Сегодня мы рассмотрим: Настоящие ценители музыки знают, что для качественного...
Тропосферной радиосвязью называет прямую радиосвязь на УКВ, осуществляемую в условиях отсутствия "прямой видимости" между антеннами путем использования дальнего тропосферного распространения ультракоротких волн (ДТР УКВ).
как и в других видах радиосвязи, оно осуществляется с помощью электромагнитных волн, но обязательно требует воздушной среды. В PPJI прямой видимости воздушная среда приносит лишь вред, снижая устойчивость работы линии.
Реально величины - угол рассеяния, угол встречи, угол направленности антенн и геоцентрический угол не превышают 3 ... 5Радиоволны, излучаемые антенной, передатчика А пронизывают тропосферу, на пути встречая локальные неоднородности, отражаются от них в разные стороны, в том числе и в направлении приемной антенны Б (причем очень малая часть). Значительная часть теряется в мировом пространстве. Для повышения эффективности улавливания рассеянной энергии приемная антенна по аналогии с передающей имеет узкую диаграмму направленности и сориентирована практически по линии горизонта в сторону передающей станции А так, что ее диаграмма направленности пересекается с диаграммой направленности передающей антенны непосредственно над уровнем пересечения касательных к земной сфере в точках А и Б. В пересечении телесных углов диаграмм направленности передающей и приемной антенн образуется переизлучаюший объем Q (на рис. 1 в разрезе фигура a, b, c, d).Величина является высотой переизлучающего объема
Тропосферная связь имеет ряд особенностей обусловленных непосредственно явлением ДТР УКВ
а) Эффективность рассеяния и отражения энергии УКВ от неоднородностей тропосферы очень низка, а поэтому потери на участке распространения УКВ очень велики и растут с увеличением расстояния R и укорочением длины волны. К примеру, при расстоянии R = 500 км и длине волны = 1,5 м дополнительные потери по сравнению с потерями в свободном пространстве составляют около 80 дБ, т.е. на тропосферной линии протяженностью 500 км потери практически такие же, что и на линии космической связи протяженностью 5 млн.км.
б) На уровень сигнала при ДТР УКВ оказывает влияние рельеф местности, простирающийся на некотором расстоянии перед антеннами в направлении на корреспондента. Находящиеся здесь высоты, лес, крупные строения могут оказывать вредное экранирующее действие.
в) На устойчивость тропосферной радиосвязи существенно влияют метеорологические условия и, следовательно, климатические особенности района, по которому проходит трасса.
г) Антенны при ДТР УКВ не могут полностью реализовать свои способности по усилению сигнала по сравнению с излучением в свободное пространство. Следовательно, для тропосферной связи характерно такое явление, как "потери усиления антенны", что существенно снижает эффективность антенных устройств, а это требует дополнительного повышения мощности передатчиков и чувствительность приемников или повышения коэффициента усиления самих антенн,
д) Сигнал ДТР УКВ не стабилен во времени. Средний уровень сигнала испытывает сезонные (а летом и суточные) колебания, причем уровень сигнала зимой ниже, чем летом.
е) Особенностью тропосферной радиосвязи является многолучевая структура сигнала ДТР УКВ, для которой характерна существенная неравномерность запаздывания отдельных компонентов, переизлученных неоднородностями объема (рис. 1), что приводит к сильному искажению амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик среды распространения радиосигнала системы тропосферной связи. В результате этого резко сужается полоса пропускания всей системы, искажаются сигналы, возрастают шумы нелинейных переходов между каналами.
ЗАНЯТИЕ № 6: «ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТРОПОСФЕРНОЙ СВЯЗИ»
1. Учебные и воспитательные цели:
Изучить основы тропосферной связи;
Дать понятие о методах разнесенного приема (передачи) сигналов.
2. Вид занятия и метод проведения: лекция.
3. Место проведения занятия : класс ВТП.
4. План занятия и расчет времени:
I. Вводная часть - 15 мин.
II. Основная часть - 70 мин.
Введение - 5 мин.
Общая характеристика тропосферной связи - 20 мин.
Механизм и особенности дальнего тропосферного рассеяния УКВ - 20 мин.
Методы разнесенного приема (передачи) сигналов - 25 мин.
III. Заключительная часть - 5 мин.
5. Литература:
Военные системы радиорелейной и тропосферной связи, Е.А.Волков,
В. Е. Куликов и др., ВАС, 1982 г., стр. 195-224.
6. Технические средства обучения:
Схемы, плакаты, слайды;
Компьютер, видеопроектор.
Введение. - 5мин.
Тропосферная связь основана на использовании физического явления дальнего тропосферного распространения ультракоротких волн (ДТР УКВ), открытого в конце 40-х годов. Экспериментально было обнаружено, что УКВ рассеиваются и отражаются диэлектрическими неоднородностями воздушных масс тропосферы, распространяясь далеко за пределы радиовидимости, определяемой формулой:
R КМ ≈ 4,12 (√h 1 [ M ] + √ h 2 [ M ])
Несмотря на то, что уровень электрического поля, возникающего вследствие ДТР УКВ на расстояниях более 90-100 км, значительно ниже (на 65-85 дб) уровня поля при наличии прямой видимости, он, тем не менее, немного выше уровня поля, обусловленного дифракцией волн, и как оказалось, достаточен для обеспечения прямой радио-связи с использованием УКВ на расстоянии сотен километров. Однако при этом оказывается необходимым увеличивать мощность радиопередающих устройств и улучшать энергетические параметры аппаратуры по сравнению с аппаратурой, используемой для обычной радиорелейной связи.
1. Общая характеристика тропосферной связи . - 20 мин.
Принцип тропосферной связи
Принцип тропосферной связи сходен с принципом радиорелейной связи (рис. 5.1) и во многом характеризуется теми же особенностями.
рис.6.1 Принцип тропосферной связи.
Но в то же время рассматриваемый принцип отличается присущим только ему важным признаком, заключающимся в применении на интервалах тропосферных линий (TPЛ) метода тропосферной радиосвязи, при котором используется явление ДТР УКВ, благодаря чему увеличиваются протяженности интервалов ТРЛ в 4-6 раз по сравнению с интервалами РРЛ прямой видимости.
Вследствие сходства с радиорелейной связью тропосферную связь часто называют тропосферной радиорелейной связью. Метод тропосферной радиосвязи своеобразен в том смысле, что являясь способом радиосвязи, он реализуется только вприсутствии воздушной среды, неоднородной по своим диэлектрическим свойствам. Этому условию удовлетворяет тропосфера земли, высоту слоя которой над уровнем моря, принято ограничивать значением h Т . Суть тропосферной радиосвязи видна из рис. 6.2.:
Падающая
Рассеяная волна
рис.6.2. Принцип дальнего тропосферного распространения УКВ, лежащий в основе тропосферной радиосвязи.
Направленный поток энергии УКВ, посылаемый передающей антенной станции А, так называемая падающая волна, пронизывает толщу тропосферы и в виде проходящей волны уходит в открытое пространство. Неоднородности воздушных масс, являющиеся одновременно неоднородностями диэлектрической проницаемости среда, рассеивают под небольшими углами к направлению падающей волны некоторую весьма небольшую часть энергии волн. Часть рассеянной энергии при условии, что она оказывается направленной в сторону приемной антенны станции Б, используется для обеспечения связи между станциями А и Б.
Благодаря большой протяженности интервалов тропосферные линии могут развертываться в труднодоступной местности со слабо развитой сетью коммуникаций, с обширными водными преградами, лесными и горными массивами и т. п. Широкое распространение получили одноинтервальные TPЛ, обеспечивающие прямые связи на расстояния сотен километров.
Возможность организации прямых связей без «мертвых» зон в пределах от единиц до сотен километров с помощью подвижных тропосферных станций (ТРС), а также относительно быстрое развертывание с помощью этих станций тропосферных линий, состоящих из ряда интервалов явились причиной быстрого развития военных подвижных тропосферных средств связи.
В настоящее время с помощью ТРС осуществляется надежное управление до КП дивизий включительно.
1.2. Предельная дальность тропосферной связи.
Предельная дальность тропосферной связи определяется
рис.6.3. Пояснение предельной дальности тропосферной радиосвязи на одном интервале.
На рисунке поверхность земли предполагается гладкой, и из электрических центров антенн станций А и Б к ее поверхности проведены касательные, лежащее в общей вертикальной плоскости. Точка пересечения касательных, находящаяся на высоте h Q , определяет нижнею границу слоя тропосферы, «видимого» одновременно из точек электрических центров антенн обеих станций. Верхняя граница слоя определяется верхней границей всей толщи тропосферы h . Таким образом, в принципе тропосферная радиосвязь возможна, пока существует объем рассеяния тропосферы, отмеченный на рис. 6.3 заштрихованной фигурой, т.е. когда h 0
Из рисунка видно, что протяженность интервала R, где расстояние R 2 =R-R 1 . Величины R 1 и R 2 могут быть получены на основании соотношений, приведенных в приложении 1. Легко показать, что:
R 1 ≈√2а Э 2√h 0 (6.1)
R 1 ≈ 4.12-2√h 0 [m] (6.2)
R 2 ≈ 4.12(√h А1 +√h А2)[m] (6.3)
R ≈ 4.12 (2√h 0 [m]+√h А1 [m]+√h А2 ) (6.4)
h 0 ≈ R 1 /8a э (6.5)
где а э - эквивалентный радиус Земли, а э = 8500 км .
При низко расположенных антеннах R≈ R 1
, в этом случае теоретический предел дальности связи определяется формулой (6.2) путем подстановки в нее значения h 0 = h Т
что дает величину R ПРЕД ≈1000км
. На практике связь при h 0 = h Т
реализовать затруднительно, поскольку объем рассеяния фактически уменьшается до нуля (для принятого значения h Т
,). Поэтому дальности порядка 1000 км. (действительно близкие к предельным) на практике достигаются при значениях h 0
Отметим, что предельная дальность при тропосферной прямой радиосвязи достигается при больших экономических затратах и только на уникальных стационарных линиях, где применяются особо мощные передатчики (мощностью в десятки киловатт), высоконаправленные дорогостоящие антенны с весьма большими коэффициентами усиления и, соответственно, размерами, сверхчувствительные радиоприёмные устройства и т. д. Обычно ограничиваются дальностями на интервалах не более 500км в основном 200-300 км. На подвижных военных ТРЛ интервалы, как правило, не превышают 120-200 км., иногда по соображениям организации связи применяются и более короткие интервалы.
Ж) Замирание сигнала.
Замираниями называются непрерывные колебания уровня принимаемого сигнала. Глубина замирания определяется отклонением мгновенных значений уровня сигнала от среднего уровня. Оно может достигать 20 дБ, а иногда и 30 дБ. Различают быстрые замирания с периодам от долей секунд до нескольких минут и медленные замирания с периодом больше нескольких минут. Под медленными замираниями подразумевают, креме того, флуктуации средних за 5 или 10 минут, а также среднечасовых значений сигнала. Опыты показали, что частота замираний изменяется, примерно обратно пропорционально длине волн. Частота замираний имеет суточную закономерность: днем, в часы полудня, она наибольшая. Предполагают, что это связано с дневным метеорологическим циклом. Частота замираний зависит не только от величины рабочей волны и времени суток, но и от длины трассы. На длинных трассах частота замираний больше, чем на более коротких. Быстрые замирания появляются в результате сложения в точке приёма многих компонентов поля, приходящих от различных неоднородностей с разными амплитудами и фазами. Медленные замирания возникают в основном за счет изменения числа интенсивности переизлучаюших неоднородностей и за счет изменения средних условий рефракции (искривление траектории) радиоволн. Наличие быстрых и глубоких замираний приводит к необходимости принятия специальных мер по повышению устойчивости связи на тропосферных радиорелейных линиях. Для борьбы с быстрыми замираниями применяют различные способы разнесённого приёма (главным образом, разнесение антенн в пространстве и разнесение несущих частот с последующим сложением сигналов по низкой частоте). В частности, используют счетверенный прием, в котором прием ведется на две антенны на одной частоте. При этом каждая антенна принимает два сигнала взаимоперпендикулярной поляризации. Взаимная развязка двух сигналов обеспечиваемая за счет использования сигналов горизонтальной и вертикальной поляризации, а также разнесение антенн в пространстве обеспечивает прием четырёх некоррелированных (статистически независимых) сигналов. В тропосферных радиорелейных линиях связи применяют, главным образом, разнесение антенн в направлении, перпендикулярном направлению трассы. Для статистической независимости сигналов разнесения антенн должно выбираться не менее (70-100) А.
ТЕМА № 1: «ОСНОВЫ РАДИОРЕЛЕЙНОЙ И ТРОПОСФЕРНОЙ СВЯЗИ»
Устаревшие системы тропосферной радиорелейной связи уже потеряли свою актуальность. Множество развернутых ТРРЛ, которые активно сооружались в 70-х годах прошлого столетия, либо покинуты, либо демонтированы. Плаченое состояние грандиозной по своим масштабам ТРРЛ «Север», а также заброшенных объектов Японии, США и других стран, которые демонстрировали интерес к данной технологии, говорят сами за себя.
К слову, если большинство американских РРЛ успешно демонтировано и использовано в смежных областях или сдано в металлопрокат, то в РФ дела обстоят иначе – сооружения просто оставлены на произвол судьбы, без какого-либо присмотра. Это обусловлено тем, что конструкционные решения, которые были актуальны в 70-х годах, уже не являются таковыми.
Существенную конкуренцию тропосферной связи составила спутниковая, но, несмотря на это, учеными все еще ведутся разработки по улучшению средств передачи и приема. Основная проблема обеспечения тропосферной связи лежит в громоздкости аппаратуры и дороговизне обеспечения работоспособности. При этом сигнал нельзя назвать быстрым, по сравнению с той же спутниковой связью.
Основная задача дальнейшего развития тропосферной радиорелейной связи лежит в поиске новых технологий. Портативные сверхточные инструменты, при дальности передачи сигнала 250-1000 км, без прямой видимости, которые обладали бы высокой скоростью развертывания и низким энергопотреблением, однозначно, имели бы успех.
Сегодня, одним из самых интересных разработчиков в сфере тропосферной связи, является американская компания Comtech Systems Inc., которая ведет активную работу для перехода радиорелейной связи на новый уровень. Компанией были презентованы устройства, которые уже на несколько шагов опережают технологии, использованные в свое время для воздвижения ТРРЛ «Север». Кроме того, разработаны «плавучие» платформы, которые могут обеспечить скорость передачи цифровых данных на уровне 20 Мб/сек.
Также ФГУП МНИРТИ ведет работу в данном направлении. Актуальность тропосферной связи состоит в том, что ее можно оперативно и легко наращивать, размещать средства передачи данных в местах со сложными климатическими условиями и малой проходимостью. В отличие от спутниковой связи, которая в условиях военных действий может быть повреждена противников, тропосферная радиорелейная связь является более защищенной.
Кроме того, последние разработки наших соотечественников показали, что использование тропосферной связи может быть более выгодным, нежели спутниковой, если речь идет о сроке более 3х лет и современном цифровом оборудовании. При этом скорость, которой позволяет добиться применение новейшей разработки ФГУП МНИРТИ составляет 2 Мбит/с, а масса оборудования не превышает 80 кг. В данном случае тропосферная связь приобретает «второе дыхание», так как такие характеристики позволяют использовать оборудования для оперативного развертывания линий связи в полевых условиях.
Ваш комментарий
Станция явилась заменой тропосферной станции Р-412А ("Торф") и по ТТХ значительно превосходит ее (увеличенная дальность связи, цифровые режимы работы на скорости до 480 кбит/с, одновременная работа на два направления, обеспечение помехозащищенной связи, на порядок увеличенная достоверность принимаемой информации, повышенная надежность, меньшая потребляемая мощность, улучшенные условия обитания).Станция предназначена для организации тропосферной связи в оперативно-тактическом и тактическом звеньях управления.Для повышения надежности станции предусмотрено резервирование следующих основных устройств: входных устройств приемников, модемов, возбудителей и передатчиков.Станция оснащена системой автопоиска для автоматического вхождения в связь с корреспондентом.Варианты использования станции:
строительство одноинтервальных направлений связи
строительство тропосферных линий связи протяженностью до 450 км. ...
Станция тропосферной связи Р-423-1 является мобильной радиостанцией, разработанной для обеспечения радиосвязи. Станция Р-423-1 может использоваться для приема/передачи цифровой информации, которая поступает в мультиплексную систему "Импульс".Состав радиостанции Р-423-1:
- транспортное средство 13Д для установки;- транспортное средство связи и технического обслуживания электростанции;- мультиплексная система "Импульс", которая не является частью станции, используется для работы в составе цифрового оборудования.
Базовое шасси:
- для 13Д и электростанции - автомобиль "КаМАЗ-4310";- для средств связи и технического обслуживания - автомобиль "УРАЛ 375Д". ...
Предназначена для осуществления прямых связей на расстояния не менее 150 км и для строительства тропосферных радиорелейных линий связи протяженностью 500-560 км при трех ретрансляциях.Станция Р-412 работает в сантиметровом диапазоне волн.
Сетка частот возбудителя - гетеродина, формирующего частоты излучения и первую гетеродинную частоту приемника, дискретна с шагом в 20 кГц. В первом поддиапазоне формируется 5850 рабочих волн связи, а во втором 6000 волн.В станции обеспечивается работа с фиксированным (192 МГц) и переменным (>192 МГц) разнесением частот приема и передачи. Основным видом работы является работа с фиксированным разносом частот в 192 МГц. При воздействии преднамеренных помех от соседних станций допускается работа с переменным разносом величиной >192 МГц. Мощность излучателя передающего устройства на любой из волн связи в каждой антенне не менее:
- при работе одним передатчиком в режиме деления 200 Вт;
- при работе двумя передатчиками 400 Вт. ...
Тропосферная радиосвязь
дальняя радиосвязь, основанная на использовании явления переизлучения электромагнитной энергии в электрически неоднородной тропосфере (См. Тропосфера) при распространении в ней радиоволн; осуществляется в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн (см. Распространение радиоволн). Электрическая неоднородность тропосферы (неоднородность её диэлектрической проницаемости (См. Диэлектрическая проницаемость) ε) обусловлена случайными локальными изменениями температуры, давления и влажности воздуха, а также регулярным уменьшением этих величин с увеличением высоты. Переизлучение энергии происходит в области пересечения диаграмм направленности передающей и приёмной антенн (См. Антенна) (см. рис. 10
). Расстояние между пунктами передачи и приёма может достигать 1000 км
. Однако на практике обычно сооружают линии радиорелейной связи (См. Радиорелейная связь), в которых Т. р. используют во всех звеньях линии (см. рис.
) или только в некоторых из них. Протяжённость таких линий достигает несколько тыс. км
. Из-за малой интенсивности тропосферных неоднородностей (малых перепадов ε) средняя мощность сигнала при Т. р. очень низка и уменьшается с расстоянием R
пропорционально 1/R n , где n
= 10-12. Постоянно происходят случайные изменения уровня радиосигнала (его Замирания), вызванные пространственными и временными изменениями ε. Поэтому при Т. р. необходимо использовать передатчики большой мощности (1-50 квт), высокочувствительные приёмники, антенны больших размеров (до 40×40 м
2), а также применять специальные методы передачи, позволяющие ослабить влияние замираний сигнала: передачу и приём одного и того же сообщения на нескольких несущих частотах (См. Несущая частота); приём на пространственно разнесённые антенны. Энергетические параметры современного приемопередающего оборудования позволяют создавать до 120-240 телефонных каналов (см. Многоканальная связь) в одном высокочастотном стволе при R
= 150-250 км
и до 12 каналов при R
= 800-1000 км
. Передача телевизионных сигналов возможна лишь при R км, причём из-за прихода в пункт приёма множества волн с различным временем запаздывания качество передачи оказывается невысоким. Линии Т. р. обычно сооружают в малонаселённых труднодоступных районах, где их строительство и эксплуатация экономически и технически оправданы. Лит.:
Дальняя тропосферная радиосвязь, М., 1968; Давыденко Ю. И., Дальняя тропосферная связь, М., 1968. А. И. Калинин.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Смотреть что такое "Тропосферная радиосвязь" в других словарях:
тропосферная радиосвязь - Радиосвязь, использующая рассеяние и отражение радиоволн в нижней области тропосферы. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь …
Радиосвязь, при которой используется переизлучение деци и сантиметровых радиоволн электрически неоднородной тропосферой. Обычно применяется в отдельных звеньях линий радиорелейной связи, в основном для передачи телефонных телеграфных сообщений.… … Большой Энциклопедический словарь
Радиосвязь, при которой используется переизлучение деци и сантиметровых радиоволн электрически неоднородной тропосферой. Обычно применяется в отдельных звеньях линий радиорелейной связи, в основном для передачи телефонных и телеграфных сообщений … Энциклопедический словарь
Радиосвязь, при к рой используется переизлучение деци и сантиметровых радиоволн электрически неоднородной тропосферой. Обычно применяется в отд. звеньях линий радиорелейной связи, в осн. для передачи телеф. и телегр. сообщений. Дальность Т. р. до …
Тропосферная радиосвязь - 1. Радиосвязь, использующая рассеяние и отражение радиоволн в нижней области тропосферы Употребляется в документе: ГОСТ 24375 80 … Телекоммуникационный словарь
Тропосферная радиосвязь - разновидность дальней радиосвязи, использующая переизлучение ультракоротких радиоволн электрически неоднородными слоями тропосферы. Дальность Т.р.с. 90 1000 километров. Используется для связи с подчиненными пограничными соединениями, частями и… … Пограничный словарь - обмен информацией с помощью радиоволн. Система Р. имеет: на передающей стороне радиопередающее устройство. содержащее радиопередатчик и передающую антенну; на приёмной стороне радиоприёмное устройство, содержащее приёмную антенну и радиоприёмник … Большой энциклопедический политехнический словарь
тропосферная радиоволна - тропосферная волна Радиоволна, распространяющаяся между точками на (или) вблизи земной поверхности по траекториям, лежащим целиком в тропосфере. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины распространение радиоволн Синонимы… … Справочник технического переводчика
