Режимы работы ретранслятора

При комплектации соответствующим контроллером ретранслятор может поддерживать различные режимы работы. Например: доступ к ретранслятору может быть ограничен и ретрансляция сигнала произойдет только после декодирования кода доступа.

Достаточно популярным являются контроллеры с селективным вызовом и телефонным интерконнектом.

Рис. 9.

Ретранслятор с таким контроллером представляет собой одноканальную базовую станцию (рис. 9). Для пользователей системы поддерживаются следующие типы вызовов:
Радиоабонент - радиоабонент (индивидуальный вызов); Радиоабонент - группа; Радиоабонент - абонент телефонной сети; Абонент телефонной сети - радиоабонент (индивидуальный вызов); Абонент телефонной сети - группа радиоабонентов.

По набору функций подобные системы приближаются к транкинговым системам простейшего уровня.

Как известно, использование ретрансляторов (репитеров) обусловлено стремлением увеличить радиус зоны обслуживания при установлении р./связи между двумя абонентами. Легко видеть, что применение ретранслятора, установленного на определенной высоте над поверхностью земли, увеличивает дальность связи пропорционально корню квадратному из высоты подвеса антенны ретранслятора. Типовые значения реализуемой дальности связи между двумя портативными р./станциями, с репитером, находящимся на крыше дома 18-20 этажей, составляют 70-90 км, при этом репитер должен находиться примерно посредине радиотрассы. В репитерных системах типы и мощности абонентских р./станций не имеют решающего значения. К этим станциям предъявляются лишь требования работы на разнесенных частотах приема/передачи. Это требование связано с тем, что репитер должен работать в режиме полного дуплекса на соответственно разнесенных частотах, причем разница частот приема и передачи репитера должна быть такова, чтобы передатчик репитера не «глушил» собственный приемник. Такое условие обычно выполняется при использовании специальных фильтров, входящих в комплект аппаратуры репитера, а требуемый разнос частот составляет величину 0.6 МГц или более (типичное значение 2-5 МГц). Требования, предъявляемые к репитерам значительно жестче. Прежде всего, аппаратура репитера должна выдерживать без перегрева и повреждений круглосуточную работу вусловиях повышенных температур (например, жарким летом), повышенной влажности (дождливая погода), нестабильном электропитании и т. д. Кроме того должна быть предусмотрена эффективная грозозащита, защита от несанкционированного доступа к аппаратуре и, по возможности, дистанционное управление репитером для устранения сбоев и «зависаний». В связи с перечисленными требованиями, стоимость качественного оборудования репитера достаточно высока и может достигать 4-5 тыс. долл. В типовой состав репитера обычно входит:

• Собственно ретранслятор
• Антенно-фидерная система
• Дуплексный фильтр
• Источник питания от электросети
• Источник аварийного питания от аккумуляторов
• Устройство типа сейфа, вмещающее всю аппаратуру и защищающее ее от несанкционированного доступа

В типовой реализации такой сейф аппаратурой устанавливается либо непосредственно на крыше высокого здания, либо в помещении на последнем этаже. Это требование связано прежде всего, с тем, чтобы обеспечить минимальную длину радиочастотных кабелей от репитера к антеннам. На практике длины кабелей стараются не превышать 50 метров, т. к. при больших длинах имеет место значительное затухание в кабелях полезного сигнала.

Основными производителями репитеров являются Motorola, Kenwood, ICOM, причем по соотношению качества к стоимости, предпочтение следует отдавать фирме ICOM, ее семейство репитеров IC- VR, IC-URотличается прекрасным качеством при невысокой цене. Репитеры семейства Motorola GR-300, GR -500 стоят дороже, хотя хуже «держат» большие нагрузки и перегрев. Репитеры фирмы Kenwood стоят так же, как ICOM, но боятся перегрева. Конечно, существует еще множество типов репитеров различных производителей, но массового применения они не находят. Например, прекрасные репитеры фирмы TAIT, хороши всем, кроме цены! Т. о. выбор типа репитера и его места установки в большой степени определит качество работы и зону обслуживания репитерной системы связи.

18.

Антенна, устройство для излучения и приёма радиоволн.

Антенны излучают энергию во всех направлениях. Однако в большинстве случаев эффективность передачи сигнала для различных направлений неодинакова. Наиболее распространённым способом определения эффективности антенны является диаграмма направленности, которая представляет собой зависимость излучающих свойств антенны от пространственных координат.

Диаграмма направленности (ДН) передающей (приемной) антенны характеризует интенсивность излучения (приема) антенной в различных направлениях. Для передающей антенны используют ДН по напряженности поля в электрической составляющей электромагнитного поля или по уровню его мощности. Обычно диаграмма направленности антенны строится в полярной системе координат. Направление максимального излучения называется главным лепестком антенны. Остальные лепестки ДН антенны являются побочными. Лепесток излучения в сторону обратную главному направлению называется задним лепестком ДН антенны. Диаграммы направленности строят в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Обычно используют нормированные диаграммы направленности, которые показывают способность антенны работать на передачу (прием) в заданном направлении, независимо от мощности, подводимой к ней. В нормированной диаграмме направленности величина лепестка главного направления излучения принимается за единицу, боковые лепестки строятся в масштабе относительно главного.

Самый простой случай диаграммы направленности соответствует идеальному случаю так называемой изотропной антенны. Под изотропной антенной (по сути это идеализированная всенаправленная антенна) понимают точку в пространстве, которая излучает энергию одинаково во всех направлениях. Диаграмма направленности для изотропной антенны представляет собой сферу, центр которой совпадает с положением антенны.

Диаграмма направленности зависит от конструкции антенны. На рис. 3 приведена диаграмма направленности антенны типа «волновой канал» в полярной системе координат. На рис. 4 — диаграмма направленности антенны типа «волновой канал» в прямоугольной системе координат. По параметрам главного и боковых лепестков можно сравнивать эти диаграммы между собой. По ширине основного лепестка можно оценивать антенну по направленным свойствам. Уровень помехозащищенности антенны зависит от параметров боковых и заднего лепестков.

Рис. 3
Диаграмма направленности антенны типа «волновой канал» в полярной системе координат:
1—основной лепесток; 2—боковой лепесток; 3—задний лепесток.

Рис. 4
Диаграмма направленности антенны типа «волновой канал» в прямоугольной системе координат:
1—основной лепесток; 2—боковой лепесток; 3—задний лепесток

Направленное действие антенны часто оценивают по углу раствора диаграммы направленности, который также называют шириной диаграммы. Под шириной 2q_0,5 диаграммы (главного лепестка) подразумевают угол между направлениями, вдоль которых напряженность поля уменьшается в sqrt(2) раз по сравнению с напряженностью поля в направлении максимума излучения (рис 3.10), а поток мощности соответственно уменьшается в 2 раза.

Рис. 3.10. Определение ширины диаграммы направленности

Для сравнения между собой направленных антенн вводят параметр, называемый коэффициентом направленного действия (КНД), понятие о котором впервые (в 1929 г.) ввел А. А. Пистолькорс. Под этим коэффициентом понимают число D, показывающее, во сколько раз надо увеличить мощность излучения передающей антенны при переходе от направленной антенны к ненаправленной, для того чтобы сохранить неизменной напряженность поля в месте приема:

D = P _S0 / P _S

где P _S0 — мощность излучения ненаправленной антенны; P _S — мощность излучения направленной антенны.

Коэффициент усиления антенны является мерой направленности антенны. Это относительная величина, показывающая во сколько раз эффективность данной антенны выше по сравнению с полуволновым диполем или с изотропным излучателем. Другими словами, на сколько большую напряженность поля создаст данная антенна по сравнению с эталонной на одинаковом расстоянии, при одинаковой подводимой мощности и на одинаковой частоте.

Так как изотропный излучатель – идеальное теоретическое устройство, то в технических характеристиках обычно приводится усиление по отношению к диполю.

(Под изотропным излучателем понимается такое устройство, которое равномерно и одинаково излучает электромагнитную энергию во все стороны. Электрический диполь — идеализированная электронейтральная система, состоящая из точечных и равных по абсолютной величине положительного и отрицательного электрических зарядов. Другими словами, электрический диполь представляет из себя совокупность двух равных по абсолютной величине разноимённых точечных зарядов, находящихся на некотором расстоянии друг от друга.)

Коэффициент усиления антенны по отношению к диполю обычно дается в дБ (dB), а по отношению к изотропному излучателю – в дБи (dBi). Соотношение этих показателей составляет 2.14 дБ. Например, если приведен коэффициент усиления антенны 3 дБи (по отношению к изотропному излучателю), то по отношению к диполю он будет 3–2.14=0.86 дБ. Иногда коэффициент усиления по отношению к диполю обозначают дБд (dBd), явно указывая, по отношению к чему проводилось измерение.

Не вся подводимая к антенне мощность излучается. Часть мощности теряется в проводах и изоляторах антенны, а также в окружающей антенну среде (земле, поддерживающих антенну конструкциях и др.). Отношение излучаемой мощности ко всей подводимой называется Коэффициентом полезного действия КПД.

Необходимо отметить, что коэффициент усиления характеризует направленность сигнала, а не увеличение выходной мощности по отношению к входной (как это может показаться из названия), поэтому данный параметр часто представляют как произведение КНД на КПД.

Важным параметром является входное сопротив­ление антенны, характеризующее ее как нагрузку для генератора или фидера. Входным сопротивлением антенны называется отно­шение напряжения между точками питания антенны (зажимы ан­тенны) к току в этих точках. Если антенна питается волноводом, то входное сопротивление определяется отражениями, возникаю­щими в волноводном тракте. В общем случае входное сопротив­ление – величина комплексная: . Оно должно быть согласовано с волновым сопротивлением фидерного тракта (или с выходным сопротивлением генератора) так, чтобы обеспечить в последнем режим, близкий к режиму бегущей волны.

Полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического, оптического или механического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы.