Реферат: Радиорелейная и радиотропосферная связь. Станции тропосферной связи

Тропосферная связь известна как тропосферный способ передачи информации посредством радиоволн на значительные расстояния - до 500 километров и более в зависимости от ландшафта и климатических факторов. Этот метод распространения сигнала использует феномен тропосферного рассеяния, где радиоволны на частотах УВЧ и СВЧ случайным образом распространяются по мере прохождения через верхние слои тропосферы.

Как это работает

Распространение радиоволн в тропосфере происходит в узком луче, проходящем прямо над горизонтом в направлении приемной станции. Когда сигналы проходят через тропосферу, часть энергии рассеивается обратно к Земле, позволяя оператору принять сигнал.

Как правило, волны в диапазоне частот СВЧ движутся по прямым линиям и поэтому ограничены зоной, в пределах которой приемник может "видеть" Обычно расстояние связи ограничено визуальным горизонтом - это примерно 48-64 км. Тропосферная радиосвязь позволяет использовать загоризонтную микроволновую связь.

Разработка

Система была разработана в 1950-х годах и активно использовалась для дальней связи в основном военными структурами, пока спутники связи не сменили ее в 70-х годах. Впрочем, тропосферная связь используется и сегодня в качестве альтернативы спутникам в труднодоступных регионах.

Пионерами в этом направлении были специалисты из США, Британии и СССР. Ученые выяснили, что, поскольку тропосфера является турбулентной и имеет высокую долю влаги, радиосигналы тропосферного рассеяния преломляются, и, следовательно, принимающая антенна собирает лишь небольшую часть радиоресурсов. Практическим путем установлено, что частоты передачи в районе 2 ГГц лучше всего подходят для систем тропосферного рассеяния, так как на этой частоте длина волны сигнала хорошо взаимодействует с влажными, турбулентными участками верхней части атмосферы, улучшая соотношение "сигнал/шум".

Развитие

Сегодня передачу сигналов на дальние расстояния доверили спутникам. Радиорелейная связь применяется на дистанциях до 40-50 км. Тропосферные коммуникации заняли промежуточную позицию. Типичные расстояния между станциями составляют 50-250 км, хотя могут быть достигнуты гораздо большие расстояния в зависимости от климата, местности и требуемой скорости передачи данных.

Например, в цепи станций между Окинавой (Япония) и Гавайями (США), протянувшейся через Тихий океан, среднее расстояние составляет 1000 миль, а на отдельных участках превышает 1300 миль. Советская линия связи "Север" имела рекордную общую протяженность 13 200 км. На отдельных участках разрыв между приемником и передатчиком составлял 450 км.

Технологии

При использовании спутников дальней связи существующие системы тропосферных линий используются на более коротких расстояниях, чем предыдущие системы 50-70-х годов. Это позволило в разы уменьшить размеры антенн и усилителей, снизить энергопотребление. При этом пропускная способность значительно возросла.

Типичные размеры антенн варьируются от 1,2 до 12 метров, а типовая мощность усилителей - от 10 Вт до 2 кВт. Благодаря внедрению современных технологий скорость передачи данных может превышать 20 Мбит/с, чего вполне достаточно для обеспечения передачи речи, информации, функционирования автоматических систем в военной и коммуникационной сфере.

Этот вид радиосвязи является довольно безопасным способом распространения информации. Перехват сигналов чрезвычайно затруднителен, что делает технологию очень привлекательной для военных.

Характеристики

Ранее тропосферные линии связи, используемые военными, являлись «узконаправленными». Были задействованы только информационные каналы с узкой полосой пропускания: как правило, до 32 аналоговых каналов с пропускной способностью 4 кГц. Современные военные системы - «широкополосные», поскольку они работают с цифровыми каналами 4-16 Мбит/с.

Гражданские системы тропосферных коммуникаций, такие как сеть ретрансляторов на нефтяных скважинах в Северном море компании British Telecom (BT), требовали применения более качественных информационных каналов. До внедрения спутниковых технологий использовались высокочастотные радиосигналы от 3 до 30 МГц. Системы BT были способны передавать и получать 156 аналоговых каналов данных и телефонии на нефтедобывающие платформы Северного моря, используя мультиплексирование с частотным разделением (FDMX) для объединения каналов.

