Библиографическое описание:

Бактеев В. Н. Выбор оптимальных технических параметров передающей телевизионной станции // Молодой ученый. — 2010. — №3. — С. 19-22.

    Введение

При строительстве новых или реконструкции действующих передающих станций телевизионного и звукового наземного вещания возникает задача определения их оптимальных местоположения и технических характеристик. Особенную важность данная задача приобретает при переходе на цифровое телевизионное и звуковое наземное вещание.

Решение задачи выбора оптимальных технических параметров передающей телевизионной станции посредством расчета зон обслуживания и зон теней вещательных передатчиков возможно только путём разработки автоматизированной системы на основе геоинформационной системы.

1        Общие соотношения

 

Для решения поставленной задачи оптимального расположения передающей станции цифрового телерадиовещания необходимы исходные данные:

-        Мощность передатчика ;

-        Высота подвеса передающей антенны над уровнем земли ;

-        Несущая частота передатчика ;

-        Усиление передающей антенны ;

-        КПД фидера передающего устройства ;

-        Минимальная напряженность поля принимаемого сигнала ;

-        Кривые МСЭ-Р для определения напряженности поля;

-        Географические координаты места установки антенной опоры;

-        Географическая информационная система (ГИС) региона.

Напряженность поля сигнала  в точке на расстоянии  от передатчика определяется выражением

 

,                                       (1)

 

где  – медианное значение напряженности поля, определяемой по кривым полученным экспериментальным путем и рекомендованным МСЭ-Р для: излучаемой мощности  1кВт относительно полуволнового вибратора; высоты приемной антенны  10 м; определенной эффективной высоте передающей антенны ; заданной частоты  [3];

Т – процент времени наблюдений равный 50 % для поля полезного передатчика;

 –  процент мест приема, равный 50 % для поля полезного передатчика;

 – излучаемая мощность передающей станции, дБкВт;

 –мощность передатчика, дБкВт;

 – коэффициент усиления передающей антенны, дБ;

 – потери в фидере, дБ;

 – эффективная высота подвеса передающей антенны, м.

Эффективная высота подвеса передающей антенны  определяется из выражения

 

,                                                   (2)

 

где  – среднее значение высотных отметок местности на профиле интервала на расстоянии от 3 до 15 км от передающей антенны в сторону точки приёма;  – высотная отметка местности в точке расположения передающей антенны.

Среднее значение высотных отметок местности  определяется из выражения

 

 

1        Расчёт множителя ослабления с использованием профилей интервалов

 

Медианный множитель ослабления поля свободного пространства  показывает на сколько уменьшается напряжённость поля сигнала для 50% времени с учётом реальных условий распространения радиоволн  по сравнению с их распространением в свободном пространстве  

 

                                                            (4)

 

Напряжённость поля сигнала в месте приёма  определяется из выражения

 

, дБмкВ/м.                                (5)

Напряжённость поля сигнала в свободном пространстве  рассчитывается по формуле

 

                                                                  (6)

 

Таким образом, для определения медианной напряжённости поля сигнала в соответствии с (5) необходимо определить медианное значение множителя ослабления  с использованием профилей интервалов.

Расстояние от точки отражения до линии, соединяющей передающую и приёмную антенны, называется