Радиосвязь,_радиовещание,телевидение2

жизни, их действия, предупреждал о дикторских объявлениях, уточнявших характер и зону опасности(обстрел или бомбежки в том или ином районе города). Топология радиотрансляционной сети города на Неве в настоящее время определяется предполагаемыми зонами затопления при наводнениях.

Использование систем звукового вещания изменилось от простого объявления «по радио» или передачи специальных сигналов до передачи кодовых сигналов, приводящих к срабатыванию определенных технических устройств массового оповещения, например уличной звукофикации или звуковых сирен. Современная система оповещения представляет собой комплекс технических средств, использующих все виды связи и передачи массовой информации и объединенных специальными организационно-техническими мероприятиями в -де журном и активном режимах работы.

Принятая концепция массового оповещения. Оповещение на-

селения начинается с подачи громких звуковых сигналов, слышимых на всей оповещаемой территории, которые предваряют речевое сообщение (информацию), конкретизирующее вид и место опасности, пути ее минимизации.

Громкие звуковые сигналы подаются дистанционно управляемыми сиренами, объединенными в локальные(технологические, объектовые) и городские или региональные системы. Электромеханические сирены подробно описаны в справочниках по акустике и до настоящего времени применялись и применяются наиболее широко. Генератор и излучатель звука в этих сиренах приводятся во вращение электродвигателем мощностью 1,5…4,5 кВА. Управление запуском электромеханических сирен хорошо осуществляется по системам городской телефонной связи; основной недостаток таких сирен– сложность обеспечения гарантированного энергоснабжения, определяемого разветвленностью сиренной сети из-за ограниченного звукового давления, создаваемого каждой сиреной(110…120 дБ). Совершенствование сети сиренного оповещения возможно двумя путями:

-повышением звукового давления, позволяющим на порядок уменьшить количество сирен и, следовательно, обеспечить автономные источники энергоснабжения, упростить систему управления;

-резким увеличением числа сирен с меньшей звуковой отдачей, упрощающим их устройство и позволяющим применять в качестве гарантированного источника электропитания электрохимические -ис точники тока (сухие батареи). Однако сеть управления такими сиренами становится очень разветвленной и громоздкой.

В европейских странах освоены производством и широко внедряются так называемые пневмосирены, работающие от автономного компрессора, приводимого в действие дизельным или бензиновым двигателем. Модуляция воздушного потока осуществляется его про-

хождением через отверстия во вращающихся дисках. Развиваемый такими сиренами уровень звукового давления превышает140 дБ, частота 2…4 кГц при мощности бензинового двигателя60…80 л.с. Размещение звуковой головки с рупорами, создающими необходимую (не обязательно круговую в горизонтальной плоскости) диаграмму направленности, производится на высоких (100 м и более) башнях.

Совершенствование элементной базы позволило начать производство малогабаритных простых электронно-механических извещателей, достаточно широко применяющихся на объектовых сетях оповещения.

После подачи предупреждающего сигнала включаются все системы массовой информации: радиовещание и проводное звуковое вещание, телевидение, системы телефонной связи и кабельного телевидения. Для оповещения в бомбоубежищах, завалах помимо штатных объектовых систем возможна подача сигналов по проводам сети энергоснабжения.

При звуковом оповещении применяют все известные методы первичной обработки сигналов звукового информационного вещания, повышающие громкость и разборчивость при ограниченных мощностях усилителей и звукоизлучателей или глубине модуляции передатчиков:

-повышение с помощью авторегуляторов уровня относительной средней мощности;

-динамическую регулировку спектра передаваемого сигнала. Помимо повышения громкости и разборчивости такая обработка

уменьшает энергопотребление усилительных устройств, что немаловажно при чрезвычайных ситуациях.

При выборе предпочтительной для массового оповещения системы передачи информации наиболее важной является способность абонентских устройств сохранять работоспособность при обесточивании жилищ – способность пассивного приема без дополнительных преобразований сигнала и его усиления. Такую возможность представляют сети проводного вещания, теоретически сети кабельного

телевидения, телефонные сети и системы связи на основе сетей энергоснабжения.

Системы звукового вещания, осуществляющие передачу низкочастотных сигналов по сетям энергоснабжения, широко использовались в Советском Союзе до войны 1941–1945 гг., но были разрушены и после войны не восстанавливались. В США ограниченно распространены сети высокочастотного звукового вещания по электросетям.

Построение системы массового оповещения на основе телефонных сетей технически весьма заманчиво, так как при полной телефонизации региона позволяет удешевить всю систему оповещения. Построение такой системы прорабатывается в рамках вне-

дрения шести-программного звукового вещания по абонентским телефонным сетям.

Интеграция звукового вещания в системы кабельного телевидения происходит с трудом, но есть надежда, что процесс ускорится и пойдет совместно с внедрением двусторонних(интерактивных) информационных систем, предоставляющих абонентам все виды услуг связи и вещания и позволяющих собирать информацию от всех абонентов сети, из всех жилых и служебных помещений.

Системами звукового оповещения оборудуются практически все виды транспорта: автомобильный, железнодорожный, авиационный, речной и морской. На каждый автобус, поезд, самолет или судно устанавливается проводная система звукового вещания (звукофикации), используемая в основном в технологических целях. Работа локальной системы оповещения на транспорте неотделима от технологии использования транспортных средств. Основные сообщения готовятся водителем, машинистом, командиром самолета или капитаном судна.

Формирование сообщений для систем массового оповещения– специфично и весьма ответственно. Принятие решения о важных объявлениях очень сложно, требует высокого гражданского мужества, профессионализма в оценке ситуации, зачастую не укладывающейся ни в одну из инструкций. Самый страшный пример – преступная задержка объявления об истинной опасности во время Чернобыльской катастрофы, приведшая к многочисленным человеческим жертвам. Ничто не приводит к панике больше, чем отсутствие правдивой своевременной информации.

Несомненно, что даже в условиях развала народного хозяйства страны уникальные сети звукового вещания и массового оповещения населения, построенные за счет народа и доказавшие свою эффективность, должны быть сохранены.

5.6. Перспективы развития проводного вещания

Преимущество системы проводного вещания перед системой радиовещания состоит прежде всего в отсутствии различного рода помех, которые ухудшают качество радиоприема в диапазонах ДВ, СВ, КВ и МВ. Это помехи атмосферного и промышленного происхождения, помехи от других станций, работающих в совмещенном частотном канале. В диапазоне МВ существенны помехи, вызванные отражениями радиоволн от многоэтажных зданий со стальным или железобетонным каркасом.

Дальнейшая совместимость проводного вещания с радио- и телевизионным вещанием, очевидно, будет определяться повышением параметров качества каналов и приемных устройств, увели-

чением числа передаваемых программ и развитием проводной стереофонии.

На сетях проводного вещания были испытаны несколько систем стереофонического вещания. К ним относятся системы с независимым каналом и с двойным суммарно-разностным преобразованием.

В первой системе для передачи сигналов Л и П используютII и III высокочастотные каналы (см. рис. 5.4). Система легко реализуется на действующих сетях ТПВ. Отмечается хорошее качество стереоэффекта, обусловленное тем, что оба радиоканала ТПВ имеют практически одинаковые параметры качества. Однако такая система обладает и существенным недостатком. Ни по одному из каналов не передается совместимый сигнал, поэтому на время стереопередачи владельцы монофонических устройств лишаются двух монофонических программ.

Во второй системе для получения совместимости использовано суммарно-разностное преобразование сигналов стереопары. Несущая частота I канала модулируется совместимым суммарным сигналом Л + П, а несущая частота III канала – сигналом Л – П. В этой системе для владельца монофонического приемного устройства ТПВ можно считать «потерянным» лишь один высокочастотный канал.

Для приема стереофонической передачи в первой системе необходимы два однотипных монофонических приемных устройства ТПВ, во второй – дополнительная приставка с устройством суммарноразностного преобразования.

Желание избежать потери одного монофонического канала привело к разработке систем стереофонического ПВ, в которых требуемая ширина спектра радиосигнала равна ширине полосы частотII или III радиоканала.

Заслуживает внимания система с квадратурной модуляцией. В этой системе одним из сигналов стереопары модулируют несущее колебание U0 coswt , а другим – U0 sin wt . Сложение этих АМ сигналов образует квадратурно-модулированное колебание. Для улучшения совместимости уменьшают коэффициенты модуляции, а также вводят предыскажения огибающих составляющих квадратурно-моду-

лированного колебания. Препятствием к использованию систем с квадратурной модуляцией в существующей сети ПВ, очевидно, будет большая чувствительность системы к фазовым искажениям. Особенно велики эти искажения в сети на воздушных стальных и биметаллических линиях.

Внедрение стереофонии в проводное вещание приводит к улучшению качества звуковоспроизведения. Однако акустические параметры выпускаемых массовых абонентских громкоговорителейIII класса довольно низки. Невысокое качество абонентских громкоговорителей не позволяет полностью реализовать параметры даже обыч-

ного ТПВ. Для внедрения стереофонического проводного вещания необходимы высококачественные приемные устройства.

Контрольные вопросы

1.Каковы общие принципы организации проводного вещания(ПВ)?

2.Приведите структурную схему узла ПВ.

3.Приведите структурные схемы центральной станции(ПВ), опорной усилительной станции, трансформаторной подстанции.

4.В чем заключаются особенности сельского ПВ?

5.Поясните способы подачи программ на сельские узлы ПВ.

6.Каким требованиям должны отвечать мощные усилители ПВ? Приведите структурную схему усилителя ПВ и поясните назначение его функциональных узлов.

7.Какие существуют способы организации многопрограммного ПВ?

8.Приведите структурную схему передатчика ПТПВ-500/250 и поясните назначение его функциональных узлов.

9.Чем вызвана необходимость автоматизации сельских узлов ПВ? Приведите структурную схему автоматизированного узла ПВ.

10.Каковы основные принципы организации оповещения населения?

Список литературы

1.Выходец А.В., Коваленко В.И., Кохно М.Т. Звуковое и телевизионное вещание. – М.: Радио и связь, 1987. – 448 с.

2.Мишенков С.Л., Копылов А.М., Ефимов А.П. Системы звукового вещания и оповещения. – М.: Московский технический университет связи и информатики, 1995. – 77 с.

3.Радиовещание и электроакустика / Под ред. М.В. Гитлица. – М.: Радио и связь, 1989. – 432 с.

Глава 6. Перспективы развития радиовещания

6.1. Стереофония

Несмотря на то, что стереофоническое радиовещание начало внедряться около 30 лет назад, его внедрение и совершенствование актуальны и до настоящего времени. Поэтому остановимся на принципах его организации более подробно. Прежде всего стереофонический сигнал необходимо сформировать.

Формирование стереосигналов. При обычной монофонической передаче звука («моно» – один, «фон» – звук) звуковые колебания, преобразованные несколькими микрофонами в тракте формирования программ, смешиваются и на приемной стороне излучаются одним громкоговорителем. Однако звукопередача, осуществленная таким образом даже с помощью высококачественной электроакустической аппаратуры, не является полноценной. Это связано с тем, что слушатель, находящийся в зале, воспринимает звуки, приходящие с разных направлений. Благодаря бинауральному эффекту(т.е. слушанию двумя ушами) он может определить место расположения каждой группы инструментов оркестра, солирующего инструмента и солиста или, как говорят, может локализовать источник звука. Значительный вклад в образование объемного звучания путем добавления к -пря мым звукам отраженных от разных поверхностей вносит зал. Всего этого лишен слушатель, воспринимающий вещательную передачу через один громкоговоритель. Все звуки исходят из одной точки пространства, где он размещен. Звучание при этом становится ненатуральным.

Идеальную по качеству звукопередачу можно осуществить с -по мощью стереофонической системы, показанной на рис. 6.1. В первичном акустическом поле устанавливают большое число миниатюрных микрофонов, размеры которых существенно не влияют на структуру поля. Каждый из микрофонов соединяют каналом связи с миниатюрным громкоговорителем, установленным в зале прослушивания 2. Если число каналов достаточно велико, а помещение для прослушивания 2 близко по акустическим характеристикам помещению 1, то громкоговорители создадут звуковое поле, идентичное первичному звуковому полю. В рассмотренной системе звукопередачи первичное звуковое поле из зала1 переносится как бы по точкам в зал2. Эта система называется идеальной многоканальной

Рис. 6.1. Идеальная стереофоническая звукопередача

стереофонической. Идеальную стереофоническую звукопередачу практически осуществить невозможно, поэтому применяют системы звукопередачи с ограниченным числом каналов. Уменьшение числа 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 число каналов.

Если ввести условный коэффициент стереофоничности и принять его равным нулю при монофонической передаче и равным единице при бесконечно большом числе каналов, то окажется, что при двухканальном воспроизведении звука он находится в пределах0,6–0,7. Поэтому двухканальная стереофония получила широкое распространение как у нас в стране, так и за рубежом.

Рассмотрим способы формирования стереосигналов. Сам по себе стереоэффект определяется двумя факторами: разностью во времени прихода сигнала к левому и правому уху и разностью интенсивностей этих сигналов. На первый взгляд кажется, что наиболее полно эти два фактора будут реализованыв системе АВ, в которой два микрофона А и В с одинаковыми характеристиками располагают сим-

ду микрофонами изменяются уровни и временные сдвиги звуков, воспринимаемых микрофонами. Соответственно изменяются условия воспроизведения звуков в помещении для прослушивания. На слух это будет восприниматься как перемещение кажущегося источника звука между громкоговорителями.

Одним из основных недостатков системыАВ является невозможность удовлетворить условие совместимости, которое технически сводится к тому, чтобы сумма двух канальных стереофонических сигналов полноценно звучала при ее монофоническом воспроизведении. Но, как нетрудно видеть, при сложении сигналов, принимаемых микрофонами А и В, неизбежны частотные искажения, связанные с разностью хода звуковых волн от источника звука до каждого из микрофонов и, следовательно, с соответствующими интерференционными эффектами. Заметим, что разность хода может внести фазовый сдвиг в 180°, при этом в монофоническом сигнале звук этой частоты будет вообще отсутствовать.

Для устранения интерференционных эффектов разработаны так называемые совмещенные микрофонные системы, в которых стереоэффект формируется только за счет разности уровней сигналов. Микрофоны в таких системах должны иметь различные или различно ориентированные диаграммы направленности.

микрофона с одинаковыми характеристиками и диаграммами -на правленности в виде восьмерки расположены практически в одной точке так, что оси их диаграмм направленности образуют угол около 90°. Микрофоны соединены каналами связи с левым и правым громкоговорителями. Стереофонический эффект здесь получается за счет разной чувствительности микрофонов к звуковым волнам, приходящим от источника звука.

Так, звучание инструмента, находящегося в направлении осиX, будет воспринято только одним микрофоном, а инструмента, находящегося в направлении оси Y – только другим. И лишь звучание инструмента, находящегося в середине сцены(на оси симметрии), будет воспринято обоими микрофонами с равной интенсивностью. При расположении микрофонов в одной точке сдвига фаз между звучанием громкоговорителей нет, поэтому эффект локализации источника звука будет несколько приглушен. При звукопередаче по способу ХY можно использовать микрофоны с характеристикой направленности в виде кардиоиды. Угол между главными осями диаграмм направленности звукорежиссер может изменять. Система XY является более совместимой, чем система АВ, однако источники звука, расположенные в центре сцены, имеют повышенную громкость и при монофоническом воспроизведении кажутся более приближенными к слушателю. Система XY применяется при записи неподвижно расположенных ис-

полнителей, при этом центральные источники находятся дальше от микрофона.

При звукопередаче по способу MS микрофоны, как и при способе XY, расположены в центре сцены. Однако в этом случае один микрофон для канала, обозначенного буквой М, ненаправленный (т.е. одинаково хорошо воспринимает звук со всех сторон), а другой направлен так, что воспринимает звук с боковых частей сцены и имеет диаграмму направленности в виде восьмерки (рис. 6.4, а).

Изменение напряжения на выходах микрофонов в зависимости от угла прихода звука показано на рис. 6.4, б. Для микрофона канала М напряжение всегда постоянно, а на выходе микрофона каналаS напряжение максимально лишь в тех случаях, когда звук приходит с направлений –90° и +90°. При угле, соответствующем 0°, напряжение на выходе микрофона канала S равно нулю. При переходе от одного лепестка характеристики направленности к другому изменяется фаза

Рис. 6.4. Микрофонная система MS

выходного сигнала микрофона. На рис. 6.4, б этот факт нашел отражение в изменении полярности напряжения.

При воспроизведении звука к левому громкоговорителю подается сумма напряжений от обоих микрофонов(UM + US ), а к правому – разность напряжений (UM - US ). Разделение левого и правого стереофонических сигналов производится с помощью суммарно-разнос- тного преобразователя. Результат работы суммарно-разностного преобразователя показан на рис. 6.4, в.

Способ MS имеет явные преимущества. Канал M является полноценным монофоническим сигналом, таким образом система MS полностью совместима. Кроме того, звукорежиссер в процессе формирования стереосигнала может электрическим путем(с помощью регулятора) изменять соотношение сигналов M и S и тем самым изменять стереоэффект. В системе XY для этого пришлось бы поворачивать сами микрофоны.

6.2. Стереофоническое радиовещание

Стереофоническое звуковоспроизведение в домашних условиях осуществляется с помощью лазерных проигрывателей, электрофонов и магнитофонов. Однако одним из наиболее перспективных путей внедрения стереофонии является передача стереофонических сигналов по радиоканалам. В период внедрения было предложено более 30 систем стереофонической радиопередачи. Из них основными были системы передачи, осуществляемые: