Радиосвязь,_радиовещание,телевидение2

Рис. 5.2. Схема узлов проводного вещания с централизованной (а) и децентрализованной (б) системами питания узлов

При большой нагрузке (более 10 тыс. абонентских устройств) двухзвенная сеть не может обеспечить распределение сигналов с достаточно малыми потерями. В этих случаях создают трехзвенные сети. Территория, обслуживаемая такой сетью, разбивается на зоны, в каждой из которых строят автономные двухзвенные сети. Питание этих сетей осуществляется по высоковольтным(обычно 960 В) магистральным фидерным линиям (МФ) через понижающие трансформаторные подстанции (ТП). Сеть МФ считают третьим звеном распределения.

Все городские узлы проводного вещания можно разделить на две группы: с централизованным и децентрализованным питанием сетей

(рис. 5.2).

При централизованном питании все мощные усилители сети установлены в одном месте– на станции. Здесь упрощается задача резервирования и обслуживания станционного оборудования, обеспечение его гарантийным энергоснабжением, но из-за сложности РТС такая система не способна обеспечить высокую надежность работы. При нагрузке более 50–100 тыс. абонентских устройств централизованные сети неприменимы.

При децентрализованной системе питания территория города разбивается на районы, в каждом из которых сооружается двухзвенная или трехзвенная сеть. В первом случае для их питания создается усилительная подстанция (УС), во втором случае – мощная опорная усилительная станция (ОУС). Питание сети от нескольких источников,

Рис. 5.3. Структурная схема узла ПВ города

расположенных в различных районах территории, повышает надежность системы. Но в этом случае возрастают стоимость станционного оборудования и сложность эксплуатации системы. Кроме того, необходимы соединительные линии (СЛ) для подачи программ вещания, телеуправления и контроля за работой станционных и линейных -со оружений. Станция, выполняющая эти функции (распределение программ, телеуправление и телеконтроль), называется центральной станцией проводного вещания (ЦСПВ).

Для повышения надежности работы проводного вещания предусмотрено резервирование тех звеньев, отказ которых вызывает прекращение подачи программ большому количеству абонентов. В крупных городских узлах такими звеньями являются источники программ, усилительное оборудование ЦСПВ, соединительные линии, усилители ОУС, магистральные фидеры. На рис. 5.3 приведена структурная схема узла ПВ города. Из рисунка видно, что к каждой ТП подведены рабочий и резервный магистральный фидеры, причем резервный фидер (РМФ) подведен от другой ОУС. При выключении ОУС или МФ питание ТП переключается на соседние ОУС. Если вблизи нет ОУС, от которой можно провести РМФ, то для резервного питания ТП строят резервную усилительную подстанцию, так называемую блокподстанцию (БП). Эта подстанция включается только при выключении МФ. Из рис. 5.3 следует, что в приведенной схеме РТУ имеется четыре ОУС и восемь ТП (указано на ЦСПВ).

Распределительные фидеры и абонентские линии – наиболее протяженная и дорогая часть линейных сооружений. В то же время повреждения этой части приводят к прекращению подачи программ ограниченному числу абонентов. Поэтому для данной части сети при-

меняют меры локализации повреждений, т.е. меры, сводящие к минимуму число необслуживаемых абонентов при повреждениях сети.

Многопрограммное проводное вещание. Многопрограммное проводное вещание (МПВ) можно организовать в спектре звуковых частот или путем переноса спектра в высокочастотную область.

В первом случае сигналы программ передаются по многопарной линии в полосе звуковых частот, во втором – в многоканальной системе передачи используется частотное разделение каналов. В спектре звуковых частот на передающей стороне, как и в системе однопрограммного ПВ, сигналы программ вещания при подаче в линию имеют высокий уровень. В абонентском устройстве устанавливают переключатель выбора программ. Этот метод МПВ применяется в Великобритании и Голландии. В Голландии, например, по четырехпарным кабелям передаются сигналы четырех программ звукового вещания. В Австрии, Италии, Испании и Швеции распространена система многопрограммного вещания по городским телефонным сетям. Сигналы программ вещания передаются с помощью амплитудной модуляции.

Существующие системы МПВ по телефонным сетям имеют сходную структуру сети и однотипную аппаратуру. Передатчики устанавливают на станции городской телефонной сети. Радиосигналы с выходов передатчиков подводятся к общим шинам и с помощью станционных фильтров подключения (СПФ), состоящих из ФНЧ и ФВЧ, направляются в распределительную сеть ГТС. Фильтры нижних частот препятствуют прохождению радиосигналов в аппаратуру телефонной станции, а также устраняют действие помех, вызванных коммутационными приборами этой станции; фильтры верхних частот препятствуют проникновению телефонных сигналов звуковых частот в высокочастотную аппаратуру. На входе АУ(в конце абонентской линии) по тем же причинам устанавливают аналогичные ФНЧ и ФВЧ.

С учетом допустимого затухания в распределительной сети ГТС и возможности использования вещательных радиоприемников для организации МПВ используют частоты длинноволнового диапазона 150…350 кГц. На всех остальных телефонных станциях, которые могут быть промежуточными или оконечными, устанавливаются УРЧ, корректирующие контуры, согласующие устройства и фильтры.

Примером системы МПВ по телефонным сетям является шестипрограммная итальянская система. Сигналы программ вещания передаются на несущих частотах 178, 211, 244, 277, 310, 343 кГц методом АМ. Использование диапазона ДВ позволяет наряду со специальными приемными устройствами использовать обычные радиовещательные приемники, имеющие длинноволновый диапазон. Передача программ вещания ведется по высшему классу качества. Прием-

154 Глава 5. Системы проводного вещания и оповещения

ные устройства имеют фиксированную настройку. У нас в стране также ведутся работы по использованию городских телефонных сетей для звукового вещания.

Систему ПВ можно также организовать на базе телевизионной распределительной сети. Интерес к системе кабельного телевизионного вещания вызван следующими причинами: ограниченностью числа телевизионных радиоканалов; наличием помех при приеме телевизионных сигналов в крупных городах с многоэтажными зданиями с железобетонным каркасом (многочисленные отражения от зданий создают «повторы» изображения, а в зданиях, находящихся в зоне радиотени, в значительной степени падает напряженность поля); эстетическими требованиями архитектуры отказаться от индивидуальных антенн.

Появляются коллективные системы распределения телевизионных сигналов, коллективные антенны и сети проводного телевизионного вещания, охватывающие дом, квартал и даже район города. Такие сети, естественно, можно использовать и для передачи программ звукового вещания.

Так, если распределительная телевизионная сеть выполнена из многопарного симметричного кабеля, то по каждой паре кабеля сигналы телевизионной программы передают на несущей частоте, а сигналы программы звукового вещания– в спектре звуковых частот. Вследствие большого разноса частотных диапазонов сигналов телевидения и звукового вещания устройство подключения может состоять только из катушки индуктивности и конденсатора. Абонентские

устройства подсоединяют к каждой паре кабеля через устройство подключения, состоящее из автотрансформатора и конденсатора. Для сигналов звуковой частоты сопротивление индуктивности незначительно, поэтому влиянием этих элементов на прохождение сигналов программ звукового вещания можно пренебречь.

Применяя отдельные пары для передачи сигналов телевизионных программ, можно использовать одну несущую частоту. В этом случае в абонентском телевизионном приемнике избирательные устройства отсутствуют. Для приема программ звукового вещания можно использовать обычный громкоговоритель. Выбор программ осуществляется с помощью переключателя. Подобная система применяется в Великобритании. Дальнейшее развитие сетей ПВ, возможно, пойдет по пути создания совмещенных систем, в которых будут использоваться кабельные коммуникации ГТС и проводного ТВ.

Трехпрограммное проводное вещание. Разработанная у нас в стране система ПВ развивалась как однопрограммная. При разра-

ботке системы МПВ экономически наиболее приемлемым оказался вариант организации многопрограммного вещания с частотным разделением каналов на базе сети однопрограммного ПВ.

Рис. 5.4. Спектр сигнала в системе трехпрограммного проводного вещания

Исследования показали, что по этим сетям в отведенном диапазоне частот (30 Гц…130 кГц) можно организовать лишь три канала звукового вещания. Частотное уплотнение сетей ПВ большим числом каналов вещания приводит к увеличению переходных помех между ними.

Одна программа (обычно первая программа центрального вещания) передается сигналами звуковой частоты с высоким уровнем напряжения в полосе звуковых частот 50…10 000 Гц. Для передачи двух других программ используют токи высокой частоты (рис. 5.4).

Несущие частоты выбирают из следующих соображений. Разнос несущих частот 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 несущей частоты возрастает уровень помех со стороны низкочастотного канала, а с ее возрастанием увеличивается затухание радиосигнала в распределительной сети. С учетом приведенных выше соображений в качестве несущих частот второй и третьей программ выбраны частоты 78 и 120 кГц, которые передаются с более низкими уровнями. Максимальное напряжение несущей частоты в начале тракта (на входе МФ) 120 В, минимальное напряжение несущей на АУ не должно быть ниже 0,25 В.

5.2. Структура сети проводного вещания

Структурная схема тракта трехзвенной сети системы однопрограммного ПВ и диаграмма электрических уровней по напряжению для частоты сигнала 1000 Гц показаны на рис. 5.5. Отсчет уровней ведется от 0 дБ (0,775 В). Уровень напряжения на выходе ЦСПВ по нормам, установленным для СЛ, должен соответствовать 15 дБ (4,4 В). В конце второй СЛ(на входе ОУС) уровень напряжения должен быть не менее0 дБ и на ОУС повышается до62 дБ (960 В). На МФ уровень напряжения падает на 1…2 дБ и составляет на входе ТП 60…61 дБ. Трансформаторная подстанция понижает уровень напря-

Рис. 5.5. Структурная схема тракта трехзвенной сети (а) и диаграмма электрических уровней (б) однопрограммной сети ПВ

жения до 50 дБ (при номинальном рабочем напряжении240 В). Абонентский трансформатор (АТ) рассчитан на передачу спектра звуковых частот и понижает напряжение до32 дБ (30 В). Затухание в абонентской линии (АЛ) 1 дБ.

Высокочастотный тракт системы ТПВ, как и однопрограммной СПВ, также содержит станционную, линейную и приемную части

(рис. 5.6).

Однако функции этих частей значительно расширены. Станционная часть дополнительно содержит устройства преобразования сигналов звуковых частот в радиосигналы, усилители мощности высокочастотных колебаний и устройства подключения их к линейной части тракта. Линейная часть имеет устройства, снижающие затухания радиосигналов. В функцию приемной части дополнительно входят выбор программы, детектирование АМ сигналов и усиление сигналов звуковой частоты. Сигналы звукового вещания с выхода КРА по -со единительным линиям СЛ поступают на входы усилителей У1, У2, У3, размещенных на центральной станции проводного вещания. С выхода ЦСПВ по СЛ сигналы поступают на опорную усилительную станцию. На ОУС сигналы первой программы подаются на мощный усилитель проводного вещания (УПВ). Сигналы второй и третьей программ модулируют несущие колебания с частотами78 и 120 кГц (соответственно передатчики П78 и П120).

Усиленные до 960 В сигналы первой программы и до 120 В радиосигналы второй и третьей программ с помощью устройства подключения передатчиков УПП подаются на вход МФ.

На рис. 5.6, б приведена диаграмма уровней напряжения радиосигнала второй и третьей программы. На выходе ОУС уровень напря-

Рис. 5.6. Структурная схема системы ТПВ (а) и диаграмма уровней второй и третьей программ (б)

жения радиосигнала после передатчика составляет44 дБ и соответствует 120 В. В конце МФ под влиянием вносимых линией затуханий уровень понижается на 2 дБ и на входе ТП равен42 дБ (98 В). Распределительная фидерная линия для радиосигналов имеет значительно большее затухание (20 дБ), чем для сигнала первой программы вещания, и на входе АТ уровень снижается до12 дБ (3 В). На АТ уровень радиосигнала понижается на10 дБ, абонентская линия вносит затухание 12 дБ, и на вход трехпрограммного АУ поступает сигнал с уровнем напряжения –12 дБ (0,25 В).

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

Для уменьшения затухания радиосигналов и получения в каждой линии ПВ режима бегущей волны проводится высокочастотная обра-

плект которой (ТУС-К) расположен на ЦСПВ. Управление производится с пульта, например ПУУС (пульт управления усилительными станциями).

Кроме этого на ЦСПВ имеется аппаратура для управления и контроля трансформаторными подстанциями (УКТП). На ЦСПВ крупных городов управление и контроль ТП производят со специального пульта.

Основными функциями ОУС (БП) являются усиление сигнала до необходимой величины, а также формирование высокочастотных сигналов второй и третьей программ. На ОУС расположены мощные усилители звуковой частоты, передатчики, оборудование для распределения вещательных программ по МФ, телеуправления, контроля и измерений.

Состав оборудования ОУС показан на рис. 5.8. Программы подаются на ОУС по соединительным линиям. Напряжение первой программы поступает на мощный усилитель проводного вещания(УПВ), напряжения второй и третьей программ– на передатчики (П) с несущими 78 и 120 кГц (передатчики не резервируются). С помощью индивидуальных повышающих трансформаторов в стативах выходной коммутации (СВК) первая программа напряжением960 В подается в магистральные фидеры. Вторая и третья программы напряжением 120 В с выходов передатчиков подаются на МФ с помощью устройства подключения передатчиков (УПП). Управление и контроль осуществляются исполнительным полукомплектом аппаратуры телеуправления и сигнализации (ТУС-И).

К одной ОУС подключается не более12 рабочих и резервных МФ. Мощная ОУС обслуживает до 80 тыс. абонентов. Для городских сетей

жения, поступающего с МФ, до 120 или 240 В и подачи сигналов звукового вещания в РФ. Основным оборудованием подстанции являются статив трансформаторной подстанции (СТП) и статив распределительный (СТР). К каждому СТП подводятся два МФ(рабочий и резервный). Контакты К1 и К2 обеспечивают подключение одного из них. С выхода СТП напряжение сигналов звукового вещания поступает на вход СТР, к которому можно подключить до десяти РФ. В стативе имеются элементы защиты РФ.

5.4. Особенности сельского проводного вещания

Сельский узел ПВ обслуживает, как правило, один или несколько удаленных друг от друга населенных пунктов. Многие радиоузлы обслуживаются дежурным станционным персоналом, а их сети – персоналом линейной службы. При наличии обслуживающего персонала фонд заработной платы может достигать 50 % общей суммы эксплуатационных расходов.

Удельная плотность радиотрансляционных точек(число точек на 1 км линии) в сельской местности мала, она колеблется от 8 до 25, в то время как в крупных городах удельная плотность точек достигает 400. Удельная плотность точек является наиболее важной характеристикой рентабельности системы ПВ, так как доходы определяются в основном суммой абонентной платы, а расходы – объемом станционных и линейных сооружений,штатом обслуживающего персонала.

Поэтому повышение рентабельности системы ПВ возможно за счет повышения плотности точек и сокращения объема основных фондов штатов обслуживающего персонала.

Плотность точек может возрастать по двум причинам: вследствие повышения спроса населения на услуги ПВ и сокращения объема ли-