мещения РВС - обеспечение удовлетворительного качества приема 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 напряженность поля (полезная) передатчика обеспечивает удовлетворительный прием при наличии помех. Если помехи только природного или промышленного происхождения, то должно выполняться условие Е X Е- Минимальное значение напряженности поля принимается в качестве отправного при планировании передающей сети и определяется требуемым отношением напряжения сигнала звуковой частоты к среднеквадратичному напряжению помехи , измеренному на выходе усилителя звуковой частоты радиоприемника. Отношение U/U называют защитным отношением по звуковой частоте и по рекомендации Международной электротехнической комиссии (МЭК) принимают равным 20...40 дБ.

Важным параметром, от которого зависят конфигурация и площадь зоны обслуживания, является защитное отношение по высокой частоте - значение отношения сигнал - помеха по вьюокой частоте, обеспечивающее на выходе приемника требуемое защитное отношение по звуковой частоте при наличии помех со стороны мешающих станций. Значения защитных отношений по звуковой и по высокой частоте задаются при точно определенных параметрах системы вещания, к которым относятся тип и глубина модуляции, ширина полосы канала, разнос несущих частот передатчиков, избирательность, полоса пропускания приемника и др.

Защитное отношение по вьюокой частоте определяет границы зоны обслуживания. Если Е - напряженность поля полезного сигнала, а Е - напряженность поля помехи на границе зоны обслуживания, то защитное отношение по высокой частоте, обычно выражаемое в децибелах, A = 20\g{E jEJ.

Защитное отношение А показывает, во сколько раз напряженность поля Е передатчика на границе зоны обслуживания должна превышать напряженность поля помех Е для обеспечения качественного приема.

При отсутствии помех от других передатчиков и небольших изменениях рельефа местности вокруг передатчика зона обслуживания будет иметь форму круга.

По уровню взаимных помех, возникающих в передающей сети, различают РВС, работающие: в совмещенном частотном канале (несущие частоты одинаковы, а РВС передает разные программы);

в синхронной сети (несущие частоты одинаковы и РВС передают одинаковые программы); в разных частотных радиоканалах.

В первом случае требуемые значения А существенно больше, чем во втором. Если РВС занимают разные радиоканалы и при этом разнос несущих частот превышает удвоенное значение ширины полосы частот, занимаемой спектром радиосигнала, то станции не мешают друг другу.

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

Для того чтобы обеспечить заданное значение напряженности поля Е, мВ/м (при использовании земной волны), к антенне необходимо подвести определенную мощность:

, кВт,

где г - расстояние между передатчиком и приемником; D - коэффициент усиления антенны; w - функция ослабления, зависящая от условий излучения и распространения радиоволн.

Как видно из формулы, требуемая мощность передатчика и напряженность поля связаны квадратичной зависимостью. При необходимости увеличить напряженность поля, например в 2 раза, потребуется установить передатчик по меньшей мере в 4 раза большей мощности. Мощность РВС не зависит от того, сколько приемных устройств размещается в зоне обслуживания, поэтому эффективность РВС должна определяться технико-экономическим показателем, зависящим от капитальных затрат на сооружение станции, отнесенных к единице площади зоны обслуживания. Различные варианты организации передающей сети сопоставляют по удельной мощности, равной отношению мощности излучения передатчика к площади зоны обслуживания (кВт/км),

При построении передающей сети необходимо стремиться к минимальным затратам. Если требуется разместить РВС на обслуживаемой территории равномерно (идеальный вариант), то станции располагают либо по квадратной, либо по треугольной сетке (рис. 3.15). В первом случае станции мощностью Р с радиусом зоны обслуживания г размещают в вершинах квадратов, во втором - в вершинах тэе-угольников.

Как видно из рис. 3.15, экономически более эффективна треугольная сетка размещения станций, так как при ее использовании площади взаимного пересечения зон обслуживания (заштрихованные участки) меньше и потребуется на 30 % меньшее количество передатчиков.

5 = 2,бл2

Рис. 3.15. Равномерное распределение радиовещательных станций по территории

а - по квадратной сетке; б - по треугольной сетке

На практике при создании РВС не всегда придерживаются оптимальных решений и РВС размещают в районах с высокой плотностью населения, вблизи крупных городов. Особенно это относится к районам Сибири и Дальнего Востока, где основное население сосредоточено в городах.

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 чиспо 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-

Зона искажений

РВС1

РВС2

Рис. 3.16. 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. 3.16).

Интерференция полей приводит не только к ослаблению, но и к искажению сигналов в радиоприемнике. Максимумы и минимумы ре-зупьтирующего 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 напряженностей ширина зоны искажений может составлять от 7 до 15 % расстояния между передатчиками (на рис. 3.16 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-

Глава 3. Системы и сети звукового вещания

ПТЧ ФД РВС

±

ПТЧ - ► ФД РВС

±

Рис, 3.17. 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, 3.17, 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 Гц. Передатчик мощностью 10 кВт работает круглосуточно.

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

Контропьные вопросы

Рис. 3.18. 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. 3,18). В настоящее время в рамках СНГ работает около 40 синхронных сетей вещания, в которых задействовано более 150 РВС.

В последние годы предприятия радиовещания, являющиеся весьма энергоемкими, испытывают значительные трудности из-за высокой стоимости электроэнергии. Этим в основном и объясняются разговоры о том, что радиовещание постепенно отмирает. Однако на земном шаре успешно работают тысячи радиостанций. Мы полагаем, что по мере стабилизации экономической обстановки у нас в стране, радиовещание не только выживет, но и выйдет на новый качественный уровень.

Перспективам развития радиовещания посвящена гл. 6,

Контрольные вопросы

1. Что называют системой звукового вещания?

2, Поясните принципы построения сети распределения программ звукового вещания.