3. СИСТЕМА ТРЕХПРОГРАММНОГО ПВ (ТПВ)

Первоначально система проводного вещания в СССР обеспечивала вещание одной программы в полосе звуковых частот, в дальнейшем появилась трехпрограммная система [49, 76]. Система ТПВ смешанная. Основная программа (обычно I программа центрального вещания) передается сигналами звуковой частоты с высоким уровнем напряжения в полосе звуковых частот 50—10 000 Гц для линий первого класса и 100—6000 Гц для линий второго класса. Для передачи двух других программ используют токи высокой частоты. Несущую частоту выбирают из следующих соображений. Частота несущей и боковые полосы не должны попадать в ДВ вещательный диапазон, чтобы не создавать помех радиоприему. Разнос, частот несущих должен быть как можно большим. При этом упрощается высокочастотная часть приемника, который можно выполнить по схеме прямого усиления с простыми и дешевыми фильтрами. С понижением частоты несущей возрастает уровень

 

 

помех со стороны низкочастотного канала, а с ее возрастанием увеличивается затухание радиосигнала в распределительной сети. С учетом приведенных выше соображений в качестве частот несущих II и III программ выбраны частоты 78 и 120 кГц, которые передаются с более низкими уровнями. Максимальное напряжение несущей в начале тракта (на входе МФ) равно 120 В, минимальное напряжение несущей на АУ не должно быть ниже 0,25 В. Используется амплитудная модуляция. Высшая модулирующая частота составляет 6 кГц, что соответствует второму классу качества. Частотный спектр трехпрограммного проводного вещания показан на рис.104. Высокочастотный тракт системы ТПВ, как и однопрограммной, содержит станционную, линейную и приемную части. Однако функции этих частей значительно расширены. Станционная часть дополнительно содержит устройства преобразования низкочастотных сигналов в радиосигналы, усилители мощности высокочастотных колебаний и устройства подключения к линейной части тракта. Линейная часть имеет устройства, снижающие затухания радиосигналов. В функцию приемной части дополнительно входит выбор программы и детектирование AM сигналов. На рис. 105, а показана структурная схема системы ТПВ. Низкочастотные сигналы I—III программ от источников программ ИП по соединительным линиям СЛ подаются входы усилителей аппаратуры АПУ1—АПУЗ, размещенных на центральной станции проводного вещания ЦСПВ, с выхода которой по линиям СЛ1— СЛЗ сигналы поступают на опорную усилительную станцию ОУС. На ОУС сигналы I программы подаются на мощный низкочастотный усилитель МУ. Сигналы II и III программ модулируют несущие передатчиков П78 и П120. Усиленные до 960 В вещательные сигналы I программы и до 120 В радиосигналы II и III программ суммируются на трансформаторной схеме устройства подключения передатчиков УПП и подаются в МФ.

На рис. 105, б показана диаграмма уровней напряжений несущих тракта трехзвенной сети ТПВ. Из сравнения диаграмм уровней по напряжению для I программы (см.рис. 103) и

 

 

II и III программ видно, что сигналы от источников программ на ЦСПВ и от ЦСПВ на ОУС проходят с одинаковыми уровнями. На ОУС уровень напряжения несущей после передатчика составляет 44 дБ и соответствует 120 В. В конце МФ вследствие вносимых линией затуханий, уровень понижается на 2 дБ и на входе ТП равен 42 дБ (98 В). На трансформаторной подстанции уровень несущей понижается до 32 дБ (30 В). Распределительный фидер для радиосигнала имеет значительно большее затухание (20 дБ), чем для вещательного сигнала, и на входе АТ уровень радиосигнала снижается до 13 дБ (3 В). На AT уровень несущей понижается на 10 дБ, абонентская линия вносит затухание 12 дБ, и на вход трехпрограммного АУ поступает сигнал несущей с уровнем напряжения — 10 дБ (0,25 В).

Линии и трансформаторы сетей ПВ вносят большие потери при прохождении высокочастотных сигналов II и III  программ. Так, на частотах 78 кГц и выше затухание напряжения в линии 5 км достигает 20 дБ. Неоднородности линий (например, кабельные вставки и отводы) приводят к еще большему увеличению затухания. При передаче радиосигналов II и III программ КПД трансформаторов уменьшается в несколько раз по отношению к КПД на частотах звукового диапазона.

Для уменьшения затухания радиосигналов и приближения к режиму бегущей волны проводится специальная высокочастотная обработка сетей ПВ с помощью специальных дополнительных устройств, обеспечивающих работу фидерных и распределительных линий в режиме бегущей волны. Для уменьшения затухания радиосигналов в сетях ПВ при их подготовке к введению ТПВ применяют дополнительные устройства: устройства подключения передатчиков УПП, обходные устройства ТП (ОУТП), обходные устройства AT (ОУАТ).

На станции узла ПВ или ОУС (при децентрализованной системе) устанавливают  устройство подключения передатчиков УПП (рис 106). Напряжение звуковой частоты вводят в МФ с выхода мощного усилителя МУ через фидерный повышающий трансформатор ФПТ и вторичную обмотку высокочастотного трансформатора. Вторичная обмотка выполнена из двух секций (L2/2, L2/2), включенных в оба провода МФ. Напряжение высокой частоты вводится в МФ также с помощью трансформатора ВЧ. Передатчики II и III программ подключают к трансформатору через конденсаторы С3, С4, С5, С6, при этом конденсаторы С4

 

 

и С6 имеют малое сопротивление для радиосигналов 78 кГц и выше. Передатчик II программы нагружен на параллельный контур L3, СЗ + С5, настроенный на частоту 78 кГц. Нагрузкой для передатчика III программы является контур L3C3 с резонансной частотой 120 кГц.

Последовательные контуры L1С1 (L1', С1') и L2C2 (L2',C2') настроены на частоты соответственно 120 и 78 кГц и представляют малые сопротивления для токов этих частот. С помощью последовательных контуров передатчик II программы (П78) защищен от радиосигналов III программы, передатчик III программы (П120) —от радиосигналов II программы, а выход усилителя — от радиосигналов обеих программ.

Устройство подключения трансформаторной подстанции (УПТП) состоит из заградительного фильтра магистрального фидера ЗФМ, заградительного фильтра распределительных фидеров ЗФР и обходного устройства трансформаторной подстанции ОУТП (рис. 107, а). ЗФМ построен по симметричной схеме и содержит в каждом проводе по два параллельных контура. Один из контуров настроен на частоту 78 кГц, другой — на частоту 120 кГц. Вследствие этого ЗФМ обладает большим сопротивлением для токов радиосигналов (запирает вход ТП по высокочастотным сигналам) и малым — для сигналов звуковых частот. Обходное устройство ОУТП представляет собой фильтр верхних частот и обладает высоким сопротивлением для частот звукового спектра. Для согласования волнового сопротивления магистрального фидера и входного сопротивления параллельно подключенных к ТП распределительных фидеров коэффициент трансформации ОУТП выбран меньше единицы. Заградительный фильтр ЗФР является аналогом ЗФМ и

 

 

предотвращает прохождение радиосигналов по вторичной обмотке понижающего трансформатора.

Для абонентских трансформаторов мощностью 5 и 10 Вт, включенных в домовую распределительную сеть, не обязательно подключать дополнительные устройства. Трансформаторы мощностью 25 Вт, питающие АЛ, к которым подключена нагрузка свыше 80% от номинальной, снабжаются обходным устройством ОУАТ (рис. 107, б).

Включение в распределительную сеть ТПВ фильтров (ЗМФ, ЗФР) и обходных устройств (ОУТП, ОУАТ) обеспечивает уменьшение затухания радиосигналов. Однако применение только этих устройся еще недостаточно для апериодического режима  работы линий. Для работы фидерных и распределительных линий в режиме бегущей волны требуются специальные согласующие устройства (СУ), которые применяют в магистральных (СУМ) и распределительных (СУР) фидерах. С целью компенсации емкости кабельных отводов линий

 

 

применяют компенсирующие устройства (КУ). При затуханиях радиосигнала в линии более 13 дБ, а также на отводах длиной менее 300 м режим бегущей волны можно обеспечить без применения каких-либо дополнительных устройств.

В фидерных линиях с затуханием радиосигналов менее 13 дБ режим бегущей волны достигается включением в конце линии (или в конце отвода длиной 300 м) RС-шунта (рис. 108, а), обеспечивающего согласованный режим работы. Активное сопротивление выбирается равным среднему значению модулей волновых сопротивлений на частотах 78 и 120 кГц. Для снижения затухания в диапазоне звуковых частот емкость конденсатора выбирают равной 0,02 мкФ. Полное сопротивление такого RC шунта равно волновому сопротивлению линии на частотах 92—100 кГц.

Если в распределительном фидере необходимо предусмотреть отвод, то для снижения влияния входного сопротивления отвода на распределение напряжения вдоль фидера отвод подключают через высокочастотный трансформатор (рис. 108, б) с коэффициентом трансформации п ≈ 2,2. В этом случае входное сопротивление отвода примерно в 5 раз превышает волновое сопротивление фидера и не влияет на его основные параметры. Малая величина емкости С обеспечивает «разрыв» в диапазоне звуковых частот, вследствие чего сигналы I программы имеют малое затухание. Если воздушная фидерная линия имеет кабельные вставки, то в связи с нарушением однородности возникает отраженная волна. Если кабельная вставка коротка, то ее можно рассматривать как включение конденсатора между проводами, что дополнительно вызывает увеличение затухания радиосигналов.

Для компенсации емкости кабеля С_к ≤ 2000 пФ между проводами фидера включают индуктивность L, которая совместно с емкостью кабеля образует контур, настраиваемый на частоту 95—99 кГц (рис. 108, в). Включенный последовательно с L конденсатор емкостью С = 0,02 мкФ предотвращает замыкание через L низкочастотных токов I программы. Если С_к > 2000 пФ, то применяют более сложное компенсирующее устройство (рис. 108, г). Индуктивности L1 и L2 обеспечивают настройку двух контуров на частотах 78 и 120 кГц. Сопротивление образованных контуров на частотах радиосигналов II и III программы в 5 раз больше волнового сопротивления линий, поэтому вносимые затухания радиосигнала в значительной степени уменьшаются. Если емкость кабельной вставки более 4000— 6000 пФ, то волновые сопротивления воздушной линии и кабельной вставки необходимо согласовать с помощью автотрансформаторов (рис. 108, д) с понижающим коэффициентом трансформации (n₁ < 1) при переходе с воздушной линии на кабельную и с повышающим (n₂ > 1) при переходе с кабельной линии на воздушную [76].