книги из ГПНТБ / Санкин Н.М. Принципы технического планирования передающих сетей телевизионного и УКВ ЧМ вещания информационный сборник

программа будет приниматься с кратковременными искажения­ ми вследствие мешающего действия удалённой станции. Это объясняется тем, что принятые нормы меньше величин трёхсиг­ нальных защитных отношений, снятых по критерию «замет­ ность». Принятие более жёстких норм привело бы к сокращению числа передатчиков, которые можно разместить в отведённых полосах частот, а следовательно, к сокращению числа программ вещания. Поэтому более целесообразно обеспечить четырёхпро­ граммное вещание с одновременной разработкой массовых ра­ диовещательных приёмников, удовлетворяющих требованиям повышенной избирательности.

Ретрансляция программ на рабочих частотах

Развитие телевизионного и УКВ ЧМ вещания невозможно без создания широкоразветвлённой сети подачи программ на те­ левизионные и УКВ ЧМ станции. При этом качественные по­ казатели этих видов вещания зависят в основном от электриче­ ских показателей тракта подачи программ.

Для подачи телевизионных и УКВ ЧМ программ можно ис­ пользовать:

1) междугородные проводные и кабельные линии связи (УКВ ЧМ);

2)линии коаксиального кабеля (телевизионные и УКВ ЧМ);

3)радиорелейные линии (телевизионные и УКВ ЧМ);

4)ретрансляцию на рабочих частотах по цепочкам укв стан­ ций (УКВ ЧМ).

При планировании предусматривается подача программ те­ левидения и УКВ ЧМ вещания в основном по междугородным

проводным и кабельным линиям связи и радиорелейным линиям. При реализации плана строительство линий связи может от­ ставать от строительства телевизионных центров и совмещён­ ных, как правило, с ними УКВ ЧМ вещательных станций. В этом случае при соответствующем планировании передающей сети вещания возможна организация ретрансляции программ УКВ ЧМ вещания на рабочих частотах по цепочке УКВ ЧМ ве­

щательных станций.

Имеющийся зарубежный опыт свидетельствует о том, что способ ретрансляции на рабочих частотах при использовании специальной приёмной аппаратуры обеспечивает при наличии трёх-четырёх ретрансляционных пунктов удовлетворительное ка­ чество передачи с малыми затратами [32]. В частности, по этому принципу построены УКВ ЧМ вещательные сети Италии и Фин­ ляндии [33 и 34]- Поскольку при планировании в СССР приме­ няются высоты антенных опор 200—500 м, расстояния между ретрансляционными станциями лежат в пределах 100—150 км.

72 Глава III

Протяжённость ретрансляционной трассы для подачи программ при наличии специальной аппаратуры может быть порядка 600 км. Затраты на сооружение такой линии по сравнению с за­ тратами на кабельную или радиорелейную линию будут весьма незначительными.

При этом способе подачи программ ретрансляционная УКВ ЧМ станция принимает опорную УКВ ЧМ станцию, получаю­ щую в свою очередь программу по линии связи или от другой опорной станции, соседней по территории (получает на частоте последней, но излучает на своей частоте).

Напряжённость поля от опорной УКВ ЧМ станции в месте расположения ретрансляционной станции невелика, ниже на­ пряжённости поля, обеспечивающей нормальный приём радио­ слушателями. В целях получения устойчивого приёма опорной станции приёмную антенну ретрансляционной станции приходит­ ся располагать на большой высоте, в частности, используя опо­ ру передающей антенны. Таким образом, приём относительно слабых сигналов осуществляется в очень большом поле ретран­ сляционной станции в непосредственной близости от её пере­ дающей антенны. Напряжённость поля, создаваемая ратрансляционной станцией, превышает напряжённость поля опорной стан­ ции в месте приёма на 60—90 дб и более. Это представляет ос­ новную техническую трудность при осуществлении ретрансля­ ции на рабочих частотах. Поэтому для уменьшения влияния соб­ ственного передатчика применяют ретрансляцию с максималь­ ным разносом принимаемых и передаваемых частот порядка 0,8—1,0 Мгц в пределах выделенных частотных диапазонов. При этом требуется использовать специальную приёмную аппарату­ ру с повышенной избирательностью, обеспечивающую высокое качество воспроизведения.

Г Л А В А IV

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛЕЗНОЙ ЗОНЫ ПЕРЕДАТЧИКА Граничная напряжённость поля

Для нахождения зоны обслуживания передатчика прежде всего необходимо найти значение напряжённости поля на гра­ нице зоны обслуживания, обеспечивающее требуемое соотноше­

напряжённости поля (приложение 1—15) построены для мощ­ ности излучения полуволновым вибратором, равной 1 кет.

Напряжённость поля, приведённая к 1 кет мощности излу­

1 кет;

Егр — требуемая граничная напряжённость поля, мкв/м; Рг — эффективная мощность, излучаемая антенной, кет.

-Задавшись граничной напряжённостью поля Егр , зная эф­ фективную мощность, излучаемую передатчиком Рг , можно

по ф-ле (13) определить Е'гр и по графикам распространения найти радиус зоны обслуживания передатчика d0.

Минимально допустимая напряжённость поля

Граничная напряжённость поля при отсутствии помех от других передатчиков определяется величиной минимально допу­ стимой напряжённости поля, обеспечивающей качественный приём на существующую массовую приёмную аппаратуру.

Из экспериментальных данных известно, что наиболее вред­ ное влияние на приём в укв диапазоне оказывают импульсные помехи от различных электрических устройств, электросварки, медицинского электрооборудования, систем зажигания авто­

транспорта и т. п.

Обеспечение высокого качества приёма, особенно при нали­ чии помех, требует увеличения минимально допустимой напря­ жённости поля. Большая напряжённость поля позволяет иметь

зависит от помех территориально разнесённых передатчиков, работающих на той же частоте или на частотах, близких к ча­ стоте полезного передатчика.

Это значение напряжённости поля больше, чем минимально допустимая напряжённость поля на границе зоны обслужива­ ния. В дальнейшем эта напряжённость поля будет называться защищённой напряжённостью поля.

В этом случае под зоной обслуживания передатчика следует понимать некоторую территорию, на границе которой напряжён­ ность поля превосходит суммарное влияние всех мешающих передатчиков на величину защитного отношения А в течение заданного процента времени.

Так как мешающее действие других передатчиков опреде­ ляется расстоянием от этих передатчиков до границы полезной зоны обслуживания, то основной задачей планирования являет­ ся обеспечение такого расстояния между взаимодействующими передатчиками, чтобы защищённая напряжённость поля на гра­ нице зоны обслуживания была равна минимально допустимой.

Выбор процента надёжности для служб радиовещания на укв

Помехи от соседних передатчиков являются в основном след­ ствием тропосферного распространения радиоволн, их значение сильно меняется во времени. Поэтому необходимо установить норму процента времени проявления помех, в течение которого отношение поля полезного передатчика к полю мешающего бу­ дет равно или меньше защитного отношения А.

Определение зоны обслуживания ' передатчика зависит от выбранного процента времени проявления помех со стороны мешающих передатчиков. Установление нормы процента вре­ мени допустимого проявления помех может быть произведено только длительным статистическим путём.

В настоящее время не существует соответствующих экспе­ риментальных работ. Международная организация радиовеща­ ния (ОИР) рекомендует принимать допустимый процент време­ ни заметных помех равным 10% и процент надёжности равным 90%. При этом исходят из следующих общих соображений [41].

При выборе процента надёжности какого-либо рода службы обычно исходят из степени важности функций, которую должна выполнять данная служба, а также из числа обслуживаемых ею потребителей. Например, подача центральной вещательной программы по проводным каналам или радиорелейным линиям на г р у п п у радиостанций, обслуживающих большую территорию, требует высокой надёжности (не ниже 99% времени). Что ка­ сается службы радиовещания,- осуществляемой отдельным пере­ датчиком, то она выполняет функцию местного значения. В этом

76 Глава IV

случае может быть допущено ухудшение качества приёма этой службы в течение некоторого времени на небольшой части тер­ ритории вблизи границы зоны обслуживания с относительно малой плотностью населения.

При существующем распределении частотных каналов и при необходимости планирования сплошного обслуживания терри­ тории страны телевидением и УКВ ЧМ вещанием целесообразно учитывать помехи в течение 10% времени. Переход на 1%. вре­ мени проявления помех влечёт за собой неизбежное увеличение числа передатчиков, так как площадь, обслуживаемая каждым

вещанием заданной территории в течение 99% времени, по срав­ нению с 90 %1времени, требуется удвоить необходимое число передатчиков и, значит, удвоить стоимость всей сети. Это эко­ номически нецелесообразно, если принять во внимание, что капи­ таловложения требуется израсходовать лишь для того, чтобы пе­ рейти к более повышенному качеству обслуживания сравни­ тельно небольшого процента слушателей, проживающих вблизи границы зоны обслуживания. Причём население на указанной территории может повысить качество приёма до 99% времени, применив направленные антенны. При наличии 12 телевизион­ ных каналов и защите в течение 90%! времени сплошное обслу­ живание территории осуществимо при высоте подъёма антенн порядка 350 м, что технически выполнимо; при защите в тече­ ние 99% времени требуются высоты значительно выше 500' м, что с практической и экономической точек зрения не может быть, обеспечено. Следовательно, даже при идеальном использовании частот и выделенном числе каналов обеспечить сплошное покры­ тие территории в течение более чем 90% времени не представ­ ляется возможным.

Индустриальные помехи значительно превосходят помехи тропосферные. Индустриальные помехи наблюдаются в течение значительного процента времени и не могут быть перекрыты напряжённостью поля полезного сигнала, особенно на террито­ рии вблизи границы зоны обслуживания. Кроме того, имеются помехи от других передатчиков за счёт ионосферного распрост­ ранения радиоволн. В реальных условиях тропосферные помехи имеют место в течение всей передачи с различной интенсив­ ностью и имеют кратковременный характер. В большинстве слу­ чаев на фоне передачи и при наличии индустриальных помех тропосферные помехи незаметны. Поэтому повышение защиты радиовещания от мешающего действия других передатчиков, которое проявлялось бы в течение лишь 1% времени, не считает­ ся целесообразным. . .

Задача планирования сети телевизионного и УКВ ЧМ веща­ ния заключается в такой расстановке передатчиков и рацио­ нальном распределении между ними имеющегося числа каналов,, чтобы на данной территории обеспечить наибольший процент населения качественным приёмом практически без помех.

Качественный приём можно обеспечить только тогда, когда в месте приёма отношение сигнал/помеха будет равно или выше установленной нормы на защиту.

Один из методов решения поставленной задачи был разра­ ботан для практических расчётов Гроссманом и Кальтбойце-

ром [22].

Для определения зоны обслуживания передатчика, в преде­ лах которой обеспечивается качественный приём, международ­ ной организацией ОИР рекомендована единая методика расчёта для планирования сетей телевидения и УКВ ЧМ вещания [41].

Эта методика заключается в подборе для каждой станции наиболее подходящего частотного канала и в дальнейшем рас­ чёте зоны обслуживания станции, на границе которой вероят­ ность суммарного действия помех мешающих станций совме­ щённого и смежных каналов должна быть -не выше наперёд за­ данного её значения. Конечный результат расчёта в очень боль­ шой степени зависит от знаний временного и ме-стноетного рас­ пределения напряжённости поля радиостанций на используемых частотах. Точность расчёта определяется также знанием корре­ ляционных функций между статистически распределёнными про­ цессами. Введение в расчёты ряда приближений снижает каче­ ство выводов.

Отношение сигнал/помеха

Под отношением сигнал/помеха понимается разность двух напряжённостей поля, если они выражены в децибелах, и обозна­ чается через r(LT)=En —Ем, здесь £ ли Е м — соответственно напряжённости поля полезного и мешающего передатчиков. Как уже было показано ранее, Е„ и Ем являются статистически распределёнными величинами, причём законы корреляции меж­ ду ними не найдены [38]. Разность двух статистически распреде­ лённых величин представляет собой также статистически рас­ пределённую величину. Таким образом, получаем в качестве отношения сигнал/помеха простое решение при следующих допущениях:

1) местностные распределения напряжённости полезного и мешающего полей взаимно-независимы.

2) временное распределение напряжённости полезного поля не зависит от временного распределения поля помех.

Отношение сигнал/помеха в децибелах определяется с учё­ том ур-ний (4) следующим образом:

Г (Т) = V R 2„{T) + Rl(T) = к (Т) /Щ Т У Т Щ Г ).

Упрощённый метод расчёта зоны обслуживания при наличии мешающего действия от других передатчиков

Для качественного вещания необходимо обеспечить в пунк­ тах приёма определённое значение защитного отношения сиг­ нал/помеха А. Установлены вполне определённые допустимые значения величины А для различных видов вещания.

Процент точек приёма L, в которых обеспечиваются условия качественного приёма в течение определённого процента вре­ мени Т при наличии помех со стороны мешающей станции, мо­ жет быть определён, если приравнять правую часть ур-ния (14)

.к соответствующему значению А, т. е. если

Это уравнение является основным для решения всех задач, связанных с определением зоны обслуживания отдельного пере­ датчика и общей территории обслуживания всей сетью вещатель­ ных передатчиков.

При определении защитного отношения А напряжённость поля полезного сигнала принимается средней или медианной, поэтому при её нахождении необходимо пользоваться графи­ ками распространения, составленными для 50% времени, а зна­ чение напряжённости поля помех должно быть взято таким, ко­ торое может быть превышено не более чем в течение 10% вре­ мени, т. е. оно должно определятьея по кривым распростране­ ния для 10% времени. Указанные графики распространения при­ ведены в приложениях 1—15. _

На рис. 41 изображена усреднённая кривая r(L)=Y^2R(L), полученная из различных экспериментальных кривых, изобра­ жённых на рис. 13, и представляющая собой функцию с лога­ рифмическим нормальным распределением и рассеиванием, рав-