Определение уровня напряженности поля ТВ сигнала

 

Для ТВ радиовещания используют диапазоны метровых и дециметровых волн 8 и 9, в которых выделены частотные полосы (также называемые диапазонами), обозначаемые римскими цифрами I—V (таблица 1).

Предусмотрены для наземного ТВ вещания, но еще не используются полос 12 ГГц (диапазон VI) в диапазоне 10, а также 40,5... 42,5 и 84... 86 ГГц в 11 диапазоне.

Для звукового радиовещания с ЧМ выделены полосы в диапазон 8. В указанных диапазонах для радиовещания выделены частотные каналы, обозначаемые арабскими цифрами. В каждом канале передается одна программа.

Таблица 1 - Диапазоны частот, выделенные в РФ (и на данный момент действующие в России) для радиовещания

Номер диапазона Номер канала Полоса частот, МГц Служба
I 1,2 48,5 ... 66 кГц Телевидение
66... 74 кГц Звуковое вещание с ЧМ
II   3…5 76... 100 кГц Телевидение
100... 108 МГц Звуковое вещание с ЧМ
III 6…12 174 ...230 МГц Телевидение
IV 21…34 470... 582 МГц Телевидение
V 35…60 582... 790 ГГц Телевидение

 

Нижняя граница частотного диапазона обусловлена технической эффективностью передачи и приема видеосигнала с максимальной частотой спектра 6 МГц, для чего необходимо, чтобы несущая радиосигнала в несколько раз превышала эту частоту. Верхняя граница диапазона ограничена длинами волн, на которых начинают сказываться значительное поглощение излучения в атмосфере и влияние ее неоднородностей.

Радионесущая изображения в указанных диапазонах модулируется по амплитуде полным цветовым телевизионным сигналом с частичным подавлением нижней боковой полосы спектра, а радионесущая звукового сопровождения частотно модулируется аудиосигналом с девиацией ±50 кГц, позволяя обеспечить максимальную помехозащиту для звукового сигнала высокого качества (30 – 1500 Гц).

Применение различных видов модуляций радиосигналов ТВ вещания облегчает их разделение в телевизионных приемниках. Подавление нижней боковой полосы спектра радиосигнала изображения устраняет избыточность информации и дает возможность сохранить полосу частот, занимаемую ТВ каналом.

Сеть, которая решает главную задачу — обеспечить возможность приема многопрограммного вещания с высоким качеством всем населением страны, на­зывают основной. Параметры этой сети определяют при некоторой идеализации условий ее построения. При реализации основной сети влияние неучтенных фак­торов (таких, как особенности рельефа местности, неравномерность диаграмм передающих антенн, неравномерность распределения пунктов установки радио­передающих станций по сравнению с теоретической сеткой планирования и др.) приводит к неполному обслуживанию территории. Поэтому требуется создание вспомогательной сети, которая является вторичной и с помощью которой ре­шаются локальные задачи обеспечения радиовещанием населения отдельных пунктов. Решение этих вопросов невозможно без умения определять значения напряженностей поля полезного сигнала и помехи в различных точках пространства.

В основе расчета сетей ТВ вещания лежит методика определения уровня напряженности поля сигнала на основе медианного (среднего) значения напряженности поля. На расстоянии R от станции значение напряженности поля изменяется по случайному закону, т. е. это случайная величина, которую можно измерить в течение определенных процентов времени Т и мест расположения станций L. Поэтому при планировании зона обслуживания полезного передатчика определяется медианным (т.е. средним) значением напряженности поля по местоположению и времени Е (L, Т), т. е. Е (50; 50), которое обеспечивается в 50% мест и в 50% времени при условии соблюдения следующих стандартных условий:

· Мощность передатчика составляет 1 кВт,

· Потери сигнала в фидере равны нулю (иначе КПД=1),

· Коэффициент усиления передающей антенны G=1(ед) или G=0(дБ),

· Перепад высот на местности составляет в среднем

· На трассе распространения сигнала отсутствует городская застройка

· Высота подвеса приемной антенны составляет 10 м.

Если соблюдаются указанные типовые условия, то величина медианного значения напряженности поля Е(50,50) определяется по графикам (рисунок 1) в зависимости от расстояния и высоты подвеса антенны телевизионного передатчика. В конце данного раздела приведены более подробные графики для различных условий распространения.

Очевидно, что при проектировании реальных сетей связи невозможно обеспечить указанные идеализированные условия. Поэтому для оценки реального значения напряженности поля в точке приема вводятся поправки.

, (1)

где - медианное значение напряженности поля;

- уровень мощности передатчика, дБкВт;

- коэффициент затухания фидера (погонное затухание фидера), дБ/м;

- длина фидера, м;

- коэффициент усиления передающей антенны относительно изотропного излучателя, дБ;

- поправочный коэффициент, учитывающий степень неровности местности, дБ;

- поправочный коэффициент, учитывающий плотность городской застройки, дБ;

- поправочный коэффициент, учитывающий высоту подвеса приемных антенн, дБ.

Рассмотрим введенные поправки.

 

Рисунок 1 – Кривые распространения

1)Уровень мощности передатчика определяется как:

 

, (2)

 

где - мощность передатчика, кВт.

2) Для оценки степени неровности местности используют параметр , который определяется как разница высот местности, превышаемых на 10 и 90 % на определённом расстоянии. На уровень сигнала гораздо сильнее влияют неровности местности, расположенные перед приёмными антеннами. Если радиус зоны приёма передающей станции меньше 30 км, то параметр определяется по всему радиусу. На наклонных трассах следует отсчитывать от линии, проходящей через середину неровностей. По грубой оценке параметр равен половине среднего значения высот холмов или гор от подошвы до вершины на рассматриваемом участке.

Параметр , м, позволяет ввести условную классификацию типов местности:

- Равнинная или водная поверхность 0...25 м

- Равнинно-холмистая (среднепересеченная) 25...75 м

- Холмистая (сильнопересеченная) 75... 150 м

- Гористая 150...400 м

- Очень высокие горы, не менее 400 м.

С увеличением высот неровностей медианное значение напряженности поля уменьшается, а при переходе от равнинно-холмистой местности к равнинной возрастает. Коэффициент зависит от частоты: в дециметровом диапазоне его значение больше, чем в метровом. Уточненные значения поправочного коэффициента, дБ, могут быть определены по формулам:

, при м, (3)

, при м.

 

где - высота препятствий в пределах зоны обслуживания, м;

- коэффициент, определяемый в зависимости от радиуса зоны обслуживания по таблице 2 (в подавляющем большинстве случает R не превышает 100 км).

и - коэффициенты, определяемые в зависимости от диапазона частот по таблице 3.

 

Таблица 2 – Значения коэффициента

R, км 20...100 100...200
1/2

 

Таблица 3 – Значения коэффициентов и

Диапазон частот I II III IV V
18,6 20,6 25,7 38,5
0,15 0,25

 

Существует и более простой, хотя и менее точный способ определения поправки F(Δh) – графический с использованием рисунка 5.

3) Коэффициент F(S), учитывающий дополнительное ослабление, зависит от плотности застройки S населённого пункта и характера расположения зданий. Высота строений и строительный материал оказывают сравнительно небольшое влияние. Плотность застройки населённого пункта определяют по плану как отношение застроенной части к общей площади. По рисунку 6 определяют коэффициент F(S) в зависимости от плотности застройки населённого пункта.

 

Рисунок 5 – Поправка на холмистость местности

Рисунок 6 – Зависимость дополнительного ослабления напряженности поля в городе от плотности застройки

4) Поправочный коэффициент на высоту приёмных антенннеобходимо рассчитывать при высоте подвеса антенн м.

На равнинно-холмистой местности в дециметровом диапазоне снижение высоты подвеса антенны с 10 до 3 метров приводит к уменьшению медианного значения напряженности поля на 6 дБ, если расстояние от мест приёма до передающей станции не превышает 50 км. Для расстояния свыше 100 км значение поправочного коэффициента берется в 2 раза меньше.