Глава 9. Системы проводного вещания и оповеще­ния

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?

7. Приведите структурную схему усилителя ПВ и поясните назначение его функциональных узлов.

8. Какие существуют способы организации многопрограммного ПВ?

9. Приведите структурную схему передатчика ПТПВ–500/250 и пояс­ните назначение его функциональных узлов.

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

11. Каковы особенности линий проводного вещания?

12. Чем определяются частотные свойства линий ПВ?

13. Поясните причины возникновения нелинейных искажений в линиях ПВ.

14. По какой причине возникает переходная помеха в сетях многопрограмного ПВ?

15. При­ведите принципиальную и эквивалентную схемы абонентского устройства ПВ и поясните особенности его работы.

16. При­ведите структурную схему трехпрограммного абонентского устройства ПВ.

17. При­ведите структурную группового приемника ТПВ.

18. Сформулируйте требования, предъявляемые к системе оповещения.

19. Приведите структурные схемы ввода и вывода служебной (речевой) информации информации в системе ПВ.

9.1. Общие принципы организации проводного вещания

Проводным вещанием называется система, состоящая из ком­плекса ап­паратуры и сооружений, с помощью которых сигналы зву­кового вещания рас­пределяются по проводным сетям и посту­пают к слушателям^. Этим проводное вещание отличается от радиовещания, при котором сигналы поступают на вход индивиду­альных приемных устройств – радиоприемников,–в виде свободно распространяющихся электромагнитных волн. Основным струк­турным элемен­том системы проводного вещания является узел проводного вещания, или радиотрансляционный узел (РТУ). Узел проводного вещания содержит ком­плекс оборудова­ния для приема, преобразования, усиления и передачи по про­во­дам программ звукового вещания.

Оборудование узла состоит из станционного оборудования, ли­нейных сооружений и абонентских устройств.

Станционное оборудование обеспечивает получение мощнос­ти, необхо­димой для нормальной работы всех абонентских уст­ройств. Основными эле­ментами станционного оборудования узлов однопрограммного вещания являются усилители звуковой часто­ты, а узлов трехпрограммного вещания (ТПВ) – еще и передатчи­ки. Кроме того, к станционному оборудованию относится аппара­тура регулирования передаваемых сигналов, контроля, управле­ния, коммутации и электропитания.

Совокупность линейных сооружений образует сеть проводного вещания, или радиотрансляционную сеть (РТС). Она состоит из сис­­темы двухпроводных линий и вспомогательных ус­тройств, с помощью которых энергия сигналов звукового веща­ния передается от усилителей и передатчиков к абонентским уст­ройствам.

Абонентскими устройствами (АУ) являются або­нентские громкоговорители для однопрограммных сетей и так на­зываемые трехпрограммные громкоговорители для сетей ТПВ. Трехпрограммный громкоговоритель является комбинацией або­нентского громкоговорителя с приемником высокочастотных сиг­налов второй и третьей программ.

Система проводного вещания обладает рядом преимуществ по сравнению с системой радиовещания.

1. Экономические показатели проводного вещания выше, чем радиовещания. Передача энергии сигналов с помощью направля­ющих систем – линий проводного вещания – уменьшает потери энергии. Расход материала на изготовление абонентского устрой­ства проводного вещания во много раз меньше расхода материа­лов на изготовление радиовещательного приемника. Удельные капитальные затраты на строительство УПВ, то есть затраты, отнесен­ные к одному АУ, меньше удельных капитальных затрат на строительство передающих радиовещательных центров, а удельный расход электроэнергии в десятки раз меньше аналогичного по­казателя для индивидуального радиовещательного приемника, так как КПД оконечных усилителей проводного вещания много боль­ше КПД радиовеща­тельных передатчиков.

2. Пользование абонентским устройством проводного вещания представляет ряд преимуществ его владельцу. Абонентское уст­рой­ство проводного вещания проще в обращении, надежнее и значительно дешевле радиовещательного приемника. Расходы або­нента проводного вещания на электропитание абонентского уст­ройства ничтожны или вовсе отсутствуют.

3. Качество воспроизведения вещательной программы абонент­ским устройством проводного вещания выше, чем качество вос­произведения массовым радиовещательным приемником.

4. Количество вещательных программ, передаваемых в пределах заданной территории, ограничено ввиду недостатка радиоканалов. Использование систем проводного вещания позволяет сравнитель­но простым путем увеличить число программ.

5. С помощью системы проводного вещания легко организовать местное вещание в пределах одного населенного пункта.

6. Система проводного вещания является хорошим средством оповещения населения о стихийных бедствиях, так как она всег­да готова к действию.

Преимущества проводного вещания привели к тому, что во­преки прогнозам о неизбежном сокращении проводного вещания по мере развития радиовещания и телевидения оно продолжает успешно развиваться.

Число абонентских установок приближается к 125 млн., трехпрограммное проводное вещание внедрено более чем в 1400 на­селенных пунктов.

В зависимости от построения РТС могут быть однозвенными, двухзвенными и трехзвенными (рис. 9.1).

Однозвенные сети применяются в маломощных РТУ. Сигналы звукового вещания поступают с выхода усилителя станции УС на вход абонентских громкоговорителей по абонентским линиям АЛ. Номинальное напряжение в АЛ принято равным 30 В. К одной АЛ можно подключить несколько десятков абонентских уст­ройств, по­этому однозвенные сети применяют в небольших насе­ленных пунктах.

Для расширения территории, обслуживаемой РТС, применяют. двухзвенные сети. В таких сетях энергия сигналов вещания передается с помощью повышенного напряжения (обычно 240 В) по распределительным фидерным линиям (РФ). В местах расположения абонентов устанавливаются понижающие абонентские трансформаторы (АТ), с помощью которых осуществляется пита­ние АУ через АЛ. Распределительные фидерные линии называют­ вторым, а АЛ – первым звеном распределения.

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. 9.2).

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.

Рис.9.1. Схемы однозвенной (а), двухзвенной (б) и трехзвенной (в) сетей проводного вещания

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 (УП), во втором случае – мощная опорная усилительная станция (ОУС). Питание сети от нескольких источников, 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 сооружений. 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. 9.3 приве­дена структурная схема узла ПВ города. Из рисунка видно, что к каж­дой ТП подведен 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 блок–подстанцию (БП). Эта подстан­ция включается только при выключении МФ. Из рис. 9.3 следу­ет, что в приведенной схеме РТУ имеется четыре ОУС и восемь ТП (указано на ЦСПВ).

Рис.9.2. Схема узлов проводного вещания с централизованной (а) и децентрализованной (б) системами питания узлов

Рис.9.3. Структурная схема узла ПВ города

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 при­меняют меры локализации повреждений, то есть меры, сводящие к минимуму число необслуживаемых абонентов при повреждениях сети. Как указывалось выше, более чем в 1400 населенных пун­ктах страны внедрено трехпрограммное проводное вещание. Уве­личе­ние числа программ достигнуто за счет уплотнения линий ПВ двумя дополнительными высокочастотными каналами (рис. 9.4), несущие частоты которых выбраны исходя из следующих сооб­ражений:

–частотные диапазоны программ в приемном устройстве долж­ны разделяться простыми и дешевыми фильтрами;

–затухание высокочастотных сигналов в линиях должно быть возможно меньше;

–не следует создавать помехи радиоприему и работе систем передачи ГТС.

Эти требования противоречивы. Для снижения затухания не­обходимо уменьшать несущие частоты, но при этом увеличивают­ся размеры колебательных контуров и появляется опасность соз­дания помех системам передачи ПС. Более высокие несущие час­тоты попадут в диапазон частот радиовещательных приемников. Исходя из перечисленных соображений в качестве несущих час­тот второй и третьей программ выбраны 78 и 120 кГц. Большой разнос несущих облегчает разделение программ в абонентском устройстве. Для упрощения и удешевления абонентских уст­ройств передаются обе бо­ковые полосы частот.

Рис.9.4. Спектр сигнала в системе трехпрограммного проводного вещания