УЗБЕКСКОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ И ИНФОРМАТИЗАЦИИ

Ташкентский университет информационных технологий

Кафедра радиовещания и телевидения

М. ЗУПАРОВ

Л Е К Ц И И

по курсу

«Р А Д И О В Е Щ А Н И Е»

Ташкент 2004

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение………………………………………………………………	3
I. СИСТЕМА ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ ………………………...	4
1.1. Некоторые определения…………………………………..……	4
1.2. Организация звукового вещания………………………..……	4
1.3. Структурная схема системы звукового вещания……...…..	5
II. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАНАЛ ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ……………………………………………………….…..	8
2.1. Основные определения………………………………………..	8
2.2.  Принципы нормирования качественных показателей каналов звукового вещания……………………………………..…	9
2.3. Структура каналов и трактов  3В……………………………	10
2.4. Акустические и электрические уровни………………….…..	12
2.5.  Параметры качества каналов и трактов звукового    вещания…………………………………………………………..…..	13
III. ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ…………………………………………………………..	14
3.1. Задачи и методы обработки сигналов звукового вещания…………………………………………………………….…	14
3.2.  Классификация устройств обработки сигналов…………...	16
3.3. Частотная обработка звуковых сигналов……………….…	20
3.4. Ручные регуляторы уровня. Смесители. Регуляторы базы и направления …………………………………………….…….…..	21
3.5. Автоматические регуляторы уровня…………………….….	31
3.6. Устройства шумоподавления……………………………..…..	33
3.7. Устройства пространственной обработки…………………..	35
3.8. Особенности цифровой обработки звуковых сигналов.. …	43
IV. ИЗМЕРИТЕЛИ УРОВНЯ………………………………….…..	46
4.1. Назначение измерителей уровня……………………………..	46
4.2. Структурные схемы   ИУ…………………………………………….....	47
4.3.  Контроль стереосигналов……………………………….…....	48
V. МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ В РАДИОВЕЩАНИИ…………......	50
5.1. Назначение звукозаписи…………………………………..…..	50
5.2. Магнитные головки. Статическое поле магнитной головки……………………………………………………………......	51
5.3. Процесс намагничивания ферромагнетиков………….........	53
5.4. Модель Прейсаха………………………………………….........	53
5.5.“Идеальное” намагничивание……………………………........	54
5.6. Запись с ВЧ подмагничиванием………………………….......	55
5.7. Понятие о критической зоне………………………………......	56
5.8. Процесс воспроизведения…………………………………......	57
VI. ТРАКТ ПЕРВИЧНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОГРАММ……………………………………………………........	59
6.1. Типовые тракты первичного распределения программ………………………………………………………….......	59
6.2. Организация цифровых каналов звукового вещания………….................................................................................	65
6.3. Передача сигналов ЗВ по спутниковым системам связи……………………………………………………………….......	66
VII. РАДИОВЕЩАНИЕ……………………………………….........	69
7.1. Построение передающей сети радиовещания………….........	69
7.2.Синхронное радиовещание………………………………..........	71
7.3. Международные соглашения в области распределения радиочастот………………………………………………………......	76
VIII. СИСТЕМЫ ПРОВОДНОГО ВЕЩАНИЯ…………….........	79
8.1. Общие принципы организации проводного вещания………………………………………………………..….......	79
8.2.Организация многопрограммного проводного вещания…………………………………………………………….....	84
8.3. Система трехпрограммного проводного вещания……........	85
IX. ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ В ЗВУКОВОМ ВЕЩАНИИ……………………………………………………….......	87
9.1. Виды технического контроля……………………………........	87
9.2. Методика измерения основных параметров тракта……....	87
9.3. Дистанционные измерения………………………………........	88
9.4. Автоматический контроль в звуковом вещании……….......	89
ЛИТЕРАТУРА…………………………………………………….....	90

Введение

Настоящий конспект лекций составлен на базе литературных данных выпущенных за последние годы, издательством «Радио и связь» и данными Республиканского Дома Радиовещания и звукозаписи. В данном издании большое внимание уделено обработке звуковых сигналов, в том числе цифровой обработке, как основному фактору, определяющему качество вещательной передачи в целом.

Расширены разделы «Тракт первичного распределения программ», «Построение передающей сети радиовещания» и «Cистемы проводного вещания».

Настоящий конспект лекций предназначен для бакалавров по направлениям обучения 5522100, 5140900.

I. СИСТЕМА ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ

1.1. Некоторые определения

Звуковым вещанием называют процесс циркулярной передачи разнообразной звуковой информации широкому кругу территориально рассредоточенных слушателей посредством специальной совокупности технических средств. Вещания, имея огромное общественно-политическое значение, как средство агитации и пропаганды также является средством, повышающим культурный и духовный уровень слушателей. Основной задачей художественного вещания является своевременное на высококачественном уровне доведение до слушателей программ звукового вещания.

Звуковое вещание – передача звуковой информации общего назначения широкому кругу территориально рассредоточенных слушателей.

Передача – отдельно законченная в тематическом отношении информация.

Программа – совокупность передач, распределяемая по предназначенным для этого каналам. Республиканское радио ежедневно транслирует передачи по 4 программам.

Передачи могут быть речевыми, музыкальными и смешанными. К смешанным относят литературно-драматические передачи и художественные монтажи, в которых речь сопровождается музыкальным фоном или отдельными музыкальными вставками. Характер передачи определяет требования к студиям, где происходит их формирование, а также к каналам связи, соединяющим студии со слушателями.

Вот уже более 100 лет, как звуковое вещание стало развиваться, и за этот период  пройден огромный путь от маленькой Нижегородской радиолаборатории  построенной в 1918г. до мощных радиовещательных передатчиков. В настоящее время в Республике насчитываются 72 радиовещательных передатчиков, 10 телецентров  и 10 радиодомов. К настоящему времени более 98% населения Республики охвачено телевизионным вещанием, объём среднесуточного телевизионного вещания составляет 56 часов. Одной из основных задач техники звукового вещания в настоящее время является повышения качества. Наиболее реальный путь её решения – использование цифровых методов обработки и передачи сигналов. Уже разработаны и используются цифровые устройства формирования программ и цифровые каналы связи.

1.2. Организация звукового вещания

Организационная структура системы звукового вещания представлена на рис. 1.1. Подготовкой, формированием и выпуском программ звукового вещания занимается Государственный комитет по телевидению и радиовещанию (Гостелерадио) и его органы на местах. Гостелерадио имеет центры формирования программ (радиодома), в которых производится подготовка, формирование и выпуск программ звукового вещания.

Готовят программы редакции, специализированные по типу передачи и объединенные в главные редакции ГР информации, пропаганды, литературно-драматического вещания, музыкального вещания для молодёжи, детей и юношества и др. Главная редакция осуществляет организацию и планирование программ -  от составления дневных и недельных программ до их выпуска. Отдел выпуска ОВ организует передачу программ. Наблюдение за техническим качеством передач возложено на отдел контроля ОК.

Передачи могут вестись в записи или непосредственно (прямые передачи). Прямые передачи составляют 5÷10% от общего объёма. Это преимущественно актуальные передачи с места событий, трансляции из театров, стадионов, дикторский текст. Применение предварительной записи позволяет автоматизировать процесс выпуска программ и повысить качество вещания.

Рис. 1.1. Структура системы звукового вещания

1.3. Структурная схема системы звукового вещания

Формирование и доведения программы до слушателей осуществляется с помощью специального комплекса технических средств, образующих электрический канал звукового вещания (ЭКЗВ). По ЭКЗВ сигналы звукового вещания передаются с выхода микрофона до антенны передатчика или абонентской розетки тракта проводного вещания. Электрический канал звукового вещания состоит из трех различных последовательно соединённых трактов: формирование программ (ТФП), первичного распределения программ (ТПРП) и тракт  вторичного распределения программ (ТВРП) рис.1.2. Совокупность технических средств ТПРП и ТВРП составляет вещательную сеть.

Рис. 1.2. Структурная схема системы звукового вещания

Тракт формирования программ представляет собой часть ЭКЗВ, которая начинается на выходе микрофона и заканчивается на выходе центральной аппаратной радиодома (радиотелецентра). Радиодом является головным звеном системы звукового вещания, и поэтому средства, составляющие ТФП, имеют наиболее высокие параметры качества. Радиодом расположенный в Ташкенте, называют Государственным домом радиовещания и звукозаписи (ГДРЗ).

Типовой ТФП состоит из аппаратно-студийных комплексов АСК, вещательной аппаратной ВА, центральной аппаратной ЦА, трансляционной аппаратной ТА и аппаратных звукозаписи АЗ. Входы типового ТФП,  рассчитаны на подключение источников сигнала, имеющий низкий   (-30 ÷ -70дБ) либо высокий уровень (-12 ÷ +12дБ). Низкие уровни сигнала свойственны микрофонным трактам, сигналы с высоким уровнем поступают с выходов магнитофона, трансляционных пунктов, междугородних каналов звукового вещания.

Программы создаются в аппаратно-студийном комплексе радиодома, состоящем из нескольких студий и студийных аппаратных. Однако, как правило, в АСК не производится полное формирование программ, а создаются только их фрагменты, которые записываются на магнитную ленту. В каждом радиодоме имеется фонотека, из которой можно взять записи, требуемые для данной программы. Отдельные фрагменты программы можно получить извне от трансляционных пунктов, оборудованных в концертных залах, театрах, на стадионах данного города и по междугородным каналам звукового вещания МКЗВ из других радиодомов. Для приёма этих фрагментов программ в радиодоме предусмотрена трансляционная аппаратная. Она формируется из отдельных фрагментов вещательных программ в вещательной (программной) аппаратной. Программы, сформированные в ВА, поступают в центральную аппаратную для коммутации потребителям. Из служб радиодома сигналы ЦА подаются в аппаратные звукозаписи и отдел технического контроля ОТК. Технический контроль программ производится непрерывно.

На выходе ЦА радиодома начинается тракт первичного распределения программ ТПРП. По соединительной  линии СЛ сигналы из ЦА поступают в коммутационно-распределительную аппаратную КРА.

Тракт вторичного распределения программ представляет собой часть ЭКВЗ, предназначенную для передачи программ непосредственно слушателям. Таким образом, доведения программ непосредственно до слушателя осуществляется двумя способами:

 с помощью радиовещательных станций;

 по системе проводного вещания.

Чаще всего оба способа используют одновременно, так как каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Достоинством радиовещания являются многопрограммность и большая дальность действия. Система проводного вещания в городах и ряде районных центров обеспечивает передачу трех программ (обычно первую и вторую центральные и одну республиканскую) при большей по сравнению с радиовещанием надежности в работе, а абонентское устройство проводного вещания дешевле радиоприемника.                         

II. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАНАЛ ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ

2.1. Основные определения

Электрический канал звукового вещания, и передачи звуковых сигналов телевидения представляет собой совокупность    технических средств, с помощью которых электрические сигналы 3В передаются с выхода микрофона до антенны передатчика или абонентской розетки тракта проводного вещания. Функциональная схема РВ канала приведена на рис. 2.1.

Рис.2.1. Функциональная схема РВ канала

Трактом передачи - называют часть канала, выполняющую определенную функцию, например, студийный тракт магнитофонный  тракт, тракт усилительной станции и т. п. Тракт не обязательно органичен каким либо одним помещением. Например, тракт звуковой частоты студия–передатчик содержит такие устройства; в студии–микрофоны; в аппаратной усилители; регуляторы, коммутационные и др. устройства, в соединительной линии – промежуточные усилители, корректирующие цепи на радио станции – входной усилитель, ограничитель, модулятор.

ЭКЗВ делится на три тракта:

тракт формирования программ;

первичный тракт распределения программ;

вторичный тракт распределения программ.

Тракт  формирования программ – начинается с выхода микрофона и заканчивается на выходе центральной  аппаратной АЦ  радиодома.

Тракт первичного распределения программ - начинается на выходе АЦ и заканчивается выходом соединительной линии СЛ от КРА,  АЦ или междугородного канала 3В МТС.

Тракт вторичного распределения программ - предназначен для передачи программ непосредственно и потребителям. Тракт начинается на выходе СЛ от КРА, АЦ или МТС, по которой программа поступает на вход передатчика или центральной станции проводного вещания (ЦСПВ), и заканчивается входом антенны передатчика или абонентской розеткой сети проводного вещания.

2.2.  Принципы нормирования качественных

показателей каналов звукового вещания

Для того чтобы качество воспроизведения звука у слушателей было достаточно высоким, параметры ЭКЗВ в целом и его трактов в отдельности должны удовлетворять определенным требованиям, установленным Государственным стандартом (ГОСТ 11515 – 91).

         Нормирование параметров качества каналов и трактов 3В основано на определении путем субъективно – статистической экспертизы допустимых искажений сигналов и допустимого уровня шумов  в  этих каналах  и  трактах.

         Искажения оцениваются по следующим градациям:

совершенно не заметно -искажения заметны менее чем  в 15 % случаев;

практически не заметно - искажения заметны в 30 % случаев;

неуверенно заметно - искажения заметны в 50 % случаев;

уверенно заметно  – искажения заметны в 75 % случаев.

         В зависимости от заметности искажении, а также технико-экономических показателей установлены три класса качества звучания;

высший класс - искажения практический незаметны высококвали-фицированным экспертам и совершенно незаметны обычным слуша-телям;

первый класс - искажения не уверенно заметны высококвалифици-рованным экспертам и практически незаметны обычным слушате-лям.

второй класс - искажения уверенно заметны высококвалифицирован-ным экспертам и не уверенно заметны обычным слушателям.

         Каждый класс характеризуется определенными допустимыми искажениями. При этом регламентируют следующие параметры качества:

полоса передаваемых частот;

неравномерность АЧХ;

коэффициент гармоник;

защищенность от  внятной переходной помехи;

разность фаз в каналах Л и П при стереофонической передаче;

защищенность  от  внятных   переходных  помех   между  каналами

Л и П;

разность уровней между каналами Л и П;

отклонение выходного  уровня от  номинального значения.

         Класс ЭКЗВ определяется классом тракта вторичного распределения программ. Классы предшествующих трактов должны быть не ниже класса ТВРП.

         Класс первичного распределения программ определяется классом МКЗВ. Класс соединительной линии и тракт  вторичного распределения программ должны соответствовать классу МКЗВ.

         Остальные звенья тракта первичного распределения программ должны быть высшего класса.

         Класс МКЗВ определяется классом КЗВ. Остальные звенья МКЗВ должны быть высшего класса.

2.3. Структура каналов и трактов  3В

Техническая база ЭК3В состоит из нескольких функциональных частей–ТФП, ТПРП и ТВРП ( Рис.2.2.).

Рис. 2.2.  Структура РВ канала

ТФП – подразделяют на головной, находящийся в столице Республики и  местные – в обл.  центрах.

            В ТФП ведут подготовку и выпуск программ, коммутацию сигналов программ на входы СЛ, идущих на местные РВ передающие  центры, и ЦСПВ. Аппаратно – студийные  комплексы  (АСК) радиодомов содержит аппаратно – студийные блоки (АСБ), в каждом из которых имеется студия и одна–две аппаратные (например, записи и вещания), монтажная, трансляционная центральная, аппаратная  (соответственно   МА, ТА, ЦА).  

Структурная схема головного звена изображена на рис 2.3.                                                                              

Рис 2.3. Структура  головного центра

Структурная схема краевого, областного центра ЗВ показана на рис 2.4.

                              ССП

               от ТЦ                                                                                                          

                                                МВА                          КРА

                       КСП                                       

                               РРЛСП                                                                                             сеть ПВ

                                                                                                                       ЦСПВ 

                                         РРЛСП  КСП                АСК

КСП–кабельная система передачи

Структурная схема построения местного центра  ЗВ показана на рис.2.5.

Сеть распределения программ 3В представляет собой вторичную сеть, основанной на первичной сети каналов связи, организованной на спутниковых, кабельных и радиолинейных системах передачи. Она строится по радиально – узловому принципу и делится на магистральную, внутризоновые и местные сети.

                   Тракты приема программ ТПП образованы парком   радиовещательных приемников и абонентских устройств РВ и ПВ. Большинство приемных устройств РВ и ПВ обладает более низкими  параметрами качества, чем параметрами качества оборудования  ТФП, ТПРП и ТВРП.

                   Все большее место в ТПРП и ТВРП занимают спутниковые службы связи (ССС).   Регламентом   радиосвязи предусмотрены  два типа ССС для  целей  вещания:

– фиксированная (ФСС) – часть тракта первичного распределения программ звукового  и телевизионного вещания;

– радиовещательная (РВСС) – часть тракта вторичного распределения программ.

                   В ФСС используют искусственные  спутники Земли  (ИСЗ), расположенные на геостационарной и высокой эллиптической орбитах, в  РВСС – только на  геостационарной орбите.

                                                           ИСЗ

                                                                                                        Пр.             РПС

                                                                                                        3С

        РД              Пер

                           3С                                                                      Пр.              Кабельная    сеть                                       

                                                                                                         3С

Рис. 2. 6. Структурная схема спутниковой системы ЗВ

                   Фиксированная служба связи предназначена для связи между земными станциями (ЗС), расположенными в определенных (фиксированных) точках территории. Поскольку ФСС создавались в разное время и для них нет единого плана использования частот.

                   По распределению частот земной шар разделен на три района: первый включает в себя Европу, Африку, территорию бывшего СССР и Монголию, второй – Северную и Южную Америку, третий – Азию (кроме территории бывшего СССР и Монголии), Океанию и Австралию. Выделенные полосы частот   для разных районов занимают от 2 до 275 ГГц.

2.4. Акустические и электрические уровни

В акустике, радиовещании и электросвязи результаты измерений параметров принято отображать в виде относительных логарифмических единиц.

                   Для оценки слухового ощущения была предложена единица под названием Бел (Б). Бел является довольно крупной  единицей, поэтому была введена более мелкая единица – децибел  (дБ), равная 0,1 Б. Изменение интенсивности звука на 1 дБ вызывает изменение слухового ощущения на значение, близкое к пороговому.  

Т.о, слуховое ощущение е в дБ при измерении интенсивности звука от Io до I будет                        

   Bт/м ²                                              (2.1).

                               Уровень звукового давления

 дБ;  ,  Па                               (2.2).

   Уровень плотности звуковой энергии

, дБ;      =3·10 ^-15         Дж/м ³                   (2.3).

         Соответственно:

                            Уровень мощности

,  дБ;             Р_о=1 мВт                                   (2.4).

Уровень напряжения

,  дБ;         U_о=0,775В                                    (2.5).

                            Уровень тока

 , дБ;         I_o=1,29мА                                       (2.6).

при R_o=600 Ом

При R¹ R_o  уровень мощности отличается от уровня напряжения на

 , дБ;                                                        (2.7).   

2.5.  Параметры качества каналов и трактов звукового    вещания

Параметры качества каналов и трактов ЗВ устанавливаются стандартами и рекомендациями МККР и МККТТ.

                   1. Канал с полосой частот 15 кГц рекомендуемый для организации высококачественного моно и стерео вещания (рекомендации 505–4 МККР и № 22 МККТТ).

                   2. Канал с полосой частот 10 кГц рекомендуемый для монофонического вещания.

                   Полосу шириной 15 кГц имеют тракты формирования программ, а также тракты первичного и вторичного распределения, предназначенные для  подачи стереофонических сигналов, звуковой части ТВ программ и монофонических сигналов на радиопередатчики диапазона МВ.

                   Нормам на каналы с полосой частот 10 кГц должны удовлетворять радиопередатчики  с  АМ  диапазонов  КМВ  и  ГМВ, узлы и городские сети ПВ,  нормам  на  каналы  с полосой  частот 6,4 кГц – сельские  узлы  и  сети  ПВ.

V. МАГНИТНАЯ ЗАПИСЬ В РАДИОВЕЩАНИИ

5.1. Назначение звукозаписи

Магнитная запись звука является одним из основных этапов подготовки радиовещательной программы. Запись сигналов ЗВ позволяет сохранять выступление деятелей и исполнителей. Воспроизведение производится в удобное для слушателей время.

         В радиовещании ЗЗ применяют для решения следующих задач: репетиционной работы, временной и длительной консервации программ.

         При подготовке программы производится запись, которая тут же воспроизводится, таким образом исполнитель имеет возможность проверить свое исполнение и устранить  недочеты, тем самым повышается качество передачи.

         В процессе подготовки программ широко используют заранее сделанные записи отдельных музыкальных или литературных произведений, которые хранятся  в фонотеке.

         В настоящее время известны несколько способов записи электрических сигналов. Это – электромеханический, фотографический и магнитный способы записи.

         При электромеханической записи в соответствии с записываемым сигналом изменяется форма рабочей поверхности носителя записи (НЗ). Электромеханическая (ЭМ) запись позволяет осуществить высококачественную передачу  сигнала звуковых частот. Недостатком является невозможность «стирания» записи, а также невозможность механического монтажа.

         Фотографическая запись заключается в создании фотографического изображения, соответствующая записываемому сигналу. При этом способе удается достичь высокой способности записи информации, однако необходимость фотохимической обработки носителя ограничивает область применения этого метода.

Рис. 5.1. Структурная схема магнитофона

Магнитная запись получила широкое распространение в РВ и быту обусловленное рядом преимуществ, а именно: технологичность; после записи нет необходимости в обработке носителя, многократное использование носителя, возможность монтажа, тиражирования и др. Общая схема устройства магнитной записи-воспроизведения изображена на рис. 5.1.

5.2. Магнитные головки. Статическое поле магнитной головки

         По принципу действия магнитные головки (МГ) являются электромагнитными преобразователями. Основой любой головки  является сердечник С, который служит магнитопроводом для магнитного потока создаваемого полем сигналограммы. Материалом для сердечника служат пермаллой, альфенол, а также ферриты с высокой проницаемостью. Для уменьшения потерь на вихревые токи металлические сердечники набирают из отдельных пластин толщиной 0,1-0,2 мм.

Магнитопровод сердечника разомкнут в двух местах (рис. 5.2.) благодаря чему создается рабочий (РЗ) и дополнительный зазоры. Дополнительный зазор (ДЗ) есть  только у записывающих головок и служит для предохранения сердечника от насыщения. При малых рабочих зазорах (РЗ) и относительно высоких скоростях записи за время прохождения каждого элемента носителя записи мимо РЗ, поле головки не успевает существенно измениться и

Рис. 5.2. Магнитная головка                       момент рассматривается как статическое, т.е. неизменное во времени.

На рис. 5.3 показано статическое поле головки. Из рис. 5.3 видно, что в глубине РЗ силовые линии параллельно друг другу, а на краях РЗ выпучиванием создается полезный поток рассеяния. При удалении от ребер РЗ силовые линии образуют полуокружность.

Рис. 5.3. Статическое поле головки

                                        а)                                                                              б)

Рис. 5.4.  Поле головки в зависимости от радиуса закругления ребра РЗ, (а) поле  головки в зависимости от расстояния между носителем и головкой (б)

На рис. 5.4(а) показана поле головки в зависимости от радиуса закругления ребра РЗ, а на рис. 5.4(б) от расстояния между носителем и головкой. Модуль напряженности поля можно разложить на продольную (Н_х) и перпендикулярную (Н_у) составляющие как показана на рис. 5.5. При магнитной записи звука используется продольная (Н_х) составляющая, поскольку перпендикулярная (Н_у) составляющая имеет две полярности величина остаточной намагниченности взаимно уничтожаются.  

Рис. 5.5. Графики продольной(Нх) и перпендикулярной (Ну) составляющих поля

Эти составляющие  описываются выражениями:

;                                   (5.1.).

,                                                  (5.2.).

где Ho – напряженность в глубине РЗ

5.3. Процесс намагничивания ферромагнетиков

         В размагниченном состоянии векторы намагниченности доменов расположены хаотично, следовательно суммарный момент равен нулю. При приложении к домену небольшое поле собственная намагниченность начинает медленно совпадать с направлением поля. Это направление исчезает при снятии внешнего поля. Этот участок на кривой намагничивания соответствует 0а (рис 5.6.) и называется участком обратимого смещения. При дальнейшем возрастании внешнего поля намагниченность домена возрастает, которому соответствует участок аб  называемая участком необратимого смещения, поскольку снятие внешнего поля не способствует полного восстановления первоначального состояния доменов. Если напряженность внешнего поля достаточна для достижения участка бв, то в домене начинается поворот направления намагниченности в направлении поля. Этот участок называется участком необратимого вращения. Далее наступает насыщение доменов (Н_Н, I_Н). Линия 0абвг  - называется начальной кривой намагничивания, которой характерна сильная нелинейность и малая крутизна в начальной части. При полном снятии внешнего поля, домен останется намагниченным со значением I_r называемой остаточной намагниченностью.

Величина Н_с  называется коэрцитивной силой.

Намагничивание можно осуществить в противоположном направлении, таким образом намагничивание доменов описывает замкнутую линию, называемой петлей гистерезиса.

Рис. 5.6. Кривая намагничивания

5.4. Модель Прейсаха

         В основу модели Прейсаха заложено представление о доменной структуре ферромагнетиков, согласно которому каждая доменная область обладает собственной петлей гистерезиса прямоугольной формы. Петля не симметрична относительно начало координат (рис 5.7.), т.е. имеет некоторое начальное смещение Hi обусловленное взаимовлиянием частиц.

Рис. 5.7. Петля гистерезиса по Прейсаху

Величины Hi и Hc отдельных доменов не зависят от величины напряженности внешнего поля и магнитного состояния ферромагнитного вещества. Перемагничивание возможно только тогда, когда напряженность внешнего поля превысит по величине сумму Hi+Hc; надо отметить, что  Hc>>Hi.

Модель Прейсаха учитывает статистический характер ферромагнитного вещества, согласно которому для каждого материала существует некоторое распределение частиц с различными значениями Hi и Hc. 

5.5.“Идеальное” намагничивание

         На НЗ действует сумма переменного (Н_~) и постоянного (Н₌) полей. Постепенно уровень Н_~  поля снижают, как показано на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Процесс “идеального” намагничивания

Ферромагнетик в процессе намагничивания многократно пере-магничивается. После снятия Н_~ форма начальной кривой намагничивания заметно спрямляется как это показано на рис. 5.9.

Рис. 5.9. Зависимость  от H₌  и  Н_~

         При дальнейшем увеличении уровня Н_~ остаточная намагниченность I_r стремится к некоторому пределу Н_{~ пред} и в дальнейшем увеличения Н_~ не влияет на величину I_{r  .} Это видно из рис. 5.9(б).

5.6. Запись с ВЧ подмагничиванием

При этом способе в ЗГ с сигналом подается ток высокочастотного подмагничивания (ВЧП) порядка 60-70 кГц. В результате каждый элемент носителя записи проходя мимо ЗГ испытывает многократное перемагничивание. При этом способе записи оба поля ВЧ и НЧ спадают одновременно и частота сигнала записи в несколько раз (5-10) ниже ВЧП, то как записи можно считать квазистатическим, а саму запись квазиидеальным.

В отличие от идеального намагничивания, при записи ВЧП кривая остаточного намагничивания по мере возрастания тона ВЧ не стремится к некоторому пределу, а наоборот, крутизна кривых остаточного намагничивания уменьшается приближаясь к оси абсцисс, рис. 5.10.

Рис. 5.10. Напряженность поля ВЧП

         Подмагничивание соответствующее максимуму отдачи, называется оптимальным. При  превышении тока ВЧП оптимального значения, отдача заметно снижается.

5.7. Понятие о критической зоне

         Голландский ученый Вестмайзе в 1953 году выдвинул гипотезу, согласно которой отдача при воспроизведении зависит от записи с ВПЧ, где носитель намагничивается только в том месте, где Н_ВЧП  имеет определенное значение называемое «критическим».

Рис. 5.11.  К вопросу о критическом значении напряженности поля ВЧП

         Критическая зона имеет конечную протяжность. Величина и форма «КЗ» зависят от тока подмагничивания, свойств рабочего слоя носителя и частично от ширины рабочего зазора головки.

Рис. 5.12. Формы критической зоны при различных значениях ВЧП

- При opt. подмагничивании КЗ полностью пересекут рабочий слой              (рис. 5.12, а) -  используется полностью.

- При подмагничивании меньше opt. КЗ лишь частично пересекает рабочий слой (рис. 5.12, б), что приводит к печальному  использованию рабочего слоя и уменьшению отдачи.

- При подмагничивании большее opt. протяжность КЗ возрастает (рис. 5.12, в), в следствии чего уменьшается разрешающая способность процесса записи.

5.8. Процесс воспроизведения

         В результате записи носитель приобретает остаточный магнитный поток, величина  которого достигает приблизительно 2 нВб (для ленты 6,25 мм). При воспроизведении часть потока попадает в сердечник ВГ и наводить в её обмотке ЭДС пропорциональную величине полезного сигнала. Воспроизведение происходит в слабых магнитных полях.

                   Величине потока пересекающего обмотку ВГ, может быть определен так:

  ,                                         (5.1.)

                   где - функция чувствительности ВГ;

                                  а - расстояние между головкой и носителем записи;

d – толщина рабочего слоя носителя записи.

                   Функция  является импульсной реакцией тракта воспроизведения по потоку, т.е. она показывает распределение магнитной проводимости в области между головкой и носителем записи и связывает таким образом между собой поток в сердечнике головки с намагниченностью носителя.

                   Для идеализированной головки, имеющий сердечник с бесконечной проницаемостью и бесконечные размеры в направлениях X и Z описывается так

,                                                      (5.2.)

где   - постоянное значение, соответствующее напряженности поля внутри зазора головки.

Считая, что (3) и подставляя (2) и (3) формулы в (1) имеем

                                     (5.6.).

Рис. 5.13. Схема воспроизведения идеализированной головкой

  - коэффициент щелевых потерь            (5.7.)

                - коэффициент контактных потерь       (5.8.)

           - коэффициент слойных потерь             (5.9.)

         Если ширина зазора мала по сравнению с неконтактом и толщиной рабочего слоя, то преобладают пространственные и слойные потери.

Рис. 5.14. Графики  и их результирующая характеристика

Рис. 5.15. График коэффициента  (щелевые потери)

VI. ТРАКТ ПЕРВИЧНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОГРАММ

6.1. Типовые тракты первичного распределения программ

Тракт первичного распределения программ ЗВ начинается на выходе центральной аппаратной радиодома и заканчивается выходом соединительной линии (СЛ) от коммутационно-распределительных аппаратных (КРА) или междугородного канала звукового вещания (МКЗВ). С его помощью сигналы ЗВ подаются к трактам вторичного распределения или к аппаратным радиодома (телецентра). В состав тракта первичного распределения программ ЗВ входят следующие звенья: МКЗВ, КРА и СЛ. В состав тракта первичного распределения звуковых сигналов телевидения КРА не входит.

