В рубрику "Экономика и менеджмент" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Марк Локшин,
НИИР
В журнале "Broadcasting" №3, 2006 г. была опубликована статья "Основы планирования наземных сетей..."', посвященная проблеме определения зон обслуживания радиостанций при переходе на цифровое вещание. В настоящей статье автор предлагает рассмотреть другой важный аспект ци-фровизации, а именно выбор технических параметров телерадиовещательных станций. В ряде случаев решение неоднозначно, поскольку возможны разные варианты, отличающиеся как по стоимости, так и в стратегическом плане. Выделение частотного присвоения во многом зависит от результатов такого выбора, и данная статья даст возможность легче сориентироваться в принятии окончательного решения
Общие соображения
лучение на сушу. Применение передающей антенны с диаграммой излучения 180° позволяет вдвое увеличить значение мощности, излучаемой в нужном направлении.
Если планируется охват вещанием обширной территории, то может оказаться выгодным размещение передающего центра на окраине города, в промышленной зоне или невдалеке от города. При этом нужно оценить, как сконцентрировано население области.
Обычно размеры зоны охвата зависят от значения излучаемой мощности и высоты подъема передающей антенны над уровнем земли (пока не рассматриваем влияние неравномерности рельефа местности). Одну и ту же территорию можно обслужить мощной станцией с невысокой антенной опорой или передатчиком меньшей мощности при более высокой опоре. Выбор определяют как объективные, так и субъективные факторы. Например, имеет значение, располагает ли вещатель местом для размещения радиостанции или он предполагает арендовать действующий радиоцентр. Если предполагается новое строительство, то целесообразно выбрать оптимальное место для размещения радиостанции, чтобы получить наибольший эффект при меньших затратах. При выборе радиоцентра для аренды также могут быть варианты.
Где разместить радиостанцию
Если планируется обеспечить прием вещательной программы в пределах самого города с ближайшими пригородами, то наиболее эффективным будет размещение радиостанции в геометрическом центре города. При этом в городах с большой протяженностью (например, Волгограде) целесообразно применить передающие антенны с направленной в горизонтальной плоскости диаграммой излучения. Направленные антенны также следует применять в приморских городах
(Сочи, Находка, Одесса), концентрируя излучение на сушу. Применение передающей антенны с диаграммой излучения 180° позволяет вдвое увеличить значение мощности, излучаемой в нужном направлении.
Если планируется охват вещанием обширной территории, то может оказаться выгодным размещение передающего центра на окраине города, в промышленной зоне или невдалеке от города. При этом нужно оценить, как сконцентрировано население области.
При выборе места для радиостанции может оказаться решающим условие электромагнитной совместимости с другими действующими станциями. Например, в г. Санкт-Петербурге легче всего согласовать частотные присвоения для радиоцентра в п. Ольгино. Его основная мощность излучения направлена на восток, на сам город, а в направлении западных государств — с существенным ослаблением.
Но самое разумное — это арендовать место на действующем радиоцентре. Плюсы такого выбора: квалифицированный технический персонал, меньшие удельные затраты на услуги общего для многих арендаторов характера (охрана, дороги, обслуживание антенно-мачто-вых сооружений и др.), уже решенные проблемы выполнения предельно допустимых норм электромагнитного излучения на территории жилой застройки. Для телевизионных вещателей преимущества действующей телебашни очевидны, особенно в крупных городах. Все головные станции систем коллективного приема телевидения (ГС СКПТ) размещены так, что с наилучшим качеством обеспечивается прием сигналов телебашен. Вновь же построенный центр может оказаться вне зоны "радиовидимости" приемных антенн ГС СКПТ.
Мощность или высота
Зона покрытия радиовещательной станции представляет собой территорию, в пределах которой величина напряженности поля сигнала равна или превышает значение, нормируемое для удовлетворительного качества приема. Размеры зоны обслуживания в большей мере зависят от высоты подвеса передающей антенны, чем от 
значения излучаемой мощности. Это наглядно иллюстрируют кривые распространения, изображенные на рис. 1. Из рис. 1 видно что на расстоянии от радиоцентра 40 км при
высоте подвеса передающей антенны 150 м обеспечивается напряженность электромагнитного поля, равная 49 дБмкВ/м, а при высоте подвеса 75 м — 41 дБмкВ/м. Чтобы во втором случае обеспечить такую же напряженность поля, как и в первом, нужно увеличить мощность излучения более чем в шесть раз. Это подтверждают и данные расчетов, результаты которых представлены в табл. 1, где приведены характеристики двух вариантов построения станции для обслуживания зоны с радиусом 25 км.
Как видно из рассмотрения данных табл. 1, в первом случае для обслуживания заданной зоны при высоте подвеса передающей антенны 75 м излучаемая мощность должна быть в четыре раза больше, чем при высоте подъема антенны 150 м.
Таким образом, понятно стремление обеспечить прежде всего максимально разумную высоту подвеса передающей антенны. Если распространение полезного сигнала радиостанция обеспечивает поверхностной волной, то помехи приему сигналов других радиостанций она создает за счет так называемого дальнего тропосферного распространения, когда ее сигнал, излучаемый на горизонт, на большой высоте (несколько десятков километров) отражается неоднородностями тропосферы. Причем сама высота подвеса передающей антенны практически не играет роли. Этот факт подтверждают данные табл. 2, где приведены значения для двух вариантов построения станции с одинаковой излучаемой мощностью 2 кВт.
На рис. 2 приведены графики для телевизионного вещания. Видно, например, что если для обслуживания зоны радиусом 40 км выбирать высоту подвеса передающей антенны между 150 и 75 м, то следует учесть, что в первом случае дальность мешающего воздействия радиостанции будет равна 170 км, тогда как во втором случае — 210 км (на 40 км больше).
Вывод очевиден — охват территории следует расширять в первую очередь путем увеличения подъема передающей антенны над землей. Увеличение же значения эффективно излучаемой мощности (ЭИМ) прямо пропорционально приумножает напряженность поля в зоне. Такие действия оправданы, например, когда нужно повысить качество мобильного приема в крупном городе с высотной разноэтажной застройкой.
Выбор значения эффективно излучаемой мощности
После того как определены размеры предполагаемой территории обслуживания и высота подвеса передающей антенны, нужно вычислить требуемое значение ЭИМ. Это делается с помощью кривых распространения для 50% времени (см. рис. 1) следующим образом.
Сначала определяем, какое значение напряженности поля соответствует заданному расстоянию при выбранной высоте подвеса передающей антенны. Например, при высоте подвеса 75 м нужно охватить зону радиусом 40 км. По соответствующей кривой находим значение 42 дБмкВ/м. Затем вычисляем, насколько найденное значение отличается от нормируемого на границе зоны. Такие значения приведены в табл. 3 для наземного телевизионного вещания и в табл. 4 — для приема сигналов звукового вещания с частотной модуляцией.
Предположим, речь идет о приеме стереофонического звукового вещания с ЧМ. Как видно из табл. 4, требуемое значение напряженности поля равно 54 дБмкВ/м. Нужно учесть, что кривые распространения построены в расчете на мощность 1 кВт, излучаемую полуволновым диполем. Тогда искомое значение ЭИМ будет: 54-42=12 дБ.
Мощность передатчика или усиление антенны
Значение излучаемой мощности складывается из мощности передатчика, усиления передающей антенны и потерь антенного фидера. Подавая заявку на получение лицензии на право телерадиовещания, большинство вещателей главное внимание обращают на мощность передатчика, полагая, что именно мощность передатчика определяет зону обслуживания, либо руководствуясь фактором престижа (это часто наблюдается в случае, если в компании присутствует иностранный инвестор).
Увеличение мощности передатчика влечет за собой рост эксплуатационных расходов и усложнение системы энергоснабжения. Применение эффективной антенно-фидерной системы — это улучшение экологии вблизи радиопередающей станции, существенное снижение потребления электроэнергии. Направленная в горизонтальной плоскости диаграмма излучения позволяет обеспечить оптимальный охват населения и улучшить электромагнитную совместимость с другими радиопередающими станциями. Поэтому целесообразно сначала выбрать эффективную передающую антенну с хорошим коэффициентом усиления, затем подбирать мощность передатчика. Я хочу привести реальный случай. В одном северном городе для телевизионного вещания в III диапазоне волн на новой опоре высотой 200 м применили упрощенные передающие антенны
с невысокими коэффициентами усиления и передатчики мощностью по 5 кВт. Простой расчет показывает, что использование типовой передающей антенны с усилением 10 дБд позволило бы снизить мощность каждого из передатчиков до 1 кВт при том же охвате территории. В рассматриваемом нами примере оптимальным решением будет выбор антенны с усилением 5 дБд (трехэтажная антенна с круговой диаграммой излучения) и передатчик мощностью 5 кВт (7 дБкВт). В данном случае мы пренебрегли потерями в фидере, которые при применении типового фидера не превысят 0,5 дБ.
Применение антенно-фидерных устройств
Говоря об усилении антенны, следует обратить внимание на то, что его могут выражать либо относительно изотропного излучателя в дБи (обычно так делают разработчики антенн), либо относительно полуволнового излучателя в дБд (так принято при планировании сетей). Разница между этими значениями составляет 2,1 дБ (коэффициент усиления самого полуволнового вибратора относительно изотропного излучателя).
Потери в антенном фидере могут достигать существенных значений, особенно в диапазоне ДМВ (см. табл. 5). Если на станции диапазона ДМВ для передатчика мощностью 100 Вт с высотой опоры 100 метров применить типовой кабель, в передающую антенну поступит всего 25% мощности передатчика. Если же на этой станции применить фидер, которым комплектуют передатчики мощностью 1 кВт, потери не превысят 15%. Нужно также учесть, что применение антенного фидера с малыми потерями не только увеличивает излучаемую мощность, но и снижает опасность возникновения пожара.
Уместно заметить, что возможность применения эффективных антенно-фидерных устройств зависит от того, какие взаимоотношения существуют между вещателями и операторами связи конкретной РПС. Дело в том, что в России большинство действующих мощных радиотелевизионных передающих станций спроектировано в расчете на трансляцию до четырех ОВЧ-программ ЧМ-звукового вещания и трех телевизионных программ, поэтому увеличение числа программ сопряжено со значительной модернизацией опор передающих антенн.
Известен способ, когда на опоре РПС устанавливают эффективную диапазонную передающую антенну с фидером с малыми потерями, расчитанную на большую подводимую мощность, на которую, по методу сложения мощностей, работают несколько передатчиков. При этом снижаются удельные эксплуатационные расходы в расчете на один передатчик. Очевидно, что такую работу значительно легче организовать, если у РПС один хозяин, имеющий единую лицензию оператора связи на предоставление услуг на трансляцию телерадиопрограмм, например, оператор сетей широкополосной связи или кабельного телевидения.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #5, 2006
Посещений: 14624
Статьи по теме
Автор
| |||
В рубрику "Экономика и менеджмент" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
