Дата последнего обновления файла 15.12.2011

Диапазон излучаемых частот в передатчиках устройств мобильной связи

Очень важной характеристикой радиопередающего устройства является диапазон излучаемых частот. Чем шире будет этот диапазон, тем сложнее будет обеспечить остальные параметры приемопередатчика. Обычно этот параметр влияет на цену и габариты устройства. Для организации подвижной радиосвязи в УКВ диапазоне выделено несколько участков частот. Типовые радиостанции могут работать только в заданном диапазоне частот. Упрощенная схема распределения частот в диапазоне от 30 МГц до 1,3 ГГц приведена на рисунке 1.


Рисунок 1. Упрощенная схема распределения частот в УКВ диапазоне

На рисунке 1 участки, предназначенные для организации подвижной радиосвязи выделены серым цветом. Наиболее распространенные диапазоны частот, применяемые для систем подвижной связи, это 50-мегагерцовый диапазон (в нем работает сеть связи скорой помощи), 160-мегагерцовый диапазон (в нем работают сети связи полиции, энергетиков, нефтяников), 300-мегагерцовый диапазон (для организации сетей связи морского и речного транспорта) и 450-мегагерцовый диапазон частот. Отдельно лежит 900-мегагерцовый диапазон частот, выделенный для сотовой связи.

Промышленно выпускаемые радиостанции, такие как Motorola, Kenwood, Yaesu, Yaesu или ICOM работают в одном из указанных диапазонов частот. До недавнего времени радиостанции выпускались с возможностью работы только на одной или двух заданных частотах. Сейчас возможность работать только на выкупленных частотных каналах программируется дилером при продаже радиостанции.

Возможно, читателю будет интересно, что 50-мегагерцовый диапазон (56,5 ... 58 МГц) "зажат" между первым и вторым телевизионными каналами, 100, 130 и 166 мегагерцовые диапазоны "зажаты" между пятым и шестым телевизионными каналами. В ряде городов страны 100-мегагерцовый диапазон FM вещания расширен за счет четвертого и пятого телевизионного каналов.

Так как сотовая связь является фактически "последней милей" телефонной связи, то мобильные аппараты абонентов сотовой системы связи являются дуплексными приемопередатчиками. Поэтому диапазоны частот, выделенные для сотовых систем подвижной связи, делятся на две части. Например, для стандарта GSM 900 диапазон излучаемых частот для мобильных аппаратов составляет 890 ... 915 МГц (в настоящее время он расширен до 876 ... 915 МГц). Для базовых станций диапазон излучаемых частот составляет 935 ... 960 МГц (в настоящее время он расширен до 921 ... 960 МГц). Для стандарта GSM 1800 диапазон излучаемых частот для мобильных аппаратов составляет 1710 ... 1785 МГц. Для базовых станций диапазон излучаемых частот составляет 1805 ... 1880 МГц. Распределение направления передачи в системе связи GSM показано на рисунке 2.


Рисунок 2. Распределение частотного ресурса в системе сотовой связи GSM

Аналогичная ситуация в стандартах CDMA. Диапазон излучаемых частот для мобильных аппаратов составляет 824 ... 848 МГц. Передатчики базовых станций работают на частотах 869 ... 893 МГц. Для стандарта WCDMA диапазон излучаемых частот для мобильных аппаратов составляет 1920 ... 1980 МГц. Для базовых станций стандарта WCDMA диапазон излучаемых частот составляет 2110 ... 2170 МГц. Диапазоны излучаемых частот системы связи CDMA показаны на рисунке 3.


Рисунок 3. Распределение частотного ресурса в системе сотовой связи CDMA

Во всех диапазонах частот, выделенных для сотовой связи, максимальная частота принимаемого сигнала отличается от минимальной частоты принимаемого сигнала менее чем на три процента. Это позволяет в системах сотовой связи применять во входных цепях фильтры с фиксированными параметрами.

В зависимости от среднего значения излучаемой частоты и вида модуляции схемные и конструктивные решения приемопередатчиков систем подвижной связи могут значительно различаться. Приемопередатчики, предназначенные для организации сетей подвижной радиосвязи, обычно выполняются на один из диапазонов частот, выделенных для систем подвижной радиосвязи. Это позволяет уменьшить стоимость аппарата и получить у него высокие качественные характеристики. Понятие диапазона излучаемых частот радиопередающего устройства поясняется рисунком 4.


Рисунок 4. Диапазон излучаемых частот

На данном рисунке видно, что диапазон излучаемых частот разделен на отдельные каналы связи. Ширина канала связи определяется видом сигнала, который применяется в системе мобильной связи. Количество каналов связи можно определить делением полосы частот на ширину канала связи:

формула определения количества каналов связи    (1)
где  fmax — максимальная частота;
     fmin — минимальная частота;
     Δfкан — ширина канала связи.

В настоящее время усилители мощности приемопередатчиков обычно выполняются без настройки нагрузочных фильтров при перестройке передатчиков с одного рабочего канала на другой. Известно, что фильтры с фиксированными характеристиками можно выполнить с лучшими характеристиками по сравнению с перестраиваемыми фильтрами. В ряде случаев возможно применение кварцевых фильтров, керамических фильтров или фильтров на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Усилители мощности приемопередатчиков с фильтрами с фиксированными параметрами называются широкополосными усилителями (ШУС).

При реализации радиопередатчиков со значительным отношением частоты верхнего канала передачи fmax к частоте нижнего канала передачи fmin может потребоваться разбиение диапазона частот на несколько поддиапазонов. Это отношение численно выражается коэффициентом перестройки частоты радиопередающего устройства. Коэффициент перестройки частоты радиопередающего устройства определяется по следующей формуле:

Коэффициент перестройки частоты радиопередающего устройства    (2)

Чем меньше коэффициент перестройки частоты, тем более высокие параметры можно реализовать как для приемной части приемопередатчика, так и для передающей части. Именно по этой причине при разработке стандартов современных систем мобильной связи, помимо дефицита частотного ресурса, был выбран достаточно узкий диапазон рабочих частот (kпр = 1.1 … 1.3). Этому же критерию удовлетворяют параметры описанных выше диапазонов частот, выделенных для организации систем коммерческой подвижной радиосвязи.

Литература:

  1. Таблица распределения полос частот между радиослужбами РФ
  2. ПРИКАЗ 12.04.2007 г. Москва № 46 Об утверждении Правил применения абонентских радиостанций с аналоговой модуляцией сетей подвижной радиосвязи
  3. http://www.radioscanner.ru/bands/russia/
  4. Частоты телевизионных каналов (wikipedia)
  5. Частоты телевизионных каналов

Вместе со статьей "Диапазон излучаемых частот в передатчиках устройств мобильной связи" читают:

Выходная мощность сигнала передатчика Основным параметром радиопередающего устройства является мощность сигнала, излучаемого в эфир. Следует отметить, что требования...
http://digteh.ru/UGFSvSPS/power/

Побочные излучения электромагнитных волн При формировании радиосигнала очень важно, чтобы весь спектр излучаемого сигнала был сосредоточен в пределах полосы частот, выделенных для данного радиоканала...
http://digteh.ru/UGFSvSPS/maska/


Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2015

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

пЕИРХМЦ@Mail.ru


Rambler's Top100