2. СИНХРОННОЕ РАДИОВЕЩАНИЕ В ДВ и СВ ДИАПАЗОНАХ

 

При переводе сети РВС на передачу одной программы требуемые защитные отношения 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 (5.5), 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 станции; 2) транзисторные приемники только с ДВ и СВ диапазонами наиболее дешевы, 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.

На рис. 47 показан график распространения земной и пространственной волн для передатчиков большой (500 кВт) и малой (10 кВт) мощностей, работающих на волне λ = 300 м. На кривой 1 выделена зона обслуживания с радиусом R₁ = 825 км с величиной граничной напряженности поля Е'_гр = Е_ном = 3,5 мВ/м и заданным значением защитного отношения А. Если допустить, что мощность помех возрастает в 3 раза, то для сохранения нормы защитного отношения А граничная напряженность поля должна возрасти до Е_гр =х3,5 = 6 мВ/м. Как следует из рис. 47, в этом случае радиус зоны обслуживания передатчика 500 кВт уменьшится до R₂=110 км. Радиус зоны обслуживания передатчика 10 кВт в этих же условиях уменьшится с r₁ = 60 км до r₂ = 50 км.

 

 

Рис. 47. Графики распространения земной (1) и пространственной (2) волн.

 

Отсюда следует, что площадь зоны обслуживания передатчика большой мощности сократится в S₂/S₁ = R²₁ /R²₂ = 825²/110² = 56 раз и составит 1,8% первоначальной величины. Зона обслуживания передатчика малой мощности уменьшится в r²₁ /r²₂ = 60²/50² = 1,44 раза, что составит 70% первоначальной площади. Из сравнения видно, что работа передатчика большой мощности пространственной волной в значительной степени нарушится, а для передатчика малой мощности, работающего земной волной, зона обслуживания уменьшится незначительно [35]. Поэтому синхронное радиовещание целесообразно при использовании маломощных передатчиков. Тогда в зонах обслуживания легко получить большую напряженность поля (10 - 20 мВ/м), что обеспечит надежный и качественный прием даже на малочувствительные транзисторные приемники.

Защитные отношения 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 приемнику, характера программы (речь, музыка и т. п.) и параметров приемных устройств [22, 97].

На рис. 48, а показана зависимость защитного отношения сигнал/помеха от сдвига фаз между колебаниями несущих двух радиовещательных станций, работающих в режиме фазовой синхронизации. Кривая 1 построена по результатам статистической обработки мнений 99% слушателей, запросы которых были удовлетворены, кривая 2 отражает мнения 90% слушателей. Из рисунка видно, что при защитном отношении 4 дБ запросы 90% слушателей удовлетворены при любом значении сдвига фаз между колебаниями несущих частот φ = 0...360⁰. При φ < 155° для 90% слушателей и при φ < 140° для 99% слушателей значение коэффициента защитного отношения снижается до 0, т. е. удовлетворительный прием осуществляется при сопоставимых интенсивностях сигналов обеих станций.

 

 

Рис. 48. Зависимости защитного отношения сигнал/помеха от сдвига фаз между колебаниями несущих (а), от расхождения несущих частот (б), от разности времени прохождения модулирующих сигналов (в).

 

На рис. 48, б показаны зависимости защитных отношений от расхождения несущих частот станций А = F(∆f). Кривые построены для незамирающих радиосигналов при работе в дневное время. Каждой кривой соответствует определенный процент слушателей (N), для которых качество суммарного сигнала воспринимается как вполне удовлетворительное. Для 90% слушателей при расхождении несущих частот на величину 20 Гц (соответствует отклонению частоты каждого передатчика на ±10 Гц) требуется значение защитного отношения А = 15...16 дБ. При повышении точности синхронизации (∆f < 20 Гц) требуемая норма защитного отношения уменьшается. Например, при ∆f =1 Гц А=9 дБ, при ∆f =0,1 Гц А=5,5 дБ, а при ∆f =0,015 Гц А=4 дБ.

При снижении нормы А с 16 до 4 дБ напряженность поля мешающей станции может возрасти с 18 до 60% от напряженности принимаемой. При этом радиус зоны хорошего приема возрастает в 2,8 раза, а площадь - в 8 раз. Очевидно, что для увеличения зоны хорошего приема следует добиваться малых значений защитного отношения, что связано с повышением точности синхронизации несущих, а следовательно, и с использованием более сложной и дорогостоящей аппаратуры. Допустимое значение защитного отношения сигнал/помеха для синхронных сетей вещания в значительной степени зависит от разности времени прохождения вещательного сигнала в трактах первичного распределения программ от источника вещательного сигнала к передатчикам.

На рис. 48, в показана зависимость защитных отношений, при которых обеспечиваются условия, необходимые для качественного приема сигнала в течение 90% времени (это соответствует сдвигу фаз между колебаниями несущих частот φ = 0...160⁰),. от разности времени прохождения модулирующих сигналов. Кривая 1 соответствует статистической оценке «едва заметная помеха» (хорошее качество приема), кривая 2 - оценке «допустимая помеха» (удовлетворительное качество приема).

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 приемнику может достигать 15—20 мс. При такой временной задержке вещательных сигналов допустимое защитное отношение по оценке «допустимая помеха» должно равняться 8 дБ. Если ∆T = 0,1...1 мс, что характерно для синхронных сетей из близко расположенных маломощных передатчиков, то А = 4...6 дБ [22]. В ночное время (из-за замираний) норма защитного отношения должна быть повышена до 7 - 8 дБ. С учетом отмеченных выше особенностей установлена норма защитного отношения 8 дБ [53].