1.1. Частотные
каналы телевизионного и ОВЧ ЧМ вещания.
Описания различных типов
антенн и других антенно-фидерных устройств, а также связанное с этим рассмотрение
теоретических вопросов ведется с использованием классификации колебаний по длинам
волн (табл. 1.1) в соответствии с регламентом Радиосвязи, принятым Международым
Консультативным Комитетом по радио (МККР).
Таблица 1.1. Радиоспектр
частотных диапазонов
ном
Диапазон частот (исключая нижний предел, включая
верхний предел)
Условное буквенное обозначение
полос
Метрическое название в соответствии с Регламентом
радиосвязи
Название радиоволн, используемое в литературе
4
3 - 30 кГц
ОНЧ (VLF)
Мириаметровые
Сверхдлинные (СДВ)
5
30 - 300 кГц
HЧ(LF)
Километровые
Длинные (ДВ)
6
0,3 - 3 МГц
CЧ(MF)
Гектометровые
Средние (СВ)
7
3 - 30 МГц
ВЧ(HF)
Декаметровые
Короткие (KB)
8
30 - 300 МГц
ОВЧ (VHF)
Метровые
Ультракороткие (УКВ)
9
0,3 - 3 ГГц
УВЧ(UHF)
Дециметровые
Ультракороткие (УКВ)
10
3-З0ГГц
СВЧ (SHF)
Сантиметровые
Ультракороткие (УКВ)
11
30 - 300 ГГц
КВЧ(EHF)
Миллиметровые
Ультракороткие (УКВ)
12
300 -3000 ГГц
ГВЧ
Децимиллиметровые
Ультракороткие (УКВ)
Для ОВЧ ЧМ радиовещания
и телевидения используются восьмая полоса метровых и девятая полоса дециметровых
волн. Весь отведенный для ТВ вещания и ОВЧ ЧМ радиовещания диапазон частот разбит
на диапазоны, обозначаемые римскими цифрами I - V(табл. 1.2). Для наземного ТВ вещания предусмотрено освоение десятой и
одиннадцатой полосы - VI диапазон (12 ГГц, 40,5...42,5 ГГц и 84...86 ГГц). Ширина полосы одного ТВ канала
(по стандарту МОРТ) 8 МГц,
разнос между несущими частотами сигналов изображения и звукового сопровождения
составляет 6. 5 МГц.
Таблица 1. 2. Диапазоны
радиоволн и полосы частот
Частотный диапазон вещания
Номер ТВ канала
lср
канала, м
fср
канала, МГц
Полоса частот
Частота несущей.
канала, МГц
изображения,
МГц
звука, МГц
MEТРОВЫЕ
ВОЛНЫ
ОВЧ
(VHF)
I
1
5,72
52,5
48,5-56,5
49,75
56,25
I
2
4,84
62
58-66
59,25
65,75
ОВЧ ЧМ РАДИОВЕЩАНИЕ
66-73
Стандарт МОРТ (Восточная Европа)
87, 5-108
Стандарт МККР (Западная Европа)
MEТРОВЫЕ
ВОЛНЫ ОВЧ (VHF)
II
3
3,75
80
76-84
77,25
83,75
II
4
3,41
88
84-92
85.25
91,75
II
5
3,13
96
92-100
93,25
99,75
1-КАБЕЛЬНАЯ
ПОЛОСА
(СК-1 ...8
или S-1 ... 8)
S-1
114
110-118
111.25
117.75
S-2
122
118-126
119.25
125.75
S-3
130
126-134
127.25
133.75
S-4
138
134-142
135.25
141.75
S-5
146
142-150
143.25
149.75
S-6
154
150-158
151.25
157.75
S-7
162
158-166
159.25
165.75
S-8
170
166-174
167.25
173.75
MEТРОВЫЕ
ВОЛНЫ
ОВЧ
(VHF)
III
6
1.69
178
174-182
175.25
181.75
III
7
1.61
186
182-190
183.25
189.75
III
8
1.55
194
190-198
191.25
197.75
III
9
1.49
202
198-206
199.25
205.75
III
10
1.43
210
206-214
207.25
213.75
III
11
1.38
218
214-222
215.25
221.75
III
12
1.33
226
222 - 230
223.25
229.75
2-КАБЕЛЬНАЯ
(СК-11 . 18
или S-11 ...19)
S11
230 - 238
231.25
237.75
S12
238 - 246
239.25
245.75
S13
246 - 254
247.25
253.75
S14
254 - 262
255.25
261.75
S15
262 - 270
263.25
269.75
Продолжение табл. 1.2.
Частотный диапазон вещания
Номер ТВ канала
lср канала. м
fср
канала, МГц
Полоса частот канала, МГц
Частота несущей.
изображения, МГц
звука. МГц
2-КАБЕЛЬНАЯ
ПОЛОСА
(СК-11 .. 18
или S-11 ... 19)
S16
270-278
271.25
277.75
S17
278- 286
279.25
285.75
S18
286-294
287.25
293.75
S19
294- 302
295.25
301.75
3 -КАБЕЛЬНАЯ
Полоса
диапазон
Super
bond
S20
302-310
303.25
309.75
S21
310-318
311.25
317.75
S22
318-326
319.25
325.75
S23
326 -334
327.25
333.75
S24
334 - 342
335.25
341.75
S25
342-350
343.25
349.75
S26
350 -358
351.25
357.75
S27
358-366
359.25
365.75
S28
366 -374
367.25
373.75
S29
374 - 382
375.25
381.75
S30
382 - 390
383.25
389.75
S31
390-398
391.25
397.75
S32
398-406
399.25
405.75
S33
406-414
407.25
413.75
S34
414-422
415.25
421.75
S35
422-430
423.25
429.75
S36
430-438
431.25
437.75
S37
438 -446
439.25
445.75
S38
446-454
447.25
453.75
S39
454-462
455.25
461.75
S40
462-470
463.25
469.75
Дециметровые
волны
ОВЧ
(U Н F)
IV
21
0,632
474
470-478
471.25
477.75
IV
22
0,622
482
478-486
479.25
485.75
IV
23
0,612
490
486-494
487.25
493.75
IV
24
0,602
498
494 - 502
495.25
501.75
IV
25
0.592
506
502 - 510
503.25
509.75
IV
26
0,583
514
510-518
511.25
517.75
IV
27
0,574
522
518-526
519.25
525.75
IV
28
0,566
530
526 - 534
527.25
533.75
IV
29
0,557
538
534 - 542
535.25
541.75
IV
30
0,549
546
542-550
543.25
549.75
IV
31
0,541
554
550 -558
551.25
557.75
IV
32
0,533
562
558- 566
559.25
565.75
IV
33
0,526
570
566 -574
567.25
573.75
IV
34
0,519
578
574 -582
575.25
581.75
Продолжение табл. 1.2.
Частотный диапазон вещания
Номер ТВ канала
lср
кана-ла.м
fср
канала. МГц
Полоса
Частота несущей.
канала, МГц
изображения, МГц
звука, МГц
ДЕЦИМЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ
ОВ Ч (U H F)
V
35
0,512
586
582- 590
583.25
589.75
V
36
0,505
594
590 -598
591.25
597.75
V
37
0,498
602
598 - 606
599.25
605.75
V
38
0,491
610
606-614
607.25
613.75
V
39
0,485
618
614-622
615.25
621.75
V
40
0,479
626
622-630
623.25
629.75
V
41
0,473
634
630-638
631.25
637.75
V
42
0,467
642
638-646
639.25
645.75
V
43
0,461
650
646- 654
647.25
653.75
V
44
0,456
658
654 - 662
655.25
661.75
V
45
0,450
667
662-670
663.25
669.75
V
46
0,445
674
670-678
671.25
677.75
V
47
0,440
682
678-686
679.25
685.75
V
48
0,435
690
686-694
687.25
693.75
V
49
0.430
698
694 - 702
695.25
701.75
V
50
0,425
706
702-710
703.25
709.75
V
51
0,420
714
710-718
711.25
717.75
V
52
0,415
722
718 - 726
719.25
725.75
V
53
0,411
730
726-734
727.25
733.75
V
54
0,406
738
734- 742
735.25
741.75
V
55
0,402
746
742-750
743.25
749.75
V
56
0,398
754
750-758
751.25
757.75
V
57
0,393
762
758-766
759.25
765.75
V
58
0,389
770
766-774
767.25
773.75
V
59
0,385
778
774-782
775.25
781.75
V
60
0,381
786
782- 790
783.25
789.75
V
61
0,378
794
790-798
791.25
797.75
V
62
0,374
802
798-806
799.25
806.75
V
63
0,370
810
806-814
807.25
813.75
V
64
0,367
818
814-822
815.25
821.75
V
65
0,363
826
822-830
823.25
829.75
V
66
0,359
834
830- 838
831.25
837.75
V
67
0,356
842
838-846
839.25
845.75
V
68
0,353
850
846-854
847.25
853.75
V
69
0,349
858
854-862
855.25
861.75
V
70
0,346
866
862 - 870
863.25
869.75
V
71
0,343
874
870-878
871.25
877.75
V
72
0.340
882
878- 886
879.25
885.75
V
73
0,337
890
886 - 894
887.25
893.75
V
74
0,334
898
894 - 902
895.25
901.75
V
75
0,331
906
902-910
903.25
909.75
Продолжение табл. 1.2.
Частотный диапазон вещания
Номер ТВ канала
lср канала, м
fср канала, МГц
Полоса частот канала, МГц
Частота несущей.
изображения, МГц
звука, МГц
Дециметровые
волны
ОВ Ч (UHF)
V
76
0,328
914
910-918
911.25
917.75
V
77
0,325
922
918-926
919.25
925.75
V
78
0,322
930
926 - 934
927.25
933.75
V
79
0,379
938
934-942
935.25
941.75
V
80
0,317
946
942 - 950
943.25
949.75
1.2. Передача телевизионных сигналов
Передача телевизионных
сигналов ведется на строго закрепленных частотах, выделенных на основании сетки
частотных каналов для данного места установки передающей станции. Сетка частот
для данного места установки телевизионных передающих центров строится с таким
расчетом, чтобы охватить максимальную территорию вещания и исключить взаимные
помехи приема от телецентров, работающих на смежных каналах. Поэтому расстояния
между передающими телевизионными станциями, работающими на одинаковых ТВ каналах,
для исключения взаимных помех, составляют примерно 300-400 км.
Кроме этого, каждая страна
планирует передающие сети исходя из своих экономических возможностей, в результате
чего появляются отдельные частотные несовместимости.
При планировании телевизионной
сети используют данные [1. 1], определяющие зону обслуживания телевизионным
вещанием (при соответствующих значениях усиления приемных телевизионных антенн).
Для удовлетворительного качества принимаемого изображения необходимо использовать
антенны, усиление которых указано в табл. 1. 3. Здесь Е - минимальные значения
напряженности поля излучения радиосигнала изображения на высоте 10 м от поверхности
Земли, - приняты в децибелах относительно 1 мкВ/м.
В телевизионном вещании
используется два вида поляризации волн -горизонтальная и вертикальная. Применение
в телевизионном вещании вертикальной поляризации волн позволяет снизить защитные
отношения для станций и ретрансляторов, работающих на совмещенных и соседних
каналах, что позволяет дополнительно использовать ТВ каналы либо уменьшить взаимные
помехи от близко расположенных телецентров. Использование различной поляризации
позволяет уменьшать допустимые расстояния между ними на I, II диапазоне вещания
на 20%, а на III диапазоне — до 25%... 30%.
Таблица 1. 3. Минимальные
значения напряженности поля излучения радиосигнала
Частотный диапазон
частота передачи, МГц
Е, мкВ/м
Е, ДБ
усиление антенны,
ДБ
¦
48, 5-66
316
50
4
II
76-100
501
54
4, 5
III
174-230
708
57
8
IV
470-582
3162
70
10
V
582-790
(958)
5000
74
15- 18
1.2.1. Передающие станции и ретрансляторы
Телевизионные станции делятся
на программные и передающие. Программные ТВ станции - это телевизионные центры,
оборудование которых обеспечивает прием сигналов телевизионного вещания с последующей
их передачей по телевизионной передающей сети. Передающие телевизионные станции
обеспечивают передачу программ, созданных в телевизионных центрах.
По мощности сигнала изображения
на выходе телевизионного передатчика станции условно подразделяют на мощные
(или большой мощности) — более 1 кВт и малой мощности — менее 1 кВт. Дальность
передачи программ телевизионными центрами незначительно превышает расстояние
прямой видимости между передающей и приемной антеннами, поэтому передающие станции
размещают на расстоянии 70.. Л 20 км.
Для охвата телевизионным
вещанием возможно большей территории телевизионные передающие антенны устанавливают
на высоких опорах с использованием естественных высот местности. Антенная опора
- это высотное сооружение, которые по конструкции разделяют на башни (Н=150...
550 м) и мачты (H=200... 350 м).
В качестве передающих используются
панельные, турникетные и антенны с радиальным и уголковыми вибраторами.
Основные требования, которым
должны удовлетворять передающие антенны, это безыскаженное излучение радиосигналов
и создание максимально равномерной напряженности. электромагнитного поля в зоне
обслуживания.
К наиболее важным параметрам
передающих телевизионных антенн относятся:
- коэффициент усиления
или коэффициент направленного действия;
- форма диаграммы излучения
(направленности) в горизонтальной и вертикальной плоскостях;
- поляризация излучаемых
волн и др.
Для создания максимальной
напряженности поля в зоне обспуживания увеличивают мощность излучения, но при
малых высотах подъема антенны напряженность поля в ближней зоне может превысить
допустимые санитарные нормы.
Коэффициент усиления
передающих антенн (относительно изотропного излучателя) в 1-11 диапазонах составляет
6... 10, в III диапазоне - до 25, а для ДМВ диапазона IV-V - до
50.
У антенн с большим коэффициентом
усиления в диаграмме излучения в вертикальной плоскости увеличивается число
боковых лепестков, из-за чего на близких расстояниях от передающей станции появляются
зоны с недостаточной напряженностью поля для нормального приема телепередач.
Важное значение имеет постоянство
входного сопротивления антенны в пределах полосы передачи, определяемое КОЭФФИЦИЕНТОМ
БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ (КБВ) в питающем фидере. Передающие антенны должны обеспечиватьКБВ около 0,9 в полосе передачи.
Для расширения зоны обслуживания
и увеличения уровня телевизионного сигнала в районах, где имеется неуверенный
прием от основных телевизионных станций, применяют телевизионный ретранслятор.
Являясь разновидностью телевизионных станций, телевизионный ретранслятор предназначен
для приема и передачи программ удаленных телецентров с возможностью перемены
направления излучения. Ретрансляторы подразделяются на активные и пассивные.
Пассивные ретрансляторы
позволяют менять направление распространения телевизионного сигнала. Однако
они значительно ослабляют напряженность поля, поэтому использовать их возможно
лишь при достаточном уровне сигнала в месте установки(рис. 1.1). Пассивные ретрансляторы могут выполняться в виде отражающих
плоскостей (металлическое зеркало) или фазированных решеток. В первом случае
- это плоские проволочные однолинейные сетки с достаточно высоким коэффициентом
отражения, с ячейками размером 0.1l ( l - средняя длина волны переизлучаемых
волн), а для изменения его положения предусматривают поворотное устройство.
Такие ретрансляторы могут работать в широком диапазоне частот и переизлучать
принятую энергию нескольких каналов одновременно. Во втором случае — это
антенны, например, типа "волновой канал", образующие две решетки,
соединенные между собой. Энергия сигнала, принятая одной решеткой, излучается
другой идентичной решеткой в нужном направлении. Рабочий диапазон частот определяется
примененными в нем антеннами. Для получения хорошего качества приема от пассивного
ретранслятора, прямой сигнал в месте приема должен быть достаточно слабым и
не создавать заметных повторов на изображении.
Рис. 1. 1.
Применение пассивного ретранслятора
В эксплуатации находится
большое количество активных ретрансляторов, различных по своему назначению и
эксплуатационным параметрам, предназначенных для использования во всех телевизионных
диапазонах и имеющих мощность на выходе от 0, 1 Вт до 1 кВт. Основными их разновидностями
являются ретранслятор-усилитель, ретранслятор-преобразователь и ретранслятор-передатчик.
Телесигнал поступает на ретранслятор так же, как и на мощные передающие станции
— по радиорелейным линиям, высокочастотным кабелям, системам спутниковой связи
или непосредственно по эфиру. Тип передающих антенн выбирается с учетом расположения
обслуживаемой территории и места установки ретранслятора. Если ретранслятор
установлен в центре населенного пункта, то применяется передающая антенна с
круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, равномерно излучающая
мощность во всех направлениях. Передающие антенны с направленным излучением
обычно устанавливают на ретрансляторах, находящихся на окраинах или вне населенных
пунктов. Дальность действия ретрансляторов ограничивается их выходной мощностью,
Рвых (см. табл. 1. 4).
