Размещено на http://www.allbest.ru/

ОДЕСЬКА НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ ЗВ'ЯЗКУ ІМ.О.С. ПОПОВА

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Поліпшення якості радіомовлення у синхронній мережі ДВЧ-ЧМ передавачів

05.12.17 - радіотехнічні та телевізійні системи

Ганжа Сергій Миколайович

Одеса - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Одеській національній академії зв'язку ім.О.С. Попова Державної адміністрації зв'язку.

Науковий керівник:

кандидат технічних наук, професор Виходець Анатолій Васильович, Одеська національна академія зв'язку ім.О.С. Попова, професор кафедри телебачення, Міністерства транспорту та зв'язку України

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Філіпський Юрій Костянтинович, Одеський національний політехнічний університет Міністерства освіти і науки України, професор кафедри радіотехнічних пристроїв;

доктор технічних наук, професор Арбузніков Валентин Олександрович, Одеська національна академія зв'язку ім.О.С. Попова, Міністерства транспорту та зв'язку України, професор кафедри інформаційних технологій.

Захист відбудеться 18 грудня 2009 року о 12 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 41.816.01 в Одеській національній академії зв'язку ім. О.С. Попова за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Ковальська, 1.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Одеської національної академії зв'язку ім. О.С. Попова за адресою: 65029, м. Одеса, вул. Ковальська, 1.

Автореферат розісланий "2" листопада 2009 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Є.В. Васіліу

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. У діапазоні ДBЧ частотне планування для аналогового мовлення в Україні здійснюється в смузі частот 66-74 і 87,5-108 МГц. Результати частотного планування радіоелектронних засобів (РЕЗ) аналогового мовлення за 2003 - 2004 р. показують, що через обмеженість частотного ресурсу темпи частотного планування мають тенденцію до зниження. Якщо в 2003 р. ця проблема торкалася тільки крупних міст з мільйонним населенням, то в 2004 р. вона існувала вже фактично у всіх обласних центрах України. Для визначення можливості і умов використання радіочастотного ресурсу з урахуванням завантаженості спектру в обласних центрах України, фахівці Центру "Укрчастотнагляд" провели аналіз даних, який стосується загальної кількості частотних присвоєнь для засобів мовлення і надходження додаткових радіочастотних заявок Національної Ради України з питань телебачення і радіомовлення. За наслідками аналізу був зроблений висновок, що найближчим часом частотний ресурс для засобів аналогового мовлення буде повністю вичерпаний на рівні районних центрів України.

Оскільки проблема дефіциту частотного ресурсу виникає фактично в масштабах всієї країни, вона вимагає ухвалення відповідних рішень.

Синхронній мережі притаманна висока ефективність використання спектру, яка на практиці у декілька разів може перевищувати ефективність звичайної мережі ЧМ при передачі по всій мережі ідентичних програм.

В даний час обхват цифровим мовленням території неможливий без реалізації синхронних мереж. У системі цифрового мовлення передбачені спеціальні заходи, що дозволяють працювати в синхронній мережі.

У діапазоні ДВЧ синхронних мереж немає, і це обумовлено особливостями спотворень сигналів в місці приймання при роботі передавачів з частотною модуляцією. Проте при побудові окремих радіомовних мереж у вказаному діапазоні виникає необхідність синхронної роботи передавачів. Необхідність в побудові синхронної мережі виникає при заміні системи проводового мовлення на ефірне в сільській місцевості із складним рельєфом (Крим, Закарпатська обл.). Установка передавачів у ряді населених пунктів при існуючому дефіциті частотних каналів можлива тільки при їх синхронній роботі. Це стосується також інформаційної передавальної мережі, що обслуговує автомобільні магістралі.

При використанні такої системи для обслуговування магістральних автомобільних доріг крім економії частотного ресурсу безперечною перевагою є ще і те, що водіям автомобілів надається можливість приймати програми мовлення без необхідності постійно змінювати настройку приймача під час руху, переміщуючись при цьому на великі відстані. За допомогою такої мережі здійснюється мовлення програм, призначених спеціально для водіїв автомобілів: передається інформація про дорожній рух, погодні умови, стан траси на будь-якій з ділянок, місцезнаходженні автозаправних станцій і т.п.

Дослідження якості мовлення в одночастотних (синхронних) мережах в різні роки проводився поряд учених в Росії, Україні, Англії. У монографії, виданій під редакцією професора Пірогова А.А. приведені результати досліджень лінійних і нелінійних спотворень. Д. т. н. Бородіч С.В. виконав дослідження спотворень, що вносяться багатопроменевістю. У роботі Смирнова В. А проведене дослідження синхронних мереж діапазону метрових хвиль. У роботах John Wiley приведені результати досліджень особливостей синхронізації в мережах синхронного радіомовлення.

У роботах Захаріна В.М., Кузнецової О.С. і Прокопа С.П. розглядалися особливості появи спотворень при радіоприйманні в синхронній мережі ДВЧ-ЧМ передавачів. Проте одержані в цих роботах висновки ґрунтувалися тільки на теоретичних дослідженнях стосовно стаціонарного прийому. Авторам не вдалося провести дослідження синхронної передавальної мережі в польових умовах і отримати реальні значення захисних відношень.

Враховуючи, що в даний час поширене мобільне радіоприймання, необхідно досліджувати особливості радіоприймання і в цих умовах. Для цього необхідно теоретично і експериментально (у польових умовах) досліджувати зону спотворень при мобільному прийманні.

Дані захисних відношень, одержані теоретичним шляхом, не враховують суб'єктивної оцінки якості радіоприймання в синхронній мережі, як при стаціонарному, так і при мобільному прийманні, що може привести до завищених значень.

Потрібно провести дослідження спотворень радіоприймання в синхронній передавальній мережі з використанням суб'єктивно-статистичних експертиз, і на підставі одержаних суб'єктивних оцінок встановити практичні значення необхідних захисних відношень, що дозволяють найефективніше здійснити частотно-територіальне планування синхронних мереж.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основні результати роботи отримані в процесі проведення науково-практичних експериментів з визначення протяжності зони спотворень в мережі синхронного мовлення на території Молдови, в процесі виконання науково-дослідних робіт, які проводилися в Українському науково-дослідному інституті радіо і телебачення по темі: "Розробка норм частотно-територiального рознесення радiоелектронних засобiв гiбрiдної НD-радiотехнологiї” № Держреєстрацїї РК 0108 U001815, за темою "Порiвнювальний аналiз цифрового радiомовлення в дiапазонi ДВЧ з метою визначення системи| мовлення для України" № Держреєстрацїї РК 0108 U 003010, в яких приймав участь автор.

Мета і завдання дослідження. Метою даної роботи є дослідження системи ДВЧ-ЧМ синхронного звукового мовлення, з метою поліпшення якості радіоприймання і визначення параметрів синхронної мережі, потрібних для її планування.

Для досягнення поставленої мети розв'язуються наступні завдання:

1. Дослідження лінійних і нелінійних спотворень і спотворень стереозвуку при радіоприйманні в стаціонарних умовах і в рухомому автомобілі.

2. Визначення протяжності зони спотворень на території між синхронними ДВЧ-ЧМ передавачами на базі дослідної синхронної мережі і розробка заходів щодо її мінімізації з метою поліпшення радіоприймання в синхронній мережі.

3. Проведення польових випробувань за визначенням параметрів синхронної мережі, необхідних для планування синхронної мережі.

4. Проведення суб'єктивно-статистичних експертиз за оцінкою якості радіоприймання в синхронній мережі ДВЧ-ЧМ передавачів з метою уточнення даних захисних відношень за радіочастотою і поліпшення якості радіоприймання.

5. На основі одержаних даних параметрів синхронної мережі виконані розрахунок і реалізація мережі ДВЧ-ЧМ передавачів, які обслуговують автомобільну магістраль і прилеглі до неї населені пункти.

6. Розробка системи синхронізації синхронної мережі, що складається з "N" аналогових передавачів.

Об'єктом досліджень є система синхронного ДВЧ-ЧМ мовлення.

Предметом досліджень є спотворення, що виникають при стаціонарному і мобільному прийманні радіосигналів в мережі синхронного ДВЧ-ЧМ мовлення.

Методи дослідження: математичний аналіз, математична статистика, постановка і проведення експерименту, моделювання на ЕОМ.

Наукова новизна отриманих результатів:

1. Дослідження лінійних, нелінійних і перехідних спотворень, що дозволяють встановити необхідні значення захисних відношень. Встановлено, що у разі приймання в рухомому автомобілі спотворення мають осцилюючий характер.

передавач синхронна мережа аналоговий

2. Вперше встановлено, що при радіоприйманні в рухомому автомобілі відбувається усереднювання спотворень на ділянках території рівних довжині хвилі, сприяюче поліпшенню якості прийому.

3. Вперше для діапазона ДВЧ уведено параметри "ефективна" нерівномірність частотної характеристики та "ефективний" коефіцієнт гармонік, що дозволило встановити інтегральну оцінку спотворень.

4. На підставі розробленого нового методу вимірювань в польових умовах визначена протяжність зони спотворень сигналів ДВЧ-ЧМ мовлення в проміжку між двома синхронними передавачами і розроблений новий спосіб її мінімізації, що дозволив поліпшити якість радіоприймання на значній частині території.

5. При проведенні суб'єктивно-статистичних експертиз звучань, зафіксованих при радіоприйманні на території між синхронними передавачами, визначені параметри синхронної мережі, необхідні при її плануванні.

Практичне значення отриманих результатів.

1. Теоретичні дослідження дозволили встановити характер спотворень, що виникають в мережі синхронного мовлення при радіоприйманні в стаціонарних умовах і в рухомому автомобілі.

2. На основі проведених суб'єктивно-статистичних експертиз якості радіоприймання в різних точках експериментально-визначеної зони спотворень встановлені норми захисних відношень при стаціонарному прийомі для різних мовних передач.

3. Показано, що при мобільному прийманні внаслідок усереднювання спотворень радіоприймання слухом, зона спотворень буде менше зони спотворень, відповідної стаціонарному прийому, і це сприятиме поліпшенню якості мобільного прийому.

4. На основі одержаних в процесі досліджень даних захисних відношень, необхідних для планування синхронної мережі, проведений її розрахунок і побудована синхронна мережа передавачів уздовж автомобільної дороги протяжністю близько 170 км.

5. Розроблена система синхронізації аналогових і цифрових передавачів в мережі синхронного мовлення.

Основні теоретичні висновки дисертаційної роботи були підтверджені при виконанні НДР в Українському науково-дослідному інституті радіо і телебачення, в Одеській національній академії зв'язку ім. О.С. Попова при підготовці патенту на винахід "Спосiб визначення дiльницi тракту синхронного радiомовлення з пiдвищенними нелiнiйними спотвореннями" при підготовці внеску в МСЕ-Р ”Пропонований метод визначення зони нелінійних спотворень при радіоприйманні в мережі синхронних ДВЧ-ЧМ передавачів”, що підтверджується актами впровадження.

Особистий внесок здобувача.

Виконано одноосібно:

теоретичні дослідження лінійних і нелінійних спотворень при радіоприйманні в мережі синхронних ДВЧ-ЧМ передавачів;

побудова дослідної мережі синхронних передавачів з метою проведення експериментів за визначенням практично невикористовних параметрів синхронної мережі;

розробка системи синхронізації аналогових і цифрових передавачів в мережі синхронного мовлення;

на основі одержаних при дослідженні даних розрахунок системи синхронного мовлення для автомобільної дороги;

практична реалізація синхронної мережі передавачів, встановлених уздовж автомобільної дороги.

У співавторстві виконано:

дослідження лінійних і нелінійних спотворень і спотворень стереозвуку при радіоприйманні в рухомому автомобілі;

розробка методу і визначення зони спотворень на території між синхронними ДВЧ-ЧМ передавачами на базі дослідної синхронної мережі;

проведення суб'єктивно-статистичних експертиз за оцінкою якості радіоприймання в синхронній мережі ДВЧ-ЧМ передавачів з метою уточнення даних захисних відношень для мережі.

аналіз можливості усереднювання спотворення при радіоприйманні в рухомому автомобілі.

Апробація результатів дисертації. Основні теоретичні і фактичні результати роботи розглянуті на міжнародних науково-технічних конференціях "Перспектива розвитку в Україні технологій радіодоступу до 2015 р.", Одеса, 2006 р., "Перспективнi технологiчнi та ринковi напрями розвитку телекомунiкацiйних послуг у новiтнiх безпроводових системах зв'язку”, Одеса, 2007; "Проблеми впровадження цифрового мовлення на загальнонаціональному регіональному та місцевому рівнях”, Одеса, 2008; "Технології цифрового мовлення: стратегія впровадження”, Одеса, 2008.

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 11 наукових робіт, зокрема 6 статей у фахових журналах, що входять до переліку ВАК, 1 самостійно, 1 патент України №33935, внесок ITU-R 6А/93-Е, зроблено 4 доповіді на науково-технічних конференціях (2 одноосібно). Всього самостійних публікацій - 3.

Обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, шести розділів, висновків і трьох додатків. Загальний об'єм дисертації складає 132 сторінки друкарського тесту, 37 сторінок включають рисунки і таблиці, 8 сторінок - додатки і 6 сторінок - список використаних джерел, що містить 77 найменувань.

Зміст дисертаційної роботи

У вступі обґрунтовується актуальність вирішуваних проблем, сформульовано мету роботи і завдання дослідження.

У першому розділі "Огляд результатів дослідження спотворень якості радіоприймання в синхронній передавальній мережі" наведено огляд результатів досліджень спотворень сигналів, що приймаються, в системах синхронного мовлення в діапазоні СЧ з використанням передавачів з АМ модуляцією.

Аналізуються результати проведених раніше досліджень синхронної роботи передавачів в діапазоні ДВЧ і зазначаються їхні недоліки. Зазначені специфічні спотворення радіоприймання в синхронній мережі ДВЧ-ЧМ передавачів, від яких залежать норми захисних відношень за радіочастотою, які на відміну від синхронних АМ мереж, повинні враховувати значення різниці часу пробігу сигналів до точки приймання.

У другому розділі "Спотворення при радіоприйманні сигналів синхронних станцій" - досліджуються спотворення сигналу, що приймається, при роботі n синхронних ДВЧ-ЧМ передавачів. На вході приймача відбувається складання ЧМ коливань, що надходять від передавачів П1, П2., Пn. Зважаючи на складність аналізу розглядалася робота двох суміжних передавачів, що працюють в синхронному режимі.

Передавачі П1 і П2, що працюють в синхронному режимі, модулюються за частотою мовним сигналом

S (t) = С_м, (1)

де С_м = - крутизна характеристики модулятора, причому - 1 u 1. На вхід приймача Пр надходять два радіосигнали.

Результуюче коливання на вході приймача

u_вх (t) = U₁ (t) + U₂ (t) =

= U₁{cos (t - ₁) + S (t - Т₁) + Dcos (t - ₂) + S (t - T₂) }, (2)

де D = U₂/U_{1 (}звичайно виражається в логарифмічних одиницях.

Вираз (2) можна привести до вигляду:

u_вх (t) = U (t) cosT + S (t - Т₁) + (t) , (3) де

U (t) = U₁, (4)

(t) = ,

z (t) = S (t - Т₁) - S (t - T₂),

= (₁ - ₂).

Фаза (t) нелінійна, внаслідок чого при Т₁ T₂ і _{1 2}, з'являються лінійні і нелінійні спотворення. На виході частотного детектора одержимо:

u_вих (t) = = . (8)

Диференціюючи вираз (t) за t, одержимо

. (9)

Для дослідження лінійних спотворень вираз функції (t) можна розкласти за ступенями z

(10)

обмежуючись першим членом розкладання, на виході ідеального частотного детектора одержимо

u_вих (t) = U (t) {U (t - Т₁) + a₁ [U (t - Т₁) - U (t - Т₂)] }, (11)

де a₁ = .

При Т₁ Т₂ виникають лінійні спотворення.

При модулюючому сигналі u (t) = U₀cost, одержимо:

, (12)

де ,

.

При U₁ U₂ (D = 1), вираз (12) прийме вигляд:

. (13)

Частотна характеристика на виході приймача (13) має вигляд "гребінця”. Нерівномірність частотної характеристики визначається як:

. (14)

При пересуванні автомобіля по території між двома передавачами змінюватиметься координата точки приймання х, а отже змінюватимуться і (х), і (х). Уведемо відносну величину x =, яка на даній ділянці території змінюватиметься в межах від 0 до 1. Звідси

, (15)

, (16)

де _{0 -} частота носійного коливання, с - швидкість світла.

З урахуванням наведених співвідношень

, (17)

де .

Визначено, що змінюється на кожній ділянці, рівній , тобто. частотні спотворення змінюються циклічно. У рухомому автомобілі ділянку зони спотворень протяжністю автомобіль проїжджає за проміжок часу t = /v (v - швидкість автомобіля). Враховуючи, що складає приблизно 3 м, а швидкість руху транспорту автомагістраллю може досягати 90 км/год., то t складе близько 0,12 с.

Відомо, що час, протягом якого слух достатньо добре інтегрує процеси, складає приблизно 0,2 с, тому можна говорити про те, що на відрізку протяжністю величина частотних спотворень, які помічаються слухом, буде результатом інтегрування величин спотворень в окремих точках. З урахуванням вищезазначеного уведемо параметр, який характеризує інтегральну оцінку лінійних спотворень впродовж всієї ділянки зони спотворень, відповідної . Цей параметр можна визначити як "ефективну" нерівномірність частотної характеристики.

. (18)

Значення _еф можна визначити на кожній ділянці території протяжністю для поточних значень і D. При розрахунках приймемо G (F) = 1.

(19)

Обчислені значення _еф для трьох ділянок для F = 15000 Гц подано у табл. 1.

Таблиця 1

Результати розрахунку _еф

Зміна координати x на ділянці	0,4 … 0,40003	0,42 … 0,42003	0,44 … 0,44003
D	0,375	0,457	0,557
еф, дБ	4,6	4,9	4

Нелінійні спотворення обчислювалися при T = + ₀. Напругу на виході частотного детектора можна подати як:

u_чд (t) = , (20)

де , …. . - обчислюються за допомогою функцій Бесселя.

Нелінійні спотворення оцінюються коефіцієнтом гармонік

, (21)

де l - кількість гармонійних складових сигналу, яка міститься у спектрі частот, що сприймаються слухом. Розрахунки показують, що значення коефіцієнта гармонік, як і частотні спотворення, періодично змінюються на ділянках, рівних довжині хвилі носійного коливання .

Інтегральна оцінка нелінійних спотворень здійснюється уведенням параметра, який назвемо "ефективним” коефіцієнтом гармонік:

, (22)

де (t) - функція, що враховує залежність "ефективного" коефіцієнта гармонік від часового інтервалу сприйняття спотворень

G (), G (m) - множники, що враховують помітність спотворень на різних частотах. При розрахунках k_{г еф} в якості G () застосовується функція, що апроксимує псофометричну криву з достатнім ступенем точності

G () =, (23)

де _оп = 2F_оп - опорна частота; F_оп = 2,22 кГц.

На території між синхронними передавачами, в кожній точці якої

Т_{1 -} Т₂ 0, _{1 2}, сигнали стереопари на виході приймача матимуть вигляд:

U_Л (t) = (а₁ + 1) (1 + cos2) Л (t) - а₁ [1 + cos (_п + 2)] Л (t - Т) +

+ (а₁ + 1) (1 - cos2) П (t) - а₁ [1 - cos (_п + 2)] П (t - Т). (24)

U_П (t) = (а₁ + 1) (1 + cos2) П (t) - а₁ [1 + cos (_п + 2)] П (t - Т) +

+ (а₁ + 1) (1 - cos2) Л (t) - а₁ [1 - cos (_п + 2)] Л (t - Т). (25)

Запишемо вираз (24) у вигляді:

U_Л (t) = (а₁ + 1) [d₁Л (t) - bd₂ Л (t - )] +

+ (а₁ + 1) [d₃П (t) - bd₄П (t - )], (26)

где d₁ = (1 + cos2); d₂ = 1 + cos (_п + 2);

d₃ = (1 - cos2); d₄ = 1 - cos (_п + 2);

b = .

Подаючи сигнали стереопари Л (t), Л (t - ), П (t) і П (t - ) у вигляді тональних сигналів: у лівому каналі F = 1000 Гц, а у правому - 500 Гц і виконавши складання при = 60 мкс, одержимо:

U_Л (t) = (а₁ + 1) Л (t) +

+ (а₁ + 1) П (t). (27)

Відповідно до визначення перехідних загасань одержимо:

а_п = , дБ. (28)

Показано, що значення захисного відношення за радіочастотою, що визначає протяжність зони спотворень радіоприймання за необхідного а_п 25 дБ, практично не залежить від частоти і дорівнює А 12 дБ.

У третьому розділі - "Експериментальне дослідження якості радіоприймання в мережі синхронного радіомовлення" - виконано експериментальні дослідження для мережі, що складається з двох передавачів П1 і П2, в якій відношення напруженостей поля Е₁/Е₂ ? 1 спостерігається, як в точці, що знаходиться на однаковій відстані від передавачів, так і в точці, що знаходиться не на однаковій відстані. Визначено практичні значення захисних відношень при радіоприйманні в мережі синхронного радіомовлення. Розроблено спеціальну методику, яка дозволила уточнити протяжність зони спотворень і обчислити значення нелінійних спотворень в межах цієї зони. На рисунку подано осцилограми сумарних сигналів у лівому (Л) та правому (П) каналах, відповідні радіоприйманню в межах ділянки зони спотворень, рівній 11 км (тривалість запису дорівнює 11 хв.). Середина сигналограми з великими неоднорідностями сигналів (6 хв.40 с - 8 хв.30 с) відповідає радіоприйманню в районі точки, в якій напруженості полів від передавачів П1 і П2 однакові. Як показує аналіз сигналограм, нелінійні спотворення при радіоприйманні у цій точці максимальні.

Нелінійні спотворення знижуються до допустимого значення при радіоприйманні в точці на території, в якій відношення дБ. В результаті польових випробувань підтверджено, що нелінійні спотворення носять осцилюючий характер і при мобільному прийманні усереднюватимуться.

Було проведено суб'єктивно-статистичні експертизи якості радіо приймання, на підставі яких було визначено норми захисних відношень, що обмежують зону спотворень радіоприймання для різних жанрів мовних передач. Так, для естрадної музики і мови дикторів достатньо значення А = 6дБ, а для класичної музики необхідне А = 10 дБ.

Також було визначено що, в межах ділянки радіоприймання, рівній довжині хвилі, при осцилюючому характері спотворень в умовах мобільного прийому, внаслідок усереднювання спотворень радіоприймання слухом, зона спотворень буде меншою зони спотворень, яка відповідає стаціонарному прийому.

Метод визначення зони спотворень зафіксований Патентом України № 33935 від 25.07 2008 року.

У четвертому розділі - "Особливості проектування синхронних мереж звукового ДВЧ-ЧМ мовлення” - розглянуто різні схеми організації мережі синхронного мовлення і вплив параметрів мережі на спотворення, які виникають при радіоприйманні в синхронній мережі ДВЧ-ЧМ передавачів. Проведено розрахунок протяжності зони спотворень при радіоприйманні в різних умовах організації синхронної мережі і її залежності від різниці потужностей передавачів, спрямованості антен і висот їх підвісу.

У п'ятому розділі - "Розрахунок синхронної мережі передавачів ДВЧ-ЧМ мовлення” на підставі теоретичних і практичних результатів, одержаних на експериментальній ділянці синхронної мережі, виконано розрахунок синхронної мережі ДВЧ-ЧМ мовлення у Придністров'ї. Мережа складається з чотирьох передавачів і обслуговує територію протяжністю понад 170 км. Мережа синхронних передавачів, відповідно до розрахунків, забезпечує покриття мовленням, як автомобільної траси, так і населених пунктів.

Реалізована мережа синхронних передавачів дозволила:

поліпшити якість мовлення порівняно з роботою передавачів у суміщеному частотному каналі, за рахунок зменшення зони спотворень;

теоретичними дослідженнями показано можливість мінімізації зони спотворень через Т і , що підтверджено при польових випробуваннях;

поліпшити якість приймання в рухомому автомобілі, за рахунок властивостей людського слуху, при чому відбувається усереднювання значень коефіцієнта гармонік і зменшується зона спотворень;

за рахунок застосування повністю цифрового тракту подачі програм мінімізовано кількість перетворень початкового сигналу, що дозволило поліпшити якість мовлення, за рахунок зменшення частотних спотворень.

У шостому розділі - "Синхронізація в мережі ДВЧ-ЧМ передавачів" представлено матеріал з організації синхронізації передавачів і сигналів звукової частоти (джерела програм). У мережі використано систему синхронізації фірми HARRIS, яка має низку недоліків, частково усунених при реалізації проекту. Було запропоновано для реалізації і використання при побудові синхронної мережі в Придністров'ї способи формування і перетворення сигналів програм джерела, які дозволили зменшити зону спотворень і поліпшити якість мовлення. Доопрацьовано і виконано програмне забезпечення системи синхронізації SynchroCast для введення додаткової затримки, що враховує параметри мережі.

Висновки

У дисертації наведено нове вирішення наукових і практичних задач, які полягають у дослідженні лінійних і нелінійних спотворень при радіоприйманні в стаціонарних умовах і в рухомому автомобілі і визначенні необхідних захисних відношень, врахуванні усіх факторів, що впливають на появу цих спотворень при радіоприйманні, у побудові дослідної мережі синхронних передавачів з метою проведення польових випробувань з визначенням практично реалізовуваних параметрів синхронної мережі, у проведенні суб'єктивно-статистичних експертиз з оцінки якості радіоприймання у синхронній мережі ДВЧ-ЧМ передавачів з метою уточнення захисних відношень, одержаних теоретичним шляхом; у розрахунку і реалізації мережі ДВЧ-ЧМ передавачів, обслуговуючих автомобільну магістраль; у розробці системи синхронізації синхронної мережі.

Основні результати і висновки дисертаційної роботи полягають у наступному:

1. Для побудови мережі синхронних ДВЧ-ЧМ передавачів, що забезпечують радіоприймання в стаціонарних умовах і автомобілі, який рухається автомагістраллю, необхідно було одержати дані про можливі спотворення при радіоприйманні мовних програм і необхідні захисні відношення, які забезпечують поліпшення якості радіоприймання.

2. Теоретичні дослідження спотворень, що виникають при радіоприйманні в синхронній мережі ДВЧ-ЧМ передавачів, дозволили одержати попередні дані захисних відношень і встановити, що ці спотворення мають осцилюючий характер при радіоприйманні в рухомому автомобілі. Цей висновок дозволяє припустити, що в цьому випадку спотворення можуть усереднюватися, у зв'язку з чим покращується якість мобільного радіоприймання.

3. Запропоновано новий метод вимірювання нелінійних спотворень при радіоприйманні в синхронній передавальній мережі, що дозволяє визначити зону нелінійних спотворень на території між передавачами. В процесі проведення польових випробувань одержано висновки, що підтверджують теоретичні дослідження про періодичність зміни нелінійних спотворень на відрізках, рівних довжині хвилі, у зв'язку з чим характер зміни нелінійних спотворень в рухомому автомобілі має осцилюючий характер.

4. В процесі проведення суб'єктивно-статистичних експертиз якості мовних передач, які були записані в різних точках на території між синхронними передавачами, в процесі польових випробувань було одержано уточнені значення захисних відношень.

5. Встановлено, що необхідні значення захисних відношень визначаються залежно від ширини спектру фрагментів мовної передачі. Ці значення більші для класичної музики.

6. Результати теоретичних досліджень і експериментів, проведених у процесі польових випробувань, дозволили виконати розрахунок і реалізацію синхронної передавальної мережі, що складається з чотирьох передавачів, які працюють на частоті 107,7 МГц.

7. Розроблено систему синхронізації носійних частот і модулюючих сигналів, що дозволяє здійснити настроювання системи синхронних передавачів на отримання мінімальної протяжності зони спотворень.

Публікації за темою дисертаційної роботи

1. Ганжа С.Н. Построение синхронной сети передатчиков ОВЧ-ЧМ вещания // Збірник "Цифрові технології"'. - 2008. - №3. - С.37- (0,02).

.2. Балан М.М. Метод визначення зони нелінійних спотворень при радіоприйманні у мережі синхронних ДВЧ-ЧМ передавачів / Балан М.М., Виходець А.В., Ганжа С.М. // Зв'язок. - 2008. - № 3. - С.53 - 55. (Особистий внесок - Розробка схеми експерименту - 0,07 д. а.).

.3. Выходец А.В. Искажения радиоприема в синхронной сети ОВЧ-ЧМ передатчиков / Выходец А.В., Ганжа С. Н // Праці УНДІРТ. 2004. - № 4 (40). - С.66 - 67. (Особистий внесок - Математичне описання характеристик, що використовуються для оцінки лінійних спотворень - 0,04 д. а.).

4. Выходец А.В. Особенности проектирования синхронных сетей звукового ОВЧ-ЧМ вещания / Выходец А.В., Кузнецова А.С., Ганжа С.Н. // Зв'язок. - 2007. - №1. - С.12 - 16; № 2. - С.60 - 64. (Особистий внесок - Розробка проекту мережі синхронного мовлення - 0,20 д. а).

.5 Ганжа С.Н. Переходные искажения стереофонических сигналов в системе синхронного ОВЧ-ЧМ вещания / Ганжа С.Н., Кузнецова А.С. // Зв'язок. - 2007. - № 4. - С.10 - 13. (Особистий внесок - Наукове дослідження перехідних спотворень - 0, 12 д. а.).

.6 Выходец А.В. Интегральная оценка нелинейных искажений в системе синхронного ОВЧ-ЧМ вещания / Выходец А.В., Ганжа С.Н., Кузнецова А.С. // Перспективи развития в Украине технологий радиодоступа до 2015 г.: Міжнародна науково-технічна конференція // Праці УНДІРТ. - 2006. - № 1 (45) - 2 (46). - С.93 - 96. (Особистий внесок - Наукове дослідження нелінійних спотворень при мобільному прийманні - 0,12 д. а.).

7. Балан Н.М. Экспериментальное исследование искажений сигналов в сети синхронного вещания / Балан Н.М., Ганжа С.Н. // Технології цифрового мовлення: Стратегія впровадження (DВТ - 2007): Международная научно-техническая конференция. - Одесса: ОНАС им. А.С. Попова. - С.173 - 178. (Особистий внесок - Розробка методики проведення експерименту - 0,2 д. а.).

8. Балан Н.М. Исследование качества звукового вещания в сети синхронного вещания в диапазоне ОВЧ / Балан Н.М., Ганжа С.Н. // Перспективні технологічні та ринкові напрями розвитку телекомунікаційних послуг у новітніх безпроводових системах зв'язку: Научно-практическая конф. // Праці УНДІРТ. - 2007. - Спец. видання журналу. - С.11 - 13. (Особистий внесок - Розробка методу проведення суб'єктивно-статистичних випробувань - 0,07 д. а.).

9. Выходец А.В. Цифровое звуковое радиовещание: Учебн. пособие / А.В. Выходец, С.Н. Ганжа, В.А. Лапин; под общ. ред. Н.К. Михайлова. - Одесса: Феникс, 2006. - 272 с.

10. Ганжа С.Н. Особенности построения синхронной сети цифровых передатчиков // Перспективні технологічні та ринкові напрями розвитку телекомунікаційних послуг у новітніх безпроводових системах зв'язку: Научно-практическая конф. // Праці УНДІРТ. - 2007. - Спец. видання журналу. - С.24 - 26. (0,09 д. а.).

11. Патент на корисну модель №33935. Україна. Спосіб визначення ділянки тракту синхронного радіомовлення з підвищеними нелінійними спотвореннями / М.М. Балан, А.В. Виходець, С.М. Ганжа; Заявл.14.12.2007; Опубл. 25.07.2008, Бюл. №14 (Особистий внесок - Розробка методу визначення зони нелінійних спотворень радіоприймання на ділянці між двома синхронними передавачами).

Анотації

Ганжа С.М. Поліпшення якості радіомовлення в синхронній мережі ДВЧ-ЧМ передавачів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.17 - радіотехнічні та телевізійні системи. - Одеська національна академія зв'язку ім. О.С. Попова. - Одеса, 2009.

Дисертація присвячена розробці заходів з поліпшення якості радіоприймання у синхронній мережі мовлення на підставі аналізу спотворень прийнятих сигналів.

Обчислено значення лінійних, нелінійних та перехідних спотворень, які дозволяють визначити значення захисних відношень за радіочастотою - основного параметра, необхідного при плануванні синхронної мережі ДВЧ-ЧМ передавачів.

Показано, що спотворення при радіоприйманні в мережі синхронних ДВЧ-ЧМ передавачів періодично змінюються в межах ділянок, рівних довжині хвилі носійного коливання. Це дозволяє розглядати можливість усереднення спотворень при радіоприйманні в автомобілі, що рухається, в результаті чого сприймані слухом спотворення зменшуються, і поліпшується якість радіоприймання.

На основі запропонованого методу вимірювання нелінійних спотворень у процесі польових випробувань синхронної передавальної мережі отримано уточнені значення захисних відношень за радіочастотою, які дозволяють визначити протяжність зони спотворень на території між синхронними передавачами. У процесі вимірювання отримано дані, які підтверджують теоретичні висновки про циклічність нелінійних спотворень у межах ділянок, рівних довжині хвилі носійного коливання.

На підставі результатів теоретичних і практичних досліджень, проведених на спеціально побудованій дослідній синхронній мережі, що складається з двох передавачів, виконано розрахунок синхронної мережі ДВЧ-ЧМ мовлення у Наддністрянщині. Мережа довжиною приблизно 170 км складається з чотирьох передавачів, що забезпечують покриття мовлення як автомобільної траси, так і прилеглих населених пунктів. Реалізована мережа синхронних передавачів дозволила поліпшити якість мовлення порівняно з якістю мовлення в мережі передавачів, що працюють у сумісному частотному каналі.

Розроблено систему синхронізації частот носійних коливань синхронних передавачів і модулюючих частот, що надходять на входи стереомодуляторів передавачів. Синхронізацію за часом модулюючих сигналів виконано шляхом введення штучної затримки в мережу подачі програм від джерела до передавачів.

Ключові слова: синхронне радіомовлення, захисне відношення за радіочастотою, зона спотворень, синхронізація частот носійних коливань, якість радіоприймання.

Ганжа С.Н. Улучшение качества радиовещания в синхронной сети ОВЧ-ЧМ передатчиков. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.12.17 - радиотехнические и телевизионные системы - Одесская национальная академия связи им.А.С. Попова. - Одесса, 2009.

Диссертация посвящена разработке мер по улучшению качества радиоприема в синхронной вещательной сети на основании анализа искажений принимаемых сигналов.

Вычислены значения линейных, нелинейных и переходных искажений, позволяющие определить значения защитных отношений по радиочастоте - основного параметра, требуемого при планировании синхронной сети ОВЧ-ЧМ передатчиков.

Показано, что искажения при радиоприеме в сети синхронных ОВЧ-ЧМ передатчиков периодически изменяются в пределах участков, равных длине волны несущего колебания. Это позволяет рассматривать возможность усреднения искажений при радиоприеме в движущемся автомобиле, в результате чего воспринимаемые слухом искажения уменьшаются, и улучшается качество радиоприема.

Показано, что в отличие от процессов, происходящих в сети синхронных НЧ и СЧ передатчиков и характеризующихся тем, что требуемые значения защитных отношений по радиочастоте являются величиной постоянной, для сетей синхронного ОВЧ-ЧМ вещания необходимо устанавливать нормы на защитные отношения по радиочастоте в зависимости от разности времени пробега радиосигналов к точке приема.

На основе предложенного метода измерений нелинейных искажений в процессе полевых испытаний синхронной передающей сети получены уточненные значения защитных отношений по радиочастоте, позволяющие определить протяженность зоны искажений на территории между синхронными передатчиками. В процессе измерений получены данные, подтверждающие теоретические выводы о цикличности нелинейных искажений в пределах участков, равных длине волны несущего колебания.

Показано, что требуемые защитные отношения по радиочастоте, определяющие протяженность территории, в пределах которой прием ведется с искажениями (зоны искажений), зависят от содержания передаваемых программ. Зона искажений при радиоприеме эстрадных и речевых программ оказывается меньше, чем при радиоприеме классической музыки.

На основании результатов теоретических и практических исследований, проведенных на специально построенной опытной синхронной сети, состоящей из двух передатчиков, выполнен расчет синхронной сети ОВЧ-ЧМ вещания в Приднестровье. Сеть протяженностью около 170 км состоит из четырех передатчиков, обеспечивающих покрытие вещанием как автомобильной трассы, так и близлежащих населенных пунктов. Реализованная сеть синхронных передатчиков позволила улучшить качество вещания по сравнению с качеством вещания в сети передатчиков, работающих в совмещенном частотном канале.

Результаты анализа причин возникновения искажений при радиоприеме в синхронной сети позволили разработать меры по минимизированию протяженности зон искажений на территории между синхронными передатчиками, что позволило улучшить качество радиоприема на значительном участке построенной синхронной сети.

Разработана система синхронизации частот несущих колебаний синхронных передатчиков и модулирующих частот, поступающих на входы стереомодуляторов передатчиков. Синхронизация по времени модулирующих сигналов выполнена путем введения искусственной задержки в сеть подачи программ от источника к передатчикам. На передающей станции введена уравнивающая временная задержка, величина которой определена в процессе проведенных исследований, которая позволяет более точно осуществить настройку синхронной сети.

Ключевые слова: синхронное радиовещание, защитное отношение по радиочастоте, зона искажений, синхронизация частот несущих колебаний, качество радиоприема.

Ganga S.N. Improvement of quality of broadcasting in the synchronous network of VHF-FM of transmitters. A manuscript.

Dissertation for the application of scienyific degree of candidate of technical sciences on speciality 05.12.17 - the radio engineerings and TV systems and devices. - Odessa National Academy of Telecommunication named after A. S. Popov. - Odessa, 2009.

Dissertation is devoted to the development of measures on the improvement of quality of radioreception in а synchronous broadcasting network on the basis of analysis of received signals distortions.

The values of linear, nonlinear and transient distortions, allowing to define the values of protective ratios on radio frequency, are calculated

It is shown that distortions at radioreception in the network of synchronous VHF-FM transmitters periodically change within the limits of areas, equal to the wave-length of carrier oscillation. It allows to examine the possibility of averaging of distortions at radioreception in а car, that results in the diminishing of distortions perceived by an ear, and the improvement of radioreception quality.

On the basis of the offered method of measurings of nonlinear distortions in the process of the field tests of synchronous transmitting network the specified values of protective ratios on radio frequency, allowing to define the extent of area of distortions on territory between synchronous transmitters, are obtained. In the process of testing the confirmatory information on theoretical conclusions about the recurrence of nonlinear distortions within the limits of areas, equal to the wave-length of carrier oscillation, is obtained.

On the basis of results of theoretical and practical researches, conducted on the specially built experimental synchronous network, consisting of two transmitters, the calculation of synchronous network of VHF-FM broadcasting in Pridnestrovie is executed.network with the extent of about 170 km consists of four transmitters, providing coverage of both motor-car route and near-by settlements. The realized network of synchronous transmitters allowed to improve broadcasting quality as compared to quality of broadcasting in the network of transmitters, operating in the combined frequency channel.

The system of synchronization of carrier frequencies of synchronous transmitters and modulating frequencies on the entrances of stereomodulators is developed.

Key words: synchronous broadcasting, protective ratio on radio frequency, area of distortions, synchronization of carrier frequencies, quality of radioreception.

Размещено на Allbest.ru