Аппаратные и СЛ тракта первичного распределения программ ЗВ предназначены для нормальной работы системы ЗВ и, обладая определенными параметрами качества, выполняют следующие функции:

-    управление вещательными передатчиками и контроль за их ра
ботой;

-    распределение программ ЗВ по передатчикам и трактам провод
ного вещания, междугородным каналам ЗВ и радиодомам;

-    контроль и усиление получаемых программ ЗВ;

-        корректировку амплитудно-частотных характеристик СЛ.
Оконечная междугородная вещательная аппаратная выполняет

следующие функции:

Рис. 6.1. Типовые тракты первичного распределения программ ЗВ (а)

и звуковых сигналов телевидения (б) с магистральным или

внутризоновым каналом ЗВ

-        передачу, прием и разветвление программ ЗВ;

  - обеспечение взаимозаменяемости междугородных каналов ЗВ;

          - обеспечение бесперебойной передачи программ ЗВ. Соединительные линии трактов первичного распределения - это каналы ограниченной протяженности, образованные аппаратурой соединительных линий, позволяющей образовывать каналы с полосой частот до 15 кГц. В качестве аппаратуры СЛ могут также использоваться аппаратура образования каналов ЗВ (аналоговая и цифровая) и каналы ЗВ на поднесущих частотах в радиорелейных системах передачи ограниченной протяженности. Лишь в частных случаях используются СЛ, представляющие отрезки кабеля. Поэтому на чертежах, представляющих структурные схемы трактов первичного распределения или его участков, СЛ принято изображать в виде прямоугольников.

Организации междугородных каналов звукового вещания (МКЗВ). По виду передаваемых электрических сигналов МКЗВ подразделяются на аналоговые и цифровые. В свою очередь аналоговые каналы бывают звукочастотными и высокочастотными. Звукочастотные каналы имеют ограниченное применение из-за своей высокой стоимости. В настоящее время все еще находятся в эксплуатации каналы, организованные на базе аппаратуры АВЭК. Эта аппаратура рассчитана на образование шести каналов вещания по экранированным цепям специально проложенных междугородных кабелей.

Более целесообразно вводить программы вещания в общий поток информации, который поступает по междугородным линиям систем передачи, обладающим высокой пропускной способностью. В этом случае стоимость эксплуатации одного КЗВ будет определяться лишь долей от общего потока информации, приходящейся на канал. К недостаткам ВЧ МКЗВ следует отнести повышенный по сравнению со звукочастотными уровень шума.

Характерным примером ВЧ каналов является аппаратура АВ 2/3, очень распространенная, но уже устаревшая. В этой аппаратуре канал вещания образуется в спектре частот 4 и 5 (второй класс качества) или 4, 5 и 6 (первый класс) каналов тональной частоты (ТЧ) первичной группы.

Организация стереофонических каналов в аналоговых системах передачи. Для обмена стереофоническими программами между городами необходима организация магистральных стереофонических каналов. Стереофонический канал должен состоять из двух монофонических каналов высшего класса, имеющих малые рассогласования амплитудно- и фазочастотных характеристик. Связано это с тем, что рассогласование АЧХ на 1.5...2 дБ приводит к появлению пространственных искажений стереопанорамы, смещению кажущихся звуковых образов от их истинного положения. Аналогично проявляются и фазовые рассогласования.

Понятно, что организовать стереофонический канал, используя два монофонических канала, образованных в разных стандартных группах систем с частотным разделением каналов (ЧРК), невозможно. Во-первых, если иметь в виду аппаратуру АВ 2/3, то она обеспечивает каналы только первого, а не высшего класса качества, при этом в них допускается неравномерность АЧХ до 2,5 дБ, а фазочастотная характеристика (ФЧХ) вообще не нормируется. Во-вторых, из-за отсутствия синхронизации генераторного оборудования передающей и приемной стороны МКЗВ фазовый сдвиг между каналами оказывается случайным и непрерывно меняется, что привело бы к недопустимым искажениям стереопанорамы.

Характерным примером организации высококачественного стереофонического канала в аналоговых ВЧ системах является аппаратура MSt-15 (фирма «Siemens»). Особенностью ее является формирование двух идентичных каналов ЗВ высшего класса в спектре первичной группы. Для этого на каждый канал ЗВ отводится шесть каналов ТЧ.

Рис. 6.2. Структурная схема передающей части каналообразующей аппаратуры MSt-15

Структурная схема передающей части аппаратуры MSt-15 изображена на рис. 6.2. Сигналы левого (Л) и правого (П) каналов стереопары

по СЛ поступают на корректирующие контуры (КК), усилители (У) и ФНЧ, включенные последовательно. В сумматорах (С) к левому и правому сигналам стереопары добавляется сигнал пилот-тона с частотой 16,8 кГц. Последний поступает с выхода группового оборудования (ГО). Перенос спектров исходных низкочастотных сигналов Л и П в полосу частот первичной 12-канальной группы (60... 108 кГц) осуществляется путем тройного преобразования частоты (рис. 6.3). При этом используется метод однополосной AM.

                                67 82     86         101

Рис. 6.3. План преобразования частот в аппаратуре MSt-15

Первое преобразование частоты происходит в модуляторах М1. Несущая частота 95,5 кГц для выполнения этого преобразования поступает от ГО. Исходный сигнал (Л или П) и пилот-тон путем преобразования переносятся в область частот 78,7...95,47 кГц. Расположенные после модуляторов Ml полосовые фильтры ПФ1 выделяют нижнюю боковую полосу АМ-колебания, а заградительные фильтры (ЗФ) препятствуют прохождению несущей частоты 95,5 кГц в тракты дальнейшей обработки сигналов.

Затем сигналы каждого канала поступают на вторые модуляторы (М2). Несущая частота второго преобразования составляет 322,5 кГц, она поступает также от ГО. На выходе полосовых фильтров ПФ2 выделяется однополосное АМ-колебание, занимающее полосу частот 401,2...417,97 кГц. И наконец, модуляторы МЗ осуществляют перенос спектров входных сигналов в полосу частот первичной 12-канальной группы. При этом для модулятора МЗ канала Л несущая частота составляет 336 кГц, а для модулятора МЗ канала П - 504 кГц. Для выделения нижней боковой полосы служат полосовые фильтры ПФЗ. Заметим, что в цепь каждого канала включены предыскажающий контур (ПК), компрессор (К) и усилитель-ограничитель (УО).

Использование трех этапов преобразования позволило обеспечить значительный разнос по частоте между несущей частотой и используемыми боковыми полосами АМ - колебаний. За счет этого ослаблены требования к крутизне затухания полосовых фильтров и уменьшены вносимые ими амплитудно-частотные и фазовые искажения в полосе пропускания.

В приемной части аппаратуры MSt-15 (рис. 6.4), расположенной на другом конце МКЗВ, происходит обратный перенос спектров сигналов Л и П. Исходные сигналы Л и П, расположенные в полосе частот первичной 12-канальной группы, после разветвителя мощности (РМ) поступают на первые демодуляторы (ДМ1). Для переноса спектра сигнала Л используется несущая частота 336 кГц, а сигнала П -несущая частота 504 кГц. Затем после выделения ПФ1 требуемой боковой полосы частот сигналы каждого канала поступают на вторые демодуляторы (ДМ2). При этом для преобразования в каждом канале используется сигнал несущей одинаковой частоты 322,5 кГц. Вторые полосовые фильтры ПФ2 выделяют боковую полосу, лежащую в диапазоне частот 78,7...95,47 кГц. Выходы этих фильтров соединены со входами третьих демодуляторов (ДМЗ), осуществляющих перенос спектров сигналов Л и П в область звуковых частот.

Приемная часть аппаратуры MSt-15 имеет две цепи непрерывной коррекции выходных сигналов по фазе и амплитуде, осуществляемой с помощью пилот-тона каждого из каналов. Выделение пилот-тона выполняется с помощью специального фильтра ПФЗ.

Устранение разбаланса каналов Л и П по уровню производится с помощью управляемых усилителей (УУ). Управляющим сигналом здесь является выпрямленное выпрямителем (В) и усиленное усилителем постоянного тока (УПТ) напряжение пилот-тона соответствующего канала.

Расхождение частот (фаз) ГО передающей и приемной частей аппаратуры компенсируется имеющейся в каждом канале петлей фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ). Она включает схему сравнения (СС), управляемый генератор (УГ) и модулятор (М). В зависимости от расхождения фаз колебаний пилот-тона и опорного генератора (последний входит в состав ГО приемной части аппаратуры) СС вырабатывает сигнал, изменяющий частоту УГ. Колебание УГ поступает на модулятор, на второй вход которого подается сигнал от ГО частотой 336 кГц, необходимый для получения третьей несущей частоты преобразования 95,5 кГц, которая образуется на выходе М.

Рис. 6.4. Структурная схема приемной части аппаратуры MSM5

Выходные сигналы ДМЗ проходят через ФНЧ, не пропускающие сигналы пилоттонов, и после усиления по соединительным линиям поступают в местный радиодом и далее - в КРА данного города.

Кроме цепей непрерывной коррекции сигналов стереопары по фазе и амплитуде в передающей части аппаратуры имеются предыскажающий контур (ПК) и компрессор (К), а в ее приемной части - соответственно восстанавливающий контур (ВК) и экспандер <Э), необходимые для повышения помехозащищенности сигналов ЗВ при их передаче по МКЗВ.

В MSt-15 используется высокочастотный компандер, работающий в полосе частот 78,7..95,46 кГц, что позволяет снизить нелинейные искажения по сравнению с НЧ-компандером. Данная система обеспечивает выигрыш в отношении сигнал-шум около 17 дБ. Система ПК-ВК обеспечивает повышение помехозащищенности около 2,8 дБ. Суммарный выигрыш в отношении сигнал-шум составляет около 20 дБ.

На некоторых магистралях используется польская аппаратура SPKR-15, которая также предназначена для передачи стереофонических программ. Эта аппаратура принципиально не отличается от аппаратуры MSt-15 и использует тот же план преобразования частот.

6.2. Организация цифровых каналов звукового вещания

В общем, виде тракт ЦСП состоит из трех основных частей (рис. 6.5).

- кодирующего устройства (кодера) на передающей стороне;

- канала связи;

-декодирующего устройства (декодера) на приемной стороне.

Тип ЦСП определяется составом устройств кодера и декодера. В состав кодера входят следующие блоки: амплитудно-импульсный модулятор (АИМ), осуществляющий дискретизацию непрерывных сигналов во времени; аналого-цифровой преобразователь (АЦП), осуществляющий квантование сигналов по уровню и их кодирование каким-либо цифровым кодом; процессор кодера (ПрК) с запоминающим устройством (ЗУ), осуществляющий статистическую обработку кодированной информации и управление порогами квантования в АЦП, а также кодирование каким-либо помехоустойчивым кодом.

