Свойства радиоволн разных диапазонов

Использование радиоволн разных диапазонов в тех или иных областях определяется их свойствами, которые кратко рассматриваются ниже.

Километровые волны:

• Диапазон длин волн (частот): более 1 000 м (менее 300 кГц).

• Недостаток: плохая излучательная способность антенн (низкий к.п.д. антенны).

• Используются для создания систем устойчивого радиовещания и
связи на большие расстояния, для связи под водой, куда не проникают
волны более высоких частот.

Гектометровые волны:

• Диапазон длин волн (частот): 1000 - 100 м (300 - 3000 кГц).

• Имеет место эффект замирания поля (фединг) из-за:

■ изменения плотности ионосферы;

■ взаимодействия "пространственных" и "земного" лучей, пришедших в одну точку (рис.2.48).

• Используется для радиовещания и связи на флоте и в авиации.

На волне X = 600 м передавался международный сигнал бедствия "SOS".

Декаметровые волны:

• Диапазон длин волн (частот): 100-10м (3-30 МГц).

• Явление дифракции несущественно из-за резкого возрастания потерь энергии при отражении от Земли (рис.2.49).

• Поле в точке приема создается в основном за счет преломления волн в ионизированном слое атмосферы (пунктирная линия на рис.2.49).

• Имеет место замирание поля и пропадание связи из-за преломле­ния волн в ионосфере и взаимодействия лучей (рис.2.48 и рис.2.49).

• На создание поля влияют солнечные вспышки, рассеяние волн на мелких неоднородностях ионосферы, "расщепление" (разделение) лучей из-за наличия магнитного поля Земли.

• Применяются при создании протяженных (магистральных) линий радиосвязи и для любительской связи.

Метровые волны:

• Диапазон длин волн (частот): 10 - 1 м (30 - 300 МГц).

• Практически отсутствует явление дифракции.

• Имеет место явление рефракции волн в атмосфере, когда волны распространяются не по прямым линиям, а по дугам.

• На волнах короче 4 м начинает существенно сказываться явление рассеяния радиоволн на малых неоднородностях атмосферы и ионосферы, в результате чего поле оказывается очень слабым, но по-прежнему устойчивым.

• При повышении мощностей передатчиков до нескольких киловатт можно осуществлять радиосвязь на расстояния до нескольких тысяч километров.

Дециметровые волны:

• Диапазон длин волн (частот): 1 - 0,1 м (300 - 3000 МГц).

• Ионосфера для дециметровых волн полностью прозрачна - поле ею не преломляется, поэтому возможна связь с космическими объектами.

• Энергия поля значительно уменьшается из-за поглощения в каплях дождя, тумана, в молекулах кислорода и других газов.

Сантиметровые волны:

• Диапазон длин волн (частот): 0,1 - 0,01 м (3 - 30 ГГц).

• Распространяются практически только в пределах прямой видимости.

• Используются специальные остронаправленные антенны: параболические, рупорные и др.

• Для волн короче 1,5 см начинают проявляться процессы молекулярного поглощения электромагнитного поля.

Миллиметровые и субмиллиметровые волны:

• Диапазоны длин волн (частот): 0,01 - 0,001 м (30 - 300 ГГц) -миллиметровые волны и менее 0,001 м (более 300 ГГц) - волны субмиллиметровые.

• Ослабление поля из-за поглощения в тумане и дожде возрастает до 30-100 дБ/км.

• В настоящее время диапазон волн, используемых в беспроводной связи, простирается до:

■ инфракрасных: 100-0,75 мкм (3-400 ТГц);

■ видимых, генерируемых лазерами: 0,75-0,4 мкм (400-750 ТГц).

• Поглощение в тумане и дожде инфрокрасных и видимых волн
может достигать сотен дБ/км, что означает их практическую
неприменимость в открытом пространстве - их использование
целесообразно в закрытых системах: волноводах и световодах.

Метровые и дециметровыеволны используются в телевидении, радиовещании, для местной связи и навигации на аэродромах, для связи с подвижными объектами в городах.

На сантиметровыхволнах работают: радиорелейные линии, радиолокационные системы, системы связи с космическими объектами.

При построении компьютерных сетей используются высокочастотные радиоволны, начиная с дециметрового диапазона частот: сантиметровые и миллиметровые.

Наземная радиосвязь

К техническим средствамназемной радиосвязи относятся:

• радиостанции KB- и УКВ-диапазонов;

• терминальные сетевые контроллеры -радиомодемы. Радиомодем (РМ) предназначен для управления обмена данными по

радиоканалу и включается между ЭВМ и радиостанцией (PC) (рис.2.50). РМ обычно предоставляет следующие возможности:

• выбор скорости передачи;

• установка адреса получателя;

• регулировка чувствительности, предотвращающая прием
фонового сигнала в отсутствие информативного.

Для предотвращения приема фонового сигнала в отсутствие информативного в радиомодем встраивается регулятор чувствительности, который задает пороговое значение входного сигнала, при котором радиомодем включается на прием.

Чувствительность - пороговое значение входного сигнала, при котором РМ включается на прием.

Конструктивно РМ и PC обычно выполняются в виде одного устройства.

Достоинстваиспользования наземной радиосвязи:

• сравнительно невысокая стоимость передачи данных, поскольку, несмотря на значительные начальные вложения по сравнению с телефонной связью, арендная плата за один радиоканал значительно ниже арендной платы за выделенный телефонный канал;

• возможность работы на одном радиоканале нескольких абонентов;

• возможность организации мобильной связи.

Типичным примером беспроводной наземной радиосвязи может служить беспроводная телефония, получившая название сотовой связи, обеспечивающая передачу не только речи, но и других типов данных, включая мультимедийные, а также выход в Интернет и другие телекоммуникационные сети.

В последнее десятилетие всё более широкое распространение получают беспроводные локальные вычислительные сети, реализуемые в рамках наземной радиосвязи. Отличительными особенностями таких сетей (по сравнению с «традиционной» наземной радиосвязью) являются:

• используемые диапазоны частот 1 и более ГГц;

• сравнительно небольшой территориальный охват (до нескольких сотен метров);

• специальные методы кодирования передаваемых данных.

Радиорелейные линии связи

Радиорелейные линии связи (РРЛС) представляют собой цепочку приемно-передающих станций, антенны которых отстоят друг от друга на расстоянии прямой видимости. РРЛС использует принцип ретрансляции, когда каждая станция, входящая в РРЛС, принимает, усиливает и излучает сигнал в направлении соседней станции (рис.2.51).

Полагая, что Земля - шар, расстояние г между двумя находящимися на прямой видимости антеннами в случае гладкой поверхности Земли (равнина без леса или водная поверхность) определяется из условия (см. рис.2.51):

где h1,h₂- высота установки соответственно передающей и приемной антенн соседних станций; R - радиус земного шара.

Для передачи сигналов по РРЛС применяются остронаправленные антенны с большим коэффициентом усиления 30-40 дБ (10³ - 10⁴ раз по мощности), что позволяет применять передатчики небольшой мощности (не более 10-20 Вт).

Для работы РРЛС выделяются частоты в области от 1 до 30 ГГц.

Достоинства этих диапазонов:

1) высокая пропускная способность;

2) высокая помехоустойчивость и надежность.

Для увеличения пропускной способности РРЛС на каждой станции обычно устанавливается несколько комплектов приемно-передающей аппаратуры, подключаемых к одной общей антенне и использующих разные несущие (рабочие) частоты. Цепочка станций с одним комплектом однотипной высокочастотной приемно-передающей аппаратуры, установленной на каждой станции (без модуляторов и демодуляторов), образуют так называемый высокочастотный (ВЧ) ствол РРЛС или радиоствол.

Спутниковые системы связи

В общем случае, под спутниковой связью понимают связь между

земными станциями (ЗС) через космические станции (КС), представляющие собой пассивные искусственные спутники Земли (ИСЗ), реализующие функции ретранслятора.

Организационно-техническая совокупность ЗС связи различного базирования, КС (спутники-ретрансляторы) и автоматизированной системы управления образуют спутниковую систему связи (ССС).

Спутники могут обеспечивать прямые каналы между двумя точками в сетях связи, разделяя пропускную способность канала посредством частотного или временного уплотнения. Однако более эффективным является способ организации, при котором каждому пользователю для передачи данных предоставляется вся полоса пропускания. При этом на одной частоте f1 формируется канал от земных станций к принимающей спутниковой станции, а на другой частоте - широковещательный

канал к земным станциям от спутника, который ретранслирует пакеты, используя также всю полосу пропускания. Эти пакеты принимаются всеми земными станциями, находящимися в радиусе действия антенны спутника. Анализируя адрес, содержащийся в заголовке пакета, земная станция принимает те пакеты, которые предназначены непосредственно ей, и игнорирует остальные.

На рис.2.52 показан принцип реализации спутниковой связи. Земная станция 3C1 передаёт пакет космической станции KС1 на частоте f1 , которая ретранслирует полученные данные на частоте Все станции (ЗС1, ЗС₂, ЗС₃), находящиеся в зоне видимости КС1 включая станцию отправитель ЗС1 получают передаваемый пакет, то есть передача от KС1 к земным станциям реализуется по схеме «точка-многоточка». Земная станция, адрес которой указан в передаваемом пакете как адрес назначения, заносит этот пакет в буфер. Остальные ЗС игнорируют этот пакет.

Для передачи данных станции ЗС4, находящейся вне зоны видимости КС1, может использоваться ещё один спутник КС2, который на частоте ретранслирует пакет, поступивший от KС1.

Описанный принцип

работы имеет много общего с
наземными радиосистемами.
Самое большое различие между
спутниковымии наземными
радиосистемами состоит во
времени распространения

передаваемых сигналов. При нахождении геостационарного

спутника на высоте около 36 000 км общее время распространения сигнала (к спутнику и обратно) составляет от 240 мс до 270 мс в зависимости от того, находится ли спутник в зените или вблизи горизонта, а с учетом мультиплексирования, коммутации и задержек обработки сигнала общая задержка может составлять до 400 мс. Благодаря высокой скорости передачи пакетов земная станция может успеть передать большое число пакетов, прежде чем первый из пакетов возвратится на Землю. Поэтому в спутниковых системах неприемлемы методы предотвращения столкновений пакетов с помощью контроля несущей, которые используются в наземных радиосистемах.

В спутниковой системе не нужен механизм подтверждения правильности принятых данных с помощью квитанций, поскольку все земные станции принимают пакеты от КС (в том числе и станция-источник ЗС1 на рис.2.52). Если станция-источник принимает свой пакет в том же виде, в каком он был передан космической станции, то это с высокой степенью вероятности свидетельствует о том, что пакет правильно принят станцией назначения. В то же время, правильный прием пакета станцией- источником показывает, что столкновения пакетов в канале коллективного доступа не произошло. Конечно, ошибка может возникнуть в самой станции назначения. В этом случае она может запросить повторную передачу пакета.

Спутники-ретрансляторы могут быть пассивными и активными (рис.2.53). Все современные спутники-ретрансляторы являются активными,которые в отличие от пассивных,представляющих собой простой отражатель радиосигнала, оборудованы аппаратурой для приема, обработки, усиления и ретрансляции сигнала.

Активные спутники могут быть нерегенеративными и регенеративными (рис.2.53).

Нерегенеративныйспутник, приняв сигнал от одной земной станции, переносит его на другую частоту, усиливает и передает другой земной станции.

Регенеративныйспутник производит демодуляцию принятого сигнала и заново модулирует его. Благодаря этому исправление ошибок производится дважды: на спутнике и на принимающей земной станции.

Недостаток этого метода -сложность и, следовательно, более высокая стоимость, а также увеличенная задержка сигнала.

Один и тот же спутник связи может использоваться несколькими системами связи, имеющими свои комплексы ЗС.

Основные достоинства ССС:

• высокая пропускная способность;

• возможность перекрытия больших расстояний:

• возможность обеспечения связью труднодоступных районов;

• независимость стоимости и качества спутниковых каналов от их протяженности.

---

⇐ Предыдущая33343536373839404142434445464748Следующая ⇒

---

Просмотров 2960

Эта страница нарушает авторские права

---