РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ ЛИНИИ СВЯЗИ

ПРИМЕНЕНИЕ РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ РАДИОРЕЛЕЙНЫЕ ЛИНИИ ДЛЯ СВЯЗИ И ТЕЛЕВИДЕНИЯ

настоящее время в технике радиорелейной связи на­ходят применение как различные принципы, так и различные системы, выбор которых определяется в за­висимости от назначения линии, ее загрузки и расстоя­ния между конечными пунктами связи.

Основной областью практического использования ра­диорелейных линий является многоканальная телефон­ная связь. С другой стороны, радиорелейные линии яв­ляются важнейшим средством передачи телевидения на большие расстояния.

Действительно, в среднем радиус действия телецент­ров можно считать равным 100 километрам. Следова­тельно, для охвата телевизионным вещанием, например, соседних с Московской областью областей необходимо строить телевизионные центры в Туле, Калуге, Владими­ре, Калинине, Ярославле и других городах, расположен­ных в 180—250 километрах от Москвы. Поэтому боль­шое значение приобретает в таких городах строитель­ство беспрограммных телецентров и подача на них по кабелю или по радиорелейной линии телевизионных сиг­налов из крупных городов. По радиорелейным линиям уже идет передача Московского телевидения в Стали - ногорск, Ярославль. Рязань, Смоленск. Обмениваются телевизионными программами Ленинград и Таллин. В скором времени этот список городов значительно расши­рится.

Вот почему мы наиболее подробно остановимся на тех радиорелейных линиях, которые специально пред­назначены для передачи телефонных и телевизионных сигналов.

Магистральные радиорелейные линии. Советскими специалистами разработано несколько видов радиорелей­ной аппаратуры. Ею оснащены почти все наши действую­щие радиорелейные линии и оснащаются вновь строя­щиеся. Здесь и серийно выпускаемая радиорелейная ап­паратура «Стрела-М» на 24 телефонных канала, и аппа­ратура для передачи телевидения на расстояния 300— 500 километров «Стрела-Т», и новая аппаратура Р-60/120, позволяющая организовать три или шесть вы­сокочастотных стволов. Причем в каждом стволе может быть 60—120 телефонных каналов или один телевизион­ный. Общая длина линци с такой аппаратурой может превышать тысячу километров. Рабочий диапазон длин волн 16—20 сантиметров.

Скоро наша промышленность будет выпускать аппа­ратуру Р-240 «Весна» на лампах бегущей волны для мощных магистральных линий, которые будут стержнем связи для целого ряда областей и республик.

Аппаратура «Весна» позволит организовать пере­дачу в каждом направлении по шести высокочастотным стволам, причем каждый ствол в зависимости от потреб­ности и других конкретных условий может быть уплотнен 240—600 телефонными каналами или сигналами одной телевизионной программы. Радиорелейные линии, осна­щенные аппаратурой «Весна», работающей на волнах 7—8 сантиметров, могут иметь длину 5000 и более ки­лометров.

Все промежуточные пункты таких линий будут пол­ностью автоматизированными.

Вдоль магистральной радиорелейной линии образу­ется полоса шириной 100—200 километров, внутри кото­рой можно смотреть телевизионную передачу. Дости­гается это тем, что на каждой главной промежуточной станции телевизионный сигнал выделяется из линии, преобразуется с сантиметровых на метровые волны и после значительного усиления передается в окружаю­щее пространство. Другими словами, каждая главная промежуточная станция становится беспрограммным те­лецентром. Поэтому трассы радиорелейных линий стре­мятся еще выбрать так, чтобы главные промежуточные станции находились вблизи крупных населенных пунк­тов и их антенные опоры можно было использовать в качестве телевизионных антенных мачт.

В ближайшее время в Москве намечено организовать передачи цветного телевидения по так называемой сов­местимой системе. Последнее означает, что владель­цы приемников черно-белого телевидения также смо­гут их принимать и смотреть (но, конечно, в черно­белом виде).

Для цветного телевидения необходима значительно более широкая полоса частот, чем для черно-белого. Та­кую полосу свободно обеспечивают радиорелейные линии и не могут обеспечить кабельные. Поэтому при наличии разветвленной сети радиорелейных линий можно ожи­дать, что цветное телевидение быстро получит у нас ши­рокое распространение.

Местные партийные и советские органы о большим вниманием относятся к делу развития телевизионной сети. Они выделяют необходимые средства и фонды на постройку радиорелейных станций и беспрограммных телецентров, особенно в тех местах, где не предусмотре­но перспективными планами строительство телевизион­ных центров с собственной программой, но где пройдет радиорелейная линия с телевизионным стволом. Это вни­мание, а также широкая народная инициатива являются порукой тому, что планы строительства радиорелейных линий будут у нас не только выполняться, но и значи­тельно перевыполняться.

А как же улучшится телефонная связь при широком развитии сети радиорелейных линий?

Во-первых, огромное количество каналов позволит устранить подчас долгое ожидание, когда освободится нужный абоненту междугородний провод. Во-вторых, значительно более широко будет внедрен сокращающий время полуавтоматический вызов абонента. Последнее означает, что телефонистка города, откуда мы звоним, сама набирает номер телефона в том городе, куда мы желаем позвонить. А в будущем будет внедряться и ав­томатический вызов. Тогда, например, находясь в ко­мандировке далеко от Москвы, мы сможем подойти к телефону, набрать номер московской телефонной сети, потом набрать номер московского телефона и говорить с нужным нам абонентом.

Однако по магистральным радиорелейным линиям будут передаваться не только телевидение и телефон­ные переговоры.

Известно, например, что центральные радиовеща­тельные программы, особенно вторая и третья, прини­маются на обычные приемники не во всех местах Совет­ского Союза. В настоящее время поставлена задача пол­ной ликвидации «белых радиопятен» на карте нашей страны. Не последнюю роль в ее решении будут играть и радиорелейные линии. В основном по ним, а также по кабельным магистралям две радиовещательные програм­мы будут передаваться в Симферополь, Ростов-на-Дону, Баку, Ташкент, Сталинабад, Фрунзе, Кишенев, Петро­заводск и целый ряд других городов. Областные и рес­публиканские радиостанции и в особенности ведущие высококачественную передачу ультракоротковолновые станции с частотной модуляцией будут транслировать их для местных радиослушателей.

Здесь следует остановиться на одной особенности передачи радиовещательных программ по радиорелей­ным линиям. Если для разборчивой передачи телефон­ного разговора достаточна полоса частот 300-^-3000 герц, то для высококачественной передачи радиовещательной программы необходима полоса от 50 герц до 10 тысяч герц. Поэтому на радиорелейных линиях полосу частот двух и даже трех соседних каналов объединяют в одну и отводят ее для радиовещательной программы.

Таким образом мы видим, как разностронне исполь­зуются магистральные радиорелейные линии. Тут и мно­гоканальная телефония, часть каналов которой может быть уплотнена телеграфными каналами, причем в од­ном телефонном может быть до двадцати телеграфных, тут и телевидение и радиовещение. Кроме того, по ра­диорелейным линиям можно передавать множество фо­тотелеграфных сообщений. Но и это еще не все. Часть каналов магистральных радиорелейных линий может быть использована в качестве резервных и обходных для линий связи промышленности, например в энергоси­стемах. Кроме многоканальных (сотни каналов) линий, а также линий для обмена телевизионными программа­ми широкое распространение получат радиорелейные линии небольшой протяженности с небольшим количе­ством каналов в каждой из них. Такие сравнительно малоканальные линии сыграют существенную роль во внутриобластных связях, а также в промышленности. О некоторых таких линиях рассказано ниже.

Горные радиорелейные линии. Какие большие преи­мущества имеют радиорелейные линии перед любыми проводными системами многоканальной связи в трудных условиях местности, рассмотрим на примере горных ра­диорелейных линий Киргизии. Поскольку большинство этих линий являются местными, то на их примере хоро­шо видно, как малоканальные радиорелейные линии способствуют налаживанию общей системы связи в пре­делах области или республики.

В настоящее время Киргизская ССР буквально опу­тана радиорелейными линиями. Общая длина их в 1957 г. была больше 2000 километров, что превышает общую протяженность радиорелейных линий (по данным на 1954 год) таких развитых промышленных стран, как Англия (1600 километров), Франция (1400 километров), ФРГ (1500 километров) и Италия (1600 километров). Здесь все областные центры, кроме Нарына (имеет хо­рошую проводную связь), связаны со столицей респуб­лики — городом Фрунзе— радиорелейными линиями. Кроме того, радиорелейные линии проведены на круп­нейшие отгонные пастбища и отдельные города, ранее фактически отрезанные не только от столицы, но даже от областного центра.

На рис. 26 приведены профили трасс основных ли­ний Киргизии. Одна из них Алма-Ата — Фрунзе — Таш­кент является телевизионной и телефонной, а осталь­ные— только телефонные, имеющие по 12—24 телефон­ных канала. Однако недалеко то время, когда на всех линиях добавят телевизионный ствол. Тогда Киргизия, не так давно бывшая одной из самых отсталых окраин России, станет одной из первых в Союзе республик сплошной телефикации.

Киргизская республика — горная страна. Большая часть ее населения проживает в плодородных долинах, окруженных высокими хребтами и отрогами Тянь-Шаня. На востоке республики на границе с Китаем нередки вершины высотой свыше 7000 метров, а самыми «обыч­ными» являются горы, имеющие высоту 3,5—5 тысяч метров над уровнем моря. Нетрудно представить, каких огромных усилий и средств стоила прокладка проводных линий через вечные снега, ущелья, ледники и осыпи. Неудивительно поэтому, что до широкого внедрения ра­диорелейных линий даже некоторые областные цент­
ры республики не имели телефонной связи с городом Фрунзе.

Но если проводные линии часто вообще невозможно проложить, то радиорелейные линии оказались не только несравненно дешевле и надежней их, но и в несколько раз дешевле обычных радиорелейных линий, построен­ных в равнинных местностях. Действительно, благодаря правильному выбору горных вершин для промежуточных

Вот, например, на ретрансляционной станции «Се­верная» (рис. 27) линии Фрунзе — Джалал-Абад— Ош для питания радиоаппаратуры, обогрева жилья и других нужд используется электроэнергия от маленькой гидроэлектростанции — так называемой микрогэс —

Мощностью всего лишь несколько киловатт, построен­ной на горной речушке, берущей свое начало в лед­нике.

Таким образом, мы видим, что горные радиорелей­ные линии и дешевы при строительстве, и экономичны в эксплуатации, кроме того, они надежны в работе. На­пример, в 1954 г., когда на станциях еще не было 100-процентного резервирования аппаратуры и питания ее от аккумуляторных батарей, заряжаемых от микрогэс

Или электросети, количество остановок линий Фрунзе — Ош на 100 часов работы составляло 1,3 минуты. Из них 0,8 минуты были вызваны выключением электроэнер­гии и 0,5 минуты — перегоранием радиоламп.

Однако обслуживать горные станции трудно, а по­рой и просто опасно. Но разве мало в нашей стране

Смелых и физически крепких людей, способных преодо­левать любые трудности!

Высокогорные промежуточные станции делать пол­ностью автоматизированными не всегда целесообразно, так как к некоторым из них неделями (во время зимних буранов) нельзя добраться. Представьте, что в это время случилась авария, требующая вмешательства обслужи­вающего персонала. Поэтому на таких станциях устанав­ливается двухмесячное дежурство техников и не одного, а двух. Они должны быть не только отличными связи­стами, но и хорошими альпинистами.

При подъеме на станцию «Северная» (4000 метров) сначала попадаешь к домику микрогэс (2500 метров) и жилому дому для обслуживающего персонала станции (рис. 28). Дорога представляет собой горную тропу, по которой вначале можно проехать на лошади. Прежде чем отправиться дальше — уже пешком — необходимо ознакомиться с инструкцией по альпинизму и подписать ее. А в ней, в частности, говорится, что начинать подъем надо рано утром, пока солнце не пригрело наст и снеж­ные лавины «спят»; категорически запрещено отправ­ляться в горы одному, даже опытному скалолазу; ука­зано, какие надо брать с собой приспособления для успешного подъема на вершину. Чтобы подчеркнуть зна­чение этих правил, в инструкции приведена распростра­ненная в тех местах поговорка: «Лучше быть сто раз осторожным, чем один раз мертвым». Подъем на ре­трансляционную станцию от микрогэс занимает целый день.

Пригородные радиорелейные линии. Сооружение пригородных, т. е. «местных», радиорелейных линий при­обретает с каждым годом все большее значение в связи с широким строительством в пригородных районах про­мышленных предприятий и жилых массивов. С каждым годом все труднее становится прокладывать новые под­земные кабельные и воздушные проводные линии связи, так как на пути их появляется все больше дорог, зданий и других объектов.