Параметры

Из-за характера турбулентности в тропосфере для обеспечения надежности 99,98 % связистами использовались пути распространения с четырехкратным разнесением сигналов. Системы с четырьмя пространственными и поляризационными разнесениями требовали двух отдельных антенн (расставленных в нескольких метрах друг от друга) и двух по-разному поляризованных излучающих устройств: одно - с вертикальной поляризацией, второе - с горизонтальной. Это гарантировало, что хотя бы один канал сигнала будет открыт в любой момент времени.

Сигналы от четырех разных направлений были рекомбинированы в приемнике, где фазовый корректор удалял разности фаз каждого сигнала. Они были вызваны различной длиной пути каждого сигнала от передатчика к приемнику. После коррекции фазы четыре сигнала могут быть объединены аддитивно.

Использование за рубежом

Явление тропосферного рассеяния использовалось для создания как гражданских, так и военных каналов связи в ряде районов мира, где невозможно (нецелесообразно) было применять радиорелейную связь. Среди наиболее крупных объектов:

• ACE High (пользователь - европейское отделение НАТО). Функционировала с 1956 по 1980 год.
• British Telecom (Британия). Коммуникационный центр в Мормонд Хилл, Шетландские острова.
• Линии связи "Торфхаус - Берлин" и "Кленце - Берлин" (Германия). Действовали в эпоху холодной войны.
• Portugal Telecom (Португалия).
• CNT (Канадская телекоммуникационная компания).
• Линия "Куба - Флорида". Действует между городами Гуанабо и Флорида Сити.
• Корпорация AT&T (США). Центры в Чатеме, Букингеме, Шарлоттсвилле, Лисберге, Хейгерстауне.
• Texas Towers (США). Система радиолокаторов противовоздушной обороны, состоящая из 5 башен.
• Mid Canada Line. Линия из пяти протянувшаяся через среднюю часть Канады от Атлантического до Тихого океана.
• Pinetree Line. Серия из четырнадцати станций, обеспечивающих связь для восточных морских США и Канады.
• "Белая Алиса" (США). Военная и гражданская коммуникационная сеть, состоявшая из 80 станций, которая охватывала большую часть Аляски. В конце 80-х прекратила работу.
• Линия "Бахрейн - ОАЭ". Система, связывающая Аль-Манаму (Бахрейн) и Дубай (Объединенные Арабские Эмираты).
• Японские сети Troposcatter. Две сети, связывающие японские острова с севера на юг.

СССР/Россия

Учитывая размеры тропосферная связь активно применялась главным образом для поддержания каналов связи на Севере, в Сибири, на Дальнем Востоке, а также между союзными странами. Это:

• Линия "Индия - СССР". Действовала между пунктами Сринагар (Кашмир) и Дангара (Таджикистан).
• БАРС. Трапосеть Варшавского договора, простиравшаяся от Ростока (ГДР), через Чехословакию, Венгрию, Польшу, БССР, УССР, Румынию и Болгарию.
• Система связи "Север". Одна из крупнейших в мире линий загоризонтной связи, простирающаяся от Кольского полуострова до Чукотки. Состоит из 46 ТРСС, в основном расположенных вдоль Ледовитого океана, Уральских гор, рек Енисей и Лена, Баренцева и Охотского морей.

Тактические ТС

Помимо постоянных систем тропосферной связи, рядом стран выпускались мобильные станции тактического назначения:

• Советские/Российские ТС серий MNIRTI ("Бриг", "Эшелон", "Атлет", "Альбатрос", "Баклан"), NIRTI (Багет), АЭС "Радиосвязь".
• Китай: серия CETC.
• НАТО: системы связи Troposcatter AN/TRC, AN/GRC.

День сегодняшний

Сегодня армия США использует тактические тропосферные системы рассеяния, разработанные компанией Raytheon для долговременных коммуникаций. Они поставляются в двух конфигурациях: heavy tropo и более современные - light tropo. Эти системы обеспечивают четыре мультиплексированных групповых канала и шифрование внешней линии по 16- или 32-м локальным аналоговым телефонным номерам.

В России также ведутся работы по совершенствованию данного типа связи. Например, НПП "Радиосвязь" разработала уже пятое поколение ТС: "Сосник-4ПМ" и Р423-АМК. Например, мобильная контейнерная станция Р423-АМК работает на частотах 4,4-5 ГГц с заявленной дальностью связи до 230 км.

В современных станциях заложена возможность комбинировать тропосферную и спутниковую связь. Расчеты показывают, что при действующих темпах удешевления электроники, уменьшения линейных размеров станций, внедрения новейших разработок ТС более выгодна в эксплуатации, нежели наращивание спутниковой группировки. В случае же ядерного конфликта это единственный вид связи, который будет работать.

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.

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.

Станция явилась заменой тропосферной станции Р-412А ("Торф") и по ТТХ значительно превосходит ее (увеличенная дальность связи, цифровые режимы работы на скорости до 480 кбит/с, одновременная работа на два направления, обеспечение помехозащищенной связи, на порядок увеличенная достоверность принимаемой информации, повышенная надежность, меньшая потребляемая мощность, улучшенные условия обитания).Станция предназначена для организации тропосферной связи в оперативно-тактическом и тактическом звеньях управления.Для повышения надежности станции предусмотрено резервирование следующих основных устройств: входных устройств приемников, модемов, возбудителей и передатчиков.Станция оснащена системой автопоиска для автоматического вхождения в связь с корреспондентом.Варианты использования станции:
строительство одноинтервальных направлений связи
строительство тропосферных линий связи протяженностью до 450 км. ...

Станция тропосферной связи Р-423-1 является мобильной радиостанцией, разработанной для обеспечения радиосвязи. Станция Р-423-1 может использоваться для приема/передачи цифровой информации, которая поступает в мультиплексную систему "Импульс".Состав радиостанции Р-423-1:
- транспортное средство 13Д для установки;- транспортное средство связи и технического обслуживания электростанции;- мультиплексная система "Импульс", которая не является частью станции, используется для работы в составе цифрового оборудования.
Базовое шасси:
- для 13Д и электростанции - автомобиль "КаМАЗ-4310";- для средств связи и технического обслуживания - автомобиль "УРАЛ 375Д". ...

Предназначена для осуществления прямых связей на расстояния не менее 150 км и для строительства тропосферных радиорелейных линий связи протяженностью 500-560 км при трех ретрансляциях.Станция Р-412 работает в сантиметровом диапазоне волн.
Сетка частот возбудителя - гетеродина, формирующего частоты излучения и первую гетеродинную частоту приемника, дискретна с шагом в 20 кГц. В первом поддиапазоне формируется 5850 рабочих волн связи, а во втором 6000 волн.В станции обеспечивается работа с фиксированным (192 МГц) и переменным (>192 МГц) разнесением частот приема и передачи. Основным видом работы является работа с фиксированным разносом частот в 192 МГц. При воздействии преднамеренных помех от соседних станций допускается работа с переменным разносом величиной >192 МГц. Мощность излучателя передающего устройства на любой из волн связи в каждой антенне не менее:
- при работе одним передатчиком в режиме деления 200 Вт;
- при работе двумя передатчиками 400 Вт. ...

ТРРЛ «Север» — бывшая советская система линий связи, созданная для обеспечения связью отдалённых регионов страны. Линия имела протяжённость 13 200 километров и состояла из 46 тропосферных радиорелейных станций (ТРРС), расположенных большей частью вдоль побережья Северного Ледовитого и Тихого океанов и крупнейших сибирских рек: Обь, Енисей и Лена. Линия связи была развернута в конце 60-х годов и обеспечивала связью воинские части, администрацию и население Крайнего Севера и Дальнего Востока на территории, составляющей 60% площади России. 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 самостоятельно решали вопросы обеспечения электроэнергией и теплом, эксплуатации техники, жизнеобеспечения и доставки необходимых грузов.

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.