Основы построения телекоммуникационных систем и сетей

Глава 14.Сети звукового вещания

назад | вперёд

 

14.1. Общие сведения о системе звукового вещания

Система звукового вещания (3В) представляет собой организационно-технический комплекс, обеспечивающий формирование и передачу звуковой информации общего назначения широкому кругу территориально рассредоточенных абонентов (слушателей).

Организацией звукового вещания занимаются Министерство культуры РФ и Министерство информационных технологий и связи РФ. В ведении Министерства культуры находятся вопросы подготовки и формирования программ 3В, определения суточного объема вещания, последовательности передач во времени, выбора технических средств, предоставляемых Министерством информационных технологий и связи РФ для распределения и передачи сформированных программ слушателям.

Министерство информационных технологий и связи РФ организует сеть каналов 3В на первичной сети связи страны, а также сети радиопередающих средств и проводного вещания (ПВ).

На основании социологических исследований Министерство культуры РФ разрабатывает концепцию развития 3В, а Министерство информационных технологий и связи РФ – прогноз развития технических средств на долгосрочный период. В этих документах планируются этапы развития отрасли, в соответствии с концепцией развития телерадиокомпаний (ТРК) на период до 2010 г. разнообразные интересы радиослушателей могут быть практически полностью удовлетворены четырьмя программами 3В.

Программы 3В представляют собой совокупность передач, составленных по определенному плану и имеющих определенную направленность. Передача  –  это законченная в тематическом отношении информация, адресованная широкому кругу абонентов.

Система 3В построена таким образом, чтобы обеспечивать повсеместное распространение программ в удобное для слушателей время. Территория России имеет большую протяженность и охватывает десять часовых поясов. В этих условиях предполагается, что наиболее удобной будет такая организация вещания, когда одна и та же программа 3В одновременно транслируется на территории, охватывающей не более двух часовых поясов. Тогда разность во времени для слушателей этой территории не будет превышать 1 ч. В связи с этим вся территория страны с востока на запад условно разделена на пять вещательных зон  – А, Б, В, Г, М. Каждая из зон имеет следующий сдвиг по времени относительно московского, условно принятого за 0 ч: А – +8 и +9 ч; Б – +6  и +7 ч; В – +4 и +5 ч; Г – +2  и +3 ч; М – 0  и +1 ч.

Из четырех программ 3В, формируемых в Москве, программы «Радио-1», и «Радио России» имеют по четыре дубля каждая. Каждый дубль имеет опережающий сдвиг по времени и формируется сначала для зоны А, затем для зоны Б и т. д. В отличие от этого про­граммы «Маяк» и «Орфей» распределяются по всей территории страны без сдвигов по времени.

Система звукового вещания (его техническая база) состоит (рис.14.1) из следующих функциональных частей – трактов: формирования программ; первичного и вторичного распределения программ; приема программ.

Тракты формирования программ (ТФП) звукового вещания подразделяются на головной (Москва), республиканские (столицы республик) и местные (областные и краевые центры). В ТФП осуществляются процессы подготовки и выпуска программ 3В, их тиражирование, коммутация по входам соединительных линий к трактам распределения программ, контроль параметров качества, обеспечение надежности функционирования всего комплекса оборудования.

Состав оборудования ТФП определяется числом и объемами создаваемых программ 3В. Технические средства ТФП входят в состав радиодомов. Аппаратно-студийный комплекс АСК, входящий в ТФП помимо центральной аппаратной содержит большое число других аппаратных: студийные, записи, монтажные и радиовещательные. Аппаратно-студийные комплексы оборудованы микрофонами, усилителями, магнитофонами, пультами звукорежиссеров, контрольно-измерительной аппаратурой и аппаратурой коммутации и распределения программ 3В.


Рис. 14.1. Составные части системы звукового вещания

Местные ТФП, имеющие малый объем местного вещания, содержат значительно меньшее число аппаратных, а функции центральной аппаратной чаще всего выполняет радиовещательная аппаратная.

Тракт первичного распределения программ 3В представляет собой организационно-технический комплекс, в состав которого входят собственно сеть распределения программ звукового вещания, а также системы оперативно-технического управления и обслуживания этой сети.

Сеть распределения программ 3В состоит из совокупности каналов звукового вещания, организованных в системах передачи первичной сети (наземных кабельных и радиорелейных; спутниковых). Сеть делится на магистральную, внутризоновую и местную.

Магистральная сеть в вещательных зонах М, Г и В организуется, кроме того, еще по региональному принципу. Регион представляет собой объединение нескольких республик, краев, областей по признакам административно-экономических связей, принадлежности к одной вещательной зоне, структуры магистральной первичной сети. Центры регионов обычно совмещаются с крупными автоматизированными узлами коммутации на первичной сети.

При региональном принципе построения магистральной сети программы 3В распределяются от Москвы через центры регионов ЦР к областным центрам ОЦ каждого региона (рис.14.2). В вещательных зонах А и Б при административно-территориальном принципе построения программы 3В распределяются от Москвы непосредственно к ОЦ.

Внутризоновая сеть строится по радиальному принципу, при котором программы 3В распределяются от ОЦ к пунктам установки радиопередающих станций (РПС) и районным центрам каждой области. Местная сеть распределения программ 3В организуется также по радиальному принципу. По местной сети программы звукового вещания распределяются от ОЦ до сельских станций проводного вещания.

Изложенные выше принципы организации сети распределения программ 3В характерны для случаев, когда используются наземные системы передачи  –  кабельные и радиорелейные. В спутниковых системах передачи возможна организация сквозных каналов распределения программ 3В, по которым они непосредственно из Москвы будут подаваться к РПС или системам проводного вещания. Спутниковые системы включают в свой состав одновременно магистральный, внутризоновый и местные каналы распределения программ звукового вещания.


== магистральная сеть;
   внутризоновая сеть;
- - - - границы областей;
- радиопередающие станции
Рис. 14.2. Региональный принцип построения сети распределения  программ ЗВ

В составе тракта первичного распределения программ 3В функционируют следующие вещательные аппаратные:

ЦКРА – центральная коммутационно-распределительная аппаратная, расположенная в Москве, предназначенная для приема и контроля поступающих от аппаратно-студийного комплекса ТРК программ ЗВ, выдачи программ в центральную междугородную вещательную аппаратную (ЦМВА), коммутации программ внешнего вещания, организации каналов 3В и распределения программ к радиопередающей станции производственного объединения «Радио» и Московскую городскую радиотрансляционную сеть;

ЦМВА – центральная междугородная вещательная аппаратная (Москва), предназначенная для приема поступающих от ЦКРА программ 3В, организации магистральных каналов распределения программ до региональных узловых магистральных вещательных аппаратных (РУМВА), контроля и управления каналами,

РУМВА – региональная узловая магистральная вещательная аппаратная, входящая в состав сетевого узла первичной сети и предназначенная для приема поступающих по магистральным каналам от ЦМВА программ 3В, организации магистральных каналов распределения программ до междугородных вещательных аппаратных (МВА) своего региона, контроля и управления каналами;

МВА –  междугородная вещательная аппаратная, расположенная на оконечной междугородной станции первичной сети в республиканских, краевых и областных центрах и предназначенная для приема программ по магистральным каналам от РУМВА, контроля этих каналов, организации внутризоновых каналов распределения программ 3В;

КРА – коммутационно-распределительная аппаратная, предназначенная для коммутации и распределения программ 3В по каналам звукового вещания (КЗВ) к РПС, радиовещательной аппаратной (РВА) и системе проводного вещания (СПВ) данного города.

Функциональные связи перечисленных аппаратных хорошо прослеживаются на типовых схемах организации магистральных, внутризоновых и местных каналов распределения   программ 3В,  представленных на рисунках 14.3…14.5.

Тракт вторичного распределения программ 3В объединяет две сети: передающую радиовещания (РВ) и проводного вещания.

Передающая сеть РВ работает в диапазонах длинных (ДВ) и средних (СВ), коротких (КВ) и метровых (МВ) волн. Для внутреннего вещания используются диапазоны ДВ, СВ, МВ и частично КВ, для внешнего вещания  –  преимущественно КВ и частично СВ.


ЗС – земная станция; 1 – аппаратура образования каналов ЗВ, низкочастотного транзита, разветвления и переключения; 2 – низкочастотная соединительная линия; 3 – аппаратура оконечная системы передачи

Рис. 14.3. Типовая схема организации магистральных каналов распределения программ ЗВ


Рис. 14.4. Схема организации спутниковых каналов ЗВ: ИСЗ – искусственный спутник Земли

Расположение радиопередающих средств по территории и распределение частот, на которых они работают в каждом диапазоне, осуществляются таким образом, чтобы обеспечить максимальный охват населения страны многопрограммным вещанием с требуемым качеством. В диапазонах ДВ и СВ в настоящее время передаются три программы 3В. В диапазоне МВ ведется высококачественное звуковое вещание, в том числе стереофоническое. Без взаимных помех в диапазоне частот 66 74 МГц могут передаваться четыре программы 3В с параметрами высшего класса качества. В диапазоне МВ используются типовые двухпрограммные передающие станции с частотной модуляцией мощностью 4 кВт на каждую программу.


РВА – радиовещательная аппаратная; ТСУ – территориальный сетевой узел; ВСС – внутризоновая сетевая станция; ПРВ СПВ – пульт районного вещания СПВ; ССМ–сетевая станция местная


Рис. 14.5. Схема организации внутризонового (а) и местного (б) каналов распределения программ ЗВ

В целях повышения эффективности использования частотного спектра, выделенного в диапазоне МВ для радиовещания, во многих странах, в том числе и у нас, разработаны и внедрены системы частотного уплотнения радиоканалов. Ряд систем предназначается для передачи на одной несущей частоте нескольких программ 3В. В других системах канал частотного уплотнения используется, например,  для передачи информации о дорожном движении или иных сообщений.

В сравнительно новом для нашей страны диапазоне метровых волн 100…108 МГц организовано стереофоническое вещание по системе с пилот-сигналом, а также планируется организация высококачественного цифрового стереофонического радиовещания с реализацией целого ряда сервисных услуг.

С учетом развития сети маломощных СВ и МВ передатчиков все население России должно иметь возможность принимать все формируемые в центре программы 3В.

Сеть проводного вещания ПВ обеспечивает массовое и общедоступное обслуживание населения страны республиканскими и местными программами 3В. В состав сети ПВ входят станционные и линейные сооружения.

Тракт приема программ 3В формируется парком вещательных приемников (радио- и трансляционных), находящихся у населения. Число выпущенных за последние 12 лет радиоприемников составляет более 80 млн. Такое же количество насчитывает и парк трансляционных приемников ПВ. Это означает, что практически каждая семья имеет в своем распоряжении радио- и трансляционные приемники.  Если принять число приемников у населения, имеющих диапазоны ДВ и СВ, за 100%, то находящиеся в личном пользовании приемники с диапазоном МВ составят примерно 50%, из них стереоприемники – только 10%. Эти данные свидетельствуют о том, что тракт приема программ 3В в настоящее время не может в полной мере реализовать концепцию телерадиовещательной компании по развитию и совершенствованию технической базы системы 3В. В связи с этим, важное значение для функционирования системы 3В, в целом, имеет полная сбалансированность параметров качества и возможностей всех ее трактов.

Соединение отдельных частей системы звукового вещания происходит в центрах 3В. Для внутреннего вещания этим центром является Москва, для местного вещания (республиканского, областного) центрами являются столицы республик (краев, областей), для районного вещания  –  районные центры. Структуры этих центров показаны на рис.14.6 и 14.7.


ЦСПВ–центральная станция проводного вещания; ОРС–оконечная радиорелейная станция; РРЛ СП – радиорелейная система передачи; МСС–магистраль­ная система передачи; КСП–кабельная система передачи; ССП–спутниковая система передачи

Рис. 14.6. Московский (головной) центр ЗВ



а)


б)

ПРС ПВ – пульт районного вещания СПВ; СПВ – станция проводного вещания

Рис. 14.7. Республиканский (краевой, областной) (а) и местный (б) центры ЗВ

14.2. Тракты первичного распределения программ

Остановимся более подробно на основных функциональных узлах тракта первичного распределения программ. Типовые тракты первичного распределения представлены на рис.14.8.

Тракт первичного распределения программ 3В начинается на выходе центральной аппаратной (ЦА) радиодома и заканчивается выходом соединительной линии (СЛ) от коммутационно-распределительных аппаратных (КРА) или междугородного канала звукового вещания (МКЗВ). С его помощью сигналы 3В подаются к трактам вторичного распределения или к аппаратным радиодома (телецентра). В состав тракта первичного распределения программ 3В входят следующие звенья: МКЗВ, КРА и СЛ. В состав тракта первичного распределения звуковых сигналов телевидения КРА не входит.

Аппаратные и соединительные линии тракта первичного распределения программ 3В предназначены для нормальной работы системы звукового вещания и, обладая определенными параметрами качества, выполняют следующие функции.

Функции, выполняемые КРА:

    – управление вещательными передатчиками и контроль за их работой;
    – распределение программ 3В по передатчикам и трактам проводного вещания, междугородным каналам 3В и радиодомам;
    – контроль и усиление получаемых программ 3В;
    – корректировка амплитудно-частотных характеристик СЛ.


Рис. 14.8. Типовые тракты первичного распределения программ ЗВ (а) и звуковых сигналов телевидения (б) с магистральным или внутризоновым каналом ЗВ

Оконечная междугородная вещательная аппаратная выполняет следующие функции:

    · передачу, прием и разветвление программ 3В;
    · обеспечение взаимозаменяемости междугородных каналов 3В;
    · обеспечение бесперебойной передачи программ 3В.

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 3В (аналоговая и цифровая) и каналы 3В на поднесущих частотах в радиорелейных системах передачи ограниченной протяженности. Лишь в частных случаях используются СЛ, представляющие отрезки кабеля.

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 высокочастотные. Звукочастотные каналы имеют ограниченное применение, ввиду своей высокой стоимости.

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

Организация цифровых каналов звукового вещания. В общем виде тракт цифровой системы передачи (ЦСП) состоит из трех основных частей (рис.14.9):

    – кодирующего устройств (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.

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


Рис. 14.9. Структурная схема цифровой системы передачи

Тракты многоканальных ЦСП с временным разделением каналов можно построить, используя два способа формирования группового цифрового сигнала.

1. На передающей стороне сигналы каждого канала дискретизируются 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 производится обратное преобразование сигналов.

2. На передающей стороне сигналы каждого канала дискретизируются, квантуются и кодируются в канальном (индивидуальном) оборудовании с разделением во времени, а затем объединяются в групповой 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.

14.3. Построение передающей сети звукового вещания

Международные соглашения в области звукового вещания. В соответствии с международными соглашениями, зафиксированными в Регламенте радиосвязи в отношении распределения радиочастот,  весь мир разделен на три района. Район 1 включает территории Европы (включая СНГ и Монголию) и Африки. Район 2 – территории Северной и Южной Америки и Гренландию. Район 3 – территории Азии (без СНГ и Монголии) и Австралию.

Звуковое и телевизионное радиовещание в нашей стране развивается при комплексном использовании радиоволн различных видов. Диапазоны частот, выделенные для радиовещания, приведены в таблице 14.1.

В  диапазоне километровых и гектометровых (длинных и сред­них) волн принята единая сетка с разносом несущих через 9 кГц, при этом верхняя модулирующая частота должна быть не больше 4,5 кГц. В диапазоне длинных волн частоты несущих следуют с интервалом 9 кГц следующим образом: 155, 164,..., 281 кГц (всего 15 каналов). В диапазоне средних волн – 531 (1-й канал), 540 (2-й), ....,1602 кГц (120-й). Три радиоканала в СВ диапазоне с несущими частотами 1485, 1584 и 1602 кГц выделены для передатчиков с излучаемой мощностью до 1 кВт.

Ширина полосы частот радиоканала в КВ диапазоне установлена равной 9 кГц. Нижняя модулирующая частота определена равной 150 Гц, для частот ниже 150 Гц вводится затухание 6 дБ на октаву. Разнос  несущих частот принят равным 10 кГц, а номиналы несущих частот – кратными 5 кГц. Если КВ передатчики обслуживают разные географические зоны, то допускается устанавливать разнос  несущих частот равным 5 кГц.

Таблица 14.1. Радиовещательные диапазоны
Номер диапазона Наименование волн Частоты, МГЦ Длины волн, м
5 Километровые (ДВ) 0,15 0,285 200 735,3
6 Гектометровые (СВ) 0,525 1,605 575 187
7 Декаметровые (КВ) 3,20 3,40 90
  3,95 4,00 75
4,75 4,995 62
5,006 5,06 59
5,95 6,20 49
7,10 7,30 41
9,50 9,90 31
11,65 12,05 25
13,6 13,8 23
15,10 15,60 19
21,45 21,85 16
26,1 26,67 13
8 Метровые волны (М) 65,8 74 4,55 4,1
  100 108 3,0 2,788

В используемом в настоящее время участке радиоспектра 66…74 МГц осуществляется высококачественное моно- и стереофоническое радиовещание (спектр модулирущих частот от 30 до 15000 Гц с использованием частотной модуляции). Номиналы несущих частот выбраны кратными 30 кГц. Вследствие этого разнос несущих частот также кратен 30 кГц и может быть равен 30, 60, 90, 120,...кГц. Участок радиоспектра 100…108 МГц использован для организации стереофонического радиовещания по системе с пилот-сигналом.

Особенности использования для радиовещания различных диапазонов волн. В дневное время основная часть энергии, излученной антенной передатчика километровых волн, приходит в точку приема в виде земной волны. Напряженность поля этой волны не зависит от состояния ионосферы. Условия приема в этом диапазоне волн отличаются стабильностью. Они сравнительно мало зависят от времени суток и сезона, хотя можно отметить, что дальность распространения ночью больше, чем днем, и зимой больше, чем летом. На приеме сильно сказываются атмосферные и промышленные помехи. В нашей стране диапазон длинных волн используют для того, чтобы обслужить программами центрального, республиканского и областного вещания большие территории, в том числе сравнительно мало заселенные районы Севера, Сибири, Дальнего Востока. Земная волна сильно поглощается почвой. Поэтому для вещания приходится применять передатчики мощностью до 500…1000 кВт, хотя экономически это невыгодно.

Выделенных для нашей страны каналов в диапазоне длин­ных волн не хватает для передачи всех программ государственного вещания. Для этой цели, а также для республиканского и областного радиовещания используют и диапазон гектометровых волн. Условия распространения в данном диапазоне похожи на условия распространения в диапазоне километровых волн. На более высоких частотах поглощение в почве увеличивается. В этом диапазоне начинает сказываться влияние ионосферной (пространственной) волны. Днем при высокой концентрации электронов в слоях ионосферы пространственная волна сильно поглощается и возвращается на Землю столь ослабленной, что практически не сказывается на приеме. Ночью дальность распространения заметно увеличивается. В результате возникают помехи радиоприему от удаленных станций, работающих в совмещенных и смежных частотных каналах, и область уверенного приема уменьшается. В зависимости от назначения применяются передатчики мощностью 5 1000 кВт.

На декаметровых волнах область приема земной волны сокращается до нескольких десятков километров. Основную роль играет ионосферное распространение, при котором поглощение энергии сравнительно мало. Это позволяет вести звуковое вещание на значительные расстояния при сравнительно небольшой мощности передатчиков. Снижению мощности способствует применение направленных антенн. В силу указанных свойств этот диапазон широко используют для вещания на другие страны.

Для повышения надежности приема применяют многоволновые системы: программу передают одновременно в различных поддиапазонах волн. Кроме того, рабочие длины волн изменяют в течение времени суток и года в соответствии с изменением условий распространения радиоволн. На станциях, работающих в диапазоне декаметровых волн, устанавливаются передатчики с номинальной мощностью 50, 100, 150, 250, 500 кВт.

Диапазон метровых волн используется для звукового вещания в крупных городах, областного радиовещания на территории с высокой плотностью населения, а также для организации каналов телевизионного вещания. Станции МВ ЧМ оснащаются передатчиками мощностью 2 15 кВт. Атмосферные помехи в этом диапазоне не сказываются, а для борьбы с местными помехами (особенно импульсными от системы зажигания автомобилей и мотоциклов) применяют частотную модуляцию.

Передающая сеть радиовещания. Передающая сеть радиовещания представляет собой комплекс технических средств (передатчики, антенные устройства, вспомогательное оборудование), осуществляющий излучение сигналов звукового вещания в виде радиоволн. При построении передающей сети, обслуживающей определенную территорию, следует учитывать условия 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, коэффициенты усиления антенн, номера радиоканалов, стоимость различных вариантов и другие параметры сети. Основная задача рационального размещения 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 Eпол обеспечивает удовлетворительный прием при наличии помех. Если помехи только природного или промышленного происхождения, то должно быть Eпол ≥ Eп. Это минимальное значение напряженности поля принимается в качестве отправного при планировании передающей сети и определяется требуемым отношением напряжения сигнала звуковой частоты Uc к среднеквадратичному напряжению помехи Uп, измеренному на выходе усилителя звуковой частоты радиоприемника. Отношение Uc/Uп называют защитным отношением по звуковой частоте и, по рекомендации Международной электротехнической комиссии (МЭК), принимают равным 2040 дБ.

Важным параметром, от которого зависит конфигурация и площадь зоны обслуживания, является защитное отношение по высокой частоте – значение отношения сигнал-помеха по высокой 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 высокой частоте определяет границы зоны обслуживания. Если Eпол – напряженность поля полезного сигнала, а  Eп –  напряженность поля помехи на границе зоны об­служивания, то защитное отношение по высокой частоте, обычно выражаемое в децибелах, 

А = 20 lg(Eпол/Eп).

Защитное отношение А показывает, во сколько раз напряженность поля Eпол  передатчика на границе зоны обслуживания должна превышать напряженность поля помех Eп  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 радиовещательные станции, 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 значительно 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.

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

,  кВт,

где r – 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. Различные варианты организации передающей сети сопоставляют по удельной мощности, равной отношению мощности излучения передатчика к площади зоны обслуживания (кВт/км2).

При построении передающей сети необходимо стремиться к минимальным затратам. Если требуется разместить радиовещательную станцию на обслуживаемой территории равномерно (идеальный вариант), то станции располагают либо по квадратной либо по треугольной сетке (рис.14.10). В первом случае станции мощностью Р с радиусом зоны обслуживания r размещают в вершинах квадратов, во втором – в вершинах треугольников.

Количество РВС, требуемое для обеспечения сплошного вещания на определенной территории при различных вариантах размещения, относятся как соответствующие площади.  Отсюда следует, что 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. На практике при создании РВС не всегда придерживаются идеализированных построений и станции 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.


Рис 14.10. Равномерное распределение радиовещательных станций по территории (а – по квадратной сетке; б – по треугольной)

Синхронное радиовещание. Синхронным называют способ радиовещания, при котором несколько передатчиков работают на одной частоте и передают одинаковую программу. Синхронное радиовещание (СРВ) 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 СРВ 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. Для того, чтобы еще улучшить экономические показатели сети СРВ при возросшем числе передатчиков их переводят на дистанционное управление.

Еще одно достоинство сети синхронного радиовещания – 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, естественно, с ухудшением качества.

Недостатком сети СРВ 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.14.11).


Рис. 14.11. Интерференционная картина в зоне искажений при синхронном радиовещании

Интерференция полей приводит не только к ослаблению, но и 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 напряженностей ширина зоны искажений может составлять от 7 до 15% расстояния между передатчиками (на рис.14.11 интерференционная картина для наглядности приведена не в масштабе).

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 рисунком 14.12, 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 0,710-5 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 передатчиков 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.


Рис. 14.12. Схема фазовой синхронизации радиовещательных станций сети синхронного радиовещания

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.14.13). В настоящее время в рамках СНГ работает около сорока синхронных сетей вещания, в которых задействовано более 150 РВС.


Рис. 14.13. Построение синхронной сети: а - одноволновой, б - многоволновой

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.

14.4. Системы проводного вещания  и оповещения

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 звукового вещания, 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 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 радиовещания. Передача энергии сигналов с помощью направляющих систем – линий проводного вещания – уменьшает потери энергии. Расход материала на изготовление абонентского устройства проводного вещания во много раз меньше расхода материалов на изготовление радиовещательного приемника. Удельные капитальные затраты на строительство устройства проводного вещания, то есть 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 индивидуального радиовещательного приемника, так как КПД оконечных усилителей проводного вещания много больше КПД радиовещательных передатчиков.

2. Пользование абонентским устройством проводного вещания представляет ряд преимуществ его владельцу. Абонентское устройство проводного вещания проще в обращении, надежнее и значительно дешевле радиовещательного приемника.

3. Качество воспроизведения вещательной программы абонентским устройством проводного вещания выше, чем качество воспроизведения массовым радиовещательным приемником.

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

В зависимости от построения радиотрансляционные сети могут быть однозвенными, двухзвенными и трехзвенными (рис.14.14).

Однозвенные сети применяются в маломощных радиотрансляционных узлах. 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 (АТ), с помощью которых осуществляется питание абонентского устройства через АЛ. Распределительные фидерные линии называют вторым, а АЛ – первым звеном распределения.

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.


Рис. 14.14. Схемы однозвенной (а), двухзвенной (б) и трехзвенной (в) сетей проводного вещания

Все городские узлы проводного вещания можно разделить на две группы: с централизованным и децентрализованным питанием сетей (рис.14.15).

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, 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).


Рис. 14.15. Схема узлов проводного вещания с централизованной (а) и децентрализованной (б) системами питания узлов

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 рисунке 14.16 приведена структурная схема узла проводного вещания города. Из рисунка видно, что к каждой трансформаторной подстанции подведен рабочий и резервный магистральный фидеры, причем резервный фидер (РМФ) подведен от другой опорной усилительной станции (ОУС).  При выключении ОУС или МФ питание ТП переключается на соседние ОУС. Если вблизи нет ОУС, от которой можно провести резервный магистральный фидер, то для резервного питания трансформаторной подстанции строят резервную усилительную подстанцию – так называемую блок–подстанцию (БП). Эта подстан­ция включается только при выключении МФ. Из рис.14.16 следует, что в приведенной схеме РТУ имеется четыре ОУС и восемь ТП (указано на ЦСПВ).


Рис. 14.16. Структурная схема узла ПВ города

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, то есть меры, сводящие к минимуму число необслуживаемых абонентов при повреждениях сети.

Многопрограммное проводное вещание. Многопрограммное проводное вещание (МПВ) можно организовать в спектре звуковых частот или путем переноса спектра в высокочастотную область. В первом случае сигналы программ передаются по многопарной линии в полосе звуковых частот, во втором – в многоканальной системе передачи используется частотное разделение каналов. В спектре звуковых частот на передающей стороне, как и в системе однопрограммного проводного вещания, сигналы программ вещания при подаче в линию имеют высокий уровень. В абонентском устройстве устанавливают переключатель выбора программ. Этот метод МПВ применяется в Англии и Голландии. В Австрии, Италии, Испании и Швеции распространена система многопрограммного вещания по городским телефонным сетям. Сигналы программ вещания передаются с помощью амплитудной модуляции.

Существующие системы МПВ по телефонным сетям имеют сходную структуру сети и однотипную аппаратуру. Передатчики устанавливают только на одной станции городской телефонной сети. Радиосигналы с выходов передатчиков подводятся к общим шинам и с помощью станционных фильтров подключения (СПФ), состоящих из фильтров нижних (ФНЧ) и верхних (ФВЧ) частот, направляются в распределительную сеть ГТС. Фильтры нижних частот препятствуют прохождению радиосигналов в аппаратуру телефонной станции, а также устраняют действие помех, вызванных коммутационными приборами этой станции; фильтры верхних частот препятствуют проникновению телефонных сигналов звуковых частот в высокочастотную аппаратуру. На входе абонентского устройства (в конце абонентской линии) по тем же причинам устанавливают аналогичные ФНЧ и ФВЧ.

С учетом допустимого затухания в распределительной сети ГТС и возможности использования вещательных радиоприемников для организации МПВ используют частоты длинноволнового диапазона 150 350 кГц. На всех остальных телефонных станциях, которые могут быть промежуточными или оконечными, устанавливаются усилители радиочастоты (УРЧ), корректирующие контуры, согласующие устройства и фильтры.

Систему проводного вещания можно также организовать на базе телевизионной распределительной сети. Интерес к системе кабельного телевизионного  вещания вызван следующими причинами: ограниченностью числа телевизионных радиоканалов; наличием помех при приеме телевизионных 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.

Появляются коллективные системы распределения телевизионных сигналов, коллективные антенны и сети проводного телевизионного вещания, охватывающие дом, квартал и даже район города. Такие сети, естественно, можно использовать и для передачи программ звукового вещания.

Применяя отдельные пары для передачи сигналов телевизионных программ, можно использовать одну несущую частоту. В этом случае в абонентском телевизионном приемнике избирательные устройства отсутствуют. Для приема программ звукового вещания можно использовать обычный громкоговоритель. Выбор программ осуществляется с помощью переключателя. Подобная система применяется в Англии. Дальнейшее развитие сетей ПВ, возможно, пойдет по пути создания совмещенных систем, в которых будут использоваться кабельные коммуникации ГТС и проводного ТВ.

Трехпрограммное проводное вещание. Разработанная у нас в стране система ПВ развивалась как однопрограммная. При разработке системы МПВ экономически наиболее приемлемым оказался вариант организации многопрограммного вещания на базе сети однопрограммного ПВ с частотным разделением каналов.

Исследования показали, что по этим сетям в отведенном диа­пазоне частот (30 Гц 130 кГц) можно организовать лишь три канала звукового вещания. Частотное уплотнение сетей проводного вещания большим числом каналов вещания приводит к увеличению переходных помех между ними.

Одна программа (обычно первая программа центрального вещания) передается сигналами звуковой частоты с высоким уровнем напряжения в полосе звуковых частот 50 10000 Гц. Для передачи двух других программ используют токи высокой частоты (рис.14.17).


Рис. 14.17. Спектр сигнала в системе трехпрограммного проводного вещания

Несущие частоты выбирают из следующих соображений. Разнос частот несущих должен быть как можно большим. При этом упрощается высокочастотная часть приемника, который можно выполнить по схеме прямого усиления с простыми и дешевыми фильтрами. С понижением несущей частоты возрастает уровень помех со стороны низкочастотного канала, а с ее возрастанием уве­личивается затухание радиосигнала в распределительной сети. С учетом приведенных выше соображений в качестве несущих частот второй и третьей программ выбраны частоты 78 и 120 кГц, которые передаются с более низкими уровнями. Максимальное напряжение несущей частоты в начале тракта (на входе МФ) 120В, минимальное напряжение несущей на АУ не должно быть ниже 0,25 В. Используется амплитудная модуляция.

Структура сети проводного вещания. Структурная схема тракта трехзвенной сети системы однопрограммного ПВ и диаграмма электрических уровней по напряжению для частоты сигнала 1000 Гц показаны на рис.14.18. Отсчет уровней ведется от 0 дБ (0,775 В). Уровень напряжения на выходе центральной станции ПВ по нормам, установленным для соединительной линии, должен соответствовать 15 дБ (4,4 В). В конце второй СЛ (на входе  опорной усилительной станции (ОУС)) уровень напряжения должен быть не менее 0 дБ и на ОУС повышается до 62 дБ (960 В). На МФ уровень напряжения падает на 1 2 дБ и составляет на входе ТП  60 61 дБ. Трансформаторная подстанция понижает уровень напряжения до 50 дБ (при номинальном рабочем напряжении 240 В). Абонентский трансформатор АТ рассчитан на передачу спектра звуковых частот и понижает напряжение до 32 дБ (30 В). Затухание в абонентской линии (АЛ) 1 дБ.


Рис. 14.18. Структурная схема тракта трехзвенной сети и диаграмма электрических уровней однопрограммной сети ПВ

Рис. 14.19. Структурная схема системы ТПВ (а) и диаграмма уровней второй и третьей программ (б)

Высокочастотный тракт системы ТПВ, как и однопрограммной системы проводного вещания, также содержит станционную, линейную и приемную части (рис.14.19).

Однако функции этих частей значительно расширены. Станционная часть дополнительно содержит устройства преобразования сигналов звуковых частот в радиосигналы, усилители мощности высокочастотных колебаний и устройства подключения их к линейной части тракта. Линейная часть имеет устройства, снижающие затухания радиосигналов. В функцию приемной части дополнительно входит выбор программы, детектирование АМ сигналов и усиление сигналов звуковой частоты. Сигналы звукового вещания с выхода коммутационно-распределительной аппаратной (КРА) по соединительным линиям поступают на входы усилителей У1, У2, У3, размещенных на центральной станции проводного вещания. С выхода ЦСПВ по СЛ сигналы  поступают на опорную усилительную станцию. На ОУС сигналы первой программы подаются на мощный усилитель проводного вещания УПВ. Сигналы второй и третьей программ модулируют несущие колебания с частотами 78 и 120 кГц (соответственно передатчики П78 и П120).

Усиленные до 960В сигналы первой программы и до 120В радиосигналы второй и третьей программ с помощью устройства подключения передатчиков УПП подаются на вход магистральной фидерной линии МФ.

На рис.14.19, б приведена диаграмма уровней напряжения радиосигнала второй или третьей программы. На выходе ОУС уровень напряжения радиосигнала после передатчика составляет 44 дБ и соответствует 120В. В конце МФ под влиянием вносимых линией затуханий уровень понижается на 2 дБ и на входе ТП равен 42 дБ (98 В). Распределительная фидерная линия для радиосигналов имеет значительно большее затухание (20 дБ), чем для сигнала первой программы вещания, и на входе АТ уровень снижается до 12 дБ (3В). На АТ уровень радиосигнала понижается 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 второй и третьей программ. Так, на частотах радиосигналов 78 кГц и выше затухания напряжения в линии длиной 5 км достигают 20 дБ. Неоднородности линий (например, кабельные вставки и отводы) приводят к еще большему затуханию.

Для уменьшения затухания радиосигналов и получения в каждой линии ПВ режима бегущей волны проводится высокочастотная обработка сетей ПВ с помощью специальных дополнительных устройств. Для уменьшения затухания радиосигналов в сетях ПВ при их подготовке к введению ТПВ применяют устройства подключения передатчиков (УПП), обходные устройства ТП (ОУТП), обходные устройства АТ (ОУАТ).

Применение аппаратуры систем передачи (АСП) на линиях сельской телефонной связи (СТС) позволяет организовать сельскую систему проводного вещания (рис.14.20). Каналы вещания в этой системе организуют с применением комплекса аппаратуры внутрирайонной системы передачи (АВСП) и используют ее для передачи программ вещания, сигналов телеуправления и телеконтроля на автоматизированные узлы ПВ. Аппаратура АВСП является универсальной, ее комплектность зависит от типа применяемой аппаратуры систем передачи, числа направлений и т. д.


Рис. 14.20. Сельская система ПВ с использованием каналов телефонной связи

Передаваемые в каналы вещания сигналы с аппаратуры внутрирайонной системы передачи центральной станции поступают через разделительные линейные фильтры на аппаратуру АВСП оконечной станции (ОС-ПВ) или на АВСП приеморазветвительной станции (ПРС-ПВ). Станция ПРС-ПВ позволяет организовать каналы вещания по нескольким направлениям. Кроме того, существует возможность   преобразования спектра сигнала. Пусть в направлении пункта Б для организации канала вещания искусственная цепь использована; на ПРС-ПВ спектр принимаемого сигнала преобразуется, и в направлении Б, например, сигнал может передаваться в свободной части линейного спектра системы передачи. Место расположения ПРС-ПВ должно совпадать с местом установки аппаратуры систем передачи и определяться нормами допустимого затухания.

При числе направлений передачи меньше шести вместо ПРС-ПВ оборудуется промежуточная станция (ПС-ПВ), комплектуемая соответствующими блоками аппаратуры АВСП. Если длина усилительных участков превышает номинальную, и нет необходимости разветвления программ, устанавливается   наружный усилительный пункт НУП-ПВ, состоящий из отдельных узлов аппаратуры АВСП.

Контроль и резервное управление автоматизированными узлами ПВ при такой системе проводного вещания производятся аппаратурой АРУ по телефонным каналам СТС. Способ организации телефонной связи между абонентами административного района при включении АВСП не изменяется.

Достоинством системы сельского ПВ с использованием для управления и подачи программ вещания каналов СТС является возможность простыми способами подать программы районного вещания на большое число автоматизированных узлов.

Системы оповещения населения. Жизнь современного общества невозможна без массового оповещения о надвигающихся стихийных бедствиях, катастрофах, крупных транспортных и промышленных авариях, непредсказуемых действиях маньяков, наконец, о надвигающейся военной угрозе. Исторически для оповещения населения во время войн и стихийных бедствий использовались различные средства: огонь или дым костров, колокольный звон, гудки паровоза (заводские гудки) и др.

Требования к системам массового оповещения:

1. Максимально полный охват населения на заданной территории, независимо от местонахождения каждого человека (дома, в убежище, на улице, на транспорте);

2. Максимально возможная надежность оповещения, живучесть системы оповещения независимо от возможных нарушений энергоснабжения, коммуникаций, от состояния оповещаемых (стресс, массовая паника), от внешних условий (ветер, наводнение, землетрясение, взрывы и т.д.), затрудняющих восприятие звуковой информации;

3. Локализация оповещаемой территории определяется в каждом конкретном случае для уменьшения ненужных волнений населения на безопасных территориях;

4. Постоянная готовность к работе (время подготовки системы оповещения к передаче сообщения не должно превышать нескольких минут для всей охватываемой территории);

5. Задержка в передаче сообщений не должна превышать разумных пределов для всех групп населения;

6. Должны быть приняты все необходимые меры по предупреждению несанкционированного включения системы и в то же время после включения системы, при повреждении её элементов недопустимо самопроизвольное выключение:

7. Работа системы оповещения не должна нарушать работы остальных систем жизнеобеспечения населения (транспорта, связи, непрерывных технологических процессов).

Системы оповещения – самые массовые системы, поэтому особое внимание приходится обращать на их стоимость, простоту и затраты на обслуживание.

При благоприятном стечении обстоятельств системы массового оповещения никогда не должны использоваться. Из этого постулата вытекает сложность контроля их работоспособности и желательность интеграции с другими системами массовой информации. Наиболее полно требованиям организации массового оповещения отвечают системы звукового вещания.

Уже в начале второй мировой войны системы 3В начали использоваться в качестве систем массового оповещения в Советском Союзе, Англии и Германии.

Использование систем звукового вещания изменилось от простого объявления «по радио» или передачи специальных сигналов до передачи кодовых сигналов, приводящих к срабатыванию определенных технических устройств массового оповещения, например, уличной звукофикации или звуковых сирен. Современная система оповещения представляет собой комплекс технических средств, использующих все виды связи и передачи массовой информации, объединенные специальными организационно-техническими мероприятиями в дежурном и активном режимах работы.

Принятая концепция массового оповещения. Оповещение населения начинается с подачи громких звуковых сигналов, слышимых на всей оповещаемой территории, которые предваряют речевое сообщение (информацию), конкретизирующее вид и место опасности, пути ее минимизации.

Громкие звуковые сигналы подаются дистанционно управляемыми сиренами, объединенными в локальные (технологические, объектовые) и городские или региональные системы. Управление запуском электромеханических сирен хорошо осуществляется по системам городской телефонной связи; основной недостаток таких сирен – сложность обеспечения  гарантированного энергоснабжения,  определяемого разветвленностью сиренной сети из-за ограниченного  звукового  давления, создаваемого каждой сиреной (110 120 дБ). Совершенствование сети сиренного оповещения возможно по двум путям:

– повышение звукового давления, позволяющего на порядок уменьшить количество сирен и, следовательно, обеспечить автономные источники энергоснабжения, упростить систему управления;

– резкое увеличение числа сирен с меньшей звуковой отдачей, упрощающее их устройство и позволяющее применять в качестве гарантированного источника электропитания  электрохимические  источники  тока (сухие  батареи). Однако сеть управления такими сиренами становится очень разветвленной и громоздкой.

В европейских странах освоены производством и широко внедряются так называемые  пневмосирены, работающие от автономного компрессора, приводимого в действие дизельным или бензиновым двигателем. Развиваемый такими сиренами уровень звукового давления превышает 140 дБ,  частота 2 4 кГц при  мощности бензинового двигателя 60 80 л. с.

Совершенствование элементной базы позволило начать производство малогабаритных  простых электронно-механических извещателей, достаточно широко применяющихся на объектовых сетях оповещения.

После подачи предупреждающего сигнала включаются  все  системы массовой информации: радиовещание и проводное звуковое вещание, телевидение, системы телефонной связи и  кабельного  телевидения.  Для передачи  сигналов оповещения в бомбоубежища, в завалы помимо штатных объектовых систем возможна подача сигналов по проводам сети энергоснабжения.

 При звуковом  оповещении применяют все известные методы первич­ной обработки сигналов звукового информационного вещания, повышающие громкость  и  разборчивость при ограниченных мощностях усилителей и звукоизлучателей или глубине модуляции передатчиков:

    • повышение с помощью  авторегуляторов  уровня относительной средней мощности;
    • динамическую регулировку спектра передаваемого сигнала.

Помимо повышения громкости  и  разборчивости  такая  обработка уменьшает энергопотребление усилительных устройств,  что немаловажно при чрезвычайных ситуациях.

При выборе  предпочтительной  для  массового оповещения системы передачи информации наиболее важным является способность абонентских устройств сохранять работоспособность при обесточивании жилищ – способность пассивного приема без дополнительных преобразований сигнала и его усиления. Такую возможность представляют сети проводного вещания, теоретически, сети кабельного телевидения, телефонные сети и системы связи на основе сетей энергоснабжения.

Построение системы массового оповещения  на основе  телефонных сетей технически весьма заманчиво, так как при полной телефонизации региона позволяет удешевить всю систему оповещения. Построение такой системы  прорабатывается в рамках внедрения 6-ти программного звукового вещания по абонентским телефонным сетям.

Интеграция звукового  вещания  и системы кабельного телевидения происходит с трудом, но есть надежды, что процесс ускорится и пойдет совместно  с  внедрением двусторонних (интерактивных) информационных  систем,  предоставляющих абонентам все  виды услуг связи и вещания и позволяющих собирать информацию от всех абонентов сети, практически из всех жилых и служебных помещений.

Системами звукового оповещения оборудуются практически все виды транспорта:  автомобильного, железнодорожного, авиационного, речного и морского. На каждый автобус, поезд, самолет или судно устанавливается проводная система звукового вещания (звукофикации),  используемая  в  основном  в технологических целях.  Работа локальной системы оповещения на транспорте неотделима от технологии использования транспортных средств.  Основные сообщения готовятся водителем, машинистом, командиром самолета или капитаном судна.

Формирование сообщений для систем массового оповещения – специфично и весьма ответственно. Принятие решения о важных  объявлениях очень сложно, требует высокого гражданского мужества, профессионализма в оценке ситуации, зачастую не укладывающуюся ни в одну из инструкций. Самый страшный пример – преступная задержка объявления об истинной опасности во время Чернобыльской катастрофы, приведшая к многочисленным человеческим жертвам. Ничто не приводит к панике больше, чем отсутствие правдивой своевременной информации населения.

Несомненно, что  даже в условиях развала народного хозяйства страны, уникальные сети звукового вещания и массового оповещения населения, построенные за счет народа и доказавшие свою эффективность, должны быть сохранены.

Перспективы развития проводного вещания. Преимущество системы ПВ перед системой радиовещания состоит прежде всего в отсутствии различного рода помех, которые ухудшают качество радиоприема в диапазонах ДВ, СВ, КВ и МВ.

Дальнейшая совместимость проводного вещания с радио- и телевизионным вещанием, очевидно, будет определяться повышением параметров качества каналов и приемных устройств, увеличением числа передаваемых программ и развитием проводной стереофонии.

На сетях проводного вещания были испытаны несколько систем стереофонического вещания. К ним относятся системы с независимым каналом и с двойным суммарно-разностным преобразованием.

 В первой системе для передачи сигналов Л и П используют II и III высокочастотные каналы (рис.14.17). Система легко реализуется на действующих сетях трехпрограммного вещания (ТПВ). Отмечается хорошее качество стереоэффекта, обусловленное тем, что оба радиоканала ТПВ имеют практически одинаковые параметры качества. Однако такая система обладает и существенным недостатком. Ни по одному из каналов не передается совместимый сигнал, поэтому на время стереопередачи владельцы монофонических устройств лишаются двух монофонических программ.

Во второй системе для получения совместимости использовано суммарно-разностное преобразование сигналов стереопары. Несущая частота 1 канала модулируется совместимым суммарным сигналом Л+П, а несущая частота III канала – сигналом Л–П. В этой системе для владельца монофонического приемного устройства ТПВ можно считать «потерянным» лишь один высокочастотный канал.

Для приема стереофонической передачи в первой системе необходимы два однотипных монофонических приемных устройства ТПВ, во второй – дополнительная приставка с устройством, суммарно-разностного преобразования.

Желание избежать потери одного монофонического канала привело к разработке систем стереофонического ПВ, в которых требуемая ширина спектра радиосигнала равна ширине полосы частот II или III радиоканала.

Заслуживает внимание система с квадратурной модуляцией. В этой системе одним из сигналов стереопары модулируют несущее колебание U0cosωt, а другим – U0sinωt. Сложение этих АМ сигналов образует квадратурно-модулированное колебание. Для улучшения совместимости уменьшают коэффициенты модуляции, а также вводят предыскажения огибающих составляющих квадратурно-модулированного колебания. Препятствием к использованию систем с квадратурной модуляцией в существующей сети ПВ, очевидно, будет большая чувствительность системы к фазовым искажениям. Особенно велики эти искажения в сети на воздушных стальных и биметаллических линиях.

Внедрение стереофонии в проводное вещание приводит к улучшению качества звуковоспроизведения. Однако акустические параметры выпускаемых массовых абонентских громкоговорителей III класса довольно низки. Невысокое качество абонентских громкоговорителей не позволяет полностью реализовать параметры даже обычного ТПВ. Для внедрения стереофонического проводного вещания необходимы высококачественные приемные устройства.

Контрольные вопросы

1. Что представляет собой система звукового вещания, ее основные функциональные части?
2. Что входит в состав тракта первичного распределения программ ЗВ?
3. Какие сети объединяет тракт вторичного распределения программ ЗВ?
4. Назовите основные функции, выполняемые коммутационно-распределительной аппаратурой?
5. Дайте определение понятию «соединительные линии трактов первичного распределения».
6. Назовите типы междугородних каналов ЗВ.
7. Назовите два способа формирования группового цифрового сигнала.
8. Какой участок радиоспектра используется для радиовещания в настоящее время?
9. Особенности использования различных диапазонов волн для радиовещания.
10. Дайте определение понятию «зона обслуживания передатчика».
11. Назовите основные особенности синхронного радиовещания.
12. В чем отличие проводного вещания от звукового?
13. Преимущества системы проводного вещания по сравнению с системой радиовещания.
14. Назовите группы городских узлов проводного вещания.
15. Как можно организовать многопрограммное проводное вещание?
16. Перечислите требования, предъявляемые к системам массового оповещения.


назад | содержание | вперёд