С другой стороны все более быстро растут потребно­сти населения в средствах связи. Поэтому только пу­тем использования новых и современных видов связи можно удовлетворить эти постоянно растущие потреб­ности.

Уже более четырех лет работает пригородная радио­релейная линия Москва — Щелково протяженностью око­ло 40 километров и имеющая 12 телефонных каналов. Дальнейшее увеличение числа каналов можно легко осу­ществить путем добавления соответствующих узлов аппа­ратуры уплотнения.

Опыт работы этой линии показывает, что радиоре­лейные линии — надежное и экономически выгодное сред­ство связи областных центров с пригородными районами.

На линии нет промежуточных станций. Оконечные станции, расположенные в Москве и Щелкове, оборудо­ваны радиорелейной аппаратурой «Стрела-П».

Для установки антенн в Москве не понадобилось строить антенной мачты. Аппаратура и антенны устано­влены на 27 этаже одного из высотных зданий столицы. Это существенно упростило строительство и удешевила стоимость линий. Кстати, там еще достаточно места для размещения нескольких дополнительных комплектов аппаратуры, т. е. можно организовать связь с несколь­кими, если не с десятком районных центров Подмос­ковья.

Аппаратная Московской оконечной станции соеди­нена кабелем с линейно-аппаратным залом областных связей междугородней телефонной станции (МТС) и автоматическими телефонными станциями (АТС) Мо­сквы.

В Щелкове радиорелейная аппаратура и аппарату­ра уплотнения установлены в здании Щелковской те­лефонной станции. Обслуживает ее один дежурный техник.

Благодаря правильной огранизации профилактиче­ских осмотров на линии полностью отсутствуют переры­вы связи вследствие выхода из строя радиоламп, хотя их на каждом конце более сотни. Один раз в квартал проверяется режим работы каждой лампы. Если пара­метры ее вышли из нормы, хотя лампа еще работает и нарушений свя’зи нет, ее заменяют новой.

Радиорелейные линии могут быть рентабельными и на небольшие расстояния. Например, плата за поль­зование каналами линии Москва — Щелково за год со­ставила 892 тысячи рублей, а эксплуатационные рас­ходы — 192 тыс. рублей, т. е. доход равен 700 тысяч рублей.

Таким образом, рентабельность линии очевидна. Од­нако ее еще можно повысить, если линия будет рабо­тать не 16 часов в сутки, как это было в 1957 году, а боль­ше, если увеличить число каналов и если автоматизи­ровать управление радиорелейной аппаратурой.

Приведенные цифры наглядно показывают, какие большие резервы таят в себе радиорелейные линии, на - сколько может быть снижец в будущем тариф за поль­зование междугородним телефоном, если уже при 12 ка­налах небольшая пригородная линия дает такой эконо­мический эффект.

Тропосферные радиорелейные линии. Если в обычных радиорелейных линиях, где промежуточные пункты рас­положены в среднем через 50 километров, необходимая мощность передатчика составляет доли и единицы ватта, то в радиорелейных линиях, где используется тропо­сферное рассеяние радиоволн, требуются передатчики мощностью, равной десяткам киловатт, т. е. десяткам тысяч ватт.

Имеются данные, показывающие, что при расстояних между передатчиком и приемником в 500 километров ослабление сигнала по мощности в миллионы раз боль­ше, чем на обычном ретрансляционном участке. Каким путем можно скомпенсировать это огромное дополни­тельное ослабление?

Прежде всего увеличением мощности передатчика. Если мы увеличим мощность передатчика от одного ват­та до 30 киловатт, т. е. в 30 000 раз, то уже в значи­тельной мере скомпенсируем эти дополнительные потери сигнала. Компенсацию оставшихся потерь можно полу­чить, увеличивая чувствительность приемника и «усиле­ние» антенн. Чувствительность приемника можно повы­сить только за счет снижения его собственного шума.

Наблюдения показывают, что наилучшие результаты при использовании тропосферного распространения на радиорелейных линиях получаются тогда, когда трасса проходит по местности со сложным рельефом (сильно пе­ресеченная местность) или над морем.

Для тропосферных радиорелейных линий строят ан­тенны огромных размеров. Например, параболические антенны могут иметь диаметр до тридцати метров (высо­та десятиэтажного дома). На рис. 29 показана одна из подобных антенн, имеющая диаметр 18 метров. Антенны ретрансляционных станций тропосферных линий устанав­ливаются прямо на земле. Высокие опоры здесь не тре­буются. Важно только, чтобы в непосредственной близо­сти от антенны не было мешающих препятствий: высоких зданий, отдельно стоящих деревьев и т. д.

Обычно тропосферные радиорелейные линии работают на метровых волнах. Это объясняется тем, что на метро­вых волнах, во-первых, легче создать мощные передатчи­ки и, во-вторых, метровые волны лучше отражаются от неоднородностей тропооферы. Однако эти преимущества метровых волн не исключают применения дециметровых и даже сантиметровых волн.

Но самым главным является следующее свойство тро­посферного рассеяния. Колебания, имеющие довольно близкие длины волн, могут рассеиваться по-разному. В результате, если полоса частот сигнала очень широкая (уплотнена сотнями телефонных каналов), то часть ча­стот может отразиться от неоднородностей тропосферы не

В такой степени, как другая, что приведет к сильному ис­кажению модуляции сверхвысокочастотного сигнала. А это в свою очередь может привести к искажению или даже пропаданию сообщения в тех или иных телефонных каналах. Многочисленные исследования тропосферного рассеяния показали, что тропосферные радиорелейные линии можно уплотнить не более чем сотней телефонных каналов. В противном случае будет сказываться описан­ное выше явление. А полосу частот, занимаемую сотней каналов, нетрудно получить и на метровых волнах.

Эти же исследования показали, что максимально до­пустимое число каналов тем больше, чем меньше расстоя­ние между ретрансляционными пунктами и чем больше направленность антенн, т. е. чем уже радиолуч. Объяс­няется это тем, что при таких условиях уменьшается об­ласть пространства (заштрихована на рис. 13), откуда возможно попадание в приемную антенну рассеянных ра­диосигналов, следовательно, уменьшается вероятность неодинакового рассеяния близких по частоте колебаний. Это — вторая причина, почему на тропосферных линиях необходимо строить такие грандиозные антенны.

Тропосферное рассеяние радиоволн характеризуется значительно более глубокими замираниями сигнала, чем при обычном распространении радиоволн в свободном пространстве. Особенно опасны быстрые замирания, про­исходящие в течение десятых долей секунды. Они вызы­ваются обычно полным гашением двух радиолучей (вспо­мните явление интерференции), пришедших к приемной антенне от двух разных неоднородностей в тропосфере. Для борьбы с ними может быть применен так называе­мый сдвоенный прием, когда на приемной стороне уста - навливают не одну антенну, а две, причем расстояние между ними составляет несколько десятков длин волн. У каждой антенны свой приемник. Однако выходные устройства у них общие. Тогда, если у одной антенны будет гашение двух лучей, то к другой антенне сигналы придут в таком соотношении, что усилят друг друга или, по крайней мере, не ослабят. Тогда на общем вы­ходе двух приемников сигнал не пропадет.

Особенности тропосферных радиорелейных линий — большие мощности передатчиков, а следовательно, и большое потребление ими электроэнергии, сравнительно узкая полоса передаваемых частот, огромные антенны и т. д.— показывают, что такие линии не могут заменить и вытеснить радиорелейные линии. Поэтому тропосферные линии целесообразно использовать там, где трудно, не­возможно или нерентабельно прокладывать обычную ра­диорелейную линию.

Тропосферные радиорелейные линии начинают стро­ить во многих странах мира. В лечати сообщалось о про­ектировании и строительстве линий: США — Европа, че­рез Гренландию и Фарерские острова (рис. 30); линия Токио — Окинава — Тайвань — Филиппины; Южная Ко­рея — Япония и других. Если бы на этих трассах решили строить обычные радиорелейные линии, то пришлось бы создавать в океане пловучие или искусственные острова, так как среднее расстояние между ближайшими участ­ками суши составляет 300 километров.

В нашей стране также проектируется соответствую­щая аппаратура. Нет сомнения, что в Советском Союзе в малонаселенных районах Севера, Сибири и Дальнего Востока тропосферные радиорелейные линии имеют боль­шое будущее.