С уходом в Историю технических средств микроволновой техники полувековой давности, да и постепенной заменой той, что еще монтировалась на антенных опорах всего пятнадцать лет назад, пожалуй, самое время вспомнить о том, как двигалась техническая мысль в создании техники наземной радиосвязи с частотами условно выше 2 ГГц.

Задача ведь была отнюдь не проста. Как совместить требования к тому, что информация нужна на уровне земли, а радиоизлучение - для максимальной его дальности распространения - в большинстве случаев должно осуществляться с высот в десятки метров, причем в микроволновом диапазоне привычные коаксиальные кабели даже очень скромной длины непригодны из-за огромного погонного затухания?

 

Естественным путем решения проблем стало использование полых металлических волноводов, затухание микроволн в которых на длинах в десятки метров оказалось очень небольшим. Далее волновод соединялся с рупором, облучающим антенную апертуру того или иного типа.

В конце 50-х и 60-е годы XX века очень популярными были антенны в виде эдакого “уха”; конструктивно являвшегося сегментом параболической апертуры (рис.1, слева).

  

Именно на описанных антенно-фидерных средствах была построена первая советская магистральная радиорелейная система Р-600.

Гораздо позднее стали использовать целое параболическое зеркало, “засвечивая” его из волноводно-облучательной системы по оси симметрии (рис.1, справа).

Примерно в те же давние годы кому-то в голову (в чью - интернет, увы, умалчивает) пришла блестящая мысль отказаться от волновода вообще, используя зеркально-перископическую систему излучения (рис.2).

  

В ней сфокусированный нижним зеркалом пучок параллельных лучей поднимался вертикально к верхнему плоскому наклонному зеркалу. Слегка изменяя его наклон, можно было менять и направление излучения: как по азимуту, так и по углу места. Имея управляемый снизу моторный привод положения верхнего зеркала, перископическая система превращалась в конструкцию, способную к  оперативной настройке в случае необходимости мобильного развертывания радиорелейного интервала: хоть в горной местности (точная настройка и по углу места, и по азимуту), хоть на равнине (подстройка по азимуту).

 

Подобной антенной системе радиорелейного оборудования Р-600 (которая описана первой) была и техника знаменитой советской загоризонтной тропосферной сети связи “Север” (рис.3).

  

Здесь, собственно, просто огромен конструктив сегментно-параболического “уха”, тоже облучаемого рупором с подведенным к нему волноводом.

Зачем такой гигантизм? Дело в том, что регулярная тропосферная связь оперирует ничтожным процентом отражения сигнала на неоднородностях тропосферы близ высот в 15 километров, что, помимо огромных мощностей передатчиков, требует и колоссального усиления антенн.

Кстати, посчитаем, какую максимальную длину релейного интервала (т.е. от горизонта до горизонта) мы получим при отражении сигнала на 15-километровой высоте: ни много ни мало - более 800 (!) км. Так что и на перекрытие многих сот километров трассы дополнительно потребуется увесистый запас мощности передатчика.

 

Современная микроволновая техника наземной связи существенно отличается ото всего описанного выше. С введением в эксплуатацию прогрессивных видов модуляции, позволяющих значительное уплотнение передаваемой информации, а также колоссальным прогрессом твердотельной электроники, благодаря которому были созданы сверхмалошумящие входные каскады приемных устройств, мощность передатчиков при диаметрах параболических антенн 0,6...1,8 метра и релейных интервалах в 20...60 км удалось снизить до единиц ватт и даже сотен милливатт.

Избегать дополнительных потерь излучаемого (или принимаемого) сигнала также позволило моноблочное соединение антенны с радиомодулем, работающим на очень короткий волновод облучателя (рис.4).

  

А для того, чтобы без потерь сигнала моноблоки “антенна-радиомодуль” можно было размещать на высотах во многие десятки метров, станции радиорелейной связи стали делить на две части. Верхнюю, радиомодуль - сделали исключительно преобразователем приемо-передачи (с усилением и по приему, и по передаче), с достаточно низкой промежуточной частотой на входе коаксиального кабельного снижения (часто встречающийся номинал ПЧ - 70 МГц). Такую частоту (а заодно с ней - и питание на радиомодуль по паре “центральная жила - экран” кабеля) без существенных потерь можно передать хоть на сотню метров с “нижнего” модуля - приемопередатчика ПЧ, оснащенного модулятором и демодулятором. То есть по высокой (излучаемой) радиочастоте такая схема построения - бесфидерная.

 

Но на этом не остановились, создав в конце концов на многие “ходовые” микроволновые диапазоны моноблочное оборудование: один-единственный трансивер с плоской антенной, представляющей собой фазированную антенную решетку (ФАР) и обладающую усилением ненамного ниже параболического зеркала близких размеров (рис.5).

  

Такая антенна, в отличие от изготовления параболического зеркала, предельно технологична в производстве, представляя собой ничем особо не примечательную печатную плату.

Модулирующий/демодулированный сигнал может подводиться/отводиться либо по витопарному кабелю (в этом случае для скоростей передачи информации порядка 100 Мбит/с его длина ограничивается 100 м), либо - по оптическому волокну (тут дистанции уже могут исчисляться километрами, а скорости - номинально гигабитами в секунду, что, впрочем, весьма сложно уложить в относительно узкие разрешенные частотные рамки радиоканалов).

 

DIM




Печать Источник Все публикации пользователя DIM