Лекція 4 Технічне планування мереж радіомовлення
|
|
Скачати 176.99 Kb.
|
|
Лекція 4 Технічне планування мереж радіомовлення 4.1. Частотні радіодіапазони Відповідно до Міжнародного Регламенту радіозв'язку вся земна куля розділена на три райони:
В Європейську зону радіомовлення входять країни району 1, розташовані на захід від 40° східної довготи від Грінвіча і на північ від 30° північної широти. За інтенсивністю атмосферних перешкод Земля умовно розділена на три зони: А, В, З. Для радіомовлення виділені ділянки в діапазонах кілометрових (ДХ – довгі хвилі), гектометрових (СХ – середні хвилі), декаметрових (KХ – короткі хвилі) і метрових хвиль. Розподіл радіохвиль на діапазони відповідно до Міжнародного Регламенту радіозв'язку наведений в табл. 4.1. Таблиця 4.1. Класифікація розподілу радіохвиль на діапазони
Радіохвилі на радіолініях розповсюджуються в різноманітних і до того ж непостійних природних умовах. Оскільки Земля кругла, то на шляху від передавальної до приймальної антени радіохвилі повинні огнути опуклість Землі. Самі по собі електромагнітні коливання інформації не несуть. Для передачі інформації необхідно на електромагнітні коливання накласти відбиток повідомлення, тобто використати високочастотні електромагнітні коливання лише в ролі переносника повідомлення, що містить інформацію. З цією метою потрібно змінювати один або декілька параметрів несучого коливання (наприклад, амплітуду, частоту, фазу та інші параметри) відповідно до змінювання повідомлення. Тоді виходить високочастотне коливання із змінними в часі параметрами згідно із законом повідомлення, що передається. Цей процес називається модуляцією. 4.2. Будова атмосфери Землі В земних умовах радіохвилі розповсюджуються в атмосфері. Атмосферу прийнято поділяти на три області: 1) нижню область – тропосферу, яка простягається до висоти 7... 10 км в полярних районах і до 16...18 км над екватором, а поза межами цих висот переходить в стратосферу; 2) середню область – стратосферу; її верхня межа знаходиться на висоті приблизно 50...60 км. Стратосфера відрізняється від тропосфери майже повною відсутністю водяної пари, опади утворюються лише в тропосфері. Тропосфера і стратосфера впливають лише на розповсюдження УКХ; 3) верхню область – іоносферу, яка знаходиться на висоті понад 60 км і характеризується тим, що, внаслідок випромінювання Сонця і викликаною цим випромінюванням іонізацією повітря, це повітря в області іоносфери перебуває в іонізованому стані. Саме тому іоносфера впливає на розповсюдження радіохвиль всіх діапазонів, оскільки радіохвилі викликають в ній рух вільних зарядів. Оскільки іоносфера впливає на розповсюдження радіохвиль, розглянемо будову цієї області докладніше. Встановлено, що іонізацію атмосфери може викликати лише ультрафіолетове випромінювання, що має довжину хвилі менше 0,1 мкм. Іонізацію атмосфери викликають також потоки часток (корпускул), що випускаються Сонцем, причому короткохвильове ультрафіолетове проміння і корпускули не досягають тропосфери, і повітря в ній практично не іонізовано. Іонізація стає поміткою на висотах понад 50...60 км. Експерименти показали, що в іоносфері є декілька шарів, від яких радіохвилі відбиваються, тобто існують декілька максимумів електронної концентрації. Так, згідно з рис. 4.1, на якому показана типова залежність електронної концентрації N від висоти h іоносфери для денного часу влітку, в іоносфері спостерігається кілька шарів. Так, шар D утворюється в області, де має місце порівняно велика густина газу і рекомбінація вільних зарядів відбувається швидко. Саме тому цей шар існує лише вдень і дуже швидко зникає після заходу Сонця, коли припиняється його іонізуюча дія. Влітку критична частота шару D, тобто найбільша частота радіохвилі, що відбивається при вертикальному падінні на іоносферу, більша, ніж взимку. Шар D відбиває міріаметрові, кілометрові і частково гектометрові хвилі; коротші хвилі проходять через нього, частково в ньому поглинаючись.
Електронна концентрація в шарі F2 змінюється протягом доби менш сильно, ніж в шарі F взимку. Шар F відбиває декаметрові і іноді довгі метрові хвилі. Крім змінювань стану іоносфери, пов'язаних з часом року і доби, існують також регулярні змінювання електронної концентрації, обумовлені циклічністю сонячної активності. В роки максимуму сонячної активності критичні частоти шару F зростають в 2...3 рази порівняно з роками мінімуму. 4.3. Принципи побудови передавальної мережі радіомовлення Передавальна мережа радіомовлення – це комплекс технічних засобів (передавачів, антенних пристроїв, допоміжного обладнання), що здійснює випромінювання сигналів звукового мовлення в оточуюче простір у вигляді радіохвиль. За допомогою цієї мережі забезпечується вторинний розподіл програм, тобто передача їх безпосередньо до споживача. Передавальна мережа будується для обслуговування певної території з урахуванням заданих умов передачі і прийому радіосигналів, діапазону радіохвиль, особливостей розселення жителів на території, рельєфу місцевості. При плануванні мережі визначаються місця розташування радіомовних станцій (РМС) і їх потужності, типи і характеристики спрямованості антен, номера радіоканалів, вартість різних варіантів та інші параметри. Основна задача планування передавальної мережі – забезпечення задовільної якості прийому в межах заданої території при мінімальних витратах на побудову мережі. Кожна станція обслуговує мовленням певну територію, розміри якої визначаються потужністю передавача, характеристикою спрямованості антени, а також рівнем перешкод в межах цієї території. Зоною обслуговування передавача називається частина земної поверхні, обмежена замкнутою кривою, в кожній точці якої з вірогідністю не нижче заданої корисна напруженість поля передавача  , забезпечує задовільний прийом за наявності перешкод. На розмір зони обслуговування РМС впливають атмосферні, промислові перешкоди і внутрішні шуми приймача, а також взаємні перешкоди між станціями.Мінімальною напруженістю електромагнітного поля  , що використовується, називають напруженість поля, необхідну для задовільного прийому у присутності атмосферних, індустріальних перешкод і флуктуаційних шумів приймача, але за відсутності перешкод від інших станцій.Напруженістю поля  ( – напруженість поля, що використовується) називають мінімальне значення напруженості поля, необхідне для бажаної якості прийому за наявності вказаних вище перешкод, проте у разі наявності перешкод від інших станцій. Перешкоди від інших станцій додатково погіршують якість прийому.Важливим параметром, від якого залежать конфігурація і площа зони обслуговування, є захисне відношення по радіочастоті – відношення корисного сигналу до сигналу, що заважає по радіочастоті на вході приймача, яке забезпечує на виході приймача необхідне захисне відношення по звуковій частоті. Значення захисних відношень по звуковій і радіочастоті задаються при точно визначених параметрах системи мовлення, до яких відносяться: тип і глибина модуляції, ширина смуги частот каналу, рознесення несучих частот передавачів, вибірковість і смуга пропускання приймача тощо. Якщо – корисна напруженість поля сигналу, а  – напруженість поля перешкоди, то захисне відношення по радіочастоті, виражене в децибелах, має вид: . (4.1)Відношення  показує, у скільки разів для забезпечення якісного прийому значення напруженості поля РМС на межі зони обслуговування повинне перевищувати напруженість поля перешкод.Захисне відношення по звуковій частоті – відношення напруги корисного сигналу  до напруги, яке заміряне за заданих умов на виході підсилювача звукової частоти приймача і забезпечує прийнятну якість звукопередачі. Відношення визначають за наслідками масового опитування слухачів методом суб'єктивно-статистичних експертиз.Значення захисного відношення по радіочастоті визначається характером перешкод, створюваних заважаючими передавачами. За рівнем взаємних перешкод, що виникають в передавальній мережі, РМС можна класифікувати на такі, що працюють: – в суміщеному частотному каналі (несучі частоти однакові, а РМС передають різні програми); – в синхронній мережі (несучі частоти однакові і РМС передають однакові програми); – в різних частотних радіоканалах. При роботі станцій в суміщеному частотному каналі необхідні значення захисного відношення А значно більше, ніж в синхронній передаючій мережі. Якщо РМС займають різні радіоканали і при цьому рознесення несучих частот перевищує подвоєне значення ширини смуги частот, яка зайнята спектром радіосигналу, то станції практично не заважають одна одній. Задача планування передавальної мережі полягає в такому розміщенні радіомовних станцій (РМС) і розподілі між ними наявних частотних каналів, щоб на даній території забезпечувався якісний прийом радіопередач для якомога більшого числа слухачів. Потужність випромінювання передавача, що вимагається для отримання напруженості поля, не залежить від числа приймачів, зосереджених в зоні обслуговування. Тому оптимальний вибір її величини (  ) і оптимальний радіус зони обслуговування ( ) визначаються з аналізу техніко-економічних показників, які залежать від капітальних витрат, віднесених до одиниці площі (1 км2) зони обслуговування.4.4. Особливості радіомовлення в діапазонах декаметрових і гектометрових хвиль Характеристика діапазону гектометрових хвиль. Цей діапазон характеризується сильними атмосферними і промисловими перешкодами. Тому в денний час область прийому в цьому діапазоні обмежується умовами розповсюдження земної хвилі, тобто хвилі, що розповсюджується по поверхні землі, оскільки просторові хвилі (хвилі між поверхнею землі і шаром іоносфери) сильно поглинаються в шарі D, причому ступінь поглинання збільшується у бік більш коротких хвиль гектометрового діапазону. Вночі загасання просторових хвиль різко зменшується, і радіохвилі розповсюджуються як земні, так і як просторові (рис. 4.2).
чий характер, що пояснюється інтерференцією земної і просторової хвиль. Навкруги середньохвильового передавача прийнято виділяти три характерні зони розподілу напруженості поля: 1. Область упевненого прийому – це область поблизу від РМС, де напруженість поля земної хвилі навіть вночі значно перевищує напруженість просторової хвилі, тобто напруженість поля не залежить від часу доби. 2. Область ближніх завмирань – це область на значних відстанях від РМС, де в денний час можливий якісний прийом земних хвиль, а вночі результуюче поле є результатом складання земної і просторової хвиль. При проектуванні радіомовної мережі в діапазоні гектометрових хвиль звичайно ставиться задача розширити радіус зони упевненого прийому, тобто збільшити напруженість поля земної хвилі і зменшити напруженість поля просторових хвиль, випромінюваних під великими кутами до горизонту. При такому розподілі поля зона ближніх завмирань зміщується на більш далекі відстані від передавача. Досягається це застосуванням "антифедінгових антен" на передачі, які мають діаграми спрямованості "притиснуті" до Землі. Якнайкращими з погляду антифедінгових властивостей є вертикальні антени великих розмірів з відносною довжиною  = 0,53. Випромінювання цих антен під кутами до горизонту  > 45°... 50° надзвичайно мале. Такі антени дозволяють в 2...2,5 рази збільшити зону упевненого прийому порівняно з короткою антеною, що має  . На приймальній стороні для боротьби з ближніми завмираннями застосовується система АРУ.3. Область дальніх завмирань – це область на великих відстанях від РМС, де в денний час напруженість земної хвилі така мала, що прийом сигналів практично відсутній. Вночі починають проходити просторові хвилі і напруженість поля може досягати великих значень. В цій області спостерігаються завмирання, викликані багатопроменевим розповсюдженням радіохвиль. Для спрощення планування аналогового звукового радіомовлення можна прийняти єдині значення мінімальної напруженості поля  , що використовується, для кожної із зон, а особливі умови прийому враховувати за допомогою узагальненої поправки X. В цьому випадку стосовно зони А:= + Х = 60 +Х, дБ.Напруженість поля, що використовується. При обслуговуванні земною хвилею в денний час, коли зона обслуговування обмежується в основному атмосферними перешкодами, Х = 0, тобто = = 60 дБ (мкВ/м). За наявності перешкод від земної хвилі інших передавачів X = 3 дБ і = 63 дБ. При високому рівні промислових перешкод в крупних містах і промислових районах значення може бути вищим. При обслуговуванні земною хвилею в нічний час, якщо зона не обмежується появою завмирань, обумовлених просторовою хвилею того ж передавача, X = 3 дБ для сільської місцевості і X = 17 дБ для міст, тобто = 71 і 77 дБ відповідно.Якщо зона обмежується через завмирання сигналу, що викликаються просторовою хвилею того ж передавача, значення  може бути вибрано більшим, ніж у попередньому випадку. Протене повинне бути вищим за напруженість поля земної хвилі на межі зони завмирання. Напруженість поля на межі зони завмирання, що використовується, залежить від потужності передавача, характеристики антен і питомої провідності.Зону завмирання визначають захисним відношенням між земною і просторовою хвилями, рівним 8 дБ. При використовуванні просторової хвилі в нічний час (що передбачається в основному для сільських місцевостей, де рівень промислових перешкод невеликий) X = 6 дБ, тобто = 66 дБ. В діапазоні довгих воля X = 17 дБ, тобто = 77 дБ (мкВ/м).Захисні відношення. В суміщеному каналі для забезпечення хорошої якості радіомовлення рекомендується використовувати захисне відношення А = 40 дБ. Оскільки в більшості випадків досягти цього значення не вдається, для планування прийнято дещо менші значення; для стабільного корисного сигналу (визначуваного полем земної хвилі) А = 30 дБ і для флюктуючого сигналу, який визначається полем просторової хвилі, А = 27 дБ. Згідно з нормами на допустимі відхилення частоти довго- та середньохвильових передавачів добове відхилення несучої частоти не перевищує  Гц. У тазі збільшення розбіжності між частотами захисні відношення зростають.Збільшення значення А викликає зменшення зони хорошого прийому або вимагає збільшення відстані між РМС. В обох випадках число необхідних частотних каналів зростає. Необхідність використання великих значень А при роботі РМС в суміщених частотних каналах пояснюється тим, що взаємні перешкоди в паузах передачі дуже великі. Розрахунок зони обслуговування передавача (денний час). В денний час, коли прийом здійснюється за рахунок земної хвилі значення напруженості поля (напруженості поля корисного передавача на межі зони обслуговування), що використовується, рекомендується визначати таким чином: (4.2)де Eмi – напруженість поля i-ї станції, що заважає, мкВ/м; Аi – захисне відношення по радіочастоті корисної станції при перешкоді від i-ї станції, що заважає, дБ; Emin – мінімальна напруженість поля, що використовується, мкВ/м; N – число станцій, що заважають. Як видно з виразу (4.2), напруженість поля корисного передавача на межі зони обслуговування залежить від числа сигналів N, що заважають, їх рівнів Eмi і відповідних значень захисних відношень Аi. Зважаючи на некогерентність перешкод від N передавачів, що заважають, вони підсумовуються по потужності. При цьому в загальну суму входить  для виконання вимоги Eкор Eвикор на межі зони обслуговування.Межі зони обслуговування rmax і rmin, а також напруженості поля на цих відстанях в темний час доби, коли прийом ведеться за рахунок земної хвилі, суттєво скорочується (рис. 4.4). Максимальне і мінімальне видалення межі зони зменшуються до значень  і, а напруженість поля передавача на такому видаленні відповідно зростає.
розрахунку на ЕОМ апроксимуються функціональною залежністю. 5. Знаючи напруженість поля корисного передавача Emin, що мінімально використовується, по формулі (4.2) обчислюють значення напруженості поля корисного передавача Eвикор, що використовується (що вимагається). 6. По наведених в технічній літературі кривих розподілу земної хвилі в діапазонах довгих і середніх хвиль обчислюють напруженість E'викор для корисного передавача на відстані  (коефіцієнти  і  ) і порівнюють з необхідним значенням Eкор. Якщо , то розрахунок закінчується. Межі зони обслуговування для даного напряму знаходяться на відстані від корисного передавача. Якщо , послідовно збільшують відстань від передавача з кроком  . Якщо , то відстань зменшують і процес обчислення повторюють. Розрахунок ведеться до тих пір, поки не зміниться на протилежний знак  Змінюючи напрям від початкового з кроком , для кожного напряму знову визначають точку, для якої виконується умова . З'єднавши точки плавною кривою, одержують контур зони обслуговування корисного передавача.При плануванні подібні розрахунки проводять для кожного передавача. 4.5. Особливості радіомовлення в діапазоні коротких хвиль Хвилі цього діапазону можуть розповсюджуватися земною і просторовою хвилями. При використовуванні земної хвилі через сильне її поглинання в грунті радіомовлення можливе лише в межах декількох десятків кілометрів. Просторові хвилі при відбитті від іоносфери лише трохи поглинаються. При передачі інформації на великі відстані це робить короткі хвилі набагато зручнішими, ніж довгі або середні. Використовуючи просторову хвилі в цьому діапазоні, можна забезпечити передачу сигналів на відстань в тисячі кілометрів. Розповсюдження хвиль цього діапазону на великі відстані здійснюється в загальному випадку стрибками, при цьому вони відбиваються по черзі від іоносфери і земної поверхні. Максимальна довжина одного стрибка 3000...4000 км. Для заданих параметрів іоносфери існує максимальна частота (так звана максимально застосовна частота – МЗЧ), при якій хвиля ще може відбитися від іоносфери. Якщо частота радіосигналу перевищує МЗЧ, то просторова хвиля прониже іоносферу, не відбившись від неї. Звичайно верхньою робочою частотою для даної короткохвильової траси розповсюдження радіохвиль вважають частоту на 15% нижчу за МПЧ, Це оптимальна робоча частота – ОРЧ. При пониженні робочої частоти збільшується поглинання просторової хвилі в шарах іоносфери і зменшується напруженість поля в місці прийому. Мінімальна частота, на якій при даній потужності випромінювання короткохвильової станції умови прийому є гранично допустимими, називається якнайменшою застосовуваною частотою (НЗЧ). Область частот, обмежена зверху МЗЧ, а знизу НзЧ, називається діапазоном частот, що використовуються. Робоча частота KB передавача повинна знаходитися в його межах. Параметри іоносфери залежать від інтенсивності випромінювання Сонця. Залежно від положення Сонця щодо Землі існують добові і сезонні коливання параметрів іоносфери. Крім того, спостерігаються коливання параметрів унаслідок того, що сонячна активність змінюється по 11-річному циклу. Оскільки змінювання параметрів іоносфери залежать від сонячної активності, умови розповсюдження хвиль діапазону ДКМХ прийнято прогнозувати на кожний сезон. Рік підрозділяється на чотири сезони: листопад-лютий, березень-квітень, травень-серпень, вересень-жовтень, і для кожного з цих сезонів складається частотний план, в якому відповідно до індексу сонячної активності прогнози умов розповсюдження складаються для будь-якого з місяців. 4.6. Особливості радіомовлення в діапазоні метрових хвиль (MХ) Діапазон MХ використовується для організації високоякісного звукового моно- і стереомовлення, оскільки в цьому діапазоні рівень атмосферних і промислових перешкод значно нижчий, ніж в гектометровому діапазоні хвиль. Крім того, в цьому діапазоні використовують частотну модуляцію, яка забезпечує велику завадозахищеність прийому. Діапазон звукових частот, що передаються, складає 30(40)...15000 Гц. Гранична відстань прямої видимості для радіохвиль має вид:  ,де  – радіус дії станції, км;  і h2 – висоти відповідно передавальної і приймальної антен, м.Збільшення радіусу зони обслуговування передавальної станції може бути досягнуте лише збільшенням висоти передавальної і приймальної h2 антен і обумовленого цим розширенням зони прямої видимості, оскільки в зоні радіотіні напруженість поля швидко зменшується.Збільшення зони обслуговування не можна досягти ні збільшенням потужності передавача, ні підвищенням коефіцієнта посилення передавальної антени, що призводить лише до підвищення напруженості поля в зоні радіовидимості. |
передавачів, розраховується по наступному алгоритму:Схожі:
|
Лекція 8 Системи цифрового радіомовлення Наземна система цифрового звукового радіомовлення для діапазонів метрових і дециметрових радіохвиль |
Лекція 1 Задачі вивчення дисципліни та її коротка характеристика... Курс "Системи радіомовлення" (СРМ) є односеместровим. Він складається з 18 годин лекцій, 8 годин лабораторних робіт, 16 годин практичних... |
|
Лекція 2 СУЧАСНІ ІНФОРМАЦІЙНІ МЕРЕЖІ Завдяки величезному впливу мереж ЕОМ і мереж зв’язку на життя суспільства протягом кінця 90-х рр. ХХ ст цей невеликий історичний... |
ЛЕКЦІЯ Синхронне аналогове радіомовлення Синхронне мовлення здійснюють головним чином в ГМХ діапазоні, де число передавачів, що працюють в одному частотному каналі, досягає... |
|
Лекція Тема : Сучасні технології харчування Матеріально – технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН: мультимедійна дошка, слайди, презентації |
Лекція 14. Кадрова та інтелектуальна безпека підприємства Проблеми забезпеченості підприємства робочою силою. Планування чисельності персоналу |
|
Про порядок розміщення телекомунікаційних мереж, мереж зв’язку та... Тернополя, регулює правові відносини що виникають у процесі розгляду питання щодо погодження розміщення, прокладання телекомунікаційних... |
ВИКОНАВЧИЙ КОМІТЕТ НІКОПОЛЬСЬКОЇ МІСЬКОЇ РАДИ Про визначення виконавцем послуг з обслуговування мереж зовнішнього освітлення та його додаткових елементів КП «Міськавтодор», як... |
|
Глобальна інформаційна інфраструктура Завдяки величезному впливу мереж ЕОМ і мереж зв’язку на життя суспільства наприкінці 1990 х років цей невеликий історичний період... |
Телекомунікаційних мереж, мереж зв’язку |
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua