Структура радиосистемы связи

Радиосистемой связи называется совокупность радиотехнических и радиоэлектронных устройств, обеспечивающих дистанционные передачу и прием информации с помощью электромагнитных волн.

Первая в мире передача радиотелеграфного сообщения с борта летательного аппарата (из гондолы воздушного шара) на землю (приемник располагался на поле воздухоплавательного парка в Санкт-Петербурге) была осуществлена А.С. Поповым совместно с его сотрудниками П.Н. Рыбкиным и Д.С. Троицким в июле 1899 года.

В настоящее время радиосистемы связи, используемые в современной авиации, являются одной из важнейших частей информационного комплекса, который предназначен для для оперативного ситуационного управления

(рис. 2.1).

При этом ситуации, подлежащие управлению, могут быть достаточно разнородными – к их числу, например, относятся:

- траекторная коррекция полета одиночного самолета (особую актуальность данная ситуация приобретает в сложных метеоусловиях или при отсутствии однозначно-идентифицируемых ориентиров);

- полетный контроль группы самолетов (один из вариантов ситуации: передача информации от одного самолета к другому при различных расстояниях между ними).

Отметим, что управление различными ситуациями может

осуществляться с помощью как наземных, так и бортовых узлов радиосистемы связи. Например, траекторная коррекция полета одиночного самолета зачастую выполняется не только по радиокомандам с земли, но и по результатам радионаблюдения с борта данного самолета.

Работа информационного комплекса протекает следующим образом.

После проведения анализа внешней ситуации создается первичный информационный сигнал – таким сигналом может стать, например, речевое сообщение летчика или последовательность кодов, выработанная бортовой электронной цифровой вычислительной машиной (ЭЦВМ).

Данный информационный сигнал преобразуется в первичный радиосигнал, который (в виде электромагнитной волны) излучается в пространство.

Принятый из пространства первичный радиосигнал обрабатывается с целью выделения из него первичного информационного сигнала.

Выделенный первичный информационный сигнал поступает к его получателю (в качестве получателя может выступать, к примеру, центр управления полетами или одна из аэродромных служб).

После принятия решения по сложившейся внешней ситуации вырабатывается новый (вторичный) информационный сигнал (таковым может стать, скажем, команда на изменение курса самолета или распоряжение на применение бортового оружия).

Этот вторичный информационный сигнал переводится в соответствующий вторичный радиосигнал, который излучается в пространство.

Полученный из пространства вторичный радиосигнал подвергается ряду преобразований, в результате которых выделяется вторичный информационный сигнал.

Наконец, включается в действие исполнительный объект (им может быть, в частности, система рулевого управления или система пуска бортовых ракет).

В итоге по результатам действия исполнительного объекта происходит изменение внешней ситуации (то есть – самолет ложится на правильный курс или вражеский объект оказывается уничтоженным).

Так осуществляется ситуационное управление с помощью информационного комплекса. При этом, задачами, выполняемыми конкретно радиосистемой связи, оказываются следующие:

- преобразование первичного информационного сигнала в первичный радиосигнал;

- излучение первичного радиосигнала в пространство;

- прием первичного радиосигнала из пространства;

- преобразование первичного радиосигнала в первичный информационный сигнал;

- преобразование вторичного информационного сигнала во вторичный радиосигнал;

- излучение вторичного радиосигнала в пространство;

- прием вторичного радиосигнала из пространства;

- преобразование вторичного радиосигнала во вторичный информационный сигнал.

Легко видеть, что функции, выполняемые радиосистемой связи по

пересылке первого информационного сигнала от формирователя этого сигнала к его получателю и по пересылке второго информационного сигнала от его формирователя к исполнительному объекту, оказываются практически одинаковыми и, следовательно, могут быть реализованы с помощью аналогичных узлов и устройств. Иными словами, радиосистема связи структурно может быть представлена в виде двух параллельных радиосистем передачи информации, работающих во взаимно-встречных направлениях.

Что касается основного классификационного признака, согласно которому происходит разделение авиационных радиосистем связи, то таким признаком является дальность действия указанных радиосистем. В соответствии с этим признаком все отмеченные радиосистемы делятся на радиосистемы ближней связи и радиосистемы дальней связи.

А. Радиосистемы ближней связи.

Радиосистемами ближней связи называются радиосистемы связи, осуществляющие дистанционный радиоконтакт на расстояниях, меньших, чем дальность прямой видимости (рис. 2.2.).

Вычисление дальности прямой видимости может быть произведено по следующей расчетной формуле:

, (2.1.)

где высоты и подъема антенн над землей задаются в метрах; тогда значение получается в километрах. В том случае, когда << , выражение (2.1) принимает вид:

, (2.2.)

и для, например, =10000 м величина будет составлять 412 км. На практике дальность действия радиосистем ближней связи не превышает 500 км.

Поскольку радиоконтакт экипажа самолета с аэродромными, командно-диспетчерскими пунктами, а также с экипажами других самолетов осуществляется «прямым лучом», то работа радиосистем ближней связи происходит в ультракоротковолновом диапазоне, а именно – на частотах

от 30 МГц до 400 МГц. Из этого диапазона наиболее часто наиболее часто используются два поддиапазона: 118...136 МГц и 225...400 МГц. Выбор этих частот обуславливает высокую стабильность ближней связи – такая связь является устойчивой вне зависимости от времени суток и состояния ионосферы. При этом диапазон 118...136 МГц обычно используется в системах управления воздушным движением (в зонах интенсивного полета самолетов гражданской авиации) и для радиосвязи между самолетами стратегической и военно-транспортной авиации. В частности, в системах управления воздушным движением для быстрой, беспоисковой настройки на радиосистему связи нужного самолета или вертолета, весь диапазон частот разделен на радиоканалы, каждый из которых имеет свою фиксированную центральную частоту, а интервал между этими частотами составляет 25 кГц. Каждому диспетчеру в секторе его ответственности выделяется свой радиоканал, в результате чего радиосвязь «наземный пункт – летательный аппарат» оказывается практически мгновенной. Особое место занимает радиообласть вокруг международной аварийной частоты 121,5 МГц – диспетчер может осуществлять радиосвязь одновременно на рабочей и аварийной частотах. Что касается диапазонов 225...400 МГц, то он применяется в радиосистемах связи, осуществляющих как обмен информацией между самолетами и вертолетами тактической авиации, так и выполняющих радиоконтакт (через ионосферные слои) между самолетами стратегической авиации и связными спутниками.

В связи с высокой насыщенностью воздушного пространства летательными аппаратами и многоаспектностью выполняемых функций, радиосистемы ближней связи обычно имеют достаточно большое количество самостоятельных частотных каналов (например, дециметровая радиосистема ближней связи, работающая в диапазоне 225...339,975 МГц, обладает 7000 частотными каналами, следующими через 25 кГц, причем 20 каналов используют предварительную настройку, а один из каналов, в диапазоне 242 МГц, является дежурным) и обладают возможностью переходить во время сеанса связи с одного канала на другой.

Что касается мощностей радиосигналов, излучаемых самолетными антеннами радиосистем ближней связи, то они сравнительно невелики – порядка 5...30 ВТ. При этом чувствительность (минимальное напряжение или минимальная мощность сигнала на входе приемника, при котором на выходе приемника обеспечиваются приемлемые показатели качества) приемного устройства составляет единицы мкВ, а потребляемая мощность колеблется от 50 до 300 Вт. Масса приемо-передающего устройства радиосистемы ближней связи – от 3 (полностью твердотельная, выполненная на интегральных схемах) до 10 (транзисторный вариант) кг, а объем – от 5 до 10 дм (размеры одного из образцов – 12,7 см). Размещаются на приборной доске кабины летчика, обладают достаточно высокой надежностью (среднее время наработки на отказ составляет более 1000 часов).

Б. Радиосистемы дальней связи.

Радиосистемы дальней связи осуществляют радиосвязь на расстояниях, больших, чем дальность прямой видимости. Это означает, что данные радиосистемы могут выполнять дистанционный радиоконтакт далеко за пределами радиогоризонта (на расстояниях в сотни и тысячи километров).

Радиосистемы дальней связи устанавляваются на самолетах, осуществляющих дальние рейсы (бомбардировщики, десантные, грузовые, пассажирские самолеты), и предназначены для обеспечения радиосвязи экипажей самолетов с центрами управления полетами и аэродромами взлета и посадки. В связи с этим для функционирования радиосистем дальней связи отведены средневолновый (длины волн – от 100 м до 1 км) и коротковолновый (длины волн – 10 м до 100 м) диапазоны, то есть интервал частот от 2 МГц до 30 МГц. Обеспечение повышенной дальности действия достигается в данном случае как за счет явления многократного переотражения средних и коротких радиоволн между слоями ионосферы (на высотах 100....150 км) и земной поверхностью, так и путем применения ретрансляторов (промежуточных радиоустройств, которые располагаются, в основном, на земле, а в ряде случаев – и на борту летательных аппаратов).

Факт использования ионосферы для осуществления дальней связи приводит к необходимости перестройки рабочих длин волн в течение суток, поскольку в разные часы состояние ионосферы, связанное с солнечной активностью, меняется. Так, в ночное время дальняя связь обычно осуществляется на радиоволнах с длинами 35...120 м; при восходе или закате солнца – на радиоволнах с длинами 25...35 м; в дневные часы применяют радиоволны с длинами короче 25 м. Кроме того, рабочие длины волн изменяются в связи с той или иной широтностью точки приема – скажем, в северных полярных широтах, где радиосвязь на коротких волнах неустойчива, обычно используют участок средневолнового диапазона (длины волн от 200 до 300 м).

Другой особенностью работы радиосистем дальней связи является наличие большого количества (до трехсот тысяч при разносе центральных частот 100 Гц) предварительно настроенных и независимых друг от друга частотных каналов – это позволяет, используя определенный канал, отстроиться от приема радиосигналов, принадлежащих другим радиосистемам.

Значительные дальности и явление переотражений приводят к ослаблению принимаемых радиосигналов, а следовательно требуют повышения, по сравнению с радиосистемами ближней связи, энергетических показателей (мощность излучения самолетных передатчиков радиосистем дальней связи составляет 100...400 Вт, а мощность излучения наземных передатчиков варьируется в пределах 300...1000 Вт; мощность же, потребляемая бортовыми радиосистемами от бортовых источников питания, изменяется, в разных аппаратурных модификациях, от 0,6 до 10 кВт). Чувствительность бортового приемного устройства лежит в диапазоне от 1 до 5 мкВ, массо-габаритные характеристики приемо-передающего узла следующие: масса – от 13 до 35 кг, объем – от 14 до 56 дм .

Что касается ретрансляторов (рис. 2.3),

то каждый из них выполняет приемо-передающую функцию, а именно, получив пришедший с одного направления радиосигнал, они пересылают его в другом направлении.

При этом параметры радиосигнала, излученного ретранслятором, могут отличаться от параметров принятого им сигнала, но информация, содержащаяся в этих радиосигналах (например, сообщения о количестве и типах самолетах, нахоящихся в заданном районе), должна оставаться неискаженной. Требование информационной неискаженности является чрезвычайно важным условием функционирования ретрансляторов.

Таковы краткие описания особенностей радиосистем ближней и дальней связи.

Ранее отмечалось, что структурное построение радиосистемы связи сводится, по существу, к наличию двух параллельных радиосистем передачи информации, работающих во взаимно-встречных направлениях. Поэтому для уяснения радиотехнической специфики функционирования радиосистемы связи достаточно рассмотреть работу лишь радиосистемы передачи информации.

Базовая структура, поясняющая принцип функционирования радиосистемы передачи информации, представлена на рис. 2.4. Являясь достаточно упрощенной, она, тем не менее, отражает все основные радиотехнические процессы, происходящие как в передающей, так и в приемной частях радиосистемы передачи информации.

Поиск по сайту: