اصول سازماندهی سیستم های انتقال رادیویی. بلوک دیاگرام ارتباط رادیویی و شبکه رادیویی

ارتباط رادیویی بین دو ایستگاه رادیویی سازماندهی شده است: ایستگاه فرستنده و ایستگاه گیرنده (شکل B.1). سیگنال‌های الکتریکی اولیه از طریق خطوط اتصال به ورودی‌های α، β دستگاه A1 تغذیه می‌شوند که برای ترکیب سیگنال‌های الکتریکی اولیه در یک سیگنال گروهی (GS) طراحی شده‌اند. این HS وارد فرستنده رادیویی می شود.

فرستنده رادیویی (RP) وسیله ای برای تولید سیگنال فرکانس رادیویی است که باید منتشر شود. سیگنال باند پایه ورودی فرکانس حامل فرستنده رادیویی را تعدیل می کند. در خروجی RP، یک سیگنال فرکانس رادیویی تشکیل می شود که وارد آنتن فرستنده WA1 می شود. آنتن فرستنده (دریافت کننده). دستگاهی است که برای انتشار (دریافت) امواج رادیویی طراحی شده است. بنابراین امواج رادیویی بین آنتن های فرستنده WA1 و گیرنده WA2 منتشر می شوند. امواج رادیویی ارتعاشات الکترومغناطیسی با فرکانس تا 3 · 10 12 هرتز نامیده می شوند که در محیطی بدون خطوط راهنمای مصنوعی منتشر می شوند. آنتن WA2 موج رادیویی دریافتی را به سیگنال فرکانس رادیویی تبدیل می کند که وارد گیرنده رادیویی RPR می شود.

گیرنده رادیوییبه وسیله ای برای جداسازی سیگنال ارسالی از سیگنال فرکانس رادیویی دریافتی اشاره دارد. سیگنال گروه HS اختصاص داده شده به دستگاه A2 داده می شود که آن را به تقسیم می کند. سیگنال های الکتریکی اولیه به طوری که هر یک از این سیگنال ها به گیرنده خود می رود. در A1 و A2، ترکیب و جداسازی سیگنال های الکتریکی اولیه می تواند بر اساس تقسیم فرکانس مالتی پلکس (FDM) یا تقسیم زمانی (TDM) باشد.

زیر رله رادیویی درک ارتباطات رادیویی بر اساس ارسال مجدد سیگنال های رادیویی دسی متر و امواج کوتاه تر توسط ایستگاه های واقع در سطح زمین. مجموعه ابزار و محیط فنی برای انتشار امواج رادیویی برای ارائه پیوندهای رله رادیویی لینک رله رادیویی .

میز 1

زمینیبه نام موج رادیویی که در نزدیکی سطح زمین منتشر می شود. امواج رادیویی زمینی کوتاهتر از 100 سانتی متر، معمولاً فقط در محدوده دید به خوبی منتشر می شوند. بنابراین یک خط ارتباطی رله رادیویی در فواصل طولانی به شکل زنجیره دریافت و ارسال ساخته می شود ایستگاه های رله رادیویی(RRS) که در آن RRS همسایه در فاصله ای قرار می گیرد که ارتباط رادیویی خط دید را فراهم می کند و آن را فراخوانی می کند خط دید رله رادیویی(RRL)... در شکل B.2 RPC1-RPC2، RPC2-RPCZ است.

یک موج رادیویی تروپوسفر بین نقاط روی سطح زمین در امتداد مسیری که به طور کامل در تروپوسفر قرار دارد منتشر می شود. انرژی یک موج رادیویی تروپوسفر کوتاهتر از 100 سانتی متر توسط ناهمگنی در تروپوسفر پراکنده می شود. در این حالت، بخشی از انرژی ارسال شده روی آنتن گیرنده RRS، واقع در فراتر از خط دید در فاصله 250 ... 350 کیلومتری می افتد. زنجیره ای از چنین PLC ها یک پیوند رله رادیویی تروپوسفر (TRL) را تشکیل می دهد (شکل B.3).

بسته به روش مدولاسیون مورد استفاده در سیستم رله رادیویی، مرسوم است که بین سیستم های رله رادیویی آنالوگ با FM (APRS)، سیستم های رله رادیویی دیجیتال (TsRRS) و غیره تمایز قائل شوند.

ارتباط رادیویی ماهواره ای، ارتباط از طریق یک تکرار کننده نصب شده بر روی یک ماهواره زمین مصنوعی (AES) است. خط ارتباطی ماهواره ای (SLS) توسط دو ایستگاه واقع در زمین و یک ایستگاه روی ماهواره تشکیل می شود. اولین ها ایستگاه های زمینی (ES) و دومی - ایستگاه های فضایی (CS) نامیده شدند. بر خلاف ZS، ایستگاه های رادیویی RRL و TRL زمینی نامیده می شوند. خط ارتباطی ماهواره ای از دو بخش تشکیل شده است: Earth - AES و AES - Earth.

طبقه بندی خطوط ارتباطی رله رادیویی معمولاً آنها بر اساس تعدادی از مهم ترین ویژگی ها طبقه بندی می شوند. بسته به مکانیسم انتشار امواج رادیویی، آنها متمایز می شوند: RRL و TRL.

بسته به شبکه اولیه EASC که آنها به آن تعلق دارند، بین تنه، درون منطقه و RRL محلی (یا TRL) تمایز قائل می شود.

بسته به روش اتخاذ شده برای تشکیل HS، RRL آنالوگ و دیجیتال (یا TRL) وجود دارد. به نوبه خود، خطوط ارتباطی رله رادیویی آنالوگ بسته به روش اتخاذ شده برای ترکیب (جداسازی) سیگنال های الکتریکی اولیه و روش مدولاسیون حامل طبقه بندی می شوند: RRL (یا TRL) با FDC و FM و RRL با FIM-AM. بسته به تعداد N کانال های PM سازماندهی شده: کانال کم - N≤24؛ با توان متوسط ​​- N = 60 ... 300; با ظرفیت بزرگ -N = 600 ... 1920.

پیوندهای رله رادیویی دیجیتال بر اساس روش مدولاسیون حامل طبقه بندی می شوند: PCM-FM، PCM-FM و دیگران. بسته به نرخ بیت B: با کم B 5<10 Мбит/с, средней В =10...100 Мбит/с и высокой В>پهنای باند 100 مگابیت بر ثانیه

4. کنترل سوالات

واژه نامه

ساختار ارتباطات رادیویی را در نظر بگیرید (شکل 2.15).

میکروفون (M) ارتعاشات صوتی گفتار را به ارتعاشات جریان الکتریکی فرکانس صدا (کم) تبدیل می کند. یکی از واحدهای اصلی فرستنده رادیویی یک نوسان ساز اصلی (MG) (یا مولد فرکانس بالا) است که انرژی DC (منبع برق ویژه) را به انرژی نوسان جریان فرکانس بالا (HF) تبدیل می کند. جریان فرکانس صوتی تقویت شده در تقویت کننده فرکانس پایین (ULF) به مدولاتور (Mod) تغذیه می شود که بر روی یکی از پارامترها (دامنه، فرکانس یا فاز) جریان فرکانس بالا عمل می کند. تولید شده توسط اسیلاتور اصلی. در نتیجه، جریان‌های فرکانس بالا (فرکانس‌های رادیویی) به آنتن فرستنده عرضه می‌شوند که از نظر دامنه، فرکانس یا فاز مطابق با امواج صوتی ارسالی (که توسط پیام اصلی منتقل می‌شوند) متفاوت است. فرآیند تأثیرگذاری یکی از پارامترهای سیگنال HF طبق قانون تغییر پیام اولیه ارسالی نامیده می شود. مدولاسیون به ترتیب دامنه، فرکانس یا فاز.

شکل 2.15 - بلوک دیاگرام ارتباط رادیویی

جریان های فرکانس بالا که از آنتن فرستنده عبور می کنند، یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف آن تشکیل می دهند. امواج الکترومغناطیسی (امواج رادیویی) از آنتن جدا شده و با سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه در فضا منتشر می شوند.

در آنتن گیرنده، امواج رادیویی (میدان الکترومغناطیسی) یک EMF فرکانس رادیویی را القا می کنند و یک جریان RF مدوله شده ایجاد می کنند، که دقیقاً تمام تغییرات جریان در آنتن فرستنده را تکرار می کند. جریان های فرکانس بالا از آنتن گیرنده از طریق یک خط تغذیه به تقویت کننده فرکانس بالا انتخابی (UHF) منتقل می شود. گزینش پذیری توسط یک مدار تشدید ارائه می شود که اغلب شامل یک سلف و یک خازن است که به صورت موازی به هم متصل می شوند و یک مدار نوسانی موازی را تشکیل می دهند که دارای رزونانس جریان در فرکانس نوسانات الکترومغناطیسی است که توسط فرستنده منتقل می شود. برای فرستنده های ایستگاه های رادیویی که در فرکانس های دیگر کار می کنند، این گیرنده رادیویی عملاً حساس نیست.

سیگنال تقویت‌شده به یک آشکارساز (Det)، که سیگنال‌های HF دریافتی را به جریان‌های ارتعاشات صوتی تبدیل می‌کند، مانند جریان‌های فرکانس صوتی ایجاد شده توسط میکروفون در یک نقطه انتقال، تغییر می‌کند. این تبدیل را آشکارسازی (دمدولاسیون) می نامند. جریان صدا یا فرکانس پایین (LF) که پس از تشخیص به دست می آید معمولاً همچنان در ULF تقویت می شود و به یک بلندگو (بلندگو یا هدفون) منتقل می شود که این جریان LF را به ارتعاشات صوتی تبدیل می کند.

ارتباط رادیویی یک طرفه و دو طرفه است. در ارتباط رادیویی یک طرفه، یکی از ایستگاه های رادیویی فقط ارسال می کند و دیگری (یا بقیه) فقط دریافت می کند. در ارتباطات رادیویی دو طرفه، ایستگاه های رادیویی به طور همزمان ارسال و دریافت می کنند.

ارتباط رادیویی ساده- این یک ارتباط رادیویی دو طرفه است که در آن هر مشترک به نوبه خود فقط ارسال یا فقط دریافت را انجام می دهد و فرستنده خود را برای زمان دریافت خاموش می کند (شکل 2.16). برای ارتباط سیمپلکس یک فرکانس رادیویی کافی است (رادیو سیمپلکس تک فرکانس). هر ایستگاه رادیویی دارای یک آنتن است که هنگام دریافت و ارسال، به ترتیب به ورودی گیرنده رادیویی یا ورودی فرستنده رادیویی سوئیچ می کند.

شکل 2.16 - بلوک دیاگرام ارتباط رادیویی سیمپلکس

ارتباطات رادیویی سیمپلکس معمولاً زمانی استفاده می شود که جریان های ترافیکی نسبتاً کمی وجود داشته باشد. ارتباطات Full-Duplex برای شبکه های رادیویی با بار سنگین معمول است.

رادیو دوبلکسیک ارتباط رادیویی دو طرفه است که در آن دریافت و ارسال به طور همزمان انجام می شود. رادیو دوبلکس به دو فرکانس حامل متفاوت نیاز دارد و فرستنده ها و گیرنده ها باید آنتن های خود را داشته باشند (شکل 2.17). علاوه بر این، یک فیلتر مخصوص ( دوبلکسر) که به نوسانات فرکانس رادیویی فرستنده خودش اجازه عبور نمی دهد. از مزایای ارتباط رادیویی دوبلکس می توان به راندمان بالا و پهنای باند شبکه رادیویی آن اشاره کرد.

شکل 2.17 - بلوک دیاگرام ارتباط رادیویی دوبلکس

ارتباطات رادیویی دارای مزایای زیر نسبت به ارتباطات سیمی است:

Ø استقرار سریع در هر زمین و در هر شرایطی.

Ø کارایی بالا و بقای ارتباطات رادیویی؛

Ø امکان انتقال پیام های مختلف به هر تعداد مشترک به صورت دایره ای، انتخابی یا به گروهی از مشترکین.

Ø امکان ارتباط با اشیاء متحرک.

دستگاه های انتقال رادیو

در مفهوم کاربردی، یک دستگاه فرستنده رادیویی به عنوان مجموعه ای از تجهیزات طراحی شده برای تولید و انتشار سیگنال فرکانس رادیویی (سیگنال رادیویی) شناخته می شود. فرستنده رادیویی شامل یک ژنراتور حامل و یک مدولاتور به عنوان واحدهای عملکردی است. علاوه بر این، دستگاه های انتقال رادیویی (به ویژه آنهایی که قدرتمند هستند) شامل بسیاری از تجهیزات دیگر هستند: منابع تغذیه، تجهیزات خنک کننده، کنترل خودکار و از راه دور، سیگنالینگ، حفاظت و مسدود کردن و غیره.

شاخص های اصلی دستگاه های فرستنده رادیویی را می توان به طور مشروط به 2 گروه تقسیم کرد: نشانگرهای سازگاری انرژی و الکترومغناطیسی.

مهمترین شاخص انرژی یک دستگاه فرستنده رادیویی، توان نامی و راندمان صنعتی است. زیر توان نامی (P)مقدار متوسط ​​انرژی عرضه شده به آنتن در طول دوره نوسان فرکانس رادیویی را درک کنید. صنعتی ضریب عملکرد (COP)نسبت توان نامی P به کل P کل مصرف شده از شبکه جریان متناوب توسط دستگاه فرستنده رادیویی است: η = P / P کل 100%.

شاخص های اصلی سازگاری الکترومغناطیسی محدوده فرکانس کاری، ناپایداری فرکانس نوسان و انتشارات خارج از باند است.

محدوده فرکانس های کاریبه باند فرکانسی اطلاق می شود که دستگاه فرستنده رادیویی مطابق با الزامات استاندارد در آن کار می کند.

زیر بی ثباتی فرکانسدر یک فرستنده رادیویی، انحراف فرکانس نوسان در خروجی آن برای یک دوره زمانی معین نسبت به فرکانس تنظیم شده درک می شود. ناپایداری فرکانس پایین (پایداری بالا) تداخل در دریافت رادیو را کاهش می دهد.

خارج از گروهچنین تماس بگیرید تابش - تشعشعکه خارج از پهنای باند اختصاص داده شده برای انتقال پیام های مفید واقع شده اند. انتشارات خارج از باند منبع تداخل اضافی در دریافت رادیو است. با سرکوب انتشارات خارج از باند، کیفیت انتقال سیگنال کاهش نمی یابد.

بر اساس نامگذاری، دستگاه های انتقال رادیویی به دستگاه های ارتباطی تقسیم می شوند. صدا و سیما و تلویزیون. بر اساس محدوده فرکانس های کاری، دستگاه های فرستنده رادیویی مطابق با طبقه بندی انواع امواج رادیویی تقسیم بندی می شوند. بسته به توان نامی، دستگاه های فرستنده رادیویی به دو دسته کم مصرف (تا 100 وات)، متوسط ​​(از 100 تا 10000 وات)، قدرتمند (از 10 تا 500 کیلووات) و فوق قدرتمند (بیش از 500 کیلو وات) تقسیم می شوند. .

ویژگی عملکرد تشخیص دستگاه های ثابت و متحرک رادیویی (خودرو، هواپیما، پوشیدنی و غیره) را ممکن می سازد.

دستگاه های دریافت رادیو

دریافت رادیوجداسازی سیگنال ها از انتشار رادیویی است. در محلی که رادیو دریافت می شود، به طور همزمان انتشارات رادیویی از بسیاری از منابع طبیعی و مصنوعی وجود دارد. قدرت سیگنال رادیویی مورد نظر کسری بسیار کوچک از توان کل انتشار رادیویی در محل دریافت رادیویی است. وظیفه دستگاه گیرنده رادیویی جداسازی سیگنال رادیویی مفید از انواع سیگنال های دیگر و تداخل احتمالی و همچنین بازتولید (بازیابی) پیام ارسال شده است.

شاخص های اصلی (از نظر جهانی بودن) گیرنده های رادیویی عبارتند از: محدوده فرکانس کاری، حساسیت، انتخاب پذیری، ایمنی نویز.

محدوده فرکانس کاریتوسط محدوده فرکانس های تنظیم ممکن تعیین می شود. به عبارت دیگر، این محدوده فرکانس تنظیمی است که در آن گیرنده رادیویی می تواند به آرامی یا از یک فرکانس به فرکانس دیگر پرش کند.

حساسیتمعیاری برای سنجش توانایی یک گیرنده رادیویی برای دریافت سیگنال های ضعیف رادیویی است. از نظر کمی با حداقل مقدار نیروی الکتروموتور (EMF) سیگنال در ورودی دستگاه گیرنده رادیویی تخمین زده می شود که در آن نسبت سیگنال به نویز مورد نیاز در خروجی در غیاب تداخل خارجی انجام می شود.

گزینش پذیریویژگی یک دستگاه گیرنده رادیویی نامیده می شود که تشخیص سیگنال رادیویی مفید از تداخل رادیویی را با توجه به ویژگی های خاصی که در یک سیگنال رادیویی وجود دارد امکان پذیر می کند. به عبارت دیگر: توانایی دستگاه گیرنده رادیویی برای جداسازی سیگنال رادیویی مورد نظر از طیف امواج الکترومغناطیسی در محل دریافت و کاهش سیگنال های رادیویی مزاحم است. بین انتخاب مکانی و فرکانس تمایز قائل شوید. انتخاب فضاییاز طریق استفاده از آنتنی که دریافت سیگنال های مورد نظر را از یک جهت و تضعیف سیگنال های رادیویی از جهت های دیگر از منابع خارجی فراهم می کند، به دست می آید. انتخاب فرکانسبه طور کمی توانایی یک دستگاه گیرنده رادیویی را برای انتخاب از بین تمام سیگنال های فرکانس رادیویی و تداخل رادیویی فعال در ورودی، سیگنالی مطابق با فرکانس گیرنده رادیویی مشخص می کند.

مصونیتیک دستگاه گیرنده رادیویی توانایی آن برای مقابله با تداخل تداخل نامیده می شود. از نظر کمی، ایمنی نویز با حداکثر مقدار سطح نویز در آنتن تخمین زده می شود، که در آن هنوز دریافت سیگنال های رادیویی تضمین می شود.

گیرنده های رادیویی را می توان بر اساس معیارهای مختلفی طبقه بندی کرد. با قرار ملاقات، می توان پخش رادیویی (معمولاً گیرنده یا گیرنده رادیویی)، تلویزیون (تلویزیون)، گیرنده های رادیویی حرفه ای و ویژه را تشخیص داد. موارد حرفه ای شامل گیرنده های رادیویی تنه در محدوده ده متر، رله رادیویی و خطوط ارتباطی ماهواره ای است. در بین گیرنده های رادیویی خاص باید به عنوان مثال رادار، ناوبری رادیویی، هواپیما و غیره را نام برد.

آنتن ها و فیدرها

آنتنیک عنصر واسط بین تجهیزات ارسال یا دریافت و رسانه انتشار امواج رادیویی است. آنتن ها به شکل سیم یا سطوح در حین انتقال امواج الکترومغناطیسی ساطع می کنند و پس از دریافت، انرژی فرود را "جمع آوری" می کنند. آنتن های متشکل از سیم هایی با سطح مقطع کم در مقایسه با طول موج و برش های طولی نامیده می شوند. سیم... آنتن هایی که از دیافراگم خود ساطع می کنند نامیده می شوند دیافراگم... گاهی اوقات آنها را پراش، بازتابنده، specular می نامند. جریان های الکتریکی چنین آنتن هایی روی سطوح رسانا با ابعادی متناسب با طول موج یا بسیار بزرگتر از آن جریان می یابد.

مدار الکتریکی و لوازم جانبی که توسط آن انرژی سیگنال فرکانس رادیویی از فرستنده رادیویی به آنتن یا از آنتن به گیرنده رادیویی هدایت می شود نامیده می شود. تغذیه کننده... الزامات زیر بر فیدرها اعمال می شود: تلفات انرژی سیگنال های فرکانس بالا در آن باید حداقل باشد. آنها نباید اثر آنتنی داشته باشند، به عنوان مثال. نباید امواج الکترومغناطیسی ساطع یا دریافت کند. قدرت الکتریکی کافی دارند، یعنی توان مورد نیاز را بدون خطر خرابی الکتریکی عایق انتقال دهد.

آنتن های فرستنده که در محدوده کیلومتر و هکتومتر استفاده می شوند، با استفاده از فیدرهای کواکسیال چند سیمی به فرستنده رادیویی متصل می شوند. در محدوده دسمتر، فیدرها معمولاً به صورت خطوط سیمی دو یا چهار سیمه ساخته می شوند. به آنتن های امواج رادیویی متر، انرژی، به عنوان یک قاعده، با استفاده از یک کابل کواکسیال هدایت می شود. در طول موج های کوتاه تر، به ویژه در محدوده سانتی متر، فیدر به شکل یک لوله فلزی توخالی ساخته می شود - یک موجبر با مقطع مستطیلی، بیضی یا دایره ای.

طبقه بندی و روش های انتشار امواج رادیویی در جداول زیر نشان داده شده است.

ساختار ارتباطات رادیویی را در نظر بگیرید (شکل 2.15).

میکروفون (M) ارتعاشات صوتی گفتار را به ارتعاشات جریان الکتریکی فرکانس صدا (کم) تبدیل می کند. یکی از واحدهای اصلی فرستنده رادیویی یک اسیلاتور اصلی (MG) (یا ژنراتور فرکانس بالا) است که انرژی DC (منبع برق ویژه) را به انرژی نوسان جریان فرکانس بالا (HF) تبدیل می کند. جریان فرکانس صوتی تقویت شده در تقویت کننده فرکانس پایین (ULF) به مدولاتور (Mod) تغذیه می شود که بر روی یکی از پارامترها (دامنه، فرکانس یا فاز) جریان فرکانس بالا عمل می کند. تولید شده توسط اسیلاتور اصلی. در نتیجه، جریان‌های فرکانس بالا (فرکانس‌های رادیویی) به آنتن فرستنده عرضه می‌شوند که از نظر دامنه، فرکانس یا فاز مطابق با امواج صوتی ارسالی (که توسط پیام اصلی منتقل می‌شوند) متفاوت است. فرآیند تأثیرگذاری یکی از پارامترهای سیگنال HF طبق قانون تغییر پیام اولیه ارسالی نامیده می شود. مدولاسیون به ترتیب دامنه، فرکانس یا فاز.

شکل 2.15 - بلوک دیاگرام ارتباط رادیویی

جریان های فرکانس بالا که از آنتن فرستنده عبور می کنند، یک میدان الکترومغناطیسی در اطراف آن تشکیل می دهند. امواج الکترومغناطیسی (امواج رادیویی) از آنتن جدا شده و با سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه در فضا منتشر می شوند.

در آنتن گیرنده، امواج رادیویی (میدان الکترومغناطیسی) یک EMF فرکانس رادیویی را القا می کنند و یک جریان RF مدوله شده ایجاد می کنند که دقیقاً تمام تغییرات در جریان آنتن فرستنده را تکرار می کند. جریان های فرکانس بالا از آنتن گیرنده از طریق یک خط تغذیه به تقویت کننده فرکانس بالا انتخابی (UHF) منتقل می شود. گزینش پذیری توسط یک مدار تشدید ارائه می شود که اغلب شامل یک سلف و یک خازن است که به صورت موازی به هم متصل می شوند و یک مدار نوسانی موازی را تشکیل می دهند که دارای رزونانس جریان در فرکانس نوسانات الکترومغناطیسی است که توسط فرستنده منتقل می شود. برای فرستنده های ایستگاه های رادیویی که در فرکانس های دیگر کار می کنند، این گیرنده رادیویی عملاً حساس نیست.

سیگنال تقویت‌شده به یک آشکارساز (Det)، که سیگنال‌های HF دریافتی را به جریان‌های ارتعاشات صوتی تبدیل می‌کند، مانند جریان‌های فرکانس صوتی ایجاد شده توسط میکروفون در یک نقطه انتقال، تغییر می‌کند. این تبدیل را آشکارسازی (دمدولاسیون) می نامند. جریان صدا یا فرکانس پایین (LF) که پس از تشخیص به دست می آید معمولاً همچنان در ULF تقویت می شود و به یک بلندگو (بلندگو یا هدفون) منتقل می شود که این جریان LF را به ارتعاشات صوتی تبدیل می کند.

ارتباط رادیویی یک طرفه و دو طرفه است. در ارتباط رادیویی یک طرفه، یکی از ایستگاه های رادیویی فقط ارسال می کند و دیگری (یا بقیه) فقط دریافت می کند. در ارتباطات رادیویی دو طرفه، ایستگاه های رادیویی به طور همزمان ارسال و دریافت می کنند.

ارتباط رادیویی ساده - این یک ارتباط رادیویی دو طرفه است که در آن هر مشترک به نوبه خود فقط ارسال یا فقط دریافت را انجام می دهد و فرستنده خود را برای زمان دریافت خاموش می کند (شکل 2.16). برای ارتباط سیمپلکس یک فرکانس رادیویی کافی است (رادیو سیمپلکس تک فرکانس). هر ایستگاه رادیویی دارای یک آنتن است که هنگام دریافت و ارسال، به ترتیب به ورودی گیرنده رادیویی یا ورودی فرستنده رادیویی سوئیچ می کند.

شکل 2.16 - بلوک دیاگرام ارتباط رادیویی سیمپلکس

ارتباطات رادیویی سیمپلکس معمولاً زمانی استفاده می شود که جریان های ترافیکی نسبتاً کمی وجود داشته باشد. ارتباطات Full-Duplex برای شبکه های رادیویی با بار سنگین معمول است.

رادیو دوبلکس یک ارتباط رادیویی دو طرفه است که در آن دریافت و ارسال به طور همزمان انجام می شود. رادیو دوبلکس به دو فرکانس حامل متفاوت نیاز دارد و فرستنده ها و گیرنده ها باید آنتن های خود را داشته باشند (شکل 2.17). علاوه بر این، یک فیلتر مخصوص ( دوبلکسر) که اجازه نمی دهد ارتعاشات فرکانس رادیویی فرستنده خودش از آن عبور کند. از مزایای ارتباط رادیویی دوبلکس می توان به راندمان بالا و پهنای باند شبکه رادیویی آن اشاره کرد.

شکل 2.17 - بلوک دیاگرام ارتباط رادیویی دوبلکس

ارتباطات رادیویی دارای مزایای زیر نسبت به ارتباطات سیمی است:

استقرار سریع در هر زمین و در هر شرایطی؛

راندمان بالا و بقای ارتباطات رادیویی؛

امکان انتقال پیام های مختلف به هر تعداد مشترک به صورت دایره ای، انتخابی یا به گروهی از مشترکین؛

توانایی برقراری ارتباط با اشیاء متحرک.

معرفی

در سیستم های کنترلی برای اهداف مختلف، انواع مختلفی از ارتباطات الکتریکی برای انتقال پیام ها، از جمله ارتباطات رادیویی که با استفاده از امواج رادیویی انجام می شود، بسیار مورد استفاده قرار می گیرند.

شکل 1 نمودار ساختاری تعمیم یافته یک سیستم ارتباط رادیویی.

فرستنده و گیرنده پیام ها می توانند هم انسان و هم وسایل فنی باشند. پیام ها می توانند به صورت گفتار، متن حروف عددی، تصویر و غیره باشند.

پیام ها بر اساس ماهیت خود می توانند گسسته - مهم یا گسسته و با ارزش پیوسته یا پیوسته باشند.

پیام‌های با ارزش گسسته پیام‌هایی هستند که مقادیر محدود یا قابل شمارش را می‌گیرند. به عنوان مثال: متن الفبایی، حروف، اعداد، علائم نگارشی. مجموعه پیام های ممکن با ویژگی های احتمالی آنها مجموعه ای از پیام ها را تشکیل می دهند. انتخاب پیام های خاص از مجموعه توسط فرستنده پیام ها انجام می شود.

پیام‌هایی با ارزش پیوسته نامیده می‌شوند که مقادیر ممکن آن‌ها غیرقابل تفکیک هستند و به طور مداوم محدوده خاصی از مقادیر را پر می‌کنند. به عنوان مثال: گفتار، موسیقی، تصاویر متحرک و غیره. آنها با چگالی احتمال مشخص می شوند.

برای انتقال از طریق یک کانال ارتباطی، هر نوع پیامی باید به سیگنال الکتریکی اولیه تبدیل شود. باید یک تناظر یک به یک بین پیام و سیگنال وجود داشته باشد تا تبدیل معکوس در نقطه دریافت کننده بتواند پیام ارسال شده را دریافت کند.

فشار صدا در حین ارسال پیام های صوتی توسط میکروفون به ولتاژ الکتریکی تبدیل می شود. سیگنال های الکتریکی که مشابه پیام های با ارزش پیوسته هستند، سیگنال های آنالوگ نامیده می شوند.

سیگنال های الکتریکی اولیه مربوط به پیام های با ارزش گسسته دیجیتال نامیده می شوند.

فرآیند تبدیل پیام های با ارزش گسسته به سیگنال های دیجیتال را رمزگذاری می گویند.

سیستم تطابق بین پیام‌های با ارزش گسسته و ترکیب کد عناصر منفرد معمولاً کد اولیه نامیده می‌شود.

سیستم انتقال معمولا از کدهای باینری استفاده می کند. این امکان استفاده گسترده از عناصر استاندارد فناوری دیجیتال را در تجهیزات ارتباطی فراهم می کند. نمادهای واحد ترکیب کد "1" و "0" بیت نامیده می شوند.

سیگنال های آنالوگ را می توان به سیگنال دیجیتال تبدیل کرد. تبدیل سیگنال آنالوگ به دیجیتال با نمونه برداری به موقع و کمی کردن آن از نظر سطح به دست می آید.

مدولاسیون کد پالس، سیگنال آنالوگ را با نمونه برداری، کمی سازی و کدگذاری نمونه ها به سیگنال دیجیتال تبدیل می کند.

از آنجایی که انتقال سیگنال الکتریکی اولیه در فواصل طولانی غیرممکن است، با استفاده از مدولاسیون یا دستکاری در دستگاه فرستنده رادیویی (PRD) به سیگنال رادیویی تبدیل می شود. این سیگنال رادیویی از طریق یک پیوند فضایی به گیرنده رادیویی (Rx) منتقل می شود.

مدولاسیون فرآیند تغییر یک یا چند پارامتر از نوسان فرکانس رادیویی مطابق با پارامتر نماینده سیگنال الکتریکی اولیه است.

پارامترهای تغییر یافته در این مورد اطلاعاتی نامیده می شوند، بقیه - همراه.

مدولاسیون یک شکل موج RF با یک سیگنال دیجیتال اولیه را کلید زدن می نامند.

مدولاسیون یک شکل موج RF با سیگنال پالس اولیه (قطار پالس) مدولاسیون پالس نامیده می شود.

در یک دستگاه گیرنده رادیویی (PRM)، یک سیگنال الکتریکی اولیه از سیگنال رادیویی دریافتی استخراج می‌شود که سپس برای بازیابی پیام استفاده می‌شود.

به مجموعه TX، خطوط ارتباطی، RX کانال رادیویی می گویند.

فرستنده، کانال ارتباطی رادیویی، گیرنده یک سیستم ارتباط رادیویی را تشکیل می دهند.

وجود تداخل، اعوجاج در خط ارتباطی و خود تجهیزات پیام را در خروجی گیرنده از پیام ارسال شده متمایز می کند. توانایی یک سیستم ارتباط رادیویی برای مقاومت در برابر اثرات مضر تداخل و اعوجاج رادیویی با ایمنی نویز مشخص می شود.

تداخل به جمعی n (t) و ضربی تقسیم می شود.

اگر پیام دریافتی را بتوان به صورت مجموع سیگنال S (t) و تداخل n (t) نشان داد: ، سپس این تداخل را افزودنی می نامند.

تداخل افزودنی می تواند باشد: نوسان، ضربه، ثابت.

تداخل نوسانی دارای یک طیف انرژی یکنواخت است که عرض آن از طیف سیگنال رادیویی بیشتر است (این می تواند نویز ذاتی PRM باشد).

نویز ضربه ای یک توالی منظم یا تصادفی از تکانه ها است که مدت زمان آن بسیار کمتر از دوره تکرار آنها است (تخلیه رعد و برق، اشتعال اتومبیل).

تداخل ثابت، تداخل ایستگاه های رادیویی مجاور و سایر دستگاه های رادیویی-فنی و همچنین تداخل دید است.

هنگامی که در معرض تداخل ضربی قرار می گیرد، سیگنال دریافتی به عنوان حاصل ضرب سیگنال ارسالی S (t) و تداخل ارائه می شود:

ممکن است راه های دیگری برای تعامل بین سیگنال مورد نظر و تداخل وجود داشته باشد. تداخل ضربی شامل محو شدن یک سیگنال رادیویی، رسیدن به نقطه دریافت سیگنال های رادیویی است که نسبت به یکدیگر در زمان جابجا شده اند.

به طور کلی سیگنال دریافتی تحت تأثیر تداخل ضربی و افزایشی قرار می گیرد.

سیستم های انتقال رادیو.

1.اصول سازماندهی سیستم های انتقال رادیویی.

بیایید یک بلوک دیاگرام ساده شده یک پیوند رادیویی را در نظر بگیریم.

عکس. 1.

پیام ارسالی وارد یک مبدل (میکروفون، دوربین تلویزیون، تلگراف یا کلید) می شود که آن را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. دومی به RPDU تغذیه می شود که متشکل از یک مدولاتور (M)، یک سینت سایزر فرکانس حامل (MF) و یک تقویت کننده نوسان مدوله شده (UMC) است. با استفاده از آنتن (A)، انرژی نوسانات فرکانس رادیویی فرستنده برابر است. در مسیر انتشار امواج رادیویی تابش می شود.

در انتهای دریافت، امواج رادیویی یک EMF را در آنتن القا می کنند. دستگاه گیرنده رادیویی (RPU) با کمک مدارهای انتخابی (SC) سیگنال ها را از تداخل فیلتر می کند. در آشکارساز (D)، فرآیندی برعکس مدولاسیون انجام می شود - استخراج سیگنال الکتریکی اصلی از نوسانات مدوله شده، که فرستنده رادیویی را کنترل می کند. با کمک یک مبدل (بلندگو، تلگراف، لوله تلویزیونی گیرنده) سیگنال ارتباطی الکتریکی به پیامی که به مشترک ارسال می شود تبدیل می شود.

پیوند رادیویی در نظر گرفته شده انتقال پیام یک طرفه را فراهم می کند که فقط در سرویس های هشدار قابل قبول است. ارتباط رادیویی یک طرفه در اصل پخش رادیویی است، اگرچه در این مورد دریافت نه در یک، بلکه در بسیاری از نقاط انجام می شود. دریافت در بسیاری از نقاط نیز با انتقال دایره ای انجام می شود: سفارشات به بسیاری از مجریان منتقل می شود. پیام ها از مرکز مطبوعات به سردبیران بسیاری از روزنامه ها و غیره ارسال می شود.

برای سازماندهی ارتباطات رادیویی دو طرفه، هر نقطه باید هم فرستنده و هم گیرنده داشته باشد. اگر در این مورد، انتقال و دریافت در هر ایستگاه رادیویی به نوبه خود انجام شود، چنین ارتباط رادیویی سیمپلکس نامیده می شود (شکل 2، a) ارتباط رادیویی دو طرفه، که در آن ارتباط بین ایستگاه های رادیویی به طور همزمان تحقق می یابد. ، دوبلکس نامیده می شود (شکل 2، ب).

در ارتباطات رادیویی دوبلکس، انتقال در یک جهت و جهت دیگر، به طور معمول، در فرکانس های حامل مختلف انجام می شود. این کار به گونه ای انجام می شود که گیرنده فقط سیگنال های فرستنده (TX) را از نقطه مقابل دریافت می کند و سیگنال هایی را از فرستنده خود دریافت نمی کند.

برای ارتباط رادیویی در فواصل طولانی از فرستنده های رادیویی با ظرفیت ده ها و صدها کیلووات استفاده می شود. بنابراین، اگرچه در ارتباطات دوبلکس، گیرنده با فرکانس متفاوتی که فرستنده آن تنظیم شده است، تنظیم می شود، اطمینان از عملکرد عادی آن در نزدیکی یک TX قدرتمند دشوار است. بر این اساس گیرنده و فرستنده باید در فاصله ده ها کیلومتری از یکدیگر قرار گیرند.

ارتباط ساده معمولاً در حضور جریان های اطلاعاتی نسبتاً کوچک استفاده می شود. ارتباط دوبلکس برای اجسام با بار سنگین معمول است.

شکل 2. نمودار ساختاری ارتباطات رادیویی: الف) سیمپلکس. ب) دوبلکس.

اگر نیاز به ارتباط رادیویی با تعداد زیادی از اشیاء باشد، به اصطلاح یک شبکه رادیویی سازماندهی می شود (شکل 3).

آ)

شکل 3. نمودارهای ساختاری یک شبکه رادیویی: الف) سیمپلکس پیچیده. ب) دوبلکس پیچیده.

یک ایستگاه رادیویی که Master (GR) نامیده می‌شود، می‌تواند پیام‌ها را به یک و چند شیء فرعی ارسال کند. اپراتور-اپراتور رادیویی آن نظم را در شبکه رادیویی نظارت می کند و ترتیب کار را برای انتقال ایستگاه های رادیویی برده (PR) تنظیم می کند. ایستگاه های رادیویی تابعه، با مجوز مناسب، می توانند نه تنها با ایستگاه رادیویی اصلی (GR)، بلکه با یکدیگر تبادل اطلاعات کنند. این گزینه برای سازماندهی یک شبکه رادیویی می تواند بر اساس یک سیمپلکس پیچیده (شکل 3، a) و یک دوبلکس پیچیده (شکل 3، b) ساخته شود. در حالت اول، می توان از فرستنده های ترکیبی و یک موج رادیویی کار مشترک (فرکانس) استفاده کرد. در حالت دوم، ایستگاه رادیویی اصلی (GR) روی یک فرکانس ارسال می کند و در چندین فرکانس (با توجه به تعداد ایستگاه های رادیویی برده) دریافت می کند.

به دستور GR، هر ایستگاه رادیویی تابع (PR) را می توان در موارد خاص به سمت رادیو آورد.

با وجود تفاوت در فرکانس های دریافت و ارسال، در اینجا نیز مانند دوبلکس ساده، لازم است گیرنده و فرستنده در فاصله ای از یکدیگر قرار گیرند. در غیر این صورت، به دلیل تداخل ایجاد شده توسط یک دستگاه فرستنده رادیویی (RPDU