Организация радиовещания

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА И СВЯЗИ УКРАИНЫ

ОНАС ИМ. А.С. ПОПОВА

КАФЕДРА ТЕХНИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ И СИСТЕМ РАДИОСВЯЗИ

Комплексное задание

по дисциплине: "Техника и технология отрасли связи"

на тему: "Организация радиовещания"

Выполнил:

студент гр. ЭП - 3.2.02

Запорожец Денис

Проверил:

Денисов В.И.

Одесса 2005

Содержание

1. Формирование вещательных программ

2. Электрический канал звукового вещания

3. Центр формирования программ

4. Тракт формирования программ

5. Тракт первичного распределения программ

6. Радиовещательные сети

6.1 Общие сведения о радиовещании на ДВ и СВ

6.2 Синхронное радиовещание в ДВ и СВ диапазонах

7. Особенности радиовещания на коротких волнах

8. Стереофония

8.1. Стереофоническое радиовещание

9. Проводное вещание

Список литературы

1. ФОРМИРОВАНИЕ ВЕЩАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ

Вещанием называют передачу различного рода сообщений (зрительных и звуковых или только звуковых) широким слоям населения с помощью средств электрической связи. Вещание подразделяется на звуковое (радиовещание и проводное) и телевизионное. Под вещательной передачей понимают отдельное законченное в тематическом отношении сообщение. Программа -- совокупность передач.

Рис.1 Структурная схема (а - система вещания; б - схема электрического канала звукового вещания)

Структурная схема системы вещания показана на рис.1,а. Подготовкой, формированием и выпуском готовых вещательных программ занимаются Государственный комитет Совета Министров СССР по телевидению и радиовещанию (Гостелерадио СССР) и его органы на местах -- гостелерадиокомитеты союзных республик и республиканские, краевые, областные и окружные телерадиокомитеты, отвечающие как за содержание программ телевидения и радиовещания, так и за их техническое качество. Готовят программы редакции Р, специализированные по типу передач и объединенные в гласные редакции: информации, пропаганды, литературно-драматического вещания, музыкального вещания для молодежи, детей и юношества и др. Главная редакция программ вещания осуществляет организацию и планирование программ вещания: от составления недельных программ до их выпуска. Отдел выпуска 0В организует передачу программ слушателям. Наблюдение за техническим качеством передач и их содержанием возложено на отдел контроля ОК. Система вещания СВ включает комплекс технических средств КТС, обеспечивающий получение программ слушателем.

Передачи ведутся в реальном отсчете времени (прямые передачи) и в магнитной записи. В связи с общей тенденцией к автоматизации выпуска вещательных передач стремятся сократить прямые передачи, объем которых в настоящее время относительно невелик. Это преимущественно передачи дикторского текста, трансляции из театров, стадионов и т. п. В настоящее время объем передач в магнитной записи составляет более 90% всех передач звукового вещания.

В зависимости от назначения различают передачи для населения Советского Союза (внутрисоюзное вещание) и передачи для населения других стран (иновещание). Внутрисоюзное вещание составляют передачи центрального вещания, создаваемые Гостелерадио СССР в Москве; передачи республиканского вещания -- по программам, создаваемым гостелерадиокомитетами союзных республик; передачи краевого, областного, окружного вещания по программам, составляемым соответствующими гостелерадиокомитетами. Центральное общесоюзное вещание в настоящее время проводится по восьми программам при использовании всех диапазонов радиоволн - длинных, средних, коротких и метровых. Так как территория СССР включает 11 временных поясов, передачи центральных программ ведутся со сдвигом во времени. Четыре первые программы -- это основные общесоюзные общественно-политические и художественные программы. Среднесуточный объем каждой из них составляет 20 ч.

I программа предназначена для слушателей Европейской части СССР, Кавказа Урала, республик Средней Азии и Казахской ССР, территории которых включают часовые пояса 0, +1. +2 (по отношению к Москве). IЗС программа -- для слушателей Западной Сибири, республик Средней Азии кроме Туркменской ССР и Казахской ССР, территории которых включают часовые пояса 4-3, +4. IВС программа -- для слушателей Восточной Сибири (часовые пояса +5, +6). IДВ программа -- для слушателей Дальнего Востока (часовые пояса +7...+11).

II программа ("Маяк") -- информационно-музыкальная. Отличительная особенность этой программы -- краткость и динамичность. Она ведется круглосуточно.

III программа -- литературно-музыкального и образовательно-познавательного характера. Она передается в основном для населения Европейской части СССР и Урала. Среднесуточный объем вещания по этой программе составляет 16 ч.

IV программа -- музыкальная, передается только в диапазоне метровых волн и предназначена для жителей Москвы и прилегающей территории в радиусе 130--150 км от Москвы. По IV программе с 1974 г. ведутся передачи стереофонической музыки.

V программа -- информационная и общественно-политическая. Она ведется круглосуточно и предназначена для советских моряков, советских граждан, находящихся за рубежом, и иностранных слушателей, владеющих русским языком.

Каждая из союзных республик имеет по две-три собственные республиканские программы вещания. Республиканское вещание ведется по 10--18 ч в сутки, объем областного вещания 1,5--2 ч.

Среднесуточный объем центрального радиовещания составляет 160 ч. При этом, согласно среднестатистическим данным, передачи общественно-политического характера составляют 36,5%, передачи художественного вещания (музыкальные, эстрадные, литературно-драматические и т. п.) -- 62% передачи о спорте и объявления -- 1,5%.

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАНАЛ ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ

Электрический канал звукового вещания и передачи звуковых сигналов телелевидения представляют собой совокупность технических средств, при помощи которых электрические сигналы звукового вещания передаются с выхода микрофона до антенны передатчика или абонентской розетки тракта проводного вещания. Электрический канал звукового вещания состоит из тракта формирования программ ТФП, тракта первичного распределения программ ТПРП и тракта вторичного распределения программ ТВРП. Технические средства, обеспечивающие формирование программ, объединяют в комплексы, называемые радиодомами. Тракт формирования программ -- это часть электрического канала звукового вещания, которая начинается на выходе микрофона и заканчивается выходом центральной аппаратной (ЛЦ) радиодома или телецентра. Тракт первичного распределения программ начинается на выходе АЦ и заканчивается выходом соединительной линии СЛ от коммутационно-распределительной аппаратной КРА или междугородного канала звукового вещания МК.ЗВ. Окончательное распределение программ, доведение их до слушателей осуществляются с помощью сетей радиовещательных станций (РВС) и проводного вещания. Тракт вторичного распределения программ представляет собой часть электрического канала звукового вещания и начинается на выходе СЛ, идущих от КРА, АЦ или МКЗВ, по которым программа поступает на вход передатчика или ЦСПВ, и заканчивается входом антенны передатчика или абонентской розеткой.

Технические средства системы вещания, размещенные в радиодомах, эксплуатируются органами Гостелерадио. Остальная часть системы находится в ведении Министерства связи СССР.

Сформированный в центре формирования программ вещательный сигнал с выхода ЛЦ радиодома РД подается на вход КРА, которая осуществляет распределение программ на входы местных трактов вторичного распределения программ (РВС, ЦСПВ), и первичного распределения программ Входным звеном МКЗВ является оконечная междугородная вещательная аппаратная ОМВА, размещенная в междугородной телефонной станции (в крупном центре вещания -- центральная междугородная вещательная аппаратная ЦМВА). Сигнал, пройдя по МКЗВ, подается на местную КРА, которая обеспечивает подачу программ в тракты вторичного распределения программ (РВС, ЦСПВ, РТУ).

3. ЦЕНТР ФОРМИРОВАНИЯ ПРОГРАММ

Технические средства РД предназначены для формирования программ звукового вещания. Структурная схема крупного центра вещания показана на рис.2. Одним из начальных звеньев тракта формирования программ является студия, которая вместе со студийными аппаратными образует аппаратно-студийный блок АСБ. В составе каждого ЛСД находится аппаратная записи АЗ, которая позволяет широко пользоваться пробными репетиционными записями. После репетиции программы, намеченные к передаче, записывают на магнитную ленту и передают в аппаратно-программный блок АПБ. В аппаратную трансляций вещательного центра АТ поступают сигналы от внешних источников программ: стационарных трансляционных пунктов СТП, установленных в театрах, концертных залах, стадионах и т. п.; передвижных трансляционных (радио- или телевизионных) станций ПТС. В аппаратную междугородных трансляций АМТ поступают сигналы от оконечной междугородной вещательной аппаратной ОМВА.

Важнейшим элементом новой технологической схемы вещания является АПБ. АПБ имеют оборудование, во многом схожее с оборудованием АСБ, но имеют большие коммутационные возможности. Все программы, сформированные в АПБ, поступают в АЦ, которая является основным коммутационно -распределительным узлом центра вещания. В АЦ сходятся все сигналы вещания сформированных программ для распределения их по потребителям (радиовещательные станции, ОМВА и т. д.). АЦ имеет прямую связь с аппаратными записи для подачи программ, полученных из внешних источников и подлежащих консервации.



Рис.2 Структурная схема крупного центра вещания

Современное звуковое и телевизионное вещание невозможно без широкого использования технических средств записи. Консервация программ обеспечивает накопление фондовых программ для собственных нужд центра вещания, для обмена с другими центрами. Фондовые записи производятся в аппаратных записи, оборудованных полным комплексом соответствующей аппаратуры.

В зависимости от числа одновременно передаваемых программ и количества часов собственного вещания в сутки центры вещания делятся на классы. Радиодома I--III классов обеспечивают до пяти одновременно передаваемых программ радиовещания, в том числе одну программу собственного вещания. Продолжительность этой программы у радиодома I класса составляет 2,5--5 ч, у радиодомов II класса -- 2--3,5 ч, у радио-дома III класса -- до 2 ч в сутки. На рис.3 изображена структурная схема радиодомов I--III классов.

Рассмотрим состав студий и аппаратных радиодома II класса. В комплекс входят четыре аппаратно-студийных блока:

1) блок вещания (АЗ, речевая студия РС, аппаратная вещания АВ);

2) блок речевой студии (РС, АЗ);

3) блок музыкальной студии (музыкальная студия МС, АВ, АЗ, комната прослушивания КП);

4) блок камерной студии (камерная студия (КС, АВ, АЗ). Кроме этого, в радиодомах, где предполагается осуществлять воспроизведение записи для радиовещания в диапазоне метровых волн, оборудуется 5-й блок вещания, состоящий из студии РС и аппаратной АВ.

В студии устанавливают микрофоны, пульт диктора, а в аппаратной вещания -- пульт звукорежиссера. Аппаратную звукозаписи комплектуют профессиональными магнитофонами. Во всех основных помещениях АС устанавливают контрольные акустические агрегаты. Вещательные программы записывают на магнитную ленту в АЗ. В дальнейшем монтаж частей записанных программ ведется в монтажных аппаратных. Когда кроме монтажа требуется замешивание дополнительных сигналов (музыки, разного рода натуральных шумов), магнитная лента с записью направляется в аппаратную перезаписи и сложного монтажа. Центральная аппаратная совмещает функции АПБ и АЦ крупного центра вещания.

На начало 1979 г. в системе Гостелерадио действовало 169 радиодомов, имеющих в своем составе необходимые аппаратно-студийные комплексы.

Из этого числа в РСФСР находятся 86 радиодомов, обладающих 240 студиями, а остальные союзные республики имеют 83 радиодома и 255 студий. Наиболее крупный центр радиовещания находится в Москве и имеет 61 студию. В радиодомах для магнитной звукозаписи и воспроизведения используется около 6900 стационарных и 5000 репортажных магнитофонов.



Рис.3 Структурная схема радиодомов(а - 1 класса; б - 2 класса; в - 3 класса)

4. ТРАКТ ФОРМИРОВАНИЯ ПРОГРАММ

Схема предусматривает поступление вещательных сигналов двух уровней: низкого НУ и высокого ВУ на входы студийной аппаратной СА и трансляционной аппаратной ТА. С низким уровнем сигналы поступают из радиовещательной студии (РС). Сигналы высокого уровня поступают из АЗ, трансляционных пунктов, О.МВЛ и т. д. Номинальное значение максимального уровня сигнала на выходе тракта 15 дБ.

Радиовещательная студия является головным звеном канала звукового вещания, определяющим качество передачи. Поэтому показатели качества студийного тракта должны соответствовать высшему классу. Для аппаратуры речевых трактов допустимы показатели I класса.

Аппаратура студийного тракта предназначена для усиления и обработки вещательных сигналов и смешения сигналов разных источников. Структурная схема студийного звукового тракта показана на рис. 19. Микрофоны Мк с помощью кабелей подключаются ко входам микрофонных усилителей МУ, которые повышают уровень до значения, удобного при последующей обработке сигнала. После МУ включены индивидуальные регуляторы ИР, позволяющие установить требуемый уровень вещательного сигнала. Смешивание сигналов от источников происходит на смесителе СМ после индивидуальных регуляторов. Промежуточный усилитель ПУ усиливает уровень суммарного сигнала после СМ. К СМ через согласующие устройства СУ подключаются соединительные линии от других источников вещательного сигнала (от магнитофонов, трансляционных пунктов, различных устройств обработки сигнала и др.). Суммарный сигнал проходит через общий (главный) регулятор уровня ОР и поступает на вход линейного усилителя ЛУ. Линейный усилитель поднимает уровень сигнала до значения, определяемого потребителями (АЗ, АЦ и т. п.).

В качестве СЛ, подключаемых к выходу тракта, используют специальные экранированные кабели либо обычные линии городской телефонной сети. При этом на выходе тракта уровень сигнала не должен превышать 15 дБ (4,4 В). К выходу ЛУ подключены индикатор уровня ИУ и контрольный акустический агрегат КА.

Современный пульт студийной аппаратной содержит большое количество устройств управления, поэтому в них применяется блочный принцип построения схемы студийного тракта. Каждый источник сигнала, каждая группа источников, каждый выход закрепляются за кассетами. Примером современного звукорежиссерского пульта является пульт, разработанный для АСБ общесоюзного телевизионного центра. Несмотря на то, что он проектировался с учетом специфики телевизионного вещания, пульт с успехом можно использовать при всех видах звукорежиссерской работы в радиовещательных студиях.

Пульт имеет 24 входа. Все входы универсальны, к каждому входу можно подключить сигнал как низкого уровня (от микрофона), так и высокого (до 11 В). Имеется возможность коммутации любого источника сигнала на любой из входов.

Основной тракт вещательного сигнала от входа микрофонного усилителя до выхода линейного состоит из унифицированных элементов кассеты индивидуальных регуляторов КС-1 (кассеты источников сигналов), кассеты группового регулятора КС-2 (кассеты групп источников сигналов), кассеты главного регулятора КС-3 (выход), линейного разделительного усилителя УЛР-2. Сигналы от источников программ поступают на входы кассеты КС-1, состоящей из входного делителя, микрофонного усилителя УМ-21, промежуточного усилителя У-16, частотного корректора КИ-1, регулятора индивидуального уровня РУ-23, разделительного усилителя У-16. Частотный корректор КИ-1 включен до индивидуального регулятора уровня. Это позволяет подобрать на слух необходимую степень коррекции частотной характеристики тракта при закрытом регуляторе, а затем вводить источник сигнала.



Рис.4 Структурная схема студийного звукового тракта

Сигналы с выходов кассет КС-1 можно разделить на шесть групп путем свободной коммутации каждой из кассет на любую из шести шин либо на все сразу. Смешивание сигналов выполняется на резисторной схеме смесителя (СМ1 и СМ2). Каждая из шести шин подключается к кассете групповых регуляторов КС-2, состоящих из группового регулятора ГрР и усилителя У-16. Усилитель в кассете служит для компенсации затухания, вносимого схемой смесителя. В каждую из шести шин можно подключить различные устройства обработки сигналов: ревербераторы частотные корректоры, компрессоры. Сгруппированные на шинах и обработанные в устройствах спецэффектов сигналы коммутируются на входы любой из четырех кассет КС-3. Каждая из кассет состоит из главного регулятора ГР и компенсирующего затухание усилителя У-16. Затем сигналы направляются к линейным разделительным усилителям УЛР-2 и далее на выходные шины. Поступающие в АЦ сигналы коммутируются на входы программных аппаратных, АЗ и т. д.

Описанный пульт звукорежиссера обладает широкими технологическими возможностями. Наличие в тракте трех регуляторов (индивидуального, группового, главного) при записи программы с участием больших коллективов позволяет индивидуальными регуляторами устанавливать требуемое соотношение звучаний внутри каждой исполнительской группы, групповыми регуляторами -- оптимальное соотношение между отдельными группами (между хором и солистом; между оркестром, хором и солистом и т. д.). При использовании нескольких сценических площадок можно вводить их по ходу передачи с помощью групповых регуляторов. Наличие четырех выходов позволяет использовать пульт для четырехканальной магнитной записи.

Диаграмма уровней по напряжению тракта формирования звуковых программ показана на рис. 21. График построен для низкого входного уровня 82 дБ, что соответствует звуковому давлению перед микрофоном 0,1 Па минимальной чувствительности 630 мкВ/Па.

В настоящее время в СССР эксплуатируется студийная аппаратура, выпускаемая Венгерской Народной Республикой и Чехословацкой Социалистической Республикой. С помощью комплектов ФИТ (ВНР) можно вести студийные передачи, осуществлять записи и монтаж программ, коммутировать и распределять программы по потребителям. Пульты РКС-01, РКС-02, РКС-06, РКС-08, РКС-11 и другие предназначены для обработки сигнала при ведении передачи из вещательной студии и подачи сигнала на магнитофон для записи. Пульт РКС-01 имеет восемь универсальных входов для сигналов низкого (микрофонного) и высокого уровней и четыре выхода.

Предназначен для ведения передач из малой музыкальной студии. В пульте РКС-02 - 6 универсальных входов и два выхода. Пульт предназначен для аппаратной записи речевой студии. Пульт аппаратной средней концертной студии РКС-08 имеет девять универсальных входов для моно- и три входа для стереофонических сигналов. Позволяет вести передачи и запись моно- и три входа для стереофонических программ. Имеет два выхода стереофонических сигнала, позволяющих с помощью сумматора и линейного усилителя организовать два выхода моносигнала.

Пульт центральной аппаратной РКС-01 позволяет осуществлять коммутацию, распределение и контроль внешних программ. Пульт имеет шесть входов для подключения внешних источников программ, четыре -- для подключения источников внутренних программ, все входы высокого уровня. Кроме этого, в пульте имеется аппаратура (вещательный блок), позволяющая использовать АЦ в качестве студийной аппаратной и вести передачи как с микрофонов, так и с магнитофонов. Тем же целям, что и пульт РКС-01 (за исключением возможности использования в качестве студийного пульта) служит пульт РКС-02. Пульт рассчитай на подключение восьми внешних и четырех внутренних источников программ. Все входы -- высокого уровня. Чехословацкая фирма "Тесла" выпускает пульты звукорежиссера, предназначенные только для обработки монофонического сигнала (ЕСР), и универсальные для моно и стереосигналов (ЕСС). Пульт ЕСС-084 предназначен для обработки стерео- и моносигналов. Имеет четыре входа от стереофонических источников сигнала (или восемь входов моносигнала) и два выхода (четыре для моносигнала). Пульт может обеспечить работу по любой из стереофонических систем: AB, ХУ, MS. Для контроля стерео- и моносигналов к пульту приданы высококачественные акустические системы. Пульт оснащен сигнальным приспособлением для совместной работы с двумя студиями.

Пульт ЕСР/С 122 предназначен для крупных музыкальных студии. Он позволяет вести передачу и запись стереофонических и монофонических программ. Имеет шесть входов для стереосигналов (или 12 входов для моносигналов) и один выход (два для моносигнала). Для осуществления магнитной записи гнезда всех выходов удвоены. Аппаратура пульта позволяет обеспечить работу по любой из стереофонической системы (AB; XY, MS). Пульт предназначен для работы из одной студии.

Пульт ЕСР/С 186 предназначен для крупных музыкальных студий и поставляется в двух вариантах для моно (ЕСР) и стереофонического вещания (ЕСС). Аппаратура может быть использована в монтажной аппаратной. Аппаратура ЕСС позволяет вести стереофонические и монофонические передачи.

5. ТРАКТ ПЕРВИЧНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОГРАММ

Часть электрического канала звукового вещания, предназначенную для передачи вещательного сигнала на радиовещательные станции и в системы проводного вещания, называют трактом первичного распределения программ. Соединительные линия между аппаратными, а также соединительные линии к передающим радиостанциям и центральным станциям проводного вещания должны соответствовать высшему классу качества.

Предельная длина низкочастотной соединительной линии ограничивается ее максимальным затуханием. При больших расстояниях используются промежуточные усилители. Соединительные линии также образуют в системах высокочастотного телефонирования кабельных и радиорелейных линий связи.

КРА осуществляет связь центральной аппаратной радиодома с потребителями программ. Через КРА получают программы вешания радиопередатчики союзного, республиканского, межобластного, областного и городского вещания, а также центральные станции городских радиотрансляционных сетей и оконечные междугородные вещательные аппаратные (ОМВА). ОМВА организуются при междугородных телефонных станциях и выполняют функции связи междугородных каналов звукового вещания (МКЗВ) с аппаратными, которые распределяют программы по потребителям (КРА), и аппаратными, где формируются программы вещания (АЦ). КРА и ОМВА организуются в Москве, в столицах союзных республик, областных образованных в кабельной -(о), радиорелейной (б), космической (в) системах связи (ОМС-- оконечная магистральная станция; ОРС --оконечная радиорелейная станция; УРС -- .узловая радиорелейная станция; ЗС -- земная станция космической системы связи; ИС--искусственный спутник Земли).



Рис.5 Структурная схема междугородних каналов вещания, и краевых центров с большим количеством радиопередающих средств

Составной частью тракта распределения программ является междугородный канал звукового вещания, образованный в кабельной, радиорелейной и космической системах связи. Структурная схема междугородного канала вещания показана на рис.5. Для подачи программ на районные радиоузлы, расположенные в зоне уверенного приема, используют МВ ЧМ радиостанции. Дальний высококачественный прием передача радиостанций с амплитудной модуляцией невозможен по ряду причин, поэтому такой прием используется лишь в аварийных случаях для резервирования основных каналов подачи программ.

Сигналы с выхода КРА поступают на междугородную телефонную станцию (МТС), при которой организуются ОМВА (рис.5). В ОМВА осуществляются коммутация, разветвление каналов, а также их контроль и резервирование. Если каналов немного, то функции ОМВА выполняют линейно-аппаратные цехи МТС. Каналы звукового вещания, (КЗВ), образованные в ОМВА, выполняют следующие функции: подачу программ центрального вещания в столицы союзных республик, в областные и краевые центры; подачу республиканской программы в областные центры данной республики; передачу вещательных программ на все радиостанции республиканского, областного или краевого центра; организацию междугородных каналов обмена программами вещания; подачу программ вещания из периферийных пунктов к центру; организацию межреспубликанского и межобластного вещания.

ОМВА соответствующих городов передают вещательные сигналы в радиодома для формирования местных программ. Для выполнения всех этих задач в ОМВА имеется специальное оборудование, например, стойка КВМ-2, заменившая стойку КВМ, выпускавшуюся до 1968 г. Стоика вещания малой ёмкости КВМ-2 обеспечивает передачу и разветвление; прием, транзит, контроль программ вещания; замену рабочих каналов резервными; служебную связь по обратным каналам во время работы; включение переговорных устройств и генератора звуковой частоты при подготовке каналов к работе. Оборудование КВМ-2 позволяет одновременно передавать каждую из четырёх программ вещания по 24 каналам и принимать три программы вещания по любому из 24 обратных каналов. Для уменьшения протяженности каналов вещания и исключения параллельного пробега одинаковых программ используют ветвящуюся структуру при радиальио-узловом построении сети вещания, которая обеспечивает разветвление и транзит в спектре звуковых и высоких частот, а также выделение программы в промежуточных пунктах.

Главные узлы сети вещания находятся в крупных административных и культурных центрах, которые соединены между собой по принципу "каждый с каждым". В зонах действия главных узлов организуются узлы второго порядка, соединенные между собой и с главными узлами. Выделение программ центрального вещания производится во всех республиканских, областных и краевых центрах. В небольших населенных пунктах программы центрального вещания не выделяются. Некоторые области и края в восточной части СССР получают программы центрального вещания с временным сдвигом. Для этого области с малым сдвигом поясного времени объединяют в зоны. Из одного областного центра, имеющего наиболее развитую сеть связи, осуществляется передача центрального вещания во все областные центры данной зоны.

Передача программ республиканского вещания в пределах республики, имеющей областное деление, производится по республиканским сетям, принципы и структура организации которых не отличаются от структуры сети центрального вещания. Радиовещательные станции, передающие центральную программу, получают ее от ближайшего республиканского, краевого или областного центра, программа на которые поступает от магистральной сети вещания.

Для передачи программ от периферийных пунктов к центру, а также для межреспубликанского или межобластного обмена вещательными программами организуются магистральные каналы. Каналы звукового вещания, образующие магистральную сеть, по качеству должны удовлетворять первому классу. Они бывают низкочастотными и высокочастотными.

Высокочастотные каналы вещания образуются в кабельных и радио-релейных линиях связи в специально отведенных полосах частот линейного спектра или путем объединения полос телефонных каналов. Каналы, образованные объединением трех высокочастотных с помощью аппаратуры АВ-2/3, каналы вещания в телефонных стволах радиорелейных систем "Восход" и "Дружба" удовлетворяют первому классу качества. Если объединяют два высокочастотных телефонных канала, используя оборудование АВ-2/3 или АВ0-2, то такие каналы вещания не удовлетворяют I классу качества по эффективно передаваемой полосе частот.

Низкочастотные каналы вещания, образованные в экранированных кабелях с пупинизацией до 10 кГц с помощью аппаратуры вещания по экранированным парам кабелей (АВЭК), удовлетворяют первому классу качества. Если низкочастотные каналы в экранированных кабелях оборудованы аппаратурой СВЭП (стойка вещания по экранированным парам кабелей), то качественные показатели таких каналов первому классу качества не удовлетворяют.

Качественные показатели магистральных каналов звукового вещания устанавливают для эталонной цепи длиной 2500 км, причём в системах высокочастотной связи предусматривается определённая структура эталонной цепи с тремя участками низкочастотного переприёма и двумя пунктами высокочастотного транзита в каждом из них. В каналах вещания, образованных объединением полос телефонных каналов, применяют специальные устройства, повышающие защищённость от шумов и от внятных переходных помех. Такими устройствами являются контуры предыскажения и восстановления, а также компандерные устройства, позволяющие сжимать динамический диапазон вещательного сигнала на выходе канала. Нормы на качественные показатели должны выполняться при совместном включении устройств частотных предыскажений и компандеров.

Областные каналы вещания должны удовлетворять второму классу качества. Они образуются с объединением двух телефонных каналов, используя аппаратуру АВ-2/3. Такие каналы должны базироваться на перспективных системах уплотнения В-3-3С, КАМА-С, ИКМ-12, ИКМ-30. Иногда программу вещания из областного центра в районы можно также подавать по фантомным цепям симметричных кабельных линий. Протяжённость областных и сельских каналов вещания из стальных цепей не должна превышать 150 км, а при использовании проводов из цветных металлов может достигать 600 км. В местностях со слаборазвитой телефонной сетью программы вещания передаются по радиоканалам.

Качественный приём вещания возможен только в диапазоне МВ, поэтому зона уверенного приёма ограничена и такой способ применяется только для передачи программ на районные радиоузлы. Дальний качественный приём передач с амплитудной модуляцией невозможен оп ряду причин, и применяется он только для резервирования основных каналов подачи программ вещания.

В некоторых странах применяют комбинированный способ подачи программ вещания. Этот способ заключается в транспортировке неоперативных передач и воспроизведении их на местах, а оперативные передачи (последние известия, репортажи, обзоры и т. д.) передаются по радиоканалу. Поскольку этот способ предполагает децентрализацию при подготовке программ, то в CCCP такой способ не получил широкого распространения.

6. РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫЕ СЕТИ

6.1 Общие сведения о радиовещании на ДВ и СВ

Радиовещательный канал -- это часть частотного спектра, ширина которого равна ширине полосы, необходимой для радиовещательной передачи и характеризующаяся номинальным значением несущей частоты.

Радиовещательный канал малой мощности -- это канал, используемый средневолновыми РВС с максимальной эффективной излучаемой мощностью в 1 кВт.

Используемая напряжённость Emin - минимальная напряжённость поля, необходимая для удовлетворительного приема при заданных условиях в присутствии атмосферных, индустриальных помех и помех в реальных условиях.

Номинальная используемая напряжённость поля Еном - принятая минимальная напряжённость поля, необходимая для удовлетворительного приёма при заданных условиях в присутствии атмосферных, индустриальных помех и помех от других станций. Номинальная используемая напряжённость поля применяется в качестве эталона при планировании радиовещательных сетей.

Зона обслуживания РВС - зона, в пределах которой напряжённость поля передатчика равна или выше используемой напряжённости поля. При построении РВС необходимо обеспечить в каждой точке заданной территории приём вещательной программы с заданным качеством при минимальных затратах. В зоне обслуживания РВС напряжённость поля, создаваемая передатчиком, обеспечивает приём вещания на массовую приёмную аппаратуру в L точках с определённым качеством в течение определённого времени (T).

Международная организация радиовещания и телевидения (ОИРТ) рекомендует принимать Т=90%, то есть в течение времени допускается наличие заметных помех. Более высокий процент времени качественного обслуживания невозможно обеспечить из-за отсутствия свободных частотных каналов. Для того чтобы приём РВС в зоне обслуживания был качественным, напряжённость поля передатчика Е должна значительно превосходить напряжённость поля, создаваемую помехами Еп. Если помехи промышленного или природного происхождения, то:

, (6,1)

где - среднеквадратическое значение напряжённости поля помех в полосе 1 кГц;

- напряжённость поля соответственно атмосферных, космических, промышленный помех и внутренних шумов приёмника.

Защитное соотношение по высокой частоте - отношение полезного сигнала к мешающему по высокой частоте, которое обеспечивает на выходе приёмника защитное отношение по низкой частоте при точно определённых условиях (разнос между частотами полезной и мешающих станций, тип и глубина модуляции, избирательность приёмника и т.п.). Качество приёма при наличии помех, создаваемых только мешающими станциями, оценивается защитным соотношением А, которое в логарифмических единицах показывает величину необходимого превышения напряжённости поля передатчика Е над напряжённостью поля мешающих станций , , дБ.

Защитное соотношение по звуковой (низкое) частоте - отношение напряжёния полезного сигнала к напряжению помехи , измеренное при заданных условиях на выходе усилителя низкой частоты приёмника и обеспечивающее приемлемое качество передачи. Величина зависит не только от параметров системы вещания, но и от параметров радиоприёмного устройства: избирательности, полосы радиочастот и других показателей (при ЧМ приёме важны степень подавления АМ, влияние побочных нелинейных явлений и т.п.). Поэтому оценивать действие мешающих станций можно лишь с учётом характеристик приёмников.

По рекомендации Международной электротехнической комиссии (МЭК), необходимое отношение сигнал/помеха на выходе принимают h = 20…40 дБ. Нормы защитных отношений устанавливают методом субъективных экспертиз. Обычно данные опытов имеют заметный разброс этих величин и при расчётах часто используют некоторый диапазон этих значений.

Заданное качество приёма РВС в зоне обслуживания обеспечивается при условии превышения напряжённости поля, создаваемой радиостанцией, некоторой граничной величины . Величина определяется заданным значением отношения на выходе приёмника, уровнем помех на его входе и способом модуляции несущей. Напряжённость поля можно рассчитать по следующей формуле:

, (6,2)

где E - напряжённость поля земной волны, мВ/м;

Р - мощность передатчика кВт;

D - коэффициент направленности антенны передатчика;

- функция ослабления, показывающая во сколько раз поле передатчика, расположенного на плоской поверхности земли конечной проводимости, отличается от поля того же передатчика, расположенного на бесконечно проводящей плоскости при прочих равных условиях;

- безразмерный коэффициент;

- длина волны, м;

- удельная проводимость почвы, мСм/м;

r - расстояние между передатчиком и приёмником, км.

При больших расстояниях, когда , для определения Е можно использовать приближённую формулу:

Напряженность поля земной волны на заданном расстоянии l от передатчика мощностью Вт Е можно определить по кривым распространения радиоволн.

Мощность передатчика Р, требуемая для получения напряжённости поля , не зависит от количества приёмников, сосредоточенных в зоне обслуживания, поэтому оптимальный выбор её величины (Ропт) и оптимальный радиус зоны обслуживания () определяются из анализа технико-экономических показателей, зависящих от капитальных затрат, отнесённых к единице площади () зоны обслуживания.

При построении вещательной сети необходимо стремится к минимальным затратам. Если требуется разместить РВС на обслуживаемой территории равномерно (идеальный вариант), то станции располагаются по квадратной или треугольной сетке. В первом случае станции мощностью с радиусом зоны обслуживания размещают в вершинах квадратов, во втором - в вершинах треугольников. Минимальное расстояние между РВС при квадратной сетке , площадь зоны обслуживания . При треугольной сетке , а . Количество РВС для обеспечения сплошного вещания на определённой территории при различных вариантах размещения относится как . Отсюда следует, что экономически более эффективна треугольная сетка размещения станций. При этом площадь взаимного пересечения зон обслуживания (заштрихованные участки) меньше и вследствие этого меньше требуемое количество РВС. На практике при создании РВС не всегда придерживаются идеализированных построений и РВС размещают в районах с высокой плотностью населения, вблизи крупных городов.

При размещении РВС на заданной территории необходимо учитывать количество частотных радиоканалов n и размещение каналов по диапазону. Если радиостанции работают без взаимного перекрытия по диапазону, то количество радиоканалов равно количеству РВС. Так, при использовании треугольной сетки размещения ,

S - площадь территории; Sтр - средняя площадь зоны обслуживания одной станции. При работе станций в совмещённых частотных каналах (работающих на одной волне и передающих разные программы) площадь зоны обслуживания каждой станции сокращается из-за появления взаимных помех. Границы зоны обслуживания каждой РВС (границы зоны хорошего приёма) зависят от величины защитного отношения по высокой частоте в децибелах.

, (6,3)

где - граничная напряжённость поля принимаемой РВС;

- напряжённость поля мешающей станции на границе зоны обслуживания.

Станции, работающие в совмещённом частотном канале, можно разместить по треугольной сетке, но из более крупных треугольников. Вершины больших треугольников будут одновременно являться и вершинами малых треугольников. Все станции, лежащие вне вершин больших треугольников, должны работать в других частотных каналах.

Количество необходимых частотных каналов n равно отношению большого и малого треугольников.

, (6,4)

Подставив значения и в выражение (6,4), получим

, (6,4а)

где - наименьшее расстояние, на котором напряжённость поля помехи мешающей станции становится недопустимой.

Из выражения (6,2) следует, что напряжённость поля на границе зоны хорошего приёма

, а напряжённость помехи

Подставляя выражения для и в выражение (6,4а) и преобразуя, получаем

, (6,5)

Как видно из выражения (6,5), количество необходимых каналов зависит от защитного отношения по высокой частоте и от множителя , зависящего от быстроты убывания напряжённости поля от расстояния. Таким образом, основным путём сокращения количества требуемых радиовещательных каналов является уменьшение защитного отношения по высокой частоте.

6.2 Синхронное радиовещание в ДВ и СВ диапазонах

При переводе сети РВС на передачу одной программы требуемые защитныеотношения по высокой частоте уменьшаются. Еще большее снижение норм защитного отношения можно получить при одновременном переводе станций на передачу одной программы и синхронизации их несущих по частоте или фазе, т. е. при работе станций в системе синхронного радиовещания. Как следует из выражения (6,5), снижение величины защитного отношения приводит к уменьшению числа требуемых каналов.

Радиовещание в СВ диапазоне имеет следующие преимущества:

1) большая площадь зоны обслуживания в дневное время, когда отсутствуют помехи от пространственных волн дальних мешающих станций;

2) транзисторные приёмники только с ДВ и СВ диапазонами наиболее дешёвы, экономичны в эксплуатации и выпускаются в больших количествах.

Синхронное радиовещание осуществляется главным образом в СВ диапазоне при использовании земной волны. В сетях синхронного вещания нецелесообразно использовать мощные передатчики, работающие пространственной волной, так как это может привести к нарушению их работы при повышении уровня помех от мешающих станций или других источников помех. Значительно устойчивее работа синхронной сети при использовании передатчиков малой и средней мощности, работающих земной волной.

Синхронное радиовещание целесообразно при использовании маломощных передатчиков. Тогда в зонах обслуживания легко получить большую напряжённость поля (10-20 мВ/м), что обеспечит надёжный и качественный приём даже на малочувствительные транзисторные приёмники.

Защитные соотношения сигнал/помеха для сетей синхронного вещания в основном зависят от точности синхронизации несущих частот, разности времени распространения спектральных составляющих сигнала модуляции в трактах первичного распределения программ и на пути распространения радиоволн от передатчиков к приёмнику, характера программы (речь, музыка и т.п.) и параметров приёмных устройств.

В связи с тем, что отдельные синхронные сети в СССР охватывают большую территорию, разность времени прохождения вещательного сигнала в трактах распределения программ и на трассах распространения радиоволн от передатчиков к приёмнику может достигать 15-20мс. При такой временной задержке вещательных сигналов допустимое защитное отношение по оценке "допустимая помеха" должно равняться 8 дБ. Если мс, что характерно для синхронных сетей из близко расположенных маломощных передатчиков, то А=4…6 дБ. В ночное время (из-за замираний) норма защитного отношения должна быть повышена до 7-8 дБ. С учётом отмеченных выше особенностей установлена норма защитного отношения 8 дБ.

7. ОСОБЕННОСТИ РАДИОВЕЩАНИЯ НА КОРОТКИХ ВОЛНАХ

Короткие волны могут распространяться земной и пространственной волнами. При использовании земной волны из-за сильного ее поглощения в почве радиовещание возможно лишь в пределах нескольких десятков километров. Пространственные волны при отражении от ионизированных слоев атмосферы испытывают незначительные поглощения. Это делает короткие волны значительно более удобными, чем длинные или средние, при передаче информации на большие расстояния. Используя пространственную волну в диапазоне КВ, можно обеспечить передачу вещательных сигналов на расстояние в несколько тысяч километров. Для радиовещания в КВ диапазоне применяют передатчики мощностью 50, 100, 250 и 500 кВт. Допустимое отклонение частоты несущей КВ передатчика регламентировано общесоюзными нормами и составляет ± 10 Гц для передатчика, работающего в индивидуальном или совмещенном частотном канале, и = 0,05 Гц -- для передатчика, работающего в синхронной сети.

Для высококачественного приема в КВ диапазоне защитное отношение по высокой частоте в совмещенном канале должно составлять 27 дБ.

Удовлетворительное качество приема в совмещенном частотном канале можно получить при защитном отношении 14--16 дБ. Величина защитного отношения по соседнему каналу для обеспечения высококачественного приема составляет 40--43 дБ и 5--10 дБ -- для удовлетворительного приема.

Изменение ширины полосы модулирующего сигнала от 10 до 3,4 кГц навеличину защитного отношения по соседнему каналу существенного влияния не оказывает. Это объясняется сравнительно невысоким весом высокочастотных составляющих в спектре модулирующего сигнала.

Главным недостатком использования коротких волн для вещания являётся то, что, отражаясь от ионизированного слоя, они не имеют постоянства условий распространения. Непостоянство электронной концентрации слоя приводит к тому, что при приеме коротких волн появляются глубокие замирания и вследствие этого колебания сигнала. Амплитуда сигнала при замираниях меняется в десятки и даже в сотни раз. Период замираний, определяемый как промежуток времени между двумя последовательными минимумами или максимумами, колеблется от нескольких десятков до десятых долей секунды. Так же, как и в зоне дальних замирании диапазона СВ, основной причиной замираний коротких волн следует считать интерференцию нескольких приходящих в место приема лучей, фазы которых в вследствие непостоянства пути распространения волн непрерывно изменяются.

Рассмотрим искажения радиосигнала, когда несущая модулирована колебанием частоты . Вследствие интерференции многих лучей, напряжение сигнала на входе приёмника можно представить в выражением, тождественным формуле

(6.6)

Поскольку показатель преломления ионосферы зависит от частоты радиосигнала, каждый из трех входящих в состав модулированного сигнала (6.6) лучей распространяется по траектории, отличной от траектории других лучей, и отражается от слоев находящихся на разной высоте. Поэтому характер замирания трех лучей различный. В месте приема модулированного колебания под действием замираний непрерывно и независимо друг от друга изменяются как амплитуды, так и фазы трех спектральных составляющих. Результирующие изменения амплитуд и фаз различные для разных участков полосы частот радиоканала. Появляющиеся частотно-избирательные замирания, приводят к появлению нелинейных и частотных искажений.

Статистические характеристики радиоканала с частотно-избирательными замираниями можно получить при измерении его частотной корреляционной функции. Частотная корреляционная функция радиоканала описывает корреляцию замирания как функцию двух измерений частот и , отстоящих друг от друга по шкале частот на интервал

,

,

где и - принимаемые сигналы в момент времени t на частотах соответственно и .

Результаты измерений на различных трассах показали, что минимальный интервал приемника корреляции, т. е. минимальный частотный интервал, в пределах которого наблюдается зависимое замирание, равен нескольким килогерцам, но может понижаться и до сотен герц.

Нелинейные искажения, появляющиеся вследствие частотно-избирательных замираний, носят тот же характер, что и искажения при синхронном вещании. Как показано выше, при независимом изменении коэффициентов [см. формулу (6.6)] появляются специфические нелинейные искажения. Особенно большие нелинейные искажения возникают при пропадании несущей ( = 0). В этом случае вторая гармоника частоты модулирующего сигнала достигает наибольшего значения.

Степень ухудшения качества КВ вещания можно оценить по частоте появления больших значений коэффициента нелинейных искажений (второй гармоники модулирующего сигнала) в единицу времени. Частота появления второй гармоники понижается с уменьшением коэффициента модуляции.

Частотные искажения в КВ радиоканале, появляющиеся вследствие частотно-избирательных замираний, могут достигать больших значений. Из-за непостоянства характеристик тракта распространения его частотные характеристики также непостоянны. Если сравнить статистические усреднённые за равные промежутки времени частотные характеристики, то можно обнаружить общие закономерности.

Спад частотной характеристики сквозного радиоканала в ВЧ области звуковых частот приводит к ухудшению разборчивости речи и ухудшению натуральности звучания. Для повышения качества вещания на передающей стороне модулирующий сигнал подвергается предварительным предыскажениям. Предыскажения обеспечивают спад коэффициента передачи на низких частотах и увеличение коэффициента в ВЧ области. Такая характеристика в известной степени компенсирует те искажения, которые вносит КВ тракт распространения.

Обычно корректируют усреднённую частотную характеристику тракта распространения радиоволн. Особенностью такой коррекции является то, что оптимальное качество радиовещания обеспечивается лишь для какого-то небольшого отрезка времени, в течение которого частотная характеристика тракта соответствует характеристике схемы предыискажений. В отдельные моменты времени, несмотря на вводимые предыскажения, линейные искажения в сквозном радиоканале имеют большие значения.

Оценивая качество КВ радиовещания, следует отметить, что частотно-избирательные замирания при приёме вызывают одновременно появление линейных и нелинейных искажений случайных по величине и взаимной корреляции. Хотя влияние такого рода искажений на качество передачи исследовано недостаточно и не существует норм на такие искажения, замечено, что недетерминированные нелинейные искажения более ухудшают качество передачи, чем частотные.

Как показано выше, при двухполюсной амплитудной модуляции и линейном детектировании вследствие частотно-избирательных искажений радиосигнала нелинейные искажения принципиально неустранимы. Нелинейные искажения при приёме КВ радиосигнала можно существенно уменьшить, используя однополосную модуляцию. При передаче, например, одной из боковых полос и частично подавленного несущего колебания частотно-избирательные искажения приведут к появлению только частотных искажений. При организации профессиональной КВ радиосвязи в настоящее время применяют профессиональные однополосные передатчики и приёмники. Помимо резкого уменьшения нелинейных искажений, использование однополосной модуляции позволяет вдвое сократить полосу частот радиоканала и, не меняя мощности передатчика, в несколько раз увеличить мощность излучения полезного сигнала. Трудности применения ОМ в радиовещании связаны с необходимостью изменения схемы ВЧ тракта и детектора радиоприёмника.

8. СТЕРЕОФОНИЯ

Благодаря бинауральному эффекту, человек способен определять направление на источник звука. Слуховое восприятие различного рода звучаний неразрывно связано с бинауральным эффектом. Психофизические особенности слуха позволяют выделять из общего звучания ансамбля отдельные источники звука (музыкальные инструменты или голоса исполнителей), сосредоточивать внимание в определенном направлении, отстраиваясь от звуков, приходящих с направлений, не интересующих слушателя. Следует также отметить способность слушателя подсознательно отделять отраженный звук от прямого.

Слушатель, сидящий в концертном зале, воспринимает звуки, приходящие с различных направлений. Звучание каждого инструмента "прозрачно", его легко выделить из общей звуковой картины. Большое значение для звучания имеет акустика зала. Все перечисленные особенности слушания натуральных звучаний (в концертном зале, оперном театре и т.п.) делают эти слушания эталоном для сравнения воспроизводимого звука при звукопередаче.

При монофонической передаче звука (или монофонической звукозаписи) звуковые колебания, преобразованные в первичном звуковом поле несколькими микрофонами, смешиваются и на приемной стороне излучаются одним громкоговорителем. В результате этого все особенности слухового восприятия, вызванные бинауральным эффектом в первичном поле, теряются во вторичном. Звучание слышится практически из небольшого пространства, ограниченного размерами громкоговорящего устройства.

Звучания прямых и отраженных звуков приходят к слушателю наложенными друг на друга.

Включение нескольких громкоговорителей, разнесенных друг от друга на некоторое расстояние, или подключение их через устройства задержки времени (так, называемые системы псевдостереофонии) существенного улучшения монофонической звукопередачи не приносят.

Идеальную стереофоническую звукопередачу практически осуществить невозможно, поэтому применяют системы звукопередачи с ограниченным числом каналов. Уменьшение количества применяемых каналов приводит к появлению некоторых ошибок при звуковоспроизведении. Однако, как показали многократные исследования, для получения достаточно хорошего стереофонического эффекта при звуковоспроизведении не обязательно иметь большое количество каналов. Если использовать всего два канала, то качество звучания резко улучшается по сравнению с монофонической (одноканальной) системой звукопередачи.