Реферат: Радиосвязь и радиовещание

1.

2. Радиорелейная связь.

Радиорелейные линии (РРЛ) представляют собой цепочку приемо­передающих радиостанций (оконечных, промежуточных, узловых), которые осуществляют последовательную многократную ретрансляцию (прием, преобразование, усиление и передачу) передаваемых сигналов.

В зависимости от используемого вида распространения радиоволн РРЛ можно разделить на две группы: прямой видимости и тропосферные.

РРЛ прямой видимости являются одним из основных наземных средств передачи сигналов телефонной связи, программ звукового и ТВ вещания, цифровых данных и других сообщений на большие расстояния. Ширина полосы частот сигналов многоканальной телефонии и ТВ составляет несколько десятков мегагерц, поэтому для их передачи практически могут быть использованы диапазоны только дециметровых и сантиметровых волн, общая ширина спектра которых составляет 30 ГГц. Кроме того, в этих диапазонах почти полностью отсутствуют атмосферные и промышленные помехи. Расстояние между соседними станциями (протяженность пролета) R зависит от рельефа местности и высоты подъема антенн. Обычно его выбирают близким или равным расстоянию прямой видимостиR₀ .

Комплекс приемопередающей аппаратуры РРЛ для передачи ин­формации на одной несущей частоте (или на двух несущих частотах при организации дуплексных связей) образует широкополосный канал, называемый стволом (радиостволом). Оборудование, предна­значенное для передачи телефонных сообщений и включающее в себя кроме радиоствола модемы и аппаратуру объединения и разъединения каналов, называют телефонным стволом. Соответствующий комплекс аппаратуры для передачи полных ТВ сигналов (вместе с сигналами звукового сопровождения, а часто и звукового вещания) называют ТВ стволом. Большинство современных РРЛ являются многоствольными. При этом, кроме рабочих стволов, могут быть один или два резервных ствола, а иногда и отдельный ствол служебной связи. С увеличением числа стволов возрастает соответственно и объем оборудования (число передатчиков и приемников) на станциях РРЛ.

На ОРС производится преобразование сообщений, поступающих по соединительным линиям от междугородных телефонных станций (МТС), междугородных ТВ аппаратных (МТА) и междугородных вещательных аппаратных (МВА), в сигналы, передаваемые по РРЛ, а также обратное преобразование. На ОРС начинается и заканчивается линейный тракт передачи сигналов.

С помощью УРС разветвляются и объединяются потоки информации, передаваемые по разным РРЛ, на пересечении которых и располагается УРС. К УРС относят также станции РРЛ, на которых осуществляется ввод и вывод телефонных, ТВ и других сигналов, посредством которых расположенный вблизи от УРС населенный пункт связывается с другими пунктами данной линии.

Рисунок 1.1.Условное изображение РРЛ.

На ОРС или УРС всегда имеется технический персонал, который обслуживает не только эти станции, но и осуществляет контроль и управление с помощью специальной системы телеобслуживания ближайшими ПРС. Участок РРЛ (300...500 км) между соседними обслуживаемыми станциями делится примерно пополам так что одна часть ПРС входит в зону телеобслуживания одной УРС (ОРС), а другая часть ПРС обслуживается другой УРС (ОРС).

Рисунок 1.2. структурная схема однополостного ретранслятора.

ПРС выполняют функции активных ретрансляторов без выделения передаваемых сигналов электросвязи и введения новых и, как правило, работают без постоянного обслуживающего персонала. Структурная схема ретранслятора ПРС приведена на рис. 1.2. При активной ретрансляции сигналов на ПРС используют две антенны, расположенные на одной и той же мачте. В этих условиях трудно предотвратить попадание части мощности усиленного сигнала, излучаемого передающей антенной, на вход приемной антенны. Если не принять специальных мер, то указанная связь выхода и входа усилителя ретранслятора может привести к его самовозбуждению, при котором он перестает выполнять свои функции. Эффективным способом уст­ранения опасности самовозбуждения является разнесение по частоте сигналов на входе и выходе ретранслятора. При этом на ретрансляторе приходится устанавливать приемники и передатчики, работающие на разных частотах. Если на РРЛ предусматривается одновременная связь в прямом и обратном направлениях, то число приемников и передатчиков удваивается, и такой ствол называется дуплексным (см. рис. 1.2). В этом случае каждая антенна на станциях используется как для передачи, так и для приема высокочастотных сигналов на каждом направлении связи.

Одновременная работа нескольких радиосредств на станциях и на РРЛ в целом возможна лишь при устранении взаимовлияния между ними. С этой целью создаются частотные планы, т.е. планы распределения частот передачи, приема и гетеродинов на РРЛ.

Классификация радиорелейных линий .

РРЛ прямой видимости можно классифицировать по различным признакам и характеристикам. Рассмотрим классификацию РРЛ по наиболее важным из них.

1. По назначению различают: междугородные магистральные, внутризоновые, местные РРЛ.

2. По диапазону рабочих (несущих) частот РРЛ подразделяются на линии дециметрового и сантиметрового диапазонов. В этих диапазо­нах в соответствии с Регламентом радиосвязи для организации РРЛ выделены полосы частот, расположенные в области 2, 4, 6, 8, 11 и 13 ГГц. В настоящее время ведется исследование условий создания радиорелейной связи на частотах порядка 18 ГГц и выше. Переход на более высокие частоты позволил бы увеличить пропускную способ­ность систем передачи. Однако использование столь высоких частот затруднено из-за сильного ослабления энергии радиоволн во время атмосферных осадков.

3. По способу уплотнения каналов и виду модуляции несущей можно выделить:

а) РРЛ с частотным уплотнением (разделением) каналов (ЧРК) и ЧМ гармонической несущей;

б) РРЛ с временным уплотнением (разделением) каналов (ВРК) и ана­логовой модуляцией импульсов, которые затем модулируют несущую;

в) цифровые РРЛ, в которых отсчеты сообщений квантуются по уровням и кодируются.

2. По принятой в настоящее время классификации РРЛ разделяют на системы большой, средней и малой емкости.

К РРЛ большой емкости принято относить системы, позволяющие организовать в одном стволе 600 и более каналов тональной частоты (ТЧ), что соответствует пропускной способности более 100 Мбит/с. Если РРЛ позволяет организовать 60-600 или менее 60 каналов ТЧ, то эти системы относятся к линиям связи средней и малой емкости. Пропускная способность таких РРЛ равна соответственно 10-100 и менее 10 Мбит/с.

В нашей стране в основном используются комплексы аналоговых унифицированных радиорелейных систем («КУРС»), к особенностям которых можно отнести применение унифицированных блоков, эко­номичность, надежность, возможность создания цифровых трактов. Причем аппаратура «КУРС-4», «КУРС-6» относится к РРЛ большой емкости, а «КУРС 2», «КУРС-8» - к аппаратуре средней емкости. Бо­лее новыми РРЛ большой емкости является аппаратура «Радуга-4», «Радуга-6». В данных системах используются полупроводниковые приборы СВЧ в усилителях мощности передатчика, транзисторные малошумящие усилители, интегральные микросхемы, малогабарит­ные волноводы с диэлектрическим заполнением и микрополосковые линии, блоки модульного исполнения.

К современным РРЛ малой и средней емкости относятся отечественная цифровая аппаратура «Пихта-2», «Радан», «Радан-МГ», а также аналоговая аппаратура «Ракита-8».

В современных телекоммуникационных системах РРЛ используют­ся для создания стационарных, магистральных линий связи в не­сколько тысяч километров для передачи больших потоков информа­ции. В этих случаях применяют системы большой емкости. Магистральные РРЛ обычно являются многоствольными.

Стационарные РРЛ средней емкости используются для организации зоновой связи. Это линии протяженностью до 500-1500 км. Подобные РРЛ в большинстве случаев рассчитаны на передачу ТВ сигналов и сигналов радиовещания. Часто эти линии являются многоствольными и ответвляются от магистральных РРЛ.

РРЛ малой емкости применяются в местной сети связи. Кроме того, малоканальные РРЛ обеспечивают служебной связью железнодорожный транспорт, газопроводы, нефтепроводы, линии энергоснабжения.

Пропускная способность РРЛ может быть в несколько раз увеличена за счет образования новых стволов. Для этого на РРЛ станциях устанавливаются дополнительные комплексы приемопередающего оборудования, с помощью которых создаются новые высокочастотные тракты. Для сигналов разных стволов используются различные несущие частоты. Все системы многоствольной РРЛ организуются таким образом, чтобы все стволы работали независимо один от другого, были взаимозаменяемыми. Такой принцип повышает надежность всей линии в целом.

Повышение пропускной способности РРЛ за счет многоствольной работы не приводит к пропорциональному росту стоимости линии, так как многие ее элементы (антенны, станционные сооружения, опоры для подвеса антенн, источники электроснабжения) являются общими для всех стволов.

В настоящее время в наземной распределительной телекоммуни­кационной сети России ведется интенсивное строительство цифровых РРЛ с большой пропускной способностью. Особо следует отметить уже введенную в эксплуатацию цифровую РРЛ Москва-Хабаровск с пропускной способностью одного ствола 140 Мбит/с.

Спутниковая радиосвязь. Искусственные спутники земли (ИСЗ)связного назначения широко используются для передачи различных сообщений, организации ТВ, телефонных, телеграфных и других каналов связи.

Основной принцип создания спутниковых систем связи заключается в размещении ретрансляторов на ИСЗ. Следовательно, спутниковая система связи представляет собой РРЛ с одной промежуточной станцией, размещенной на ИСЗ. При построении спутниковых систем связи используются идеи и принципы, реализуемые в РРЛ.

По способу ретрансляции сигнала спутниковые системы делят на системы с пассивной и активной ретрансляцией.

Система, которая работает без бортовой аппаратуры, называется системой связи с пассивным спутником, или системой с пассивной ретрансляцией. В этом случае сигналы, посланные с Земли, отражаются поверхностью ИСЗ обратно без предварительного усиления. В качестве пассивных спутников могут использоваться как специальные отражатели различной формы (в виде сферических баллонов, объемных многогранников и др.), так и естественный спутник Земли - Луна. При достаточном усилении земных антенн и высокой чувствительности приемника земной станции (ЗС) этот метод радиосвязи может найти применение в системах с малой пропускной способностью. Пропускная способность подобных систем связи при современном уровне техники не превышает двух - трех телефонных сообщений.

Система радиосвязи при наличии бортовой аппаратуры называется системой с активной ретрансляцией сигнала, или системой с активным спутником. При этом энергоснабжение бортового ретранслятора осуществляется от солнечных батарей, находящихся на ИСЗ. Активная ретрансляция является основной в современных системах передачи. Для примера рассмотрим структурную схему дуплексной связи между двумя ЗС при активной ретрансляции сигнала (рис.1.3). В данном случае передаваемый в одном направлении сигнал С, подводится к модулятору 9 ЗС 8, в результате чего осуществляется модуляция колебаний с несущей частотой f,. Эти колебания от передатчика 10 подводятся к антенне 11 и излучаются в сторону ИСЗ, где принимаются бортовой антенной 7 ретранслятора 1. Далее колебания с частотой и поступают на разделительный фильтр 6, усиливаются приемником 2, преобразуются в частотуf₂ и поступают к передатчику 3 бортового ретранслятора. С выхода передатчика 3 колебания с частотой U через РФ подводятся к бортовой антенне и излучаются в сторону Земли. Эти колебания принимаются антенной 19 ЗС 1&, подводятся к приемнику 20 и детектору 21, на выходе которого выде­ляется сигнал С,. Передача от ЗС 15 к ЗС 8 сигналаU₂ происходит на частоте U аналогичным образом, причем на бортовом ретрансляторе осуществляется преобразование колебаний с несущей частотой f₃ . в колебания с частотойf₄ .

Рисунок 1.3. – Структурная схема радиосвязи через ИСЗ.

ЗС соединяются с узлами коммутации сети связи (например, с ме­ждугородной телефонной станцией - МТС), с источниками и потребителями программ телевидения, звукового вещания с помощью наземных соединительных линий.

Очень распространенным и экономически выгодным является ис­пользование связных ИСЗ для организации ТВ и радиовещания.

В настоящее время под спутниковым ТВ и радиовещанием понимается как передача ТВ сигналов (со звуковым сопровождением), так и радиовещательных звуковых сигналов от одного или нескольких земных передатчиков, связанных с центрами формирования ТВ и радиопрограмм, через ИСЗ на сеть земных приемных установок и рас пределение этих программ с целью доведения их до абонентов (телезрителей или радиослушателей) с помощью наземных средств связи (ретрансляторов различной мощности, СКТВ, средств коллективного и индивидуального приема). Как правило, в зоне обслуживания связным ИСЗ располагается сеть приемных ЗС различных типов. Для обеспечения высокого качества принимаемых ТВ и звуковых сигналов в спутниковых системах связи из-за очень больших расстоянии между ЗС и ИСЗ принимают следующие меры:

1. увеличивают мощность передатчика ЗС до 5... 10 кВт;

2. усложняют приемопередающие антенны ЗС;

3. используют малошумящие усилители (смесители на входе приемников);

4. повышают эффективность приема с ЧМ за счет увеличения девиации частоты.

В зависимости от типа ЗС и назначения системы спутниковой связи различают следующие службы радиосвязи:

- фиксированная спутниковая служба (ФСС) - служба радиосвязи между ЗС, расположенными в определенных фиксированных пунктах при использовании одного или нескольких спутников;

- подвижная спутниковая служба - между подвижными ЗС с уча­стием одного или нескольких ИСЗ;

- радиовещательная спутниковая служба (РВСС) - служба радио­связи, в которой сигналы спутниковых ретрансляторов предназначе­ны для непосредственного приема населением. При этом непосред­ственным считается как индивидуальный, так и коллективный прием на сравнительно простые и недорогие установки с абонентским каче­ством. В нашей стране к ФСС относятся системы «Орбита 2», «Экран», «Москва»; РВСС только создается.

2. Сантиметровыми волны. Сантиметровыми волнами называют СВЧрадиоизлучение, длина волны которого лежит примерно в пределах от 1 до 10 см, или, соответственно, частота от 30 до 1 ГГц. На РРЛ сравнительно широко применяются так называемые рефлекторные параболические антенны. Такая антенна состоит из отражающего зеркала и расположенного в его фокусе облучателя

Зеркало представляет собой металлическую поверхность, изготовленную из алюминиевых листов. Наиболее часто встречаются зеркала типа параболоида вращения. Облучатель такой антенны обычно представляет собой слабо направленную вибраторную антенну, либо открытый конец волновода, оканчивающийся рупором небольшого размера.

Действие параболического зеркала заключается в том, что электромагнитная волна, излучаемая облучателем, находящимся в фокусе зеркала, достигнув поверхности зеркала, отражается от него и направляется обратно к выходу зеркала уже в виде плоской волны. Отраженная плоская волна на сравнительно большом расстоянии от зеркала принимает характер сферической волны, при этом имеет гораздо большую направленность, чем первоначальное излучение, созданное облучателем.

Боковые лепестки в диаграмме направленности параболической антенны относительно велики. По экспериментальным данным у параболических антенн с коэффициентом усиления более 30 дБ интенсивность излучения в направлении противоположном максимальному на 40 ÷ 50 дБ меньше, тогда как у рупорнолинзовых и рупорно-параболических антенн это побочное излучение значительно меньше.

Большая интенсивность боковых лепестков приводит к заметному взаимному влиянию рядом стоящих антенн.

Низкий коэффициент защитного действия не позволяет использовать эти антенны при двухчастотном распределении частот.

Вторым недостатком этих антенн является наличие так называемого теневого эффекта. Суть этого эффекта в том, что облучатель параболической антенны находится на пути распространения плоской волны, отраженной от зеркала. При этом часть этой отраженной энергии облучатель поглощает, действуя как приемная антенна с определенной эффективной площадью. Часть же энергии от облучателя и крепящих облучатель деталей отращжается обратно, вызывая нарушения амплитудных и фазовых соотношений поля в раскрыве зеркала, что равносильно рассогласованию антенны с фидером.

Рассогласование, вносимое отраженной от зеркала плоской волной, можно устранить путем применения соответствующих элементов согласования в питающем облучатель фидере. Однако оказывается, что такое согласование можно обеспечить только в пределах сравнительно узкой полосы частот. Это объясняется тем, что фаза поля на пути от облучателя до зеркала и обратно зависит от частоты сигнала.

Улучшить согласование можно путем выноса облучателя из поля действия волн, отраженного от зеркала на облучатель.

Следующим недостатком параболических антенн является то, что облучатели находятся под воздействием атмосферных осадков. Так, покрытие защитного диэлектрического кожуха облучателя каплями дождя, снега или льдом создает препятствия на пути распространения электромагнитной энергии, что приводит к дополнительным отражениям.

Перечисленные недостатки, несмотря на простоту изготовления и малый вес, не позволяют использовать параболические антенны для широкополосных многоствольных систем РРЛ связи. Обычно эти антенны применяются на линиях небольшой и средней емкости, работающих на дециметровых и сантиметровых волнах.

Перископическая антенная система. Применение этой системы устраняет необходимость использования длинных фидерных линий для передачи энергии к антенне. Такая антенная система состоит из остронаправленной антенны (нижнее зеркало), размещенной у поверхности земли, и зеркала – переизлучателя, установленного на вершине башни. Это зеркало (обычно плоское) поворачивает главный максимум диаграммы направленности антенны в нужном (горизонтальном) направлении. Нижняя остронаправленная антенна может быть любого типа. Чаще всего применяется антенна с зеркалами в виде параболоида или эллипсоида вращения.

Коэффициент защитного действия перископической системы антенн составляет 54 ÷ 55 дБ, что не позволяет использовать эти антенны при двухчастотном плане. Кроме того, эта система сильно подвержена влиянию от осадков и механической деформации.

3. Общие принципы проводного вещания.

Проводным вещанием называется система, состоящая из комплекса аппаратуры и сооружений, с помощью которых сигналы звукового вещания распределяются по проводным сетям и поступает к слушателям. Этим проводное вещание отличается от радиовещания, при котором сигналы поступают на вход индивидуальных приемных устройств в виде свободно распространяющихся электромагнитных волн. Основным структурным элементом системы проводного вещания является узел проводного вещания, или радиотрансляционный узел. 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, ипи 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 трехпро-граммные 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 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 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. Расходы абонента проводного вещания на электропитание абонентского устройства ничтожны или вовсе отсутствуют.

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 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 трех-звенными рисунок 3.1.

а

б

в

Рисунок. 3.1. Схемы однозвенной (а), двухзвенной (б) и трехзвенной (в) 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.

При большой нагрузке (более 10 тью. абонентских устройств) двух-звенная 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. 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).

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 при-

меняют меры локализации повреждений, т.е. 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 ПВ, сигналы программ вещания при подаче в линию имеют высокий уровень. В абонентском устройстве устанавливают переключатель выбора программ. Этот метод МПВ применяется в Великобритании и Голландии. В Голландии, например, по четырехпарным кабелям передаются сигналы четырех программ звукового вещания. 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 на станции городской телефонной сети. Радиосигналы с выходов передатчиков подводятся к общим шинам и с помощью станционных фильтров подключения (СПФ), состоящих из ФНЧ и ФВЧ, 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 АУ (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 УРЧ, корректирующие контуры, согласующие устройства и фильтры.

Примером системы МПВ по телефонным сетям является шести-программная итальянская система. Сигналы программ вещания передаются на несущих частотах 178, 211, 244, 277, 310, 343 кГц Meto-дом AM. Использование диапазона ДВ позволяет наряду со специальными приемными устройствами использовать обычные радиовещательные приемники, имеющие длинноволновый диапазон. Передача программ вещания ведется по высшему классу качества. Приемные устройства имеют фиксированную настройку. У нас в стране также ведутся работы по использованию городских телефонных сетей для звукового вещания.

Систему ПВ 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.

Так, если распределительная телевизионная сеть выполнена из многопарного симметричного кабеля, то по каждой паре кабеля сигналы телевизионной программы передают на несущей частоте, а сигналы программы звукового вещания - в спектре звуковых частот. Вследствие большого разноса частотных диапазонов сигналов телевидения и звукового вещания устройство подключения может состоять только из катушки индуктивности и конденсатора. Абонентские устройства подсоединяют к каждой паре кабеля через устройство подключения, состоящее из автотрансформатора и конденсатора. Для сигналов звуковой частоты сопротивление индуктивности незначительно, поэтому влиянием этих элементов на прохождение сигналов программ звукового вещания можно пренебречь.

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 Великобритании. 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 с частотным разделением каналов на базе сети однопрограммного ПВ.

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

Несущие частоты выбирают из следующих соображений. Разнос несущих частот 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) 120 В, минимальное напряжение несущей на АУ не должно быть ниже 0,25 В.

4. Структура системы ЗВ. Тракты ТПФ, ТПРП, ТВРП, ТПП.

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

Организацией звукового вещания занимаются ведомства – телерадиовещательные компании (ТРК) и Государственный комитет по связи и информатике. В ведении ТРК находятся вопросы подготовки и формирования программ ЗВ, определения суточного объема вещания, последовательности передач во времени, выбора технических средств, предоставляемых Государственным комитетом по связи и информатике для распределения и передачи сформированных программ слушателям. Программы ЗВ готовятся редакциями, телевизионными агентствами, творческими объединениями, специализированными по типу передачи. Здесь осуществляются подбор материалов для передачи, авторов и исполнителей, режиссерские и репетиционные работы.

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

Система ЗВ 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 случаях предполагается, что наиболее удобной будет такая организация вещания, когда одна и та же программа ЗВ одновременно транслируется на территории, охватывающей не более двух часовых поясов. Тогда разность во времени для слушателей этой территории не будет превышать 1 часа. 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 принято 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.

Система звукового вещания (его техническая база) состоит из следующих функциональных частей (трактов): формирования программ, первичного и вторичного распределения программ, приема программ (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1. Составные части системы звукового вещания.

Тракты формирования программ (ТФП) звукового вещания подразделяется на головной (Москва), республиканские (столицы республик) и местные (областные и краевые центры). В ТФП осуществляются процессы подготовки и выпуска программ ЗВ, 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 ЗВ. Технические средства ТФП входят в состав радио домов. Аппаратно-студийный комплекс, входящий в ТПФ, 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 ЗВ.

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

В настоящее время тракты формирования программ оснащены оборудованием как III (аналогового), так и IV поколений (обеспечивающего автоматизацию процессов подготовки, формирования, выдачи и контроля государственных программ). До 2010 года предполагается полностью перейти на цифровое оборудование V поколения с расширенными технологическими возможностями.

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

Сеть распределения программ ЗВ состоит из совокупности каналов ЗВ, организованных в системах передачи первичной сети (наземных кабельных и радиорелейных; спутниковых). Сеть строится по радиально-узловому принципу с учетом административной подчиненности территорий и делится на магистральную, внутризоновые и местные.

Магистральная сеть в вещательных зонах М, Г и В организуется, кроме того, 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 ЗВ распределяются от Москвы через центры регионов (ЦР) к областным центрам (ОЦ) каждого региона. В вещательных зонах А и Б при административно-территориальном принципе построения программы ЗВ распределяются от Москвы непосредственно к ОЦ.

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

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

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. При этом применяются оптимизационные методы планирования передающей сети. В диапазонах ДВ и СВ работают как мощные (до 1 МВт), так и маломощные (от 50 Вт до 5 кВт) передатчики с амплитудной модуляцией, объединенные, как правило, в синхронные сети вещания. В диапазонах ДВ и СВ в настоящее время передаются три программы ЗВ. В диапазоне MB ведется высококачественное звуковое вещание, в том числе стереофоническое. Без взаимных помех в диапазоне частот 66. .74 МГц могут передаваться четыре программы ЗВ с параметрами высшего класса качества. В диапазоне MB используются типовые двухпрограммные передающие стан­ции с частотной модуляцией мощностью 4 кВт на каждую программу.

В целях повышения эффективности использования частотного спектра, выделенного в диапазоне MB 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 ЗВ. В других системах канал частотного уплотнения используется, например, для передачи информации о дорожном движении или иных сообщений. Во всех системах частотного уплотнения применяется одна или несколько поднесущих для передачи дополнительных программ. Частоты поднесущих выбираются выше спектра сигналов основной монофонической или стереофонической программы. В большинстве систем применяется частотная модуляция поднесущей, так как она обеспечивает лучшую помехозащищенность при приеме дополнительных программ. Особое внимание уделяется вопросам совместимости с существующим парком радиовещательных приемников.

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

Развитие передающей сети радиовещания идет в направлении увеличения охвата населения (в целях приближения его к 100 %) по всем программам внутреннего ЗВ, увеличения объема стереовещания, увеличения количества радиопередающих станций и повышения их мощности.

С учетом интенсивного развития сети маломощных СВ и MB передатчиков практически все население России имеет возможность принимать формируемые в центре программы ЗВ.

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

Тракт приема программ ЗВ формируется парком вещательных приемников (радио- и трансляционных), находящихся у населения. Практически каждая семья имеет в своем распоряжении радио- и трансляционные приемники. Только парк трансляционных приемников превышает 80 млн. Все радиовещательные приемники MB диапазона позволяют принимать стереофонические программы. Эти данные свидетельствуют о том, что тракт приема программ ЗВ в настоящее время позволяет в полной мере реализовать концепцию ТРК по развитию и совершенствованию технической базы системы ЗВ. В связи с этим важное значение для функционирования системы ЗВ в целом имеет полная сбалансированность параметров качества и возможностей всех ее трактов.

Соединение отдельных частей системы звукового вещания происходит в центрах ЗВ. Для внутреннего вещания этим центром является Москва, для местного (республиканского, областного) центрами являются столицы республик (краев, областей), для районного вещания - районные центры.