К основному недостатку радиорелейных линий связи следует отнести ограниченность интервала, обусловленного пределами прямой видимости. Стратегические и оперативные задачи, стоящие перед Вооруженными Силами, требовали широкополосных радиосредств, работающих с интервалом, значительно превышающем 30—40 км.

Несмотря на то, что эффект загоризонтного распространения УКВ-сигналов был установлен еще в 1940-е годы, первые сообщения об устойчивом приёме передач на УКВ на расстояниях, существенно превышающих прямую видимость, относятся к началу 1950-х годов. Создание тропосферных радиорелейных линий (ТРРЛ ) стало возможным благодаря использованию в качестве ретранслятора неоднородностей диэлектрической проницаемости в нижних слоях тропосферы («объём переизлучения»). Объём переизлучения образуется пересечением диаграмм направленности антенн двух станций на высоте до 10—15 км в зависимости от широты. Механизм тропосферного рассеяния достаточно сложен, он зависит от многих географических, климатических, атмосферных и сезонных факторов. Канал тропосферной связи вносит существенно большее затухание сигнала по сравнению с затуханием в свободном пространстве. Для этого канала также характерен многолучевой характер распространения.

Значительная роль в становлении теории и практики дальней тропосферной радиосвязи принадлежит учёным НИИ-100 (ФГУП “НИИ Радио” ) М.А. Гусятинскому, А.С. Немировскому, А.В. Соколову, В.Н. Троицкому, А.А. Шуру .

Преимущества тропосферных линий заключаются не только в повышенной дальности связи, но и в достаточно большой пропускной способности (120 каналов тональной частоты или передача цифровой информации со скоростью до 8 Мбит/с). Развёртывание станций не выдвигает сложных требований к рельефу местности. К недостаткам следует отнести необходимость преодоления больших затуханий в пространстве, и, как следствие, повышенные уровни мощности на передающей стороне и высокая чувствительность приёмников, необходимость использования антенн с высоким коэффициентом усиления. Для борьбы с быстрыми замираниями используются различные методы разнесенного приёма (по пространству, частоте, углу прихода, времени).

Наибольшее распространение получили пространственное и частотное разнесение и их комбинации.

Важнейшими параметрами военных тропосферных линий (как и радиорелейных), являются помехозащищённость, частотная эффективность, скорость развёртывания и др.

Первая военная тропосферная линия начала строиться американцами на побережье Канады в 1954 г. в интересах ПВО США.

В СССР использование тропосферного распространения радиоволн для создания военной аппаратуры связи началось в 1956 г. Уже в то время удалось показать возможность существования линии с интервалом до 250 км. Первые военные тропосферные станции для тактического звена управления “Лодка ” (Р-122 ) и “Фрегат ” (Р-121 ) были разработаны в конце 1950-х годов.

Все последующие годы продолжалась интенсивная разработка средств тропосферной связи. Спутниковая связь была тогда ещё очень слабо развита, и только позже она в значительной степени потеснила тропосферную связь, особенно в гражданской области, но, тем не менее, полной альтернативы тропосферной связи для военного применения нет даже в настоящее время.

Главная обязанность по созданию военных тропосферных систем была возложена на НИИ-129 (МНИРТИ ), КБ Красноярского радиотехнического завода и КБ Светловодского радиозавода. К серийному изготовлению аппаратуры для ТРРЛ были подключены Владимирский завод “Электроприбор ”, Красноярский завод телевизоров (ПО “Искра” ), Красноярский радиотехнический завод (“НПП «Радиосвязь» ”), Светловодский радиозавод (ПО “Олимп” ) и ряд других заводов промышленности средств связи.

В 1961 г. в НИИ-129 была разработана ТРРЛ дециметрового диапазона (475—625 МГц) Р-408 (“Баклан ”). Станция обеспечивала передачу 12 телефонных каналов и размещалась на четырёх автомашинах ЗИЛ-157 с двумя прицепами. Эта станция в 1964 г. была модернизирована и выпускалась, как Р-408М . В ней применялись антенны диаметром 10 м, передатчики с выходной мощностью 1 кВт. Станции уже могла передавать до 24 телефонных каналов, в зависимости от местных условий интервал составлял от 150 до 180 км.

Начиная с 1969 г. стали выпускаться хорошо зарекомендовавшие себя в дальнейшем станции дециметрового диапазона типа Р-410 (“Атлет”).

Станции имели несколько модификаций и отличались, в основном, диаметром применяемых антенн. Тропосферные линии, построенные на станциях типа “Атлет ”, могли иметь до 10 интервалов. В такой линии обеспечивалась дуплексная передача до 12 телефонных каналов. В станциях могли быть использованы антенны диаметром 5,5; 7,5 и 10 м. Соответственно интервалы линии составляли от 130 до 160 км (рис. 1).

Рис. 1.

Аналогичные станции стали выпускаться и с антеннами диаметром 2,5 м (“Альбатрос ”). Эти станции работали также в дециметровом диапазоне волн. В качестве транспортной базы использовались автомашины ЗИЛ-131 и УРАЛ-375. Станции были приняты на вооружение и широко использовались для создания мобильных и стационарных линий тропосферной связи в оперативно-тактическом звене управления Вооруженными Силами.

В эти же годы в конструкторском бюро Красноярского радиотехнического завода проводились разработка семейства подвижных малоканальных станций тропосферной связи сантиметрового диапазона для оперативно-тактического звена управления типа Р-133 (“Корвет ”) и Р-412 (“Торф ”). В станциях Р-412 впервые в нашей стране был применён счетверённый приём сигналов и оптимальное их сложение по промежуточной частоте с использованием обратной связи, что обеспечивало высокую помехозащищённость. Станции имели много разновидностей и выпускались в стационарном и подвижном вариантах. В качестве транспортной базы использовались как автомобили (“Урал-375Д”, “КАМАЗ-4310”, “Урал-4320” ), так и бронетранспортеры. Они обеспечивали передачу до шести телефонных каналов или передачу данных со скоростью 48 кбит/с. Протяжённость линии достигала 500 км при средней дальности интервала 150 км. Станции Р-410 и Р-412 были наиболее массовыми, они до настоящего времени широко используются в российской армии (рис. 2).

Рис. 2. Тропосферная станция Р-412

Техника неумолимо движется вперёд, и то, что вчера было верхом совершенства, сегодня представляется просто мастодонтом. Но на каждом этапе смены поколений техники рождаются уникальные по своим характеристикам долгожители, о которых специалисты будут часто вспоминать и приводить их в пример, как воплощение наилучших качеств изделия, характерного для своего времени.

Так, танкостроение далеко ушло вперёд с времен Второй мировой войны, но танк Т-34 никогда не будет забыт. Станция типа Р-412 (“Торф ”) по своей популярности сродни танку Т-34. То же самое можно сказать о радиорелейной станции Р-404 (“Василёк ”).

В 1976 г. разработана 24-канальная дециметровая тропосферная линия сверхдальнего распространения дециметрового диапазона волн с интервалом между станциями до 350... 400 км Р-420 (“Атлет-Д ”). В состав станции входят две антенны “Атлет-АС16 ” диаметром 16 м и коэффициентом усиления в рабочем диапазоне частот - 35 дБ (рис. 3). Антенна сохраняет свою работоспособность при скорости ветpa 30 м/с. ТРРЛ “Атлет-Д” позволила существенно расширить спектр возможных применений тропосферных линий, и в ряде случаев только с её помощью можно было решить поставленную боевую задачу .

Рис. 3.

Для тропосферных станций, работающих в дециметровом диапазоне частот и предназначенных для работы в режиме сверхдальнего приёма (250—400 км), необходимы были передатчики с выходной мощностью до 5 кВт. Наиболее целесообразно для этих целей использовать мощные СВЧ-тетроды, разработанные на заводе “Светлана” для телевизионных передатчиков УКВ-диапазона типа ГС-17Б. Благодаря оригинальной конструкции колебательных контуров усилителя мощности и выбранному динамическому режиму работы, был разработан ряд современных в то время передатчиков для тропосферных линий связи, в том числе для сверхдальних тропосферных линий “Атлет-Д”, а в интересах КГБ СССР - Р-444 (“Эшелон ”). В передатчике тропосферной станции “Атлет-Д” с выходной мощностью 5 кВт удалось получить высокий КПД и найти эффективный способ теплоотвода, что позволило заменить систему водяного охлаждения электродов лампы на систему воздушного охлаждения и тем самым существенно упростить условия эксплуатации тропосферной станции “Атлет-Д ”.

Выдающаяся роль в становлении военных ТРРЛ принадлежит российскому ученному и инженеру Виктору Семеновичу Куланину (1913—1993). После окончания Московского электротехнического института связи В.С Куланин был направлен в ЦНИИС СА, где после войны окунулся в проблемы тропосферного распространения радиоволн и военно-тактического использования ТРРЛ. В 1958 г. B.C. Куланин был приглашён в НИИ-129 (МНИРТИ ), где был назначен главным конструктором по ряду НИОКР в области тропосферной связи. Им был разработан целый ряд тропосферных станций дециметрового диапазона в интересах Министерства обороны и силовых ведомств СССР - ОКР “Баклан”, “Атлет”, “Альбатрос”, “Атлет-Д” и др., которые были освоены серийно и приняты на вооружение Министерством обороны.

Я проработал бок о бок с B.C. Куланином более 15 лет и всегда восхищался его уверенностью в положительных результатах проводимых исследований и разработок. По его заданиям моя лаборатория разработала целый ряд передатчиков для ТРРЛ. Как главный конструктор, B.C. Куланин всегда давал толковые советы, но от заданных требований не отступал. Когда пришла пора осваивать изготовление передатчиков для аппаратуры “Атлет-Д ” на Владимирском заводе “Электроприбор”, он порекомендовал мне занять там место регулировщика, чтобы ещё раз проверить качество разработки.

За создание комплекса тропосферных станций в 1977 г. коллективу участников разработки и внедрения тропосферных станций была присуждена Государственная премия СССР. Среди награждённых - сотрудники МНИРТИ, КБ КРТЗ и 16 ЦНИИИС МО: главный конструктор МНИРТИ B.C. Куланин, Ю.И. Башаркин , главный конструктор КБ КРТЗ Б.И. Гуревич, Г.В. Дедюкин, Ю.М. Лабазин, Г.А. Малолепший, А.П. Редин.

Станции тропосферной связи широко использовались во время афганских событий как для построения опорных сетей, так и для сетей прямой связи.

Последующие разработки предполагали дальнейшее освоение сантиметрового диапазона и переход к цифровым методам передачи. Основные принципы такого перехода были сформулированы в 16 ЦНИИИС МО д. т. н., профессором И.Р. Сиваковым .

Так, например, широкополосная ТРРЛ Р-417 (“Багет ”) обеспечивала работу в сантиметровом диапазоне волн, имела 16-кратный частотно-пространственный разнос. Такая кратность разноса была предложена сотрудником 16 ЦНИИС МО Г.В. Дедюкиным . Разработка линии была проведена в Московском НИРТИ под руководством главного конструктора В.В. Серова . Максимальная дальность связи с использованием станций Р-417 достигает 1900 км при интервале до 190 км (рис. 4.), обеспечивает передачу 60 телефонных каналов или передачу данных со скоростью до 2,048 Мбит/с. Станция оснащена четырьмя антеннами диаметром 2,65 м или четырьмя антеннами 3x5 м.

Рис. 4. Мобильная тропосферная станция Р-417

ТРРЛ Р-417 по своим техническим характеристикам является самой совершенной в мире и до настоящего времени не имеет аналогов. По имеющимся данным, за рубежом наибольшая достигнутая кратность разноса в ТРРЛ не превышает восьми.

В период с 1985 по 2001 гг., на вооружение были приняты тропосферные станции Р-423-1 (“Бриг-1”), Р-423-2 (“Бриг-2”), Р-423-2А (“Бриг-2А”) и ряд других станций этого семейства (рис. 5). Эти станции существенно превосходили своих предшественниц по пропускной способности (в полтора раза), по помехозащищённости (в 15 раз), по дальности интервала (в полтора раза), по количеству направлений связи от одной станции.

Рис. 5.

Важная роль в военной связи отводится опорным сетям. Они должны обеспечивать возможность быстрого наращивания связи в любом направлении на значительные расстояния. Решение этой проблемы потребовало поиска новых, нетрадиционных подходов. По совокупности предъявленных требований лучше всего поставленной цели соответствовали тропосферные радиорелейные линии (ТРРЛ), для которых характерны большие интервалы между станциями. Первая наиболее крупная опорная сеть на основе ТРРЛ (“Барс ”) была создана в 1980-е годы в интересах государств - участников Варшавского договора (ГУВД). Анализ технических характеристик существующих и разрабатываемых отечественных тропосферных станций позволил выбрать для основных узлов опорной сети аппаратуру типа Р-417 (“Багет”) , наиболее отвечающую предъявляемым требованиям. На базе подвижного варианта аппаратуры Р-417 был разработан стационарный вариант, который использовался в проекте. На отдельных участках большой протяжённости (L>500 км) была применена сверхдальняя ТРРЛ типа Р-420.

В основу создания системы “Барс” , как элемента базовой автоматизированной системы обмена информацией, построенной на единой информационно-технической основе с первичной сетью, был положен зоновый принцип организации связи. В каждой зоне на базе опорных узлов связи созданы линии тропосферной связи с пространственно-частотным разносом.

Система обеспечивала работу с интервалами до 160 км при 60—120 эквивалентных телефонных каналах, а также передачу данных с высокой достоверностью.

Система допускала возможность привязки к ней полевых узлов связи и её наращивания за счёт любых серийных тропосферных, радиорелейных или кабельных линий на расстояние до 1000 км при условии, что суммарная протяжённость тропосферных интервалов не будет превышать 1500 км при расчётной надёжности не менее 90%, а протяжённость радиорелейных или кабельных линий при той же надёжности не будет превышать 2500 км.

С целью обеспечения необходимых требований были проведены доработки аппаратуры тропосферной связи, аппаратуры уплотнения (по характеристикам ТЧ канала), аппаратуры вторичного уплотнения (по уровню загрузки) и аппаратуры конфиденциальной связи. В результате по своим электрическим параметрам система “Барс” была приведена в соответствие требованиям МСЭ, что обеспечивало её сопряжение с телефонной сетью общего пользования по стандартным стыкам.

Отличительными особенностями системы являлись повышенная помехозащищённость и надёжность работы, которые обеспечивались как за счёт высокой собственной аппаратурной надёжности, так и наличия в сети двух и более обходных путей. Фактическая надёжность связи между двумя любыми объектами была не менее 99,99%.

Таблица: Основные характеристики военных тропосферных средств

4 «ЗИЛ-157» и прицепы

3-6 ТФ; до 48 кбит/с

2 «Урал-375Д» и «ЗИЛ-131»

Системы централизованного и распределенного управления сетью связи, телеконтроля и телесигнализации охватывали опорную сеть в целом. Управление элементами сети осуществлялось по системе служебной связи, исключающей возможность несанкционированного доступа. Каналы системы управления дублировались аварийной коротковолновой радиосвязью.

Работы по созданию системы “Барс” велись в тесном контакте с НС ВС. Ответственность со стороны военных была возложена на заместителя начальника войск связи В.И. Соколова .

В декабре 1987 г. система “Барс” была успешно сдана в эксплуатацию, по своим основным параметрам она превосходила лучшую зарубежную систему аналогичного назначения, построенную в Европе (“Айс-Хай”).

Я начинал эту работу как главный конструктор, а в 1987 г. - как заместитель министра промышленности средств связи вместе с нашими военными участвовал в её приёмке.

В таблице даются характеристики военной тропосферной аппаратуры, широко используемой в войсках. Как и в случае радиорелейной аппаратуры, каждый типономинал имеет ряд модификаций, связанных особенностями войскового применения, используемыми транспортными средствами или стационарным вариантом поставки, привлечённой компонентной базой и т. д. Однако приведённые в таблицах данные являются основными для большинства типономиналов.

Уже после развала Советского Союза, когда потребность в военных средствах связи резко упала, промышленные предприятия через наши внешнеторговые организации искали пути выхода на международный рынок. Поступил заказ из Бахрейна на приобретение одной станции Р-417Р . Поставщик (а ныне это украинское производственное объединение “Олимп ” в г. Светловодске) охотно пошёл на сделку, тем более, что после строительства системы “Барс” в Восточной Европе перестали существовать ограничения, связанные с секретностью построения этой станции. Естественно, ожидалась покупка и второй станции для создания интервала связи. Однако этого не произошло, что свидетельствует о том, что станция нужна была не Бахрейну, а какой-то другой стране для анализа и изучения нашего “ноу-хау”, которое повторить за рубежом не удалось ещё никому до настоящего времени.

В последние годы с меньшей интенсивностью, но продолжаются работы по созданию более совершенных тропосферных станций для замены когда-то знаменитых Р-410М, Р-420-М, Р412М.

Важное направление работ - создание неких гибридов, способных работать либо в радиорелейном, либо в тропосферном режиме в зависимости от поставленных боевых задач. Одно из предложений состоит в использовании для тропосферных систем кодированной ортогональной модуляции с частотным уплотнением.

Литература

1. Мырова Л. О. Страницы 50-летней истории МНИРТИ // Электросвязь. –2006. –№ 8.
2. Кукк К. И. Двадцать семь лет служения МНИРТИ // Электросвязь. –2006. –№ 8.
3. Гусятинский И.А., Немировский А.С., Соколов А.В., Троицкий В.Н. Дальняя тропосферная радиосвязь. –М.: Связь, 1968.
4. Яковлев Л.И. и др. Тропосферная связь. –М.: Воениздат. –1984
5. Базовые средства, комплексы и системы военной связи. Энциклопедический справочник, том 1. -16 ЦНИИИ МО РФ, Мытищи. –2005.

Недалеко от города Анадырь, примерно в 10 км, на вершине сопки Святого Михаила функционировала узловая станция тропосферной связи «Юкон» (8/104(21/103). В/ч - 74239) , входящая в систему линии связи «Север», а также местный гражданский телецентр. В связи с развитием сотовой и спутниковой связи, надобность содержания такого дорогостоящего объекта отпала сама собой, и в 2003 году станция была окончательно закрыта. Телецентру повезло больше, он просуществовал на десять лет дольше. Былой роскоши уже давно нет, а вот остатки ещё пока виднеются далеко-далеко, притягивая как местных, так и туристов. Вот и мы не удержались и взяли туда курс.

2. Вот так, например, наша станция выглядела в 1975 году. Фото взято отсюда . Её географические координаты: 64,733 сш 177,383 вд.

3. А это фото я сделал в прошлом году, когда мы искали самый страшный ГУЛАГ Чукотки http://zavodfoto.livejournal.com/4541290.html под Певеком. Аналогичная тропосферная радиорелейная станция "Гранат"

4. Изначально планировалось, что обслуживанием станций такого типа займутся гражданские связисты, но реальность оказалась другой. Сложные бытовые, климатические и природные условия, в которых были расположены объекты, да и определённая секретность, в итоге это добро передали военным. Наша тропосферная радиорелейная станция 8/104, позывной «Юкон», обслуживалась военной частью № 74239. Её в 1993 году расформировали, и станция «Юкон» вошла в штат в/ч № 51470 («Юкон-1») как её эксплуатационное отделение. Но как я уже сказал выше, актуальность её работы отпала, и она была в 2003 году закрыта. Людей-то отпустили, а оборудование бросили, как это часто было в похожих ситуациях, вот она и разрушается сама-собой. Например, два года назад основная конструкция ещё стояла и в любой момент могла рухнуть, а теперь эти горы металлолома хоть лежат. Но колючки тут до сих пор полно.

Страна у нас большая, а необходимость в быстрой доставке информацию была всегда актуальна, тем более стратегического назначения. На севере и климат суровый, да и вечная мерзлота, а расстояния какие, всё это не способствовало к прокладке обычных кабельных линий. А о спутнике тогда могли только мечтать, и вот учёные разработали систему тропосферную радиорелейную линию связи «Север» (ТРРЛ «Север»).

Итак, что же из себя представляла ТРРЛ «Север». Во-первых, она состояла из 46 тропосферных радиорелейных станций (ТРРС) подобного типа, расположенных большей частью вдоль побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов, а также вдоль крупнейших сибирских рек: Обь, Енисей и Лена. Вся линия имела протяжённость 13 200 километров. Её построили в конце 60-х годов, и она должна была обеспечивать связью воинские части и население Крайнего Севера и Дальнего Востока, а это немало, почти 60% площади всей страны. Система состояла из 7 линий и имела 2 узла, в подчинении у которых находились остальные центры и станции. Это была сеть радиорелейных станций, расположенных друг от друга на расстоянии 120-450 км и представляющих собой автономные военные городки, которые сами себя обеспечивали энергией, теплом, другими необходимыми условиями эксплуатации, а также жизнеобеспечением и доставкой необходимых грузов.

Сам принцип функционирования тропосферной радиорелейной системы заключается в том, что радиоволны отражаются от верхних слоев атмосферы (на высоте 10-12 километров). Это даёт возможность создавать радиорелейные линии с расстоянием между станциями до 250 - 300 км, а если эти станции базируются высоко, то и до 400 - 450 км.

Западный узел системы до 1977 года назывался «Вираж», а в последующем был переименован на «Патриот-2». Изначально его разместили в Воркуте, но после 2001 года, когда были закрыты некоторые станции, перевели в Норильск. В узел входили 3 центра: «Луч-1» (в прошлом - «Нева»), «Патриот-1» и «Канва-1» (бывшая «Обь», отдел эксплуатации), в подчинении которых находились 20 станций.

Восточный узел «Дракон-2» первое время базировался на Колымской трассе (4 километр), а потом был перенесен в Магадан. Состоял из трех центров и насчитывал 26 станций в своем подчинении. Центры «Амур-1», «Юкон-1» и «Дракон-1».

Семь линий имели свои обозначения и связывали основные стратегические пункты:

ТРРЛ-60 Серов - Воркута (6 станций);
ТРРЛ-101 Красноярск - Норильск (6 станций);
ТРРЛ-102 Якутск - Тикси (5 станций);
ТРРЛ-103 Воркута - Анадырь (19 станций);
ТРРЛ-104А Магадан - Якутск (5 станций);
ТРРЛ-104 Магадан - Анадырь (8 станций);
ТРРЛ-3500 Архангельск - Оленегорск (3 станции).

Наша тропосферка входила в Анадырский центр «Юкон-1», в подчинении которого было ещё 8 станций: «Янтарь», «Хрусталь», «Гранат», «Редуктор», «Агат», «Казань», «Орёл» и «Горький».

9. Станция «Юкон» являлась узловой и соединяла сразу три направления - на Магадан, на Берингов пролив и к побережью моря Лаптевых. Т.е. работала по следующим направлениям: пос. Рассвет на западе «Горький» - 246 км, с. Уэлькаль на севере «Казань» и село Сиреники на востоке «Орёл» - 414 км. Две круглые антенны - это тропосферная линия «Юкон» - поселок Беринговский.

10. А в этом здании находился телецентр

11. Остатки более поздней тропосферной радиорелейной станции типа Р-410 «Атлет».

12. Как мы видим, здесь, как Мамай прошёл, всё разбито и навалено

15. Самое ценное уже местные разобрали, а весь остальной хлам ждёт перемен.

Проектировка таких тропосферных линий связи имело ряд сильных качеств. Во-первых, расстояние между станциями могло доходить до 400-600 километров и при этом была необязательна их прямая видимость. Во-вторых, для построения подобных линий не требовалась прокладка кабелей и прочих коммуникативных конструкций между станциями. В-третьих, связь являлась многоканальной (в частности, «Горизонт-М», который был разработан в 50-х годах, насчитывал 60 каналов). Но были, конечно, и минусы. Тропосферная связь не могла быть такой же надёжной, так как было существенное ослабление сигнала в несколько сотен раз. Кроме этого было непросто и настроить правильное позиционирования приёмных антенн, а в результате этого в зависимости от состояния тропосферы передаваемый сигнал мог существенно смещаться.

21. В зимнее время тут пытаются замутить горнолыжную тему

23. В последнее время возводить подобные кресты на самых высоких точках и в самых удаленных уголках нашей страны стало трендом, вот и тут он недавно появился. Очень надеюсь это послужит не только украшением, а станет сигналом к новым добрым переменам и тогда заживём.

26. А вот там, вдалеке, виднеется Анадырь. Ну, собственно, нам пора дальше, продолжение следует...

В процессе экспедиции «Город на полярном круге» , мы побывали на узловой станции «Чайка», которая обслуживала две линии: ТРРЛ-60 «Серов - Воркута» и ТРРЛ-103 «Воркута - Анадырь». Узловая станция «Чайка» работала на три направления: на юге - «Сокол» (пос. Березово) - 305 км, на востоке - «Кама» (мыс Каменный) - 351 км, на севере - «Патриот» (пос. Мульда) - 172 км. Отсюда же начиналась 103-я линия, которая заканчивалась на Чукотке в Анадыре.

В середине прошлого века был открыт новый механизм распространения дециметровых волн на дальние расстояния - тропосферное рассеивание. Исследования, проведенные в США, Англии и СССР, показали возможность создания многоканальных тропосферных РРЛ (ТРРЛ), в которых, в отличие от РРЛ прямой видимости, длина пролета между соседними станциями может доходить до 400-800 километров. Для экономически и стратегически важных районов Сибири и Дальнего Севера с весьма низкой плотностью населения и слабым развитием всех видов связи строительство ТРРЛ в середине 50-х годов было чрезвычайно важным и перспективным.

В конце 50-х годов была разработана 60-канальная аппаратура ТРРЛ первого поколения «Горизонт-M», где сигналы многоканальной телефонии передавались с использованием частотной модуляции и применялся четырехкратный разнесенный прием (двукратный по частоте и двукратный по пространству). Радиорелейная линия работала в диапазоне частот 2 ГГц. На этом оборудовании была построена линия связи «Север», обеспечивающая надежной телефонной связью населенные пункты СССР, расположенные за Полярным кругом, в районах Камчатки и Дальнего Востока.

До того времени весьма ненадежная связь поддерживалась с ними с помощью двух- и четырехканальных KB линий связи или, в некоторых случаях, с помощью линий связи ионосферного и метеорного рассеяния.

2. Большие расстояния, вечная мерзлота и суровый климат не позволяли проложить кабельную линию связи.

3. Обычная связь УКВ диапазона была не способна покрыть большие расстояния. А спутниковая связь в то время еще только зарождалась.

4. Станция была оборудована дизель-генераторными установками и функционировала автономно.

5. Размеры зеркала антенны 30х30 метров. На каждое направление установлено 2 антенны.

6. С развитием систем спутниковой связи ТРРЛ стала существенно уступать им.

7. У тропосферной линии связи было множество недостатков. Во-первых это очень существенное ослабление сигнала в несколько сотен раз, а во-вторых существовала проблема позиционирования приёмных антенн - в зависимости от состояния тропосферы передаваемый сигнал мог существенно смещаться.

8. Дальность тропосферной загоризонтной линии связи «Горизонт» составляет 250-500 километров. Принципом функционирования этой системы является свойство отражения радиоволн от верхних слоев атмосферы (на высоте 10-12 километров).

9. Станция расположена в 12 километрах от Салехарда на Восток.

10. «Чайка» была расформирована в декабре 2000 года.

Эксплуатация всей системы ТРРЛ «Север» была прекращена в 2003 году. Теперь связь с отдаленными регионами обеспечивается с помощью спутниковой связи. А антенны продолжают стоять, вывезти их на металлолом банально дорого и нецелесообразно, ведь до ближайшего сталеплавильного завода нужно проехать несколько сотен километров по зимникам.

Принцип радиорелейной связи заключается в последовательной передаче информации от одной оконечной станции к другой через ряд промежуточных станций.

Радиорелейная связь организуется путем строительства линии радиорелейной связи.

Радиорелейной линией называется группа приемо-передающих станций, расположенных на местности на расстоянии прямой геометрической видимости их антенных систем, через которые последовательно проходят сигналы, несущие передаваемую абонентами информацию.

На радиорелейной линии две станции как правило являются оконечными, а остальные - промежуточными. Оконечные станции, как правило, находятся в пунктах, между которыми организуется связь. Промежуточные станции располагаются боле или менее равномерно (в зависимости от рельефа местности) между оконечными радиорелейными станциями. Расстояние между соседними станциями называется интервалом или участком связи. Протяженность одного интервала связи, как правило, равна дальности прямой геометрической видимости между антеннами соседних станций.

Обычно оконечные станции передают и принимают сигналы с одного направления связи, тогда как промежуточные станции производят прием и передачу сигналов в двух направлениях – со стороны предыдущей и со стороны последующей станций. Вместе с тем промежуточные станции могут обеспечивать не только ретрансляцию сигналов с одного направления связи в другое, но при необходимости и ответвление информации, поступающей по части каналов линии связи, с ретрансляцией оставшейся информации по другой части каналов. В соответствии с этим различают режимы работы промежуточных станций: режим чистой или сквозной ретрансляции и режим узловой ретрансляции. Режим чистой ретрансляции используется при ретрансляции всей поступающей информации, а режим узловой ретрансляции – в случае ответвления на станции части поступающей информации и ввода вместо нее новой информации от местных источников (потребителей).

Вывод: Такимобразом принцип радиорелейной связизаключается в последовательной передаче информации от одной оконечной станции к другой через ряд промежуточных станций.

2.Назначение, состав и технические характеристики стации спутниковой связи р-439.

3. Общая характеристика укв диапазона. Понятие радиорелейной связи.

Особенности РР связи, состоящие в использовании УКВ диапазо­на:

В возможности организации многоканальной связи и передачи любых сигналов, как узко полостных, так и широкополосных;

В обеспечении дуплексной связи;

В возможности создания 4-х проводных и 2-х проводных выходов каналов связи;

В широком использовании ретрансляции сигналов для организа­ции связи на большие расстояния. Для УКВ диапазона частот характерно:

Большая частотная емкость;

Практическое отсутствие атмосферных и промышленных помех:

Малая дифракционная (огибающая) способность и возможность создания АМУ узконаправленного излучения и приема электромагнитных колебаний.

Первая особенность УКВ диапазона - большая частотная емкость. Для РР связи может быть использованы любые частоты от 50 до 15000 МГц и более. Это позволяет обеспечивать многоканальную связь, передавать широкополос­ные сигналы, на каждом интервале выделить две частоты: одну для передачи, другую для приема, и организовать благодаря этому двустороннюю связь, обес­печить передачу большого количества информации и добиться увеличения ка­чества связи.

Второе свойство УКВ диапазона - практическое отсутствие атмосфер­ных помех выдвигает на первое место внутренние шумы приемных устройств. Уровень внутренних шумов легко учитывается при проектировании станции и расчете качества связи, и, при необходимости, может быть уменьшен примене­нием МШУ. Это способствует повышению качества связи на РРЛ. Малая дифракционная способность, которая тем меньше, чем короче длина волны. Это явилось основной причиной применения промежуточных станций, для организации связи на большие расстояния. Протяженность интер­валов надо брать такой, чтобы обеспечивалась геометрическая видимость меж­ду их антенными системами.

Все это показывает, что использование радиоволн УКВ диапазона явля­ется главной определяющей особенностью радиорелейной связи.

Каждый тип военных РРС связи обеспечивает в соответствии с предна­значением определенные ТТХ, определяющие боевые возможности типа средств:

Максимально допустимую протяженность линии;

Требуемое количество каналов и их качественные показатели;

Максимально допустимую скорость передачи дискретной инфор­мации при заданных достоверности и надежности;

Необходимое число рабочих частот связи;

Минимальное время развертывания РРС и РРЛ, а также другие по­казатели, определяющие их эффективность и боевые возможности.

Вывод: Таким образом УКВ диапазон характеризуется эффективными свойствами для передачи сигналов и является главной определяющей особенностью радиорелейной связи.

4.Принципы и особенности тропосферной связи .

Тропосферной радиосвязью называет прямую радиосвязь на УКВ, осуществляемую в условиях отсутствия "прямой видимости" между антеннами путем использования дальнего тропосферного распространения ультракоротких волн (ДТР УКВ).

как и в других видах радиосвязи, оно осуществляется с помощью электромагнитных волн, но обязательно требует воздушной среды. В PPJI прямой видимости воздушная среда приносит лишь вред, снижая устойчивость работы линии.

Реально величины - угол рассеяния, угол встречи, угол направленности антенн и геоцентрический угол не превышают 3 ... 5Радиоволны, излучаемые антенной, передатчика А пронизывают тропосферу, на пути встречая локальные неоднородности, отражаются от них в разные стороны, в том числе и в направлении приемной антенны Б (причем очень малая часть). Значительная часть теряется в мировом пространстве. Для повышения эффективности улавливания рассеянной энергии приемная антенна по аналогии с передающей имеет узкую диаграмму направленности и сориентирована практически по линии горизонта в сторону передающей станции А так, что ее диаграмма направленности пересекается с диаграммой направленности передающей антенны непосредственно над уровнем пересечения касательных к земной сфере в точках А и Б. В пересечении телесных углов диаграмм направленности передающей и приемной антенн образуется переизлучаюший объем Q (на рис. 1 в разрезе фигура a, b, c, d).Величина является высотой переизлучающего объема

Тропосферная связь имеет ряд особенностей обусловленных непосредственно явлением ДТР УКВ

а) Эффективность рассеяния и отражения энергии УКВ от неоднородностей тропосферы очень низка, а поэтому потери на участке распространения УКВ очень велики и растут с увеличением расстояния R и укорочением длины волны. К примеру, при расстоянии R = 500 км и длине волны = 1,5 м дополнительные потери по сравнению с потерями в свободном пространстве составляют около 80 дБ, т.е. на тропосферной линии протяженностью 500 км потери практически такие же, что и на линии космической связи протяженностью 5 млн.км.

б) На уровень сигнала при ДТР УКВ оказывает влияние рельеф местности, простирающийся на некотором расстоянии перед антеннами в направлении на корреспондента. Находящиеся здесь высоты, лес, крупные строения могут оказывать вредное экранирующее действие.

в) На устойчивость тропосферной радиосвязи существенно влияют метеорологические условия и, следовательно, климатические особенности района, по которому проходит трасса.

г) Антенны при ДТР УКВ не могут полностью реализовать свои способности по усилению сигнала по сравнению с излучением в свободное пространство. Следовательно, для тропосферной связи характерно такое явление, как "потери усиления антенны", что существенно снижает эффективность антенных устройств, а это требует дополнительного повышения мощности передатчиков и чувствительность приемников или повышения коэффициента усиления самих антенн,

д) Сигнал ДТР УКВ не стабилен во времени. Средний уровень сигнала испытывает сезонные (а летом и суточные) колебания, причем уровень сигнала зимой ниже, чем летом.

е) Особенностью тропосферной радиосвязи является многолучевая структура сигнала ДТР УКВ, для которой характерна существенная неравномерность запаздывания отдельных компонентов, переизлученных неоднородностями объема (рис. 1), что приводит к сильному искажению амплитудно-частотной и фазочастотной характеристик среды распространения радиосигнала системы тропосферной связи. В результате этого резко сужается полоса пропускания всей системы, искажаются сигналы, возрастают шумы нелинейных переходов между каналами.

8. Тропосферные радиорелейные линии связи

Принципы построения тропосферных радиорелейных линий (ТРЛ) характеризуются рядом особенностей, связанных со спецификой передачи радиосигналов . Создание ТРЛ стало возможным после того, как было открыто явление дальнего тропосферного распространения (ДТР) УКВ. ДТР происходит за счет отражения и рассеяния радиоволн турбулентными и слоистыми неоднородностями тропосферы. При этом поле в точке приема создается в результате переизлучения только тех неоднородностей, которые находятся в пределах объема Q, образованного пересечением диаграмм направленности передающей и приемной антенн (рисунок 8.1). Если использовать антенны с высокой направленностью (большим коэффициентом усиления), то объем переизлучения будет уменьшаться.

В результате этого рост уровня сигнала на выходе приемной антенны А 2 может отставать от роста усиления антенны. Данное явление принято называть потерей усиления антенн. Переизлучающий объем Q тропосферы играет роль пассивного ретранслятора. Q характеризуется значительной пространственной и временной неоднородностью. Рассеяние радиосигнала в объеме Q происходит во все стороны и лишь незначительная часть его поступает в точку приема. Чем больше угол рассеяния Q (рисунок 8.1), тем меньше угол принимаемого сигнала.

Все это в целом приводит к следующим особенностям в передаче сигналов по ТРЛ :

1. Поскольку для переизлучения можно использовать даже верхние слои тропосферы (в умеренных широтах высота тропосферы составляет 10-12 км), протяженность пролетов R на ТРЛ может превышать 1000 км (при этом антенны можно располагать непосредственно на Земле). Однако, с учетом других особенностей расстояние между станциями выбирают чаще в пределах 200…400 км.

2. В следствии значительного ослабления сигналов на пролетах приходится существенно увеличивать энергетический потенциал системы. На ТРЛ применяют передатчики мощностью до 10 кВт, антенны размерами до 30×30 м 2 и соответственно коэффициентом усиления до 50…55 дБ, малошумящие приемники .

3. Из-за пространственно-временной неоднородности переизлучающих объемов тропосферы принимаемые сигналы на ТРЛ подвержены как быстрым, так и медленным замираниям. Первые обусловлены интерференцией множества радиоволн, переизлученных разными участками рассеяния в объеме Q. Длительность быстрых замираний изменяется от сотых долей секунды до нескольких секунд. В течении 5…10 мин случайный процесс изменения уровня принимаемого сигнала приближенно можно считать стационарным. Для этого интервала времени на основе статистических данных можно определить медианное значение множителя ослабления V м, то есть такое значение V, которое превышается (или не превышается) в течении 50% указанного времени наблюдения. Распределение мгновенных значений множителя ослабления V при быстрых замираниях удовлетворительно аппроксимируется законом Релея. При этом выраженная в процентах времени интегральная функция распределения

Медленные замирания связанны с изменением метеорологических условий на трассе. С учетом медленных замираний процесс изменения уровня сигнала в целом является нестационарным. Математической моделью медленных замираний принято считать распределение случайных величин V м относительно медианного значения, определенного за длительный срок, например за месяц или год. Чаще используется медианное значение (V м.м), которое рассчитывается на основе статистических данных об изменении V м в течении одного месяца наблюдения. Колебания V м.м в течении года связывают с сезонными замираниями (месячная медиана уровня сигнала в летние месяцы примерно на 10 дБ больше, чем зимой). Для борьбы с медленными и сезонными замираниями эффективны адаптивные системы с каналом обратной связи , по которому можно управлять мощностью и (или) частотой передатчика.

Для быстрых замираний на ТРЛ изменение сигналов в любой момент времени неоднородны в различных областях пространства и частот, поэтому для борьбы с быстрыми замираниями организовывают параллельные каналы передачи, отличающиеся несущими частотами (разнесение по частоте) и (или) траекториями распространения волн (разнесение в пространстве за счет использования различных областей переизлучения и (или) нескольких взаимно удаленных приемных антенн). При относительном частотном разносе Δf/f 0 = 2·10 -3 …5·10 3 или разносе антенн в перпендикулярном трассе направлении на 70…100 длин волн замирания сигналов в отдельных каналах становятся некоррелированными. В этом случае, например, для системы m-кратного разнесенного приема с автовыбором большего из сигналов (сигнала большей мощности в точке приема), распределение результирующей величины множителя ослабления

что указывает на повышение устойчивости связи по сравнению с одинарным приемом, Т(V) определяется (8.1).

4. Селективные замирания по частоте препятствуют передаче по ТРЛ широкополосных сигналов (как аналоговых, так и цифровых), так как при широком спектре передаваемых сигналов селективные замирания вызывают изменения фазовых и амплитудных соотношений спектральных компонентов, то есть искажается спектр, а, следовательно и форма сигналов. В групповом телефонном сигнале возникают переходные помехи как при использовании метода ЧРК-ЧМ, так и при импульсной (цифровой) модуляции. Селективные замирания являются следствием многолучевого распространения радиоволн. Если относительное запаздывание лучей Δt превосходит длительность одного цифрового сигнала τ, то возникает явление эхо, искажается форма сигналов.

Связанное с селективными замираниями ограничение полосы частот при передаче аналоговых и цифровых сигналов указывает на недостаточную пропускную способность ТРЛ. Действительно, число ТФ каналов в одном стволе ТРЛ пока не велико (120 ТФК). Для передачи телевидения применяют специальное оборудование, используют частоты в диапазоне 4…6 ГГц, антенны с шириной диаграммы направленности не более 0.3º.

Для борьбы с быстрыми замираниями наибольшее распространение получили различные варианты разнесенного приема и применение широкополосных составных сигналов. Так как замирания на ТРЛ весьма интенсивны, на этих линиях часто прибегают к комбинированным видам разнесения сигналов.

На рисунке 8.2 представлена упрощенная структурная схема АФТ и приемопередающей аппаратуры ОРС для одного дуплексного ствола ТРЛ, на которой предусмотрен счетверенный прием с разнесением сигналов по частоте и пространству (на ПРС и УРС объем оборудования соответственно увеличивается). В состав схемы входят антенны (А), поляризационные селекторы (ПС), разделительные фильтры (РФ), приемники (Пр), передатчики (П), устройства комбинирования сигналов (УК), частотные детекторы (ЧД), аппаратура разделения и объединения каналов (АР) и (АО), частотный модулятор (ЧМ) и разветвитель (Р). Соседняя станция линии передает одинаковые сообщения на разных несущих частотах f 1 и f 2 . Эти сигналы принимаются разнесенными в пространстве антеннами А 1 и А 2 , и через ПС и РФ поступают в приемники. В УК 1 и УК 2 комбинируются сигналы промежуточной частоты f пр с выходов приемников, настроенных на одинаковые несущие частоты, но соединенных с разными антеннами. Таким образом, УК 1 и УК 2 реализуют эффект пространственного разнесения. В УК 3 осуществляется последетекторное комбинирование сигналов, разнесенных по частоте. В обратном направлении связи одинаковые сообщения, также передаются на разных частотах f 3 и f 4 .

Рисунок 8.2. Упрощенная структурная схема ОРС при счетверенном приеме

Используемые на ТРЛ антенны параболического типа не обеспечивают достаточную величину коэффициента защитного действия. При значительных мощностях передатчиков и высокой чувствительности приемников это создает реальную опасность помех, вызванных приемом сигналов с противоположного направления связи . Поэтому на ТРЛ, как правило, применяют четырехчастотный план. Таким образом, с учетом разнесения по частоте для одного дуплексного ствола требуется восемь рабочих частот. Причем разность частот передачи и приема в одной антенне (с целью упрощения развязывающих фильтров) устанавливается довольно большой: для систем, работающих на частотах ниже 1000 МГц, эта разность равна примерно 40 МГц, а для систем работающих на частотах выше 1000 МГц, около 80 МГц.

В общем случае комбинирование сигналов в УК 1 , УК 2 и УК 3 может производиться по принципу линейного оптимального сложения или путем автовыбора. Любой из этих вариантов может быть реализован в УК 3 , когда комбинируются сигналы после ЧД. Условием нормального линейного или оптимального сложения в УК 1 и УК 2 является синфазность сигналов на частоте f пр.

ТРЛ находит весьма ограниченное применение и с развитием связи с использованием искусственных спутников Земли (ИСЗ) их значимость существенно снизилась.

В таблице 8.1 приведены параметры отечественных тропосферных радиорелейных систем передачи.

Таблица 8.1 – Параметры отечественных ТРЛ

Контрольные вопросы :

1. Перечислите особенности передачи сигналов по ТРЛ.
2. Как борются с быстрыми замираниями на ТРЛ?
3. Что такое селективные замирания?
4. Какой план частот применяется на ТРЛ? Почему?
5. Назовите некоторые тропосферные радиорелейные системы передачи.