Рис. 6.5. Структурная схема цифровой системы передачи

В состав декодера входят процессор декодера (ПрД) с запоминающим устройством (ЗУ), осуществляющий обратное преобразование кодированной информации к форме, пригодной для декодирования в цифроаналоговом преобразователе (ЦАП); ЦАП, осуществляющий декодирование информации, представленной цифровым кодом, и преобразование ее к виду АИМ сигнала; фильтр нижних частот (Ф), осуществляющий восстановление формы непрерывного сигнала по последовательным отсчетам АИМ сигнала.

В различных ЦСП функции отдельных узлов кодера и декодера могут существенно изменяться. В связи с этим могут изменяться состав и сложность соответствующей аппаратуры. В состав ЦСП могут входить дополнительные согласующие устройства (СУ), предназначенные для стыковки кодера и декодера с аппаратурой подачи и приема сообщений, а также вторичные модуляторы (М) и демодуляторы (Д), необходимые для введения цифровой информации в канал связи.

Тракты многоканальных ЦСП с ВРК можно построить, используя два способа формирования группового цифрового сигнала.

1. На передающей стороне сигналы каждого канала дискретизиру-
ются отдельными (канальными) дискретизаторами с разделением во
времени  (импульсы дискретизации  каждого  канала  разнесены  во
времени), в результате чего формируются канальные АИМ-сигналы.
Затем   канальные АИМ-сигналы  объединяются  в  групповой  АИМ-
сигнал, который квантуется и кодируется. На приемной стороне про
изводится обратное преобразование сигналов.

2. На передающей стороне сигналы каждого канала дискретизиру-
ются, квантуются и кодируются в канальном (индивидуальном) обору-
довании с разделением во времени, а затем объединяются в группо-
вой цифровой сигнал. На приемной стороне производится обратное
преобразование сигналов.

Первый способ требует общих (групповых) АЦП и ЦАП для всех каналов, т.е. является более дешевым по аппаратурным затратам, так как АЦП и ЦАП являются одними из наиболее сложных и точных узлов ЦСП. Однако ввиду появления искажений импульсов в тракте формирования группового АИМ-сигнала (АИМ-тракте) происходит взаимная паразитная модуляция амплитуд импульсов одного канала АИМ-сигналами других каналов. Это приводит к появлению перекрестных искажений (переходных помех) между отдельными каналами.

Второй способ формирования группового цифрового сигнала предполагает использование индивидуальных (канальных) АЦП и ЦАП, следовательно, является более дорогостоящим по аппаратурным затратам. Однако он свободен от возникновения переходных помех.

Первый способ формирования цифрового группового сигнала используется в аппаратуре информационных ЦСП, например в аппаратуре ИКМ-30. Второй способ, вследствие его высокой помехозащищенности, используется в аппаратуре, предназначенной для высококачественной передачи сигналов звукового вещания.

6.3. Передача сигналов ЗВ по спутниковым системам связи

     Спутниковые системы вещания (ССВ) – это системы передачи каналов ТВ и ЗВ от передающих станций к приёмным через искусственные спутники Земли (ИСЗ) как показана на рис. 6.6.

6.6. Спутниковые системы вещания

От приёмных ЗС программы поступают в кабельные сети распределения, подаются по СЛ на ТВ и РВ передатчики, на сеть проводного вещания (ПВ), групповые и даже индивидуальные приёмники.

         Одним из важных вопросов при организации ССВ является выбор орбиты, на которой находится ИСЗ. Орбита должна быть такой, чтобы ИСЗ обслуживал заданную территорию в течение определенного времени – сеанса связи. Поэтому вещание организуется ежедневно в определенное время суток.

         При организации ССВ используются аналоговые и цифровые способы передачи. Спектр ТВ сигнала занимает полосу 6 МГц. Поднесущие частоты располагаются выше этого спектра. На рис.6.7 показаны спектры мощности сигналов телевизионного S_ТВ   и звукового вещания S _{ЗВ 1}  и S_ЗВ2   на под несущих f_n1 и f_n2.

S                                                                                                                        

                          S_тв S_ш

                                                                       S _зв1

S_{зв 2}

F_{МАКС ТВ} F_n1                     F_{n 2}

Рис. 6.7. Спектры  сигналов изображения S_тв звука S_зв1, S_зв2

Из рис.6.7. видно, что сигналы ЗВ находятся в области максимальных шумов. Если для передачи сигналов ЗВ использовать однополосную модуляцию, как в системах с ЧРК, то для получения требуемого отношения С/П потребуется большая мощность. При этом значительная часть девиации частоты (ТВ) ствола будет затрачена на передачу сигнала ЗВ и качество передачи ТВ сигнала ухудшится. Лучшее отношение С/П получается при ЧМ. Сигналы ЗВ модулируются по частоте поднесущими, расположенными в области частот 6,5-8,5 МГц, в частотном модуляторе ЧМ, а затем суммируются с ТВ сигналом и подаются на вход ЧМ₂   (рис.6.8.).

                                               ТВ

Рис. 6.8. Структурная схема формирования сигнала в стволе

На приёмной стороне  демодуляция  осуществляется в обратной последовательности. Таким образом ЗВ сигнал подвергается двойной ЧМ. При этом за счёт расширения спектра сигнала  ЗВ

 на поднесущих получается дополнительный выигрыш по помехоустойчивости. Поскольку спектр сигнала ЗВ на несколько порядков уже спектра сигнала ТВ, расширение спектра на входе ЧМ₂ существенной роли не играет, и отношение С/П для начала ЗВ практически не ухудшается. Для улучшения  С/П в началах ЗВ применяют компандерные шумоподавители

На этом принципе организованы каналы ЗВ в ИСЗ «Орбита-2», «Москва».

В  системах «Москва» и «Экран» для повышения помехоустойчивости использовано предельное сжатие Д, в виде управляемого компандирования. Предельное сжатие Д даёт  значительный выигрыш в отношении С/П (15-18дБ).

        В обычной системе «сжиматель – расширитель» выигрыш составляет в среднем 10-12 дб.         

VII. РАДИОВЕЩАНИЕ

7.1. Построение передающей сети радиовещания

Передающая сеть радиовещания  представляет собой комплекс технических средств (передатчики, антенные устройства, вспомогательное оборудование), с помощью которых происходит излучение сигналов звукового вещания. Таким образом, передающая сеть обеспечивает вторичное распределение программ, т.е. доведение их непосредственно до приемного устройства слушателя.

При построении передающей сети,  обслуживающей определенную территорию, следует учитывать условие передачи и приема радиосигналов, диапазон радиоволн, особенности  расселения жителей на территории, рельеф местности. При планировании сети определяются места расположения радиовещательных станций (РВС) и их мощности, коэффициент усиления антенн, номера радиоканалов, стоимость и др. параметры.  Основная задача относительного размещения РВС – обеспечение удовлетворительного качества приёма в пределах всей территории при минимальных затратах на построение сети.

Каждая станция обслуживает вещанием определенную территорию. Зоной обслуживания передатчика называется часть земной поверхности, ограниченная замкнутой кривой, в каждой точке которой с вероятностью не ниже заданной напряжённости поля (полезная) передатчика Е_пол. ≥ Е_мин.  Это минимальное значение напряженности поля принимается в качестве отправного при планировании передающей сети и определяется как U_c / U_п. Это отношение называется защитным отношением по звуковой частоте и по рекомендации Международной электротехнической комиссии (МЭК), основанной на результатах массового опроса слушателей принимают равным 20 ÷40 дБ.

Важным параметром, от которого зависит конфигурация и площадь зоны обслуживания, является защитное отношение по ВЧ. Защитное отношение по ВЧ определяет границы зоны обслуживания и определяется выражением

                     А=20g(Е_пол. / Е_п ), дБ.                                                     (7.1.)

Действующее значение напряженности поля в мВ/м

                     Е = F(173√PG ) / r,                                                           (7.2.)

где Р- мощность передатчика, кВт;

G- коэффициент  усиления антенны в направлении точки приема;

r- расстояние между передатчиком и приёмником, км ;

F- показатель ослабления, зависящий от длины волны λ и  

           удельной  проводимости  σ.

Напряженность поля передатчика вокруг нее и особенно на больших расстояниях изменяется случайным образом во времени. Для характеристики поля используют относительное время превышения заданного уровня напряженности поля Т- выраженное в % отношения суммарного времени  превышения этого уровня ∆ t₁ + ∆ t₂ + … к длительности времени приёма  Т₀ ,  т.е. Т=(  ∆ t / Т₀) ∙ 100% .

Напряженность поля, превышаемая в Т % времени, обозначается Е(Т). Напряженность поля Е(Т) = Е(50),  превышаемая в 50% времени, называется медианной.

Напряженность поля вокруг передатчика (на заданном расстоянии) зависит и от места расположения приёмника на территории, изменяясь от точки к точке приёма. Таким образом, изменяясь во времени и от места расположения приёмника, напряженность поля вокруг передатчика является случайной величиной.

Значение напряжённости поля Е /r, Т, L), которое в течение Т% времени превышается в L% общего числа точек приёма на расстоянии r от передатчика, можно определить в дБ относительно 1мкВ/м

       Е(r, Т, L) = Р_∑  + Е (r,50,50) + R(T) + R(4),                                   (7.3)

где Е (r,50,50) – медианное значение напряженности поля на 1 мкВ/м, превышаемое в течение 50% времени приема в L=50% мест приёма на расстоянии r от передатчика при эффективной мощности излучения  1кВт; R(L)- функция, учитывающая статистическое распределение напряженности поля в различных точках приёма на заданном расстоянии r; R(Т) – функция учитывающая статистическое распределение напряженности поля во времени в точках, расположенных на заданном расстоянии r;Р_∑- эффективная мощность излучения передатчика в дБ на кВт.  

    Если передатчик (полезный) работает в условиях помех от другого (мешающего), то на границе зоны обслуживания  должны выполнятся следующие условия:

                                     Е_пол. – Е_{меш. =} А,                                                   (7.4)

                                     Е_пол. ≥ Е_мин. ,                                                        (7.5)

где Е_пол. и Е_меш – значения напряженности поля соответственно полезного и мешающего передатчиков, в дБ; Е_мин.– минимально необходимое значение напряженности поля в дБ относительно 1 мкВ/м;       А- защитное отношение по ВЧ в дБ. В вещательной службе величину А принято оценивать для Т=50%.

Помехи от соседних передатчиков в диапазонах декаметровых и метровых волн, а также километровых и гектометровых волн в ночное время являются следствием тропосферного или ионосферного распространения радиоволн, и их значения в сильной степени изменяются  во времени. Поэтому устанавливают норму процента времени появления помех, в течение которой не выполняется условие (7.4.).

Согласно рекомендации Международной организации радиовещания и телевидения (ОИРТ) в зоне обслуживания радиовещательной станции напряженность поля, создаваемая передатчиком, должна обеспечить качественный приём вещания на массовую аппаратуру в L=50% мест приёма в течение Т=90% времени для моно и Т=99% времени для  стереовещания. В течение соответственно 10% и 1% времени допускается появление заметных помех. С учётом изложенного для решения задачи определения зоны обслуживания отдельного передатчика и всей территории, обслуживаемой сетью передатчиков имеем формулу:

Р_∑пол.- Р_{∑меш. +} Р_∑пол (r_пол., 50,50) – Е_меш. (r_меш., Т, 50) +  k(L) = А ,               (7.6.)

где r_пол. и r_мин. – расстояние от полезного и мешающего передатчиков до 

                   границы зоны обслуживания;

Е_пол. (r_пол , 50,50 ) – медианная сопряженность поля полезного 

                        передатчика;

Е_меш. (r_меш. , Т, 50 ) – напряженность поля мешающего передатчика;

Р_∑пол. и  Р_{∑меш. –} мощность излучения полезного и мешающего 

                 передатчиков в направлении на точку приёма в дБ на  

                 1кВт.

Разность двух величин R_пол. (L) и  R_меш. (L), распределенных по гауссовскому закону, равна среднему геометрическому этих значений:

.                                          (7.7.)

В диапазонах километровых и гектометровых волн, когда приём в зоне обслуживания передатчика осуществляется за счет земной волны, напряженность поля во времени практически не изменяется.

При отсутствии помех от других передатчиков и слабых изменениях характера местности вокруг передатчика зоны обслуживания будет иметь форму круга. Условие (7.5.) позволяет определить радиус r_пол. зоны обслуживания, который для данного передатчика будет, максимальным. При наличии помех от других передатчиков, что наиболее реально, площадь зоны обслуживания будет зависеть от защитного отношения по высокой частоте А.

7.2.Синхронное радиовещание

Синхронным называют способ радиовещания, при котором несколько передатчиков работают на одной частоте и передают одинаковую программу. Синхронное вещание (СР) ведется главным образом в средневолновом диапазоне, где число передатчиков, работающих в одном частотном канале,'достигает нескольких десятков. Этот вид вещания является наиболее эффективным способом многократного использования частотных каналов из-за возможности резкого снижения требуемого значения защитного отношения по высокой частоте и увеличения вследствие этого площади зоны обслуживания.

В сетях СР нецелесообразно использовать мощные передатчики, работающие на пространственной волне, так как это может привести к нарушению их работы при повышении уровня помех от мешающих станций или других источников помех. Значительно устойчивее работа синхронной сети при использовании передатчиков малой и средней мощности. Суммарная мощность этих передатчиков меньше мощности одного передатчика, обеспечивающего такую же напряженность поля на границах зоны обслуживания. Расчет показывает, что при замене передатчиков мощностью 20 кВт передатчиками мощностью 1 кВт их потребуется в 4 раза больше, но общий расход энергии сократится при этом в 5 раз. Для того чтобы еще улучшить эконо-

Рис. 7.1. Интерференционная картина в зоне искажений при синхронном радиовещании

мические показатели сети СР при возросшем числе передатчиков, их переводят на дистанционное управление.

Еще одно достоинство сети СР - высокая надежность ее работы благодаря взаимному резервированию синхронно работающих передатчиков. Так, при выходе из строя одного из передатчиков радиослушатель все же имеет возможность принимать информацию, но, естественно, с ухудшением качества.

Недостатком сети СР является наличие некоторой площади между станциями, на которых прием неудовлетворителен. Искажения возникают вследствие интерференции полей соседних передатчиков. При этом из-за разности фаз несущих колебаний напряженность результирующего поля в некоторых местах обслуживаемой территории может быть очень мала (рис. 7.1).

Интерференция полей приводит не только к ослаблению, но и к искажению сигналов в радиоприемнике. Максимумы и минимумы результирующего поля для несущей частоты и боковых полос в пространстве могут не совпадать. В результате спектр модулированных колебаний заметно изменяется, что при детектировании приводит к частотным и нелинейным искажениям. Область, где эти искажения особенно заметны, называют зоной искажений. В зависимости от длины волны и соотношения напряженностеи ширина зоны искажений может составлять от 7 до 15 % расстояния между передатчиками (на рис. 7.1 интерференционная картина для наглядности приведена не в масштабе).

Эти искажения могут проявляться в любой точке зоны искажений в зависимости от фазовых соотношений напряженности полей принимаемых станций. В областях зоны, где искажения заметны, достаточно переключить приемник с внешней (электрической) антенны на внутреннюю (магнитную), или наоборот. Искажения при этом переключении устраняются потому, что в поле стоячих волн точки мини-

Рис. 7.2. Схема фазовой синхронизации радиовещательных станций сети синхронного радиовещания

мумов электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля не совпадают. В точках минимума (узла) электрической составляющей магнитная составляющая имеет максимум (пучность). Поэтому для современного приемника, в котором предусмотрена возможность переключения с электрической антенны на магнитную, зона искажений практически отсутствует. Однако непременным условием в этом случае является работа передатчиков в режиме фазового синхронизма. При расхождении фаз (частот) излучения передатчиков интерференционные искажения будут перемещаться по территории.

В настоящее время для улучшения синхронизма применяют систему фазовой синхронизации путем непрерывной автоматической подстройки фазы колебания несущей частоты РВС. Для автоподстройки передаются сигналы точных частот. Передачу осуществляют на километровых волнах, обладающих стабильными характеристиками распространения. Этот принцип иллюстрируется рис. 7.2, где ПРС - передающая радиостанция, излучающая сигналы точных частот; ПТЧ - приемник точной частоты. На вход фазового детектора (ФД) поступают частоты с выхода ПТЧ и с синтезатора частот местной радиостанции РВС. Система фазовой автоподстройки (АПФ) обеспечивает стабильность фазы синтезаторов частот всех РВС, работающих в данной синхронной сети.

Почти на всей территории европейской части нашей страны фазовая синхронизация передатчиков всех синхронных сетей осуществляется через радиостанцию, излучающую сигнал точной (образцовой) частоты, равной 66,6 кГц. Суточное отклонение этой частоты от номинального значения не превышает 0,7-10~⁵ Гц. Передатчик мощностью 10 кВт работает круглосуточно.

Применяют два типа синхронных сетей: одноволновые и много- волновые. Одноволновые сети бывают однородными и комбинированными. Одноволновые синхронные сети, состоящие из передат-

Рис. 7.3. Построение синхронной сети: а- одноволновой; б-многоволновой

чиков одинаковой или близкой по значению мощности, применяют для обслуживания вещанием районов с большой концентрацией населения. Между радиостанциями сети на части территории с малой концентрацией населения допускается существование зоны искажений. Комбинированная синхронная сеть состоит из мощной опорной радиостанции (500...1000 кВт) и нескольких маломощных (1...50 кВт), размещаемых в крупных городах и предназначенных для повышения напряженности поля с целью ослабления влияния промышленных помех на качество приема.

Многоволновые синхронные сети предназначены для обслуживания населения больших территорий. В этих сетях зоны обслуживания станций, работающих на разных частотах, располагаются таким образом, что зона искажения передатчиков, работающих на одной частоте, обслуживается передатчиком, работающим на другой частоте (рис. 7.3).

На рис.7.4,а условно показаны изменение напряженности двух радиовещательных станций Р₁ и Р₂ , работающих за счет земной волны в зависимости от расстояния,  а на рис 7.4,б - зоны обслуживания, в каждой точке границы которых соблюдается условие (7.4.).

Задача планирования передающей  вещательной сети заключается в таком размещении РВС и распределении между ними имеющихся частотных каналов, чтобы на данной территории обеспечить качественным приёмом наибольшее число слушателей.

7.3. Международные соглашения в области распределения радиочастот

Распределение радиочастот между отдельными странами и регламентациями работы радиосредств производится на Всемирных (или Региональных) Административных  радиоконференциях  (ВАКР), в которых участвуют представители стран– членов международного союза электросвязи (МСЭ).

Решение ВАКР (или РАКР) находят отражение в Регламенте радиосвязи, являющемся основным документом, который определяет использование частотного диапазона и условие работы различных радиосредств.

В соответствии с международными соглашениями, зафиксированными в Регламенте радиосвязи для распределения радиочастот, мир разделен на три района. Район I - включает территории Европы (включая СНГ и МНР) и Африки; район II – территории Северной и Южной Америки и Гренландию, район III - территории Азии (без СНГ и МНР) и Австралии. В Европейскую зону радиовещания входят страны района I, расположенные западнее 40° восточной долготы от Гринвича и севернее 80° северной широты. По интенсивности атмосферных помех земной шар условно разделен на три зоны А, В,С (рис 7.5.).

Рис.7.5.  Зоны распределения радиочастот между странами

Для радиовещания выделены участки в диапазонах километровых (ДВ), гектометровых (СВ), декаметровых (КВ) и метровых волн. Классификация радиочастотных диапазонов  приведена в табл. 7.1.

                                                                                                           Таблица 7.1.

Номер частотного диапазона	Наименование диапазона частот (длин волн)	Сокра-щенное название	Диапазон
			частот	Длин волн
4 5 6 7 8 9 10 11 12	Очень низкие (мириаметро-вые волны) Низкие (километровые волны) Средние (гектометровые волны) Высокие (декаметровые волны) Очень высокие (метровые волны) Ультравысокие (дециметро-вые волны) Сверхвысокие (сантиметро-вые волны) Крайне высокие (миллиме-тровые Децимиллиметровые волны	ОНЧ НЧ СЧ ВЧ ОВЧ УВЧ СВЧ КВЧ	3…30 кГц 30…300 кГц 300…3000 кГц 3…30 МГц 30…300 МГц 300…3000МГц 3…30 ГГц 30…300ГГц 300…3000 ГГц	100…10 км 10…1 км 1000…100 м 100…10 м 10…1 м 100…10 см 0…1см 10…1 мм 1…0,1 мм

В радиочастотных диапазонах 5-8 выделены участки, используемые для радиовещания (Табл.7.2.).

Таблица 7.2.

Номер диапазона	Наименование диапазона (длин волн)	Частоты, МГц	Длина волн, м
5 6 7 8	КМВ (ДВ) ГМВ (СВ) ДКМВ (КВ) МВ (МВ)	0,15…0,285 0,525…1,605 3,20…3,640 3,95…4,000 4,75…4,995 5,006…5,06 5,95…6,20 7,10…7,30 9,50…9,90 11,65…12,05 13,6…13,8 15,10…15,60 17,55…17,90 21,45…21,85 26,67…21,1 65,8…74 88…108	200…735,3 575…187 90 75 62 59 49 41 31 25 23 19 16 13 11 4,55…4,1 3,41…2,788

В диапазонах ДВ, СВ и КВ передатчики работают с АМ модуляцией. Согласно плану распределения радиочастот, принятому на ВАКР-85 в диапазонах ДВ и СВ разнос между несущими частотами принят равным 9кГц. Кроме того, номиналы несущих частот передатчиков, работающих в этих диапазонах, также установлены кратными 9 кГц. Радиовещательные станции могут занимать канал с полосой до 20кГц (Г_В = 10нГц). Для снижения взаимных помех в этом случае станции, работающие в смежных  радиоканалах, размещают на достаточно больших расстояниях друг от друга. Ширина полосы частот радиоканала в диапазоне ДКМВ (КВ) установлена равной 9 кГц. Нижняя модулирующая частота F_н вводится затухание 6 дБ/окт. Разнос несущих частот принят равным 10 кГц.

В использованном в настоящее время участке радиоспектра  66÷74 МГц осуществляется высококачественное моно и стереофоническое  вещание     (F_В = 15 000 Гц) с использованием ЧМ.

Номиналы несущих частот МВ – ЧМ передатчиков выбраны кратными 30кГц. Разное несущих частот также кратен 30 кГц и может быть равен 30, 60, 90, 120 … кГц. Участок радиоспектра 88 ÷ 108 МГц используется для организации стереофонического вещания с частотной модуляцией (Западная Европа, США, страны Латинской Америки), а в Японии - 76÷88МГц.      

VIII. СИСТЕМЫ ПРОВОДНОГО ВЕЩАНИЯ

8.1. Общие принципы организации проводного вещания

Проводным вещанием называется система, состоящая из комплекса аппаратуры и сооружений, с помощью которых сигналы звукового вещания распределяются по проводным сетям и поступают к слушателям. Этим проводное вещание отличается от радиовещания, при котором сигналы поступают на вход индивидуальных приемных устройств (радиоприемников) в виде свободно распространяющихся электромагнитных волн. Основным структурным элементом системы проводного вещания является узел проводного вещания, или радиотрансляционный узел (РТУ). Узел проводного вещания (УПВ) содержит комплекс оборудования для приема, преобразования, усиления и передачи по проводам программ звукового вещания.

Оборудование узла состоит из станционного оборудования, линейных сооружений и абонентских устройств.

Станционное оборудование обеспечивает получение мощности, необходимой для нормальной работы всех абонентских устройств. Основными элементами станционного оборудования узлов однопрограммного вещания являются усилители звуковой частоты, а узлов трехпрограммного вещания (ТПВ) - еще и передатчики. Кроме того, к станционному оборудованию относится аппаратура регулирования передаваемых сигналов, контроля, управления, коммутации и электропитания.

Совокупность линейных сооружений образует сеть проводного вещания, или радиотрансляционную сеть (РТС). Она состоит из системы двухпроводных линий и вспомогательных устройств, с помощью которых энергия сигналов звукового вещания передается от усилителей и передатчиков к абонентским устройствам.

Абонентскими устройствами (АУ) являются абонентские громкоговорители для однопрограммных сетей и так называемые трехпрограммные громкоговорители для сетей ТПВ. Трехпрограммный громкоговоритель является комбинацией абонентского громкоговорителя с приемником высокочастотных сигналов второй и третьей программ.

Система проводного вещания обладает рядом преимуществ по сравнению с системой радиовещания.

1. Экономические показатели проводного вещания выше, чем ра-
диовещания. Передача энергии сигналов с помощью направляющих
систем - линий проводного вещания - уменьшает потери энергии.
Расход материала на изготовление абонентского устройства провод-
ного вещания во много раз меньше расхода материалов на изготов-
ление радиовещательного приемника. Удельные капитальные затра-
ты на строительство УПВ, т.е. затраты, отнесенные к одному АУ,
меньше удельных капитальных затрат на строительство передающих
радиовещательных центров, а удельный  расход электроэнергии
в десятки раз меньше аналогичного показателя для индивидуаль-
ного радиовещательного приемника, так как КПД оконечных усили-
телей проводного вещания много больше КПД радиовещательных
передатчиков.

2. Пользование  абонентским  устройством   проводного  вещания
представляет ряд преимуществ его владельцу. Абонентское устрой-
ство проводного вещания проще в обращении, надежнее и значи-
тельно дешевле радиовещательного приемника. Расходы абонента
проводного вещания на электропитание абонентского устройства ни-
чтожны или вовсе отсутствуют.

3. Качество воспроизведения вещательной программы абонент-
ским устройством проводного вещания выше, чем качество воспроиз-
ведения массовым радиовещательным приемником.

4. Количество вещательных программ, передаваемых в пределах
заданной территории, ограничено ввиду недостатка радиоканалов.
Использование систем проводного вещания позволяет сравнительно
просто увеличить число программ.

5. С помощью системы проводного вещания легко организовать
местное вещание в пределах одного населенного пункта.

6. Система  проводного  вещания  является  хорошим  средством
оповещения населения о стихийных бедствиях, так как она всегда
готова к действию.

Преимущества проводного вещания привели к тому, что вопреки прогнозам о неизбежном сокращении проводного вещания по мере развития радиовещания и телевидения оно продолжает успешно развиваться.

Число абонентских установок приближается к 125 млн, трехпрограммное проводное вещание внедрено более чем в 1400 населенных пунктах.

В зависимости от построения РТС могут быть одно-, двух- и трехзвенными (рис. 8.1).

Рис. 8.1. Схемы однозвенной (а), двухзвенной (б) и трехзвенной (е) сетей проводного вещания

Однозвенные сети применяются в маломощных РТУ. Сигналы звукового вещания поступают с выхода усилителя станции (УС) на вход абонентских громкоговорителей по абонентским линиям (АЛ). Номинальное напряжение в АЛ принято равным 30 В. К одной АЛ можно подключить несколько десятков абонентских устройств, поэтому однозвенные сети применяют в небольших населенных пунктах.

Для расширения территории, обслуживаемой РТС, применяют двухзвенные сети. В таких сетях энергия сигналов вещания передается с помощью повышенного напряжения (обычно 240 В) по распределительным фидерным линиям (РФ). В местах расположения абонентов устанавливаются понижающие абонентские трансформаторы (AT), с помощью которых осуществляется питание АУ через АЛ. Распределительные фидерные линии называют вторым, а абонентские линии - первым звеном распределения.

Рис. 8.2. Схема узлов проводного вещания с централизованной (а) и децентрализованной (б) системами питания узлов

При большой нагрузке (более 10 тыс. абонентских устройств) двухзвенная сеть не может обеспечить распределение сигналов с достаточно малыми потерями. В этих случаях создают трехзвенные сети. Территория, обслуживаемая такой сетью, разбивается на зоны, в каждой из которых строят автономные двухзвенные сети. Питание этих сетей осуществляется по высоковольтным (обычно 960 В) магистральным фидерным линиям (МФ) через понижающие трансформаторные подстанции (ТП). Сеть МФ считают третьим звеном распределения.

Все городские узлы проводного вещания можно разделить на две группы: с централизованным и децентрализованным питанием сетей (рис. 8.2).

При централизованном питании все мощные усилители сети установлены в одном месте - на станции. Здесь упрощается задача резервирования и обслуживания станционного оборудования, обеспечение его гарантийным энергоснабжением, но из-за сложности РТС такая система не способна обеспечить высокую надежность работы. При нагрузке более 50-100 тыс. абонентских устройств централизованные сети неприменимы.

При децентрализованной системе питания территория города разбивается на районы, в каждом из которых сооружается двухзвенная или трехзвенная сеть. В первом случае для их питания создается усилительная подстанция (УС), во втором случае - мощная опорная усилительная станция (ОУС). Питание сети от нескольких источников,

Рис. 8.3. Структурная схема узла ПВ города

расположенных в различных районах территории, повышает надежность системы. Но в этом случае возрастают стоимость станционного оборудования и сложность эксплуатации системы. Кроме того, необходимы соединительные линии (СЛ) для подачи программ вещания, телеуправления и контроля за работой станционных и линейных сооружений. Станция, выполняющая эти функции (распределение программ, телеуправление и телеконтроль), называется центральной станцией проводного вещания (ЦСПВ).

Для повышения надежности работы проводного вещания предусмотрено резервирование тех звеньев, отказ которых вызывает прекращение подачи программ большому количеству абонентов. В крупных городских узлах такими звеньями являются источники программ, усилительное оборудование ЦСПВ, соединительные линии, усилители ОУС, магистральные фидеры. На рис. 8.3 приведена структурная схема узла ПВ города. Из рисунка видно, что к каждой ТП подведены рабочий и резервный магистральный фидеры, причем резервный фидер (РМФ) подведен от другой ОУС. При выключении ОУС или МФ питание ТП переключается на соседние ОУС. Если вблизи нет ОУС, от которой можно провести РМФ, то для резервного питания ТП строят резервную усилительную подстанцию, так называемую блок-подстанцию (БП). Эта подстанция включается только при выключении МФ. Из рис. 8.3 следует, что в приведенной схеме РТУ имеется четыре ОУС и восемь ТП (указано на ЦСПВ).

Распределительные фидеры и абонентские линии - наиболее протяженная и дорогая часть линейных сооружений. В то же время повреждения этой части приводят к прекращению подачи программ ограниченному числу абонентов. Поэтому для данной части сети применяют меры локализации повреждений, т.е. меры, сводящие к минимуму число необслуживаемых абонентов при повреждениях сети.

8.2.Организация многопрограммного проводного вещания

Передачу сигналов различных программ организуют в системах многопрограммного ПВ (МПВ) тонами звуковых частот или модулированными токами ВЧ.

При передаче сигналов ЗВ токами звуковых частот используют несколько УЗЧ и многомерную сеть, а АУ дополняют переключателем каналов П (рис.8.4.). Из-за сложности и дороговизны многопарной сети ее организуют в ограниченных пределах, на небольших территориях, например в гостиницах, больницах, общежитиях и др. Наиболее распространенным и являются ВЧ системы МПВ. При такой системе на станции ПВ устанавливают несколько передатчиков Пер,  организуют однопарную сеть, АУ в данном случае представляет собой простейший приемник прямого усиления с переключаемыми ПФ. Далее следует УВЧ, детектор Д, регулятор громкости РГ, УЗЧ. Для передачи ВУ сигналов чаще используют телефонную сеть оба варианта реализуют на сетях кабельного телевидения.

Рис. 8.4. Варианты организации многопрограммного ПВ: а - токами звуковых частот; б - модулированными токами ВЧ

                   Фильтры нижних частот препятствуют прохождению радиосигналов в аппаратуру ТЛФ станции, а также устраняют действие помех, вызванных коммутационными приборами этой станции; ФВЧ препятствуют проникновению ТЛФ сигналов звуковых частот в высокочастотную аппаратуру. На входе АУ (в конце АЛ) по тем же причинам устанавливают подобные ФНЧ и ФВЧ.

                   Систему ПВ можно организовать на базе ТВ распределительной сети. Интерес к системе ТВ проводного вещания вызван следующими причинами: ограниченностью числа ТВ каналов; наличием помех при приеме ТВ сигналов в крупных городах с многоэтажными зданиями с железобетонным каркасом (многочисленные отражения от зданий создают «повторы» изображения, а в зданиях, находящихся в зоне радиотени, в значительной степени падает напряженность поля) эстетическими требованиями архитектуры отказаться от индивидуальных антенн.

8.3. Система трехпрограммного проводного вещания

                   Разработанная в 20-х годах система ПВ развивалось как однопрограммная. При разработке системы МПВ экономически приемлемым оказался вариант организации МПВ на базе сети однопрограммного ПВ с частотным разделением каналов. В отведенном диапазоне частот (30 Гц.... 130 кГц) можно организовать лишь три канала ЗВ. Частотное уплотнение сетей ПВ большим числом каналов вещания приводит к увеличению переходных помех между ними.

                   Одна программа передается сигналами звуковой частоты с высоким уровнем напряжения (30 В) в полосе звуковых частот 50 – 10000 Гц для линий I класса и 100 – 6000 Гц для линий II класса. Для передачи двух других программ используют токи ВЧ с низким уровнем напряжения – 0,25 В, рис. 8.5.

Рис.8.5. Спектр сигналов системы ТПВ

ВЧ тракт системы ПТВ, как и однопрограммной СПВ, также содержит станционную, линейную и приемные части, рис. 8.6.

Рис.8.6.  Структурная схема системы ТПВ (а) и диаграмма уровней (по напряжению)  радиосигналов второй и третьей программ (б)

Однако функция этих частей значительно расширены. Станционная часть дополнительно содержит устройства преобразования сигналов ЗЧ в радиосигналы, усилители мощности ВЧ колебаний и устройства подключения их к линейной части тракта. Линейная часть имеет устройства, снижающие затухание радиосигналов.

                   На рис. (8.6, б),  приведена диаграмма уровней напряжения радиосигнала второй и третьей программы. На ОУС уровень напряжения радиосигнала после передатчика составляет 44 дБ (120 В). В конце МФ уровень понижается на 2 дБ и на входе ТП равен 42 дБ (98 В). РФ линия для радиосигналов имеет значительно большее затухание (20 дБ), и на входе АТ уровень снижается до 12 дБ (3 В), на АТ уровень еще снижается на 10 дБ, абонентская линия вносит затухание 12 дБ, и на вход трехпрограммного АУ поступает  сигнал с уровнем напряжения – 12 дБ (0,25 В).

                   Линии и трансформаторы сетей ПВ вносят большие потери при передаче сигналов II и III программ.

                   Для уменьшения затухания радиосигналов трансформаторами применяют обходные устройства ТП (ОУТП), обходные  устройства АТ (ОУАТ).

                   На рис. 8.7.  показана схема подключения передатчиков II и III программ к сети ТПВ.

Рис.8. 7. Схема подключения передатчиков второй и третьей программ к сети ТПВ

На рис. 8.8.  приведена схема защитного и обходного устройств трансформаторных подстанций (а) и абонентских трансформаторов (б) сети ТПВ.

Рис. 8.8. Схема защитного и обходного устройств трансформаторных подстанций (а) и абонентских трансформаторов (б) сети ТПВ

IX. ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ В ЗВУКОВОМ ВЕЩАНИИ

9.1. Виды технического контроля

      Основной задачей измерений и контроля в технике вещания, является обеспечение непрерывной передачи программ слушателям путем поддержания в пределах установленных норм электрических параметров всех трактов канала.  Эти нормы определены ГОСТ ом 11515-91 «Каналы и тракты звукового вещания. Основные параметры качества. Методы измерений».

                   Измерение и контроль сигналов ЗВ возможно проводит тремя способами:

- периодические измерения;

- оперативный контроль;

- автоматический контроль.

Периодические измерения в трактах ЗВ проводят как в процессе работы, так и в перерыве, а также при необходимости по окончании плановых профилактических осмотров, которые могли измениться  в результате профилактики.

                   Оперативный контроль служит для непосредственного определения работоспособности и оценки параметров качества отдельных участков канала в условиях их эксплуатации.

                   Автоматический контроль дает информацию о работоспособности трактов канала непосредственно во время передачи сигнала ЗВ. Особенностью этого способа контроля заключается в том, что любое несоответствие параметров качества установленным нормам позволяет обнаружить в момент их возникновения.

9.2. Методика измерения основных параметров тракта

                   Измерение АЧХ производят в соответствии со схемой приведенной на рис. 9.1.

Рис.9.1. Схема измерений неравномерности АЧХ и коэффициента гармоник

На вход тракта от генератора НЧ сигналов подают гармонический сигнал частотой 1000 Гц и уровнем ниже на 20 дБ ниже номинального входного уровня. Его контролируют с помощью вольтметра V1. Напряжение на выходе измеряют с помощью вольтметра V2.

На входе измеряемого тракта подают сигналы с частотами 40,63,125, 250,500,1000,2000, 4000, 8000, 10000, 15000 Гц с уровнем, соответствующим уровню сигнала на частоте 1000 Гц.

         Отклонение АЧХ в дБ определяют по формуле:

,  дБ .                                                (9.1.)

         Измерение коэффициента гармоник - производят по той же схеме, с той разницей вместо V2 подключают ИНИ. Измерение проводят на частотах 40,63,125,250,500,1000,2000 и 4000 Гц. На вход подают гармонический сигнал номинального уровня.

                   Коэффициент гармоник определяют по формуле:

(9.2.)

9.3. Дистанционные измерения

                   Параметры трактов и отдельных звеньев можно измерять дистанционно, например из ОТК Гостелерадио можно измерить параметры сквозного канала «радиодом-КРА-соединительная линия-передатчик». Таким образом можно определить все основные параметры: неравномерность АЧХ, коэффициент гармоник, защищенность от шумов и др.

                   Схема дистанционных измерений приведена на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Схема дистанционных измерений

9.4. Автоматический контроль в звуковом вещании

                   Возрастающая сложность систем передачи информации, повышение требований к надежности  и качеству их работы, а также рост числа и протяженности междугородних каналов привели к необходимости автоматического контроля уровней передаваемых сигналов.

               Автоматический контроль уровней сигналов осуществляется с помощью устройства КДУ-6, которое обеспечивает непрерывный контроль уровней и выдает звуковые и световые сигналы при завышении, занижении вещательных сигналов от положительно нормированных значений и их пропадании.

                   Устройство КДУ-6 обеспечивает одновременный контроль в шести независимых каналах в точках с номинальным значением максимального уровня 0 или +15 дБН.

                   Для непрерывного контроля используется также аппаратура КДК, для периодического контроля – аппаратура АДК.

                   Аппаратура КДК состоит из комплекта передатчиков КДК-1 и комплекта приемников КДК-2. Передатчики КДК-1 осуществляют непрерывную передачу испытательных пилот - сигналов в каналы. В приемниках КДК-2 при отклонении параметров контролируемого тракта от нормируемых значений включается звуковая и световая сигнализация с расшифрованной изменившегося параметра. Одновременно с приемника КДК-2 в канал поступает сигнал неисправности, блокирующий включение сигнализации об отношении контролируемого параметра во всех последующих пунктах контроля, где установлены другие приемники КДК-2, это позволяет определить место неисправности.

                   Система контроля с помощью аппаратуры АДК приведена на рис.9.3.

Рис. 9.3. Система контроля с помощью аппаратуры АДК

На вход АДК, установленного в ОТК Гостелерадио поступают сигналы меток точного времени (МТВ). С выхода АДК, измерительные сигналы подаются в центральную аппаратурную ЦА радиодома, где они вводятся в вещательные программы и вместе с ними через КРА СУР-1 поступают в МКЗВ. Устройства АДК-2 можно подключать в любых точках тракта, куда приходят звуковые сигналы. Одно устройство АДК-2 позволяет производить в месте его установки последовательный автоматический обегающий контроль до восьми МКЗВ или других каналов.

                   Аппаратура АДК обеспечивает контроль, сигнализируя о следующих изменениях параметров трактов:

- коэффициент передачи на частоте 1000 Гц при его отклонении от нормы    на    + 2,7 дБ;

- коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц при его возрастании до величины свыше 3%;

- АЧХ тракта относительно частоты 1000 Гц при следующих отклонениях от нормированных значений:

+ 2,7 и –2,7 дБ на частотах 350 и 3300 Гц;

+ 2,7 и –3,5 дБ на частотах 140 и 6200 Гц;

+ 2,7 и –4,7 дБ на частотах 75 и 9500 Гц.

ЛИТЕРАТУРА

 1.    Радиовещание и электроакустика

           Под. ред. Ю. Ковалгина. Изд. «Радио и связь» М., 1999

               2.   Радиовещание и электроакустика

                   Под. ред. проф. М.Гитлица . Изд. «Радио и связь» М., 1989

3. И.Е. Горон Радиовещание М., «Связь»,1979

4. Акустика: Справочник \ А.П. Ефимов, А.В.Никонов, М.А.Сапожков, В.И. Шоров; Под ред. М.А. Сапожкова – М. Радио и связь, 1989

5. ГОСТ 11515-91. Каналы и тракты звукового вещания. Основные параметры качества. Методы измерений. – М.: Издательство стандартов, 1991

6. Телекоммуникационные сети и системы. Под редакцией Крук Б.Н., том II. Москва. Горячая линия, 2004

Л Е К Ц И И

по курсу

«Р А Д И О В Е Щ А Н И Е»

          рассмотрен и рекомендован

к печати на заседании

кафедры от «29.09.04»

Протокол №3

Составитель к.т.н,

доцент М. Зупаров

Отв. редактор доцент, академик МАС

А.А. Абдуазизов

Корректор Л.Х. Хамдам-Зода

Компьютерная вёрстка

Щёголев О.Г