Организация радиовещания на радиостанции

9

1. Метрология как наука

Метрология (от греч. мера, измерительный инструмент) -- наука об измерениях, методах и средствах обеспечения их единства и способах достижения требуемой точности (РМГ 29-99). Предметом метрологии является извлечение количественной информации о свойствах объектов с заданной точностью и достоверностью. Средством метрологии является совокупность измерений и метрологических стандартов, обеспечивающих требуемую точность.

Метрология состоит из 3 разделов:

1) Теоретическая. Рассматривает общие теоретические проблемы (разработка теории и проблем измерений, физических величин, их единиц, методов измерений).

2) Прикладная. Изучает вопросы практического применения разработок теоретической метрологии. В её ведении находятся все вопросы метрологического обеспечения.

3) Законодательная. Устанавливает обязательные технические и юридические требования по применению единиц физической величины, методов и средств измерений.

К основным проблемам метрологии относятся:

· создание общей теории измерений;

· образование единиц физических величин и систем единиц;

· разработка и стандартизация методов и средств измерений, методов определения точности измерений, основ обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений (так называемая «законодательная метрология»);

· создание эталонов и образцовых средств измерений, поверка мер и средств измерений. Приоритетной подзадачей данного направления является выработка системы эталонов на основе физических констант.

Также метрология изучает развитие системы мер, денежных единиц и счёта в исторической перспективе.

1.1 Термины и определения метрологии

· Единство измерений - состояние измерений, характеризующееся тем, что их результаты выражаются в узаконенных единицах, размеры которых в установленных пределах равны размерам единиц, воспроизводимым первичными эталонами, а погрешности результатов измерений известны и с заданной вероятностью не выходят за установленные пределы.

· Физическая величина - одно из свойств физического объекта, общее в качественном отношении для многих физических объектов, но в количественном отношении индивидуальное для каждого из них.

· Единица физической величины - физическая величина фиксированного размера, которой условно присвоено числовое значение, равное 1, и применяемая для количественного выражения однородных с ней физических величин.

· Измерение - совокупность операций по применению технического средства, хранящего единицу физической величины, обеспечивающих нахождение соотношения измеряемой величины с ее единицей и получения значения этой величины.

· Средство измерений - техническое средство, предназначенное для измерений и имеющее нормированные метрологические характеристики.

· Погрешность измерения -- отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины.

· Погрешность средства измерения -- разность между показанием средства измерений и истинным значением измеряемой физической величины.

· Точность средства измерений -- характеристика качества средства измерений, отражающая близость его погрешности к нулю.

· Лицензия -- это разрешение, выдаваемое органам государственной метрологической службы на закрепленной за ним территории физическому или юридическому лицу на осуществление ему деятельности по производству и ремонту средств измерения.

1.2 Историческая справка

XVIII век -- установление эталона метра (эталон хранится во Франции, в Музее мер и весов; в настоящее время является в большей степени историческим экспонатом, нежели научным инструментом);

1832 год -- создание Карлом Гауссом абсолютных систем единиц;

1875 год -- подписание международной Метрической конвенции;

1960 год -- разработка и установление Международной системы единиц (СИ);

XX век -- метрологические исследования отдельных стран координируются Международными метрологическими организациями.

1893 год -- создание Д. И. Менделеевым Главной палаты мер и весов (современное название: «Научно-исследовательский институт метрологии им. Менделеева»);

Всемирный День метрологии отмечается ежегодно 20 мая. Праздник учрежден Международным Комитетом мер и весов (МКМВ) в октябре 1999 года, на 88 заседании МКМВ.

1.3 Становление и различия метрологии в СССР и капиталистических странах

Бурное развитие науки, техники и технологии в ХХ веке потребовало развития метрологии как науки. В СССР метрология развивалась в качестве государственной дисциплины, т.к. нужда в повышении точности и воспроизводимости измерений росла по мере индустриализации и роста оборонно-промышленного комплекса. Зарубежная метрология также отталкивалась от требований практики, но эти требования исходили в основном от частных фирм. Косвенным следствием такого подхода оказалось государственное регулирование различных понятий, относящихся к метрологии, то есть ГОСТирование всего, что необходимо стандартизовать. За рубежом эту задачу взяли на себя негосударственные организации, например ASTM. В силу этого различия в метрологии СССР и постсоветских республик государственные стандарты ( эталоны ) признаются главенствующими, в отличие от конкурентной западной среды, где частная фирма может не пользоваться плохо зарекомендовавшим себя стандартом или прибором и договориться со своими партнёрами о другом варианте удостоверения воспроизводимости измерений.

Радиовещание («радио» + «вещать», то есть сообщать) -- технология передачи звуковой информации в эфире, проводных сетях (проводное радиовещание) или в сетях с пакетной коммутацией (в компьютерных сетях -- интернет-радио).

Характеризуется передачей сигнала по принципу «от одного -- ко многим», т.е. более чем одному слушателю, как правило -- по заранее известному расписанию.

1.4 Эфирное радиовещание

Как правило, звук в эфирном радиовещании модулирует несущую частоту радиостанции одним из способов модуляции: АМ или FM. FM используется для высококачественного, как правило стереофонического, радиовещания в диапазоне частот 65.9-108 МГц, в других диапазонах с более длинными волнами (ДВ, СВ, КВ) используется АМ и цифровое радиовещание в формате DRM. Попытки использования SSB в радиовещании успеха не имели.

В первые десятилетия развития радиовещания, для обозначения характеристики несущих колебаний использовали длину волны электромагнитного излучения, соответственно шкалы радиоприёмников были проградуированы в метрах. В настоящее время несущие колебания обозначают частотой и шкалы радиоприёмников градуируют в кГц, МГц и ГГц. Частота является главной характеристикой радиовещательной станции.

Radio Data System (англ. Radio Data System, RDS) -- радиосистема оповещения о дорожной обстановке.

С конца 70-х годов начала материализовываться идея о необходимости помощи водителям в сложных дорожных ситуациях. Сначала в Германии, а потом и других странах Западной Европы. Регулярная передача сообщений о дорожной обстановке сетью FM-радиостанций -- это как раз то что нужно, ибо слушают радиоприёмник во время поездки почти все. Но хорошо бы еще и предупредить слушателя, что именно эта радиостанция сейчас передает так необходимую ему информацию. И осуществить это желательно специальным управляющим сигналом, особенно если в данный момент он слушает не радио, а магнитофонную запись или компакт-диск.

Более пятнадцати лет назад Европейский вещательный союз принял рекомендацию о системе передачи данных (Radio Data System или сокращёно -- RDS) радиовещательными станциями, работающими в диапазоне FM (65-108 МГц).

Система предусматривала предоставление слушателям целого ряда новых услуг. Во-первых, возможность оперативного получения информации водителем о заторах и пробках на крупных автомобильных дорогах, возможных путях объезда, метеоусловиях и т. д. Во-вторых -- передачу названия принимаемой станции и информации о характере вещания. Радиоприёмник должен реагировать на сопровождающие эти сообщения управляющие сигналы автоматически, чтобы не отвлекать водителя от машины. Рекомендация предполагает дальнейшее развитие системы и поэтому содержит еще несколько вариантов использования этого канала передачи данных, которые разделяются на основные, дополнительные и вспомогательные. Экспериментальная эксплуатация этой системы в странах Западной Европы началась с 1986 года. Принцип совмещения канала передачи данных в системе RDS аналогичен используемому при передаче телетекста. Только вместо временного разделения (передача телетекста происходит вместе с синхронизирующими строчными импульсами в начале каждого кадра) в радиовещании используется частотное: для передачи данных выделена узкая полоса вокруг поднесущей 57 кГц. Поскольку эта полоса расположена выше передаваемого стереофонического сигнала, помех обычному радиовещанию не создаётся. Однако сказанное относится только к системе стереофонического радиовещания с пилот-тоном (CCIR), а потому простой перенос системы в диапазон УКВ (OIRT) просто физически невозможен.

1.5 Функции, поддерживаемые RDS

В настоящее время в системе RDS предусмотрена возможность реализации большого количества функций, однако, как правило, в RDS-радиоприёмниках используются только пять основных, так называемых базисных, функций:

· PI. Идентификация программ (Programme Identification) -- отображение на табло приёмника названия принимаемой программы (радиостанции) и номинал ее рабочей частоты;

· AF. Список альтернативных частот (Alternative Frequencies list) -- возможность автоматизированной перестройки радиоприёмника, например в случае ухудшения приема сигналов на данной частоте, на другие частоты, на которых также осуществляется передача сигналов данной программы;

· PS. Служебное название программы (Programme Service name) -- информирует о названии программ, передаваемых радиостанцией;

· TP. Идентификация программ дорожных сообщений TP (Traffic Programme identification) -- содержит информацию о порядке организации движения на трассе;

· TA. Сообщение о дорожном движении TA (Traffic announcement identification) -- содержит срочную информацию об изменениях обстановки на дороге.

Кроме вышеперечисленных, используется и ряд других функций:

· PTY. Идентификация типа программы (Programme TYpe) -- используется для автоматического управления приёмником с целью выбора программ заданного типа, всего в стандарте предусмотрена идентификация 32 вариантов типов программ;

· MS. Переключатель «Музыка/Речь» (Music Speech switch) -- используется для автоматического переключения уровня громкости или корректирующих частотных фильтров в соответствии с видом принимаемой программы;

· CT. Текущее время и дата (Clock Time and date) -- непрерывно обновляемая информация о дате и точном местном времени, которая может использоваться для отображения или автоматической установки и подстройки часов;

· DI. Идентификация декодера и динамический PTY индикатор (Decoder Identification and dynamic PTY indicator) -- обозначает тип передаваемого сигнала (моно, стерео, стерео с компрессией) и может использоваться для автоматического переключения режима работы декодера;

· EON. Взаимодействие с другими сетями (Enhanced Other Networks information) -- обеспечивает переключение приёмника на другой канал (возможно задание до 8 настроек), по которому передается служебная информация, например, о дорожной обстановке, не транслируемая принимаемой в данный момент радиостанцией;

· RT. Радиотекст (RadioText) -- передача коротких, до 64 символов, текстовых сообщений, отображаемых на табло приемника;

· RP. Радиопейджинг (Radio Paging) -- передача буквенно-цифровых пейджинговых сообщений;

· EWS. Система аварийного оповещения (Emergency Warning System) -- предназначена для обеспечения кодирования предупреждающих сообщений. Эти сообщения передаются только в критических ситуациях и определяться только специальными приёмниками;

· IH. Бытовое применение (In House application) -- относится к данным, которые нужно декодировать только оператором. Некоторые примеры представляют собой идентификацию источника передачи, с дистанционной коммутацией сетей и вызов персонала. Применение кодирования программ может решаться каждым оператором;

· ODA. Открытые прикладные программы данных (Open Data Applications) -- позволяют программам данных, заранее не определенным стандартом, передаваться в числе названных групп при передаче сигнала RDS;

· TDC. «Прозрачные» каналы данных (Transparent Data Channels) -- состоят из 32 каналов, которые могут использоваться для передачи любого типа данных;

· DGPS. Услуга дифференциальной коррекции GPS данных (Differential GPS correction data services) -- передача в составе RDS-сигналов величин так называемых дифференциальных поправок для глобальной спутниковой навигационной системы GPS, позволяющих существенно повысить результирующую точность определения координат.

TMC. Канал автодорожных сообщений (Traffic Message Channel) -- предназначен для использования при передаче кодированной информации о дорожных сообщениях. Кодирование TMC осуществляется по отдельному стандарту CEN ENV 12313-1.

1.6 Антенно-фидерные устройства

Антенно-фидерные устройства (АФУ) -- предназначаются для передачи сигналов в системах радиосвязи, радиовещания, телевидения, а также других радиотехнических системах, использующих для передачи информации свободное распространение радиоволн.

Функции антенн в указанных системах сводятся к излучению или приему электромагнитных волн. Соответственно различают передающие и приемные антенны, подключаемые либо к передатчику, либо к приёмнику. Подключение осуществляется обычно не непосредственно, а с помощью линий передачи энергии (фидеров).

1.7 Антенны

Передающая антенна преобразует энергию волн, поступающих по фидеру от передатчика к антенне, в энергию свободных колебаний, распространяющихся в окружающем пространстве. Передающая антенна должна не просто излучать электромагнитные волны, а обеспечивать наиболее рациональное распределение энергии в пространстве. В связи с этим одной из основных характеристик передающих антенн является диаграмма направленности (ДН) -- зависимость излучаемого поля от положения точки наблюдения (точка наблюдения должна находиться в дальней зоне -- на неизменно большом расстоянии от антенны). Требования к направленности колеблются в очень широких пределах от близких к направленным (системы радиовещания и эфирного телевидения) до резко выраженной направленности в определенном направлении (дальняя космическая радиосвязь, радиолокация, радиоастрономия и т. д.). Направленность позволяет без увеличения мощности передатчика увеличить мощность поля, излучаемого в данном направлении, а также позволяет уменьшать помехи соседним радиотехническим системам, то есть способствует решению проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС). Направленность можно получить только когда размеры антенны существенно превышают длину волны колебаний.

Приёмная антенна улавливает энергию свободных колебаний и превращает ее в энергию волн, которая поступает по фидеру на вход приемника. Для приемных антенн диаграмма направленности (ДН) -- это зависимость тока в нагрузке антенны, то есть в конечном счете в приемнике, или ЭДС наводимой на входе приемника, от направления прихода электромагнитной волны, облучающей антенну. Наличие направленных свойств у приемных антенн позволяет не только увеличивать мощность выделяемую током в нагрузке, но и существенно ослаблять приём различного рода помех, то есть повышает качество приёма.

Любую передающую антенну можно использовать и для приёма электромагнитных волн и, вообще говоря, наоборот, однако из этого не следует что они одинаковы по конструкции.

1.8 Фидеры

Важную роль в работе антенных устройств играет линия питания (фидер), которая передаёт энергию от генератора к антенне (в передающем режиме) или от антенны к приёмнику (в режиме приёма).

Основные требования к фидеру сводятся к его электрогерметичности (отсутствию излучения энергии из фидера) и малым тепловым потерям. В передающем режиме волновое сопротивление фидера должно быть согласовано с входным сопротивлением антенны (что обеспечивает в фидере режим бегущей волны) и с выходом передатчика (для максимальной отдачи мощности). В приёмном режиме согласование входа приёмника с волновым сопротивлением фидера обеспечивает в последнем режиме бегущей волны, согласование же волнового сопротивления фидера с сопротивлением нагрузки -- условие максимальной отдачи мощности в нагрузку приёмника. В зависимости от диапазона радиоволн применяют различные типы фидеров:

· двух или много-проводные воздушные фидеры,

· волноводы прямоугольного, круглого или эллиптического сечений,

· линии с поверхностной волной и другие.

1.9 Открытые фидеры

К открытым фидерам относят неэкранированные проводные линии, диэлектрические волноводы, линзовые и зеркальные квазиоптические линии.

1.10 Закрытые фидеры

К закрытым фидерам относят экранированные линии (например, радиочастотный кабель, симметричные полосковые линии) и металлические радиоволноводы.

Преимущество закрытых фидеров -- независимость поля канализируемой волны от внешних воздействий.

1.11 Конструкция

Конструкция фидера определяется частотой источника. Обычно используются следующее разделение:

· до 3 МГц -- экранированные и неэкранированные проводные линии;

· от 3 Мгц до 3 Ггц -- коаксиальные кабели;

· от 3 Ггц до 300 Ггц -- металлические и диэлектрические радиоволноводы;

· свыше 300 Ггц -- квазиоптические линии.

2. Александр Степанович Попов

Александр Степанович Попов (4 (16) марта 1859, посёлок Турьинские Рудники Пермской губернии (ныне Краснотурьинск, Свердловская область) -- (31 декабря 1905 (13 января 1906) , Петербург) -- русский физик и электротехник, профессор, один из изобретателей радио.

2.1 Биография

Александр Степанович Попов родился в 1859 году на Урале в посёлке Турьинские Рудники. В семье его отца, местного священника, кроме Александра было ещё 6 детей. Жили более чем скромно. Поэтому Сашу отдали учиться сначала в начальное духовное училище, а затем в духовную семинарию, где детей духовенства обучали бесплатно.

После окончания общеобразовательных классов Пермской духовной семинарии Александр успешно сдал вступительные экзамены на физико-математический факультет Петербургского университета. Годы учения в университете не были для Попова лёгкими. Средств не хватало, и он вынужден был подрабатывать электромонтёром в конторе «Электротехник». В эти годы окончательно сформировались научные взгляды Попова: его особенно привлекали проблемы новейшей физики и электротехники.

Успешно окончив университет в 1882 году, А. С. Попов получил приглашение остаться там для подготовки к профессорской деятельности по кафедре физики. Но молодого учёного больше привлекали экспериментальные исследования в области электричества, и он поступил преподавателем физики и электротехники в Минный офицерский класс в Кронштадте, где имелся хорошо оборудованный физический кабинет. В 1890 году получил приглашение на должность преподавателя физики в Техническое училище Морского ведомства в Кронштадте. В этот период всё своё свободное время Попов посвящает физическим опытам, главным образом, изучению электромагнитных колебаний. В 1901 году Попова назначили профессором Петербургского электротехнического института, а в 1905 году его избрали ректором этого института. Попов был Почётным инженером-электриком (1900) и почётным членом Русского технического общества (1901).

2.2 Научные исследования Попова

Прибор Попова возник из установки для учебной демонстрации опытов Герца, построенной Поповым с учебными целями ещё в 1889 году; вибратор Герца служил Попову передатчиком. В начале 1895 года Попов заинтересовался опытами Лоджа (усовершенствовавшего когерер и построившего на его основе радиоприёмник, с помощью которого в августе 1894 года сумел получать радиосигналы с расстояния 40 м), и попытался воспроизвести их, построив собственную модификацию приёмника Лоджа.

Главное отличие приёмника Попова от приёмника Лоджа состояло в следующем. Когерер Бранли -- Лоджа представлял собой стеклянную трубку, наполненную металлическими опилками, которые могли резко -- в несколько сот раз -- менять свою проводимость под воздействием радиосигнала. Для приведения когерера в первоначальное состояние для детектирования новой волны нужно было встряхнуть, чтобы нарушить контакт между опилками. У Лоджа к стеклянной трубке приставлялся автоматический ударник, который бил по ней постоянно; Попов ввёл в схему автоматическую обратную связь: от радиосигнала срабатывало реле, которое включало звонок, и одновременно срабатывал ударник, ударявший по стеклянной трубке с опилками. В своих опытах Попов использовал заземлённую мачтовую антенну, изобретенную в 1893 году Теслой.

Впервые он представил своё изобретение 25 апреля (7 мая по новому стилю) 1895 года на заседании Русского физико-химического общества в Петербургском университете. Тема лекции была: «Об отношении металлических порошков к электрическим колебаниям». В опубликованном описании своего прибора, Попов отмечал его пользу для лекционных целей и регистрирования пертурбаций, происходящих в атмосфере; от также выразил надежду, что «мой прибор, при дальнейшем усовершенствовании его, может быть применён к передаче <на деле - к приёму> сигналов на расстояния при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией» (позднее, с 1945 года это событие будет отмечаться в СССР как День радио).

2.3 Вопрос о приоритете Попова в изобретении радио

В России Попов считается изобретателем радио. Это не единственный «национальный» кандидат на это звание: в США таковым считается Никола Тесла, во Франции долгое время считался Эдуард Бранли. Общераспространённое же мнение отдаёт приоритет Гильельмо Маркони.

Сторонники приоритета Попова указывают, что:

· Попов первый продемонстрировал практичный радиоприёмник (7 мая 1895)

· Попов первый продемонстрировал опыт радиотелеграфии, послав радиограмму (24 марта 1896).

· И то и другое произошло до патентной заявки Маркони (2 июня 1896).

На это критики возражают, что:

Первое устройство, которое можно назвать приёмником, создал Генрих Герц в 1888, а приёмник, работающий на когерере, создал Лодж в 1894 г. Приёмник Попова был лишь его модификацией и не содержал ничего принципиально революционного (ибо изменение принципов работы встряхивателя революцией в радиоделе считать нельзя). Не существует документально подтверждённых данных, что Попов пытался заниматься радиотелеграфией до 1897 г. (то есть до того, как узнал о работах Маркони) и посылал радиотелеграммы до декабря этого года.

Таким образом, по мнению критиков, «отцом» радио в широком смысле слова является Герц, «отцом» же радиотелеграфии -- Маркони, который приспособил передатчик Герца и приёмник Попова (со своими усовершенствованиями) к непосредственной практической задаче -- передаче и приёму радиотелеграмм, соединив первый с телеграфным ключом, а второй -- с печатающим телеграфным аппаратом. Но в целом постановка вопроса об «изобретении радио» вообще (а не радиотелеграфии и других конкретных форм его применения) по мнению Никольского так же нелепа, как постановка вопроса об «изобретении» земного притяжения . (Об этом см. также: «Борьба за отечественные приоритеты» в науке и технике).

3. Гульельмо Маркони

Гульельмо Маркони (итал. Guglielmo Marchese Marconi; 25 апреля 1874, Болонья -- 20 июля 1937, Рим) -- маркиз, итальянский радиотехник и предприниматель, один из изобретателей радио; лауреат Нобелевской премии по физике за 1909 год.

В 1894 г. под влиянием посмертно изданных трудов Генриха Герца, а также Никола Тесла заинтересовался вопросами передачи электромагнитных волн и поступил в обучение к профессору физики Болонского университета Аугусто Риги, занимавшегося исследованиями в этом направлении. Тогда же в имении своего отца начал опыты по сигнализации с помощью электромагнитных волн. В 1895 году Маркони послал беспроводной сигнал из своего сада в поле на расстояние 3 км. Тогда же предложил использование беспроводной связи министерству почты и телеграфа, но получил отказ.

В начале 1896 года приехал в Великобританию, где продемонстрировал свой аппарат: с помощью азбуки Морзе передал сигнал с крыши лондонского почтамта в другое здание на расстояние 1,5 км. Изобретение заинтересовало крупного физика В.Г.Приса, бывшего директором британской почты и телеграфа; под его руководством, Маркони повёл дальнейшие работы. 2 июня 1896 года подал заявку на «усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов и в аппаратуре для этого». 2 сентября провёл первую публичную демонстрацию своего изобретения на равнине Солсбери, добившись передачи радиограмм на расстояние 3 км.

В качестве передатчика Маркони применил генератор Герца в модификации Риги, а в качестве приёмника - прибор Попова (созданный, в свою очередь, на основе прибора Лоджа), в который Маркони ввёл разработанный им самим вакуумный когерер, повысивший стабильность работы прибора и его чувствительность, а также дроссельные катушки.

2 июля 1897 получил патент и уже 20 июля создал и организовал крупное акционерное общество («Маркони К°»). Для работы в своей фирме Маркони пригласил многих видных учёных и инженеров. Летом того же года осуществил передачу радиосигналов через Бристольский залив (14 км.), в октябре - на расстояние 21 км. В ноябре того же года построил первую стационарную радиостанцию на о. Уайт, обеспечившую связь острова с материком на расстоянии 23 км. В мае 1898 г. впервые применил систему настройки (на принципах, открытых в предыдущем году Оливером Лоджем); запатентовал её в 1900 (патент №7777). В том же году открыл в Челмсфорде первый «завод беспроволочного телеграфа», на котором работают 50 человек. Огромное влияние на дальнейшее развитие радиотехники оказала совершенно ошибочная точка зрения Маркони, что электромагнитные волны могут без больших потерь проходить через грунт и воду. Это позволило ему убеждать как себя, так и других, что возможна передача радиоволн на огромные расстояния (противная точка зрения утверждала, что прохождение радиоволн возможно только в условиях прямой видимости, и радиопередача на далёкие расстояния будет невозможной ввиду кривизны Земли). В действительности потери при прохождении радиоволн через грунт и воду огромны, что знал ещё Тесла, но радиоволны достаточно низкой частоты могут отражаться от ионосферы и огибать весь земной шар. Именно эта вера позволила Маркони в декабре 1901 г. организовать первую радиосвязь через Атлантический океан (передал букву S азбуки Морзе). В конце следующего года была налажена регулярная трансатлантическая радиосвязь. В 1905 г. запатентовал направленную связь.

В 1919 г. полномочный представитель Италии на Парижской мирной конференции. От имени Италии подписал мирные договоры с Австрией и Болгарией. В 1932 г. установил первую радиотелефонную микроволновую связь. В 1934 г. он продемонстрировал возможность применения микроволновой телеграфии для нужд навигации в открытом море. Последние годы жизни провёл в Италии.

4. Никола Тесла

Никола Тесла (сербск. Никола Тесла; 10 июля 1856, Смиляны, Австро-Венгрия, ныне в Хорватии -- 7 января 1943, Нью-Йорк, США) -- сербский и американский физик, инженер, изобретатель в области электротехники и радиотехники. Серб по национальности. Родился и вырос в Австро-Венгрии, в последующие годы работал во Франции и США. В 1891 году получил американское гражданство.

Широко известен благодаря своему научно-революционному вкладу в изучение свойств электричества и магнетизма в конце XIX -- начале XX веков. Патенты и теоретические работы Теслы сформировали базис для современных устройств, работающих на переменном токе, многофазовых систем и электродвигателя, позволивших совершить второй этап промышленной революции. Именем Теслы названа единица измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции). Среди наград учёного -- медали Э. Крессона, Дж. Скотта, Т. Эдисона.

4.1 Проект «Уорденклиф»

Финансировавший исследования Теслы промышленник Джон Пирпонт Морган, 1903 г.

В 60 км севернее Нью-Йорка на острове Лонг-Айленд Никола Тесла приобрёл участок земли, граничащий с владениями Чарльза Вардена. Участок площадью 0,8 км? находился на значительном удалении от поселений. Здесь Тесла планировал построить лабораторию и научный городок. По его заказу архитектором В. Гроу был разработан проект радиостанции -- 47-метровой деревянной каркасной башни с медным шаром наверху. Сооружение подобной конструкции из дерева порождало множество сложностей: из-за массивного шара центр тяжести здания сместился вверх, лишая конструкцию устойчивости. С трудом удалось найти строительную компанию, взявшуюся за реализацию проекта. Строительство башни завершилось в 1902 году. Тесла поселился в небольшом коттедже неподалёку.

Изготовление необходимого оборудования затянулось, поскольку финансировавший его промышленник Джон Пирпонт Морган разорвал контракт после того, как узнал, что вместо практических целей по развитию электрического освещения Тесла планирует заниматься исследованиями беспроводной передачи электричества. Узнав о прекращении Морганом финансирования проектов изобретателя, другие промышленники также не захотели иметь с ним дела. Тесла вынужден был прекратить строительство, закрыть лабораторию и распустить штат сотрудников. Расплачиваясь с кредиторами, Тесла вынужден был продать земельный участок. Башня оказалась заброшенной и простояла до 1917 года, когда федеральные власти заподозрили, что немецкие шпионы используют её в своих целях. Недостроенный проект Теслы взорвали.

В 1917 году Тесла предложил принцип действия устройства для радиообнаружения подводных лодок. Он также выдвигал теорию об энергетическом поле Земли, которое называл «эфиром».

4.2 Радио

Тесла одним из первых запатентовал способ надёжного получения токов, которые могут быть использованы в радиосвязи. Патент U.S. Patent 447920 (англ.), выданный в США 10 марта 1891 года, описывал «Метод управления дуговыми лампами» («Method of Operating Arc-Lamps»), в котором генератор переменного тока производил высокочастотные (по меркам того времени) колебания тока порядка 10 000 Гц. Запатентованной инновацией стал метод подавления звука, производимого дуговой лампой под воздействием переменного или пульсирующего тока, для чего Тесла придумал использовать частоты, находящиеся за рамками восприятия человеческого слуха. По современной классификации генератор переменного тока работал в интервале очень низких радиочастот.

В 1891 году на публичной лекции Тесла описал и продемонстрировал принципы радиосвязи. В 1893 году вплотную занялся вопросами беспроволочной связи и изобрёл мачтовую антенну.

4.3 Трансформатор Тесла

Трансформатор Тесла - это устройство, производящее высокое напряжение при высокой частоте. Катушка Тесла используется сегодня в радио и телевидении (строчечник - миниатюрная катушка Тесла).

В самой простой схеме такой трансформатор состоит из двух катушек при потере индуктивной связи. Первичная обмотка изготовлена из нескольких витков толстого провода. Вторичная - около 830 витков тонкого провода. Между обмотками нет ферромагнитного ядра и взаимоиндукция между двумя катушками маленькая. Трансформатор имеет высокую производительность благодаря резонансу, который достигается из-за разряда в искровом промежутке (в искре образуется огромный спектр частот, одна из которой обязательно совпадет с резонансной частотой колебательного контура). Выходное напряжение трансформатора Тесла может достигать нескольких миллионов вольт.

Первопроходческими, открывшими совершенно новую и широкую сферу применения радиоволн, явились работы Теслы по конструированию управляемых дистанционно без помощи соединительных проводов автоматических механизмов, названных их создателем самоходными автоматами (self-propelled automaton) или телеавтоматами (teleautomata). Наиболее удачной оказалась модель радиотелеуправляемого судна, которое в начале 1898 г. было опробовано на озере в окрестностях Нью-Йорка, а в сентябре демонстрировалось в бассейне на электротехнической выставке в Мэдисон-сквер-гардене. Изобретение описано в патенте № 613 809 от 8 ноября 1898 г., зарегистрированном 1 июля 1898 г. («Метод и устройство для управления механизмами движения судов и экипажей»), и ряде журнальных статей ученого, опубликованных в 1900--1915 гг.

Судно, размеры которого, к сожалению, нам не удалось установить, было полностью электрифицировано. Источником электроэнергии для привода с шунтовыми двигателями гребного винта и рулевого устройства, а также сервомотора часового механизма служила бортовая аккумуляторная батарея напряжением 60 в. К «палубе» электрохода крепились два стержня с сигнальными электролампами, которые контролировали работу двигателей. Приемная аппаратура состояла из вертикальной антенны, заземленной через корпус судна, и связанной с ней комбинацией когереров, которые избирательно реагировали на четыре диапазона радиоволн и через электромагнитные реле подавали импульсы на исполнительные механизмы лодки. Установленный на берегу пункт управления представлял собой передатчик-осциллятор с антенной в комплекте с четырехпостовым командоконтроллером; посредством его переключения изменялась частота излучателя, в соответствии с которой судно выполняло заданные эволюции. У нас нет точных данных о дальности уверенного приема команд. Лично для Теслы это не имело принципиального значения; для демонстрационных опытов было достаточно и сотни метров. Согласно некоторым источникам, для моделей, испытанных на море, дальность действия достигала 40 км. Но мы склонны думать, что эта цифра относится не к тесловским прототипам телеавтоматов, а к яхтам водоизмещением 8-12 т, приспособленным к радиоуправлению последователями Теслы в 1910-1912 гг. Сам факт изобретения беспроводного управления самоходными автоматами был настолько необычным, что сотрудники вашингтонского Патентного бюро усомнились в правдоподобности такой техники. Патент был выдан Тесле лишь после того, как главный эксперт этого учреждения выехал в Нью-Йорк и воочию убедился в том, что Тесла никого не собирался мистифицировать и имел все основания заключить патентное описание словами: «Разработанное мною изобретение окажется полезным во многих отношениях. Оно может быть использовано для некоторых видов судов или других транспортных средств, в частности для спасательных, посыльных и лоцманских судов или для доставки писем, посылок, продуктов питания, всякого рода оборудования и материалов, а также для установления коммуникаций с недоступными территориями с целью их изучения и освоения, и для целого ряда других научных, технических и коммерческих нужд. Однако наиболее эффективным мое изобретение может стать применительно к военному делу и вооружениям...» Впоследствии Тесла писал, что когда его судно «впервые было показано..., то вызвало такую сенсацию, как ни одно из моих других изобретений». Сенсация эта имела особый оттенок: в апреле 1898 г. началась испано-американская война -- первая империалистическая война за передел колоний -- и фабриканты оружия не прочь были использовать новшество для радиоуправления торпедами.

Тесла выдвинул принцип излучателя, представляющего собой по современной терминологии вертикальный несимметричный вибратор. Это простое устройство, явившееся прототипом обширного семейства радиоантенн, состояло из поднятого вверх изолированного провода с емкостью, нижний конец которого был присоединен к одному из выходных зажимов осциллятора, второй зажим которого заземлялся, например, через водопроводные трубы. Антенна, которой Тесла искусно пользовался в последующие годы, не была им запатентована. Однако подавляющее большинство специалистов и историков радиосвязи не только не отрицают его авторства в создании цепи антенна -- земля, но признают значимость этого новшества как неотъемлемого и существенного элемента любой радиоустановки.

Вообще, человек верит в легенды. И всегда хочется приписать какие-то достижения кому-то известному человеку. К сожалению ли, или к счастью ли, таким человеком в начале 20 века стал Никола Тесла. Почему? Больше половины экспериментов, которые Тесла успешно проводил более ста лет назад, не могут повторить сегодня. Многие до сих пор считают, что даже при нынешней компьютеризации и развитии технологий повторить то, что делал Тесла - невозможно. Просто потому, что он этого не делал.

Что ж, история умалчивает многие факты. Тесла гений - безусловно. Сто лет назад он знал, как создать огромную сеть, если судить по нынешним стандартам, класса 4G с международным роумингом. Миф?

5. Обзор существующих программных продуктов

В западных аналогах в модулях коммерческой информации отсутствует контроль оплаты вышедших в эфир аудио роликов. Что в конечном итоге может привести к неверно принятым управленческим решениям. Наряду с этим существует достаточное количество отличий, вызванных в большей степени менталитетом коммерческих вещателей.

5.1 Краткое описание продукта DigitonUltra

DigitonUltra - это удачное сочетание последних информационных технологий, самого большого в России опыта разработки систем автоматизации эфира и последних «капризов» коммерческих FM-вещателей. При тестировании и доводке системы компания пригласила к совместной работе всех желающих специалистов с радиостанции различных форматов. Эксперимент удался - многие из откликнувшихся внесли серьезный вклад в развитие продукта. Таким образом, Ultra - коллективный продукт разработчиков и вещателей.

5.2 Автоматический режим

В современном радиовещании этот режим работы является основным. В этом режиме осуществляется полностью автоматическое проигрывание всего расписания. Автоматический режим не запрещает постоянно вмешиваться в расписание и оперативно корректировать его. Микширование файлов любых форматов происходит в соответствии с разметкой. «Привязанные» к заданному времени объекты автоматически запускаются в указанные интервалы времени с плавным кросс-фейдом. Рекламные блоки вне зависимости от вмешательств в расписание будут выходить в назначенное время.

5.3 Полуавтоматический режим

Полуавтоматический режим позволяет запускать и микшировать элементы расписания ведущему вручную, при этом временные объекты (например, рекламные блоки) независимо от оператора будут запускаться в назначенное время. Такой режим является компромиссом и позволяет застраховаться от возможных ошибок, при которых важную информацию DJ пропускает или не выдает в назначенное время.

5.4 Ручной режим

В этом режиме запуск и сведение всех объектов расписания осуществляется вручную и, как правило, с микшерного пульта, подключенного через GPIO к COM-порту компьютера.

5.5 Режим ретрансляции

В этом режиме осуществляется ретрансляция и врезка региональных блоков (реклама, новости) в программу сетевого партнера. Врезка может осуществляться оператором вручную или автоматически по времени, по опознаванию открывающего или закрывающего джинглов или DTFM кода. Аварийный детектор следит за качеством и уровнем сигнала и автоматически запускает резервный плей-лист и переводит систему в режим ретрансляции при восстановлении параметров сигнала.

5.6 Модуль «Расписание»

Данный модуль предназначен для отображения расписания и редактирования его. Расписание отображается в виде списка, в котором присутствует информация об элементах расписания: блоках и их содержимом. Графически отображается порядок следования музыкального материала (музыкальные композиции, джинглы, рекламные и новостные блоки, рубрики). Есть возможность изменить порядок следования музыкального материала. Любой элемент расписания можно прослушать через устройство технологической подслушки. Есть возможность контроля при переходе с одного элемента музыкального материала на другой. В модуль можно загружать расписание на любую дату и редактировать его.

В соответствии с требованиями СанПиН 2.2.4.548 - 96[6]и СанПиН 2.2.2.1340 - 03[7] работа оператора ПЭВМ относится к категории - 1а, производимые сидя и не требующие физического напряжения, при которых расход энергии составляет до 120 ккал/ч.

В производственных помещениях, в которых работа на ПЭВМ является основной, обеспечиваются оптимальные параметры микроклимата (Таб. 1).

Таблица 1 - Оптимальные параметры микроклимата

Период года	Категория работ	Т.С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	легкая 1а	22-24	40-60	0,1
Теплый	легкая 1а	23-25	40-60	0,1

Таблица 2 - Существующие параметры микроклимата

Период года	Категория работ	Т.С	Относительная влажность, %	Скорость движения воздуха, м/с
Холодный	легкая 1а	23-24	42-55	0,1
Теплый	легкая 1а	23-25	43-57	0,1

Помещение оборудовано кондиционером, который обеспечивает оптимальные условия работы. Помещение также оборудовано приточно-вытяжной вентиляцией.

Поражение электрическим током может привести к следующим травмам: общим повреждениям (электрические удары), местным повреждениям (электрические ожоги, электрические знаки на коже, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия).

До 80% всех случаев поражения электрическим током со смертельным исходом приходится на электроустановки напряжением до 1000 В (в первую очередь работающих под напряжением 220-380 В), к которым относятся и вся электронно-вычислительная техника.

Рабочее место трафик-менеджера располагается в помещении, где используется электрическая сеть с изолированной нейтралью.

В электроустановках с изолированной нейтралью при замыкании токоведущих частей на корпусе ток замыкания проходит через сопротивления изоляции неповрежденных фаз. При этом на элементах поврежденных электроустановок возникает напряжение, пропорциональное току замыкания и сопротивления растекания его в земле. Уменьшая сопротивление растеканию тока, добиваются снижения напряжения на корпусах электроустановок.

Сопротивление заземляющего устройства является основным показателем, характеризующим пригодность его в качестве защитного устройства. Сопротивление не превышает 4 Ом. (ГОСТ 12.1.030-81). Сопротивление изоляции токоведущих проводов не менее 0.5 МОм, что соответствует требованиям ПУЭ.

Расчет напряжения прикосновения при коротком замыкании на корпус:

, (1)

, (2)

где:

Uч - напряжение, приложенное к человеку,

U - напряжение, приложенное к корпусу электроустановки,

Rз - сопротивление заземления,

Rизол - сопротивление изоляции,

Rч - сопротивление человека,

Iч - ток, проходящий через человека.

Самое высокое напряжение в персональном компьютере с ЭЛТ дисплеем находится в пределах 400В (в импульсном сетевом блоке питания). Тогда при Rз = 4 Ом, Rизол = 0.5 МОм, Rч = 1 кОм, получим:

мВ,

мкА.

Такие уровни напряжения и тока являются безопасными для человека.

6. Организация работы радиостанции

6.1 Радиостанция

Радиостанция - это аппаратный комплекс, предназначенный для осуществления различных типов радиовещания. Под словом "радиостанция" понимают также коллектив технических и творческих работников, осуществляющих вещание на таком комплексе. Коллектив радиостанции, в зависимости от ее организации и уровня сложности решаемых ей задач, может насчитывать от одного (автоматизированные коммерческие станции локального уровня) до нескольких сотен человек. Состав и функции отдельных членов коллектива заметно различаются при разных типах организации вещания.

6.2 Типы организации вещания

Типы организации вещания радиостанции условно можно разделить на традиционные и современные. Традиционные типы организации вещания в нашей стране свойственны главным образом государственным радиостанциям, а также негосударственным, работающим на арендуемой у государства материальной базе ("радиодома"). Современные типы осваивают главным образом негосударственные станции.

6.3 Традиционные типы организации вещания

Традиционные типы организации вещания характеризуются раздельным расположением вещательной аппаратной и вещательной студии. При таком расположении ведущий (диктор, автор и т.п.), а также гости эфира и пр. находятся в звукоизолированном помещении (вещательная студия), где размещаются микрофоны. Вещательная аппаратная, как правило, отделена от вещательной студии многослойным звукоизолирующим стеклом, за которым находится микшерный (режиссерский) пульт, а также источники звуковых сигналов - аналоговые и цифровые магнитофоны, CD-плейеры, устройства воспроизведения служебных сигналов (джингловоды, компьютерные звуковоспроизводящие системы) и устройства записи. При такой организации вещания формирование вещательного сигнала радиостанции за микшерным пультом осуществляет звукорежиссер; во многих случаях в аппаратной присутствует еще один работник - звукооператор, осуществляющий обслуживание источников звуковых сигналов и устройств записи (установка, перемотка и замена бобин магнитной ленты, кассет, дисков и т.п.). Наконец, техническое обслуживание аппаратуры (коммутация, профилактика, ремонт, тестирование) осуществляет инженер эфира. Связь между ведущим в студии и техперсоналом в аппаратной осуществляется посредством специальных систем внутренней связи (интерком). Такая организация вещания, кроме всего прочего, требует сценария прямого эфира, которому подчиняются и ведущий, и звукорежиссер; возможность импровизационного построения эфира при таком типе организации вещания весьма невелика.

6.4 Современные типы организации вещания

Современные типы организации вещания характеризуются совмещением студии и аппаратной вещания в одном помещении. Таким образом осуществляется возможность совмещения в одном лице функций ведущего эфира, звукорежиссера, а зачастую и звукооператора и даже инженера. Находясь за микшерным пультом, ведущий имеет возможность в процессе ведения эфира корректировать с пульта вещательный сигнал радиостанции, вводить звуковой сигнал с различных источников (цифровых и аналоговых магнитофонов, CD-плейеров и проигрывателей виниловых дисков, устройств воспроизведения служебных сигналов), а также производить замену звуковых носителей (ленты, кассеты, диски и т.п.) и даже выполнять инженерные функции (коммутация, регулировка аппаратуры и т.п.). Впрочем, такое совмещение требует достаточно высокой квалификации. На многих радиостанциях используется гибридная организация - аппаратная совмещена со студией, однако, кроме ведущего, в студии находится и режиссер-оператор, берущий на себя весь процесс формирования вещательного сигнала - от работы со звуковыми носителями до микширования сигнала на пульте. Что касается небольших шумов, возникающих при работе различных устройств в том же помещении, что и микрофон, то они либо оказываются пренебрежимо малыми, либо подавляются при помощи специальных устройств (шумовые пороговые фильтры - noise gate). При современных типах организации вещания резко возрастает роль автоматизации. На протяжении последних 10-12 лет в зарубежном радиовещании непрерывно шел процесс автоматизации вещания, который с некоторым опозданием добрался и до российского радиовещания. С 1995 г. и в России работают полностью автоматизированные радиостанции, программируемые и обслуживаемые одним-двумя работниками (такие станции сотнями работают, например, в США на локальном уровне). Две из подобных станций учреждены американской компанией Story First Communications (соучредителем, кстати, сети "Радио Максимум") - Music Radio в Перми (с 07.06.1995) и Омске (с августа 1997; станция с таким же названием, учредителем и принципом работы есть и в ближнем зарубежье - в Киеве. В 1995 г. открылась автоматическая станция "Студия-М" во Владимире, 18.06.1998 - "Свежий Ветер" в Тольятти. На такой радиостанции основа аппаратного комплекса - компьютер, по составленной руководителем станции программе микширующий сигнал, вводящий в него звуковые фрагменты (песни, реклама) (с управляемых им же источников или непосредственно со своего жесткого диска) в заданной последовательности, чередуя их со служебными сигналами (заставками, джинглами); возможно даже подключение в определенные моменты (например, в начале каждого часа) выпусков новостей, приходящих по спутниковому каналу из какой-либо национальной информационной сети, и т.п. Тем не менее число полностью автоматизированных станций растет медленно. Это связано и с достаточно высокой стоимостью такого аппаратного комплекса, и с ненасыщенностью рынка радиовещания, потребности которого пока удовлетворяются при помощи более традиционной организации вещания.

Дополнение А к пунктам 1 и 2: программирование и импровизация. Среди радиостанций современного типа организации вещания выделяются программируемые станции, наиболее близко подошедшие к принципам организации вещания зарубежного коммерческого вещания. Для ведущего такой радиостанции работа заключается в комментировании песен, список которых он получает в начале своей смены; музыкальную программу составляет при этом не ведущий, а музыкальный редактор (см. ниже). Принцип сплошного предварительного программирования эфира позволяет весьма точно соблюдать избранный формат вещания, что важно с коммерческой точки зрения (согласно зарубежным теориям радиовещания, считается, что именно точное следование формату позволяет стабильно удерживать аудиторию, которую привлекает именно этот формат); однако это ведет и к отрицательным последствиям - отсутствие импровизационного элемента отпугивает достаточно весомую часть аудитории. Многие станции, даже коммерческие, стараются вводить и удерживать импровизационные элементы в вещании.