется для подачи сигнала на вход передатчика (ретрансляция сигнала на ПРС), второй – для выделения сигнала промежуточной частоты на УРС. Усилитель-ограничитель 10 обычно устанавливается в РРЛ с частотным уплотнением и ЧМ, он подавляет паразитную AM. Мощный усилитель 11 обеспечивает на входе смесителя передатчика необходимый уровень сигнала промежуточной частоты.
Особенности трактов промежуточной частоты цифровых РРЛ заключаются в разных требованиях к полосам пропускания и точной коррекции частотных характеристик тракта, а также в повышенном требовании к линейности амплитудной характеристики активных элементов этого тракта.
Нелинейные элементы тракта промежуточной частоты, такие как амплитудные ограничители, приводят к дополнительной потере помехоустойчивости цифровых РРЛ с квадратурной AM. Поэтому в приемопередатчиках цифровых РРЛ не используются амплитудные ограничители, а для усилителей сигнала устанавливается линейный режим.
Схема организации цифрового ствола.Линейный цифровой сигнал (ЛЦС) формируется в цифровой системе передачи (ЦСП) и подается на ОРС для передачи по РРЛ.
В соответствии с рекомендациями МСЭ (Международного Союза Электросвязи) для канала ТЧ дискретизация по времени осуществляется через период Тд=125 мкс, и каждый временной отсчет передается ИКМ – восьмиразрядным бинарным кодом (q = 8). При этом получается, что каждому каналу ТЧ соответствует цифровой канал со скоростью передачи двоичных символов С = 64кбит/с. Первичной ЦСП служит аппаратура ИКМ-30, в которой методом ВРК объединяются 32 цифровых телефонных сигнала, из них - 30 рабочих и 2 служебных, используемых для цикловой синхронизации, управления и взаимодействия. Сигнал на выходе ЦСП типа ИКМ-30 называется первичным цифровым потоком, его скорость С = 2048 кбит/с. Иерархический ряд ЦСП и типовых цифровых трактов базируется на аппаратуре ИКМ-30. Коэффициент объединения для этого ряда М = 4. Поэтому число каналов для вторичного цифрового тракта оказывается равным 30 х 4 = 120 и т.д.
Функциональная схема цифрового ствола РРЛ на примере ОРС при М = 4 приведена на рис. 11.9. ЛЦС по соединительным линиям от двух ЦСП 1, 3 типа ИКМ-30 поступает на ОРС 2. В состав передающей части ЦСП входят: устройство амплитудно-импульсной модуляции (АИМ) 5, на выходе которого образуется многоканальный сигнал с АИМ; кодер 7 на выходе которого получаем двоичный цифровой сигнал ИКМ; преобразователь кода 9, на выходе которого формируется ЛЦС. Приемная часть ЦСП содержит регенератор ЛЦС 10, преобразователь кода 8, декодер 6 и амплитудно-импульсный демодулятор 4.
|
Выбор кода ЛЦС определяется особенностями соединительных линий, в качестве которых используются симметричные или коаксиальные кабели. Важным параметром ЛЦС является его спектр. Спектральная плотность однополярного двоичного цифрового сигнала в общем случае состоит из постоянной составляющей, непрерывной части и дискретных компонент на частотах ƒк = kƒт,где ƒт – тактовая частота, к = 1, 2, 3 .... По кабельным соединительным линиям постоянная составляющая ЛЦС не передается. Возникают искажения ЛЦС из-за ограничения полосы в линейном тракте как со стороны нижних частот (из-за наличия переходных конденсаторов и согласующих трансформаторов), так и со стороны верхних частот (с ростом частоты увеличивается затухание кабеля). Поэтому целесообразно выбрать такой ЛЦС, который не содержит постоянной составляющей и имеет максимум спектральной плотности энергии в области средних частот. Этим требованиям отвечает спектр квазитроичного ЛЦС. Заметим, что при любом варианте квазитроичного кода ЛЦС представляет собой трехсимвольную импульсную последовательность: -1, 0, +1. Причем "О" кодируется отсутствием импульса," 1" - поочередно импульсами положительной и отрицательной полярности.
Следовательно, преобразователи кода 8, 9 служат для согла-сования спектра ЛЦС с частотной характеристикой соединительных линий. Преобразователь 9 осуществляет формирование ЛЦС в квазитроичном коде из двоичного цифрового сигнала, а устройтво 8 выполняет обратное преобразование.
Непосредственно ОРС содержит оконечное оборудование, содержащее модулятор 26, передатчик СВЧ колебаний 27, антенно-фидерный тракт 28, приемник СВЧ колебаний 29, демодулятор 25.
Оконечное оборудование цифрового ствола 11 является устройством сопряжения, так как оно служит для согласования ЦСП с приемопередающим радиорелейным оборудованием. Передающая часть содержит регенераторы 12, 16, преобразователи кодов 13,17, скремблеры 14,18 и суммирующее устройство 15. В состав приемной части оконечного оборудования входят дескремблеры 21, 24, преобразователи кода 20, 23 и регенераторы 19, 22. Регенераторы служат для восстановления формы, длительности и амплитуды каждого из символов ЛЦС. При этом регенераторы 12,16 используются для исправления искажений, вносимых соединительными линиями. Такое же назначение регенератора 10 в ЦСП. Регенераторы 19, 22 исправляют искажения, возникающие при передаче сигналов по РРЛ.
В устройствах 13, 17 ЛЦС преобразуется к виду, удобному для передачи по радиотракту. Чаще всего это преобразование заключается в замене линейного квазитроичного сигнала однополярным цифровым сигналом, что позволяет выделять сигнал тактовой синхронизации с помощью узкополосного ПФ. В отличие от однополярного цифрового сигнала квазитроичный ЛЦС не дает возможности выделения сигнала тактовой синхронизации, так как в его спектре отсутствует дискретная составляющая с частотой ƒт.
В некоторых случаях по цифровым РРЛ может передаваться длинная серия "0". При этом в двоичном цифровом сигнале появляются постоянная и низкочастотная составляющая, а плотность энергии на тактовой частоте уменьшается. Из такого цифрового сигнала на приеме трудно выделить колебания тактовой частоты, необходимые для нормальной работы регенераторов и других устройств. В результате могут наблюдаться срывы систем тактовой синхронизации по всей РРЛ. Передача таких цифровых сигналов по РРЛ нежелательна еще и потому, что ухудшает условие электромагнитной совместимости. Действительно, при передаче длинной серии "0" энергия сигнала на выходе передатчика оказывается сосредоточенной в более узкой полосе, чем при передаче последовательности символов "0" и " 1". Вследствие чего при работе нескольких РРЛ в общей полосе частот возрастают помехи другим станциям от этого передатчика. Поэтому двоичный цифровой сигнал до поступления на модулятор подвергается специальному преобразованию – скремблированию, в результате которого последовательности нулей и единиц придается квазислучайный характер. Скремблирование выполняется путем сложения по модулю 2 входного цифрового сигнала с псевдослучайной последовательностью (сумма по модулю 2 двух одинаковых символов дает символ 0, т.е. 0 + 0= = 0 и 1 + 1 = 0, но 0 + 1 = 1).
Двоичные цифровые сигналы с выходов скремблеров 14, 18 поступают на сумматор 15, представляющий собой преобразователь кода, в котором каждому возможному сочетанию полярностей и импульсов входных двоичных цифровых сигналов ставится в соответствие определенный выходной уровень в зависимости от принятого кода. Сформированный таким образом многоуровневый сигнал используется для модуляции.
Разделение принятого многоуровневого сигнала на отдельные двоичные цифровые сигналы производится в демодуляторе 25. Дескремблеры 21, 24 выполняют преобразование цифрового сигнала, обратное скремблированию, т.е. восстанавливают сигналы.
На рис. 11.9 рассмотрена схема цифрового ствола РРЛ, где сначала отдельные двоичные цифровые сигналы объединяются в многоуровневый, которым осуществляется манипуляция. Наряду с этим существуют схемы, где сначала производится манипуляция двоичными цифровыми сигналами нескольких несущих промежуточных частот или СВЧ, а затем эти манипулированные сигналы объединяются. Если же число передаваемых ЛЦС велико, то могут использоваться обе ступени объединения.