в чем особенность радиосвязи
Характеристика радиосвязи. Способы организации радиосвязи.
Может быть одноканальной и многоканальной, двусторонней и односторонней, прямой или с ретрансляцией на промежуточном пункте, дуплексной или симплексной. Различают радиосвязь длинноволновую, коротковолновую, сверхвысокочастотную, сверхдлинноволновую, средневолновую, ультракоротковолновую и др.
Основными достоинствами радиосвязи являются:
— возможность установления связи с объектами, место местонахождение которых неизвестно;
— установление связи через территорию, занятую противником;
— установление связи через непроходимые и зараженные участки местности;
— возможность передавать информацию одновременно неограниченному числу корреспондентов
— установление непосредственной связи через несколько инстанций вверх и вниз.
Основными недостатками радиосвязи являются:
— зависимость ее качества и устойчивости от уровня радиопомех в пункте приема;
— зависимость радиосвязи на больших расстояниях от условий прохождения ионосферных волн;
— возможность перехвата передач противником;
— подверженность радиолиний воздействию средств радиодавления противника;
— возможность определения противником мест нахождения работающих на передачу радиостанций;
— уменьшение дальности при работе р\средств в движении;
Средства, используемые для обеспечения радиосвязи подразделяются на подвижные и стационарные.
К подвижным радиосредствам относятся переносные (носимые) радиостанции и радиостанции, устанавливаемые на автомобилях, танках, самолетах, кораблях и т.п., а также контейнерные радиостанции, приспособленные для транспортирования любым видом транспорта. Стационарные радиосредства устанавливаются для работы в специально оборудованных сооружениях и на неподвижных объектах.
Используемый для радиосвязи спектр радиочастот делится на полосы, наименования и границы.
В зависимости от типа радиостанций и применяемой оконечной аппаратуры по радиоканалам могут обеспечиваться следующие виды связи: телефонная, телеграфная, передача данных, факсимильная и видеотелефонная. Телеграфная связь может быть слуховой и буквопечатающей. Радиосвязь может быть двухсторонняя или односторонняя.
При двухсторонней радиосвязи работа между радиостанциями осуществляется как на прием, так и на передачу. При односторонней радиосвязи одна или несколько радиостанций (передатчиков) работают только на передачу, а остальные только на прием.
По характеру обмена радиосвязь может быть симплексной одночастотной, симплексной двухчастотной дуплексной.
При симплексной одночастотной радиосвязи работающие между собой радиостанции передачу и прием ведут поочередно на одной частоте.
При симплексной двухчастотной радиосвязи передача и прием ведутся поочередно на разнесенных частотах приема и передачи. При этом принимающая станция может иметь возможность перебить работу передающей, не дожидаясь, когда она закончит свою передачу.
При дуплексной радиосвязи работающие между собой радиостанции передачу и прием ведут одновременно на разнесенных частотах приема и передачи.
Способы организации радиосвязи. Радиосвязь в зависимости от потребности управления и наличия сил и средств может быть организована по радионаправлению и по радиосети.
В зависимости от назначения, направления могут быть постоянно действующими, дежурными, резервными и скрытными.
В постоянно действующем направлении радиостанции корреспондентов осуществляют непрерывную работу на прием и имеют возможность в любой момент вызвать друг друга. Обмен между ними ведется по мере необходимости.
Резервные направления создаются с целью обеспечения начальнику связи маневра связями в ходе боя, когда по условиям обстановки может появиться необходимость в установлении новых или усилении существующих связей.
Скрытые направления создаются в целях защиты радиосвязи от преднамеренных помех противника. До появления помех на основных радиосвязях обе радиостанции должны находиться на приеме. Работа на передачу открывается только в том случае, когда при нарушении всех основных связей с данным корреспондентом имеется острая необходимость передачи ему важного сообщения.
Организации связи по направлениям применяется прежде всего в тех случаях, когда появляется необходимость в организации особо важных связей и потребность в большого количества сообщений. Позволяет применить аппаратуру засекречивания телеграфной буквопечатающей связи.
Основными достоинствами направления являются:
—быстрота и простота установления связей;
— большая скорость передачи сообщений при обмене;
высокая маскировка от противника работы радиостанций, работа без позывных, а также при ведении приема и передачи на разных частотах; наиболее эффективное использование антенн направленного действия.
Основными недостатками направления являются:
-повышенный расход радиосредств на пункте управления старшего штаба;
— повышенный расход частот, необходимый для установления связей;
Основные виды и принципы работы радиосвязи
Радиосигналы происходят в результате направленного перемещения радиоволн. Подобно волнам на пруду, радиоволна представляет собой серию повторяющихся пиков и впадин. Радиоволна генерируется передатчиком, а затем обнаруживается приёмником.
Основные разновидности радиосвязи и их применение
Для передачи радиосигнала применяются антенны. Конструкция любой антенны предусматривает концентрацию радиоволн, которые содержатся в луче, с увеличением степени такой концентрации КПД антенного устройства увеличивается. Конструктивные особенности передатчика и антенны определяют разновидности радиосвязи.
Радиорелейная связь
Функции радиорелейной линии заключаются в приёме и ретрансляции сигналов, которые принимаются либо от другой радиостанции, либо от провода, оптоволоконного, микроволнового, коаксиального кабеля или другого канала интегрированной наземной линии. Радиорелейная связь – важная, хотя уже и постепенно устаревающая технология системы радиосвязи.
Расположение радиорелейных станций и диаграммы направленности антенн должны быть установлены так, чтобы обеспечивать минимальные помехи для наземных спутниковых станций. Аналоговые и цифровые схемы основной полосы частот радиорелейной связи аналогичны спутниковым системам, однако процесс обмена и передачи сигналов происходит в атмосфере. Радиорелейные линии могут быть частью соединения между земной станцией и центром коммутации сигнала.
Передача сигналов через спутник
Теперь рассмотрим, как работает радио на примере телекоммуникационного сообщения через спутники. Для передачи сигналов антеннам на Земле используются все те же радиоволны. Информация может включать:
Спутниковая передача сигналов происходит по пути их распространения в прямой видимости от наземной станции к спутнику связи (восходящая линия связи) и обратно к земной станции (нисходящая линия связи). Спутник обычно размещается на геостационарной орбите, на высоте около 18…20 тыс. км над Землей, так что он кажется неподвижным из любой точки, откуда виден. Оттуда спутник действует как ретранслятор в небе. Наземная станция включает в себя антенны, здания и электронику, необходимые для передачи, приёма и последующей обработки сигналов.
Используемый частотный спектр аналогичен тому, который применяется для наземного микроволнового радио. Антенна наземной станции обычно является остронаправленной, в то время как спутниковая антенна имеет увеличенную ширину луча, чтобы покрывать большую часть земной поверхности и иметь возможность одновременно связываться со многими удаленными друг от друга земными станциями.
Сотовая связь
Общим элементом всех технологий сотовой связи является использование определенных радиочастот, а также повторное использование частот. Это позволяет предоставлять услугу большому количеству абонентов при уменьшении количества каналов (ширины полосы). Можно создавать широкие сети связи за счет полной интеграции передовых возможностей мобильного телефона.
Как осуществляется радиосвязь
Радиосвязь работает путём передачи и приема электромагнитных волн. Для распространения и перехвата радиоволн используются передатчик и приёмник. Передатчик излучает электромагнитное поле наружу через антенну; затем приемник улавливает это поле и преобразует его в звуки/изображения.
Генерация и приём радиоволн
Радиоволна действует как носитель информационных сигналов; информация кодируется непосредственно на волне – в виде звуков (голос и музыка) и/или изображений (телевидение). Звуки и изображения преобразуются в электрические сигналы (микрофоном или видеокамерой), усиливаются и используются для формирования несущей волны. Усиленный сигнал подаётся на антенну, которая преобразует электрические сигналы в электромагнитные волны для излучения в космос.
Такие волны излучаются со скоростью света и передаются не только по линии прямой видимости, но и за счет отклонения от ионосферы. Приёмные антенны перехватывают часть этого излучения, возвращая ему форму электрические сигналы, после чего подают сигнал на приёмник.
Кодирование информации в радиоволне
Основной принцип прост. С одной стороны, передатчик «кодирует» сообщения, изменяя амплитуду или частоту волны, наподобие кода Морзе. С другой стороны, приёмник, настроенный на ту же длину волны, улавливает сигнал и декодирует его обратно в желаемую форму: звуки, изображения, данные и пр.
Телеграфирование
Электрический телеграф в ХХ веке был распространённой формой цифровой передачи сигналов в основной полосе частот с использованием металлических носителей (открытый провод). Но, по сегодняшним меркам, скорость передачи информации при телеграфировании является низкой.
Радиотелефонная связь
Является дальнейшим развитием телеграфирования, и реализуется путём передачи речи по витым парам проводов. Из-за возможностей технических средств полоса пропускания речевых сигналов ограничена частотой 4 кГц, эта полоса сохраняется и до настоящего времени.
Голосовые модемы дополняются и вытесняются в сети доступа технологией цифровой абонентской линии, которая повышает скорость обмена информацией при одновременном снижении стоимости услуг. Кроме того, цифровые абонентские линии имеют постоянное подключение к данным.
Модуляция и детектирование
Виды радиосвязи зависят от типа модуляции сигнала. В радиоустройствах с амплитудной модуляцией (АМ) сила амплитуда сигнала изменяется в пределах от минимума до максимума производимых частот. В радио с частотной модуляцией сигнала (FM) изменяется скорость прохождения сигнала. Когда вы настраиваетесь на радио, номер набора показывает частоту в МГц, на которой транслируется сигнал.
FM-модуляция распространена в коммерческих, а АМ-модуляция – в производственных применениях.
Обратным модуляции процессом является детектирование, при котором из общего высокочастотного сигнала выделяется та его часть, которая содержит информационную составляющую. Первые радиоприёмники были именно детекторными.
Радиосвязь
Возможность передачи электромагнитных волн открыл Герц (1887 год), наблюдая искру в промежутке знаменитого вибратора. Попов первым догадался заложить полезную информацию, упомянув знаменитого немецкого учёного первым земным посланием. Германия поныне уверена: изобретатель радиосвязи рождён страной Гёте.
Термины
Радиосвязь – вид электросвязи, использующий принцип передачи информации, минуя эфир, посредством электромагнитных волн частотой ниже 3000 ГГц.
Радиовещание – однонаправленная радиосвязь.
Рация (радиостанция) – приёмопередающее устройство радиосвязи.
Поляризация – термин, описывающий поведение вектора электрического поля волны. Различают линейную (занимает одну плоскость), круговую (вращается), эллиптическую (вращается, изменяя периодически амплитуду).
Английский термин прямо затрагивает двунаправленность процесса передачи информации – two-way radio. Ручные рации отделены ныне (2001 год) собственным названием – walkie-talkie. Ранее 40-х годов термины рация, радиостанция употреблялись синонимично. Современный обиход внёс коррективы. Полноценное общение подразумевает использование участниками индивидуального приёмника, передатчика.
История
Вещание шло параллельно развитию связи. Технические средства масс-медиа вполне позволяют общаться, однако передатчики лишены способности принимать информацию. Двустороннее общение предполагает наличие, использование абонентами раций – приёмопередающих устройств.
Спасите наши души
Попов использовал телеграф. Ценящим достоинства музыки требовалось инновационное открытие путей модернизации примитивного сооружения. Надежду подал Флеминг (1904 год), внедривший выпрямитель электрического тока, послуживший основой создания кристаллического выпрямителя «кошачьего уса». Коммерческий телеграф начал бороздить Атлантику в 1907 году.
Это интересно! Тонувший Титаник активно опрашивал окружающие корабли, умело применяя азбуку Морзе. Талант радистов настолько развеселил компанию часом ранее, что матросская братия сочла позывные SOS очередной удачной шуткой.
Полученный урок позволил усовершенствовать методы передачи информации. Начиная 1912 годом, военные, гражданские корабли непременно оборудовали средствами дальней беспроводной связи-телеграфами. Первая мировая война явилась временем создания спасательно-охранной службы SOLAS-14. Эксперты разработали ряд основополагающих норм:
Война помешала планам моряков. Напряжённая обстановка заставляла мировое сообщество медлить. Вахту стал нести уже SOLAS-29. Система охватывала суда вместимостью свыше 1600 регистровых тонн. Послевоенный SOLAS-48 пополнил реестр требованием, касающимся маломерных кораблей (300..1600 тонн). «Малюткам» выделили частоту 2,182 МГц КВ-диапазона.
Спасательная служба продолжала развиваться. SOLAS-74 обязал поголовно суда нести вахту, прослушивая частоты 2,182; 156,8 МГц. Выбранные каналы покрывали максимум 100-150 миль. Конференция 1988 года отметила ряд инновационных технологий, способных исправить ситуацию:
Вкупе технологии повышали предельную дистанцию посыла сигнала бедствия (система INMARSAT, включающая 4 геостационарных спутника, обслуживаемых наземными береговыми станциями), устраняли необходимость в дежурном. Современные SOS принимают специально предназначенные оказывать помощь центры. Берег затем оповещает окрестные плавучие суда. Тонущий корабль волен выбросить аварийный буй. Частота бедствия 1,6 ГГц улавливается спутником, стартует спасательная кампания.
Развитие вещания
Осуществлению чаяний меломанов, призирающих точку-тире, поспособствовал Роберт фон Либен, выпустивший первый газовый триод. Параллельно подсуетился Ли де Форест, американский изобретатель, запатентовавший Аудион. Конструкцию, повторяющую первый триод. Однако название выбрано поудачнее. Оба мало смыслили, подарив последователям право изобрести усилитель (1912 год).
Первая радиостанция
Начиная 1920-м, трели певчих заполнили мир. Первый однокорпусной приёмопередатчик-радиостанцию изобрёл австралиец, старший констебль Фредерик Вильям Дауни (1923 год, Виктория). Полиция – исторический родитель технологии. Громоздкие ящики заняли задние сиденья используемых Ланчий патрульных. Эстафету переняли военные лётчики: разведчик стал сообщать обстановку, пропуская этапы возврата, сбрасывания бумажного послания войскам союзников. 
Мобильные рации
Мобильный приёмопередатчик изобрёл Дональд Хингс, снабдивший устройствами сотрудников компании CM&S (1937). Система напоминала солидный рюкзак. Вторая мировая война дала мощный толчок развитию технологии. Переносные радиостанции стали незаменимым другом ополчившихся сторон.
Секретные разработки R&D стартовали в 1940 году. Модель Хингса С-58 Handy-Talkie поступила военным (1942 год). Шестьдесят лет спустя изобретатель получил награду правительства. Историки отмечают заслуги разработчика партизанских систем Джоан-Элеонора (1938-1941 г.г.).
Параллельно работала американская компания Моторола. Первая переносная рация SCR-300 вышла в 1940 году. Появление компактных моделей сопутствовало становлению группы Битлз. Полупроводниковая элементная база помогла миниатюризации устройств.
Разновидности
Критериями деления могут являться:
Принцип действия
Перенос информации неизвестной субстанцией неимоверно сложно объяснить. Учёные, пытаясь сохранить лицо, отписываются трёхэтажными формулами, употребляя замысловатые термины. Корпускулярно-волновой дуализм продолжает настойчиво демонстрировать неполноценность современных научных взглядов.
Важный момент! Изначально технология изобретена радистами, выступала альтернативой проводной связи. Параллельно бурно развивается развлекательная отрасль – вещание.
Радиоволна
Схема возникновения электромагнитной волны доподлинно неизвестна. Экспериментально установлена структура, поясняемая иллюстрацией:
Направление вектора устанавливали путём действия на электрические заряды. Частотный диапазон определён экспертами:
Мера поглощения энергии средой определена частотой. Любительской связи отдали наихудшие варианты, максимально плохо преодолевающие эфир.
Излучение-приём
Практиков мало интересует действительное положение вещей. Важно одно: волна переносит:
Природа неизвестна — вещь работает. Первопроходец Герц шёл следующим эмпирическим путём:
Постепенно зародилась идея (Попов) передавать информацию беспроводным методом. Первые радиостанции сильно напоминали телеграф.
Поляризация
Герц быстро заметил: лучшую пару составляют приёмный и передающий вибраторы, расположенные параллельно. Понятие поляризации родилось много позже. Однако Попов знал результат эксперимента, использовав одинаковую ориентацию антенн. Избранное положение позволяло вести приём с любого азимута – необходимый критерий стабильности функционирования системы подвижных объектов (морских судов).
Вибратор Герца обладал линейной поляризацией. Параметр приёмной и передающей сторон обязан быть идентичен. Помимо линейной различают:
Антенна
Нужную поляризацию обеспечивает конструкция антенны, организуя электромагнитную совместимость системы приёмник-передатчик. Попов использовал штырь-вибратор Герца. Получил линейную поляризацию. Спутниковые тарелки обеспечивают различные характеристики. Запад преимущественно рад линейной поляризации, некоторые каналы Российской Федерации – задают круговую. Дань наследию тяжёлого прошлого: спутники-шпионы, постоянно движущиеся, обеспечивают наилучшие показатели, задействовав принципы круговой поляризации.
Модуляция
Радио Попова использовало передачу амплитудно-модулированного двоичного сигнала «точка-тире». Основными типами назовём:
Дальняя связь капризна, лепту вносят солнечная активность, погодные условия. Частотная модуляция замечательно противостоит разрядам молнии. Факт доказан компанией Дженерал Электрик (1940 год).
Выбор частот
Страны определили вещанию, связи полосы. Широким массам отданы диапазоны, демонстрирующие максимальные недостатки: значительное затухание, поглощение парами воды. Преимущества достались армии, спасателям, полиции.
Обычно частоты даются с шагом 100 кГц. Южная Корея, США, Филиппины, Карибы задействуют лишь нечётные множители каналов. Европа, Греция, Африка поступают наоборот. И только Италия уменьшила шаг вдвое (50 кГц). Частоты каналов фазовой модуляции ниже УКВ сегодня устарели.
Любительские
Радиолюбителям страны выделяют ограниченные диапазоны:
Радиолюбитель обязан сдать экзамен государственной комиссии, получив позывной.
Гражданские
Частоты доступны гражданам, включая лишённых личных позывных (см. выше). История развития вопроса красноречиво иллюстрируется примером США, осваивающего грабли. Послевоенный бум заставил правительство пересмотреть ряд вопросов. Радиолюбителям вырезали скромный надел 460-470 МГц, одновременно ограничили мощность передатчиков (класс А – 60 Вт, класс В – 5 Вт), немедля вызвав критику профессионалов:
27 МГц
Был найден компромисс – средняя область КВ-диапазона, задействованная медициной, промышленностью. США стали регистрировать радиолюбителей, аппаратура постепенно дешевела. Отчётность бесстрастно показала резкий рост желающих общаться средствами эфира: 500.000 официальных пользователей (январь 1977 года). СССР разрешили обывателям засорять 27 МГц 30 декабря 1988 года. Шизофреники скажут: вот, развалили Союз радиолюбители. Параноики добавят музыкантов, алкоголиков, тунеядцев, интеллигенцию, отдельных студентов…
Советские органы выделили передатчикам мощностью 0,5 Вт 10 полузасекреченных каналов, шагом 12,5 кГц. Промышленность выпустила радиостанции Урал-Фермер. Результат виден невооружённым глазом. Фермеры отказались наводнять Урал сельскохозяйственной продукцией. Радиостанции мощностью ниже 10 Вт не подлежат государственной регистрации. Соглашения постоянно меняются, уточняйте сведения, получая свежие цифры.
Сегодня диапазон 27 МГц международный, предъявляет единственное ограничение: мощность передатчика ниже 10 Вт. Широко используют дальнобойщики. Весомые преимущества коротких волн позволяют им огибать препятствия. Мировая практика предусматривает ряд соглашений, исполняемых производителями:
Загруженность эфира заставила искать способы впихнуть больше информации. Изобрели нулевой канал 26,96 МГц, сообразно ввели еще 40 каналов (шаг 10 кГц). Радиолюбители быстро разрубили путы, выдумав незамысловатую систему обозначений, учитывающую ералаш:
Особенности международных отношений вызывают периодически путаницу. Зарубежные производители неправильно заводят российскую сетку, изготавливая аппаратуру. Любители решают проблему, выбирая «Польшу».
ДМВ: 433,075..434,775 МГц
Максимальная выходная мощность нерегистрируемого передатчика ограничена цифрой 0,01 Вт. Более мощную аппаратуру настраивают. Международным сообществом частоты/устройства называются LPD433 (маломощная аппаратура 433 МГц). Используются:
Запрещается применять внешние, тем более направленные антенны. Диапазон 433,075..434,775 МГц вместил 69 каналов, шаг 25 кГц. Некоторые станции 8-канальные.
Зарубежная практика пестрит необычными правилами:
ДМВ: 446, 00625..446,09375 МГц
Систему часто называют PMR446 (аналог FRS США), максимальная мощность передатчика – 0,5 Вт. Общепринятый вызывной, аварийный канал – 8; автомобильный (эквивалент 15 канала 27 МГц) – 2. Столь неровные цифры призваны уберечь от помех соседние диапазоны. Номера каналов-частоты:
Белорусы используют 16 каналов, прибавляя 8 сверху. Россия разрешила LPD в ноябре 2005 года. Европой зарегистрирован своеобразный рекорд: связь Великобритания-Нидерланды дальностью 535,8 км. Типовые значение существенно ниже.
Принципы построения каналов
Проектировщик решает последовательно круг задач:
Инженер обязан уметь найти необходимые сведения, преследуя специфические цели заказчика. Знать наизусть громадный объем не позволяют современные технологии обучения, переподготовки персонала. Перечень литературы зачастую пестрит иностранными изданиями. Важный пункт – знание английского языка, умение пользоваться мировой паутиной.
Процесс обмена информацией
Преимущества изобретения Попова доступны сторонам, выполнившим ряд условий:
Наличие единственной частоты обусловливает возможность однонаправленной передачи. Поэтому организации применяют наборы позывных, условных сигналов – регламент. Известные «первый, первый, я второй, приём». Условные знаки помогают абоненту захватить канал. Новое сообщение начинается словами, предусмотренными протоколом: «второй, второй, я первый, …текст сообщения… Приём!». Захвативший общение возвращает палку эстафеты инициировавшему общение.
Принцип универсален. Корабли, самолёты, солдаты, полиция снабжены позывными. Организации сажают централизованных операторов, заправляющих общением. Радиолюбители равноправны.
Описанную схему называют полудуплексной. Означает наличие возможности взаимного общения, но поочерёдно. Полнодуплескная схема подразумевает использование двух частот, практически встречается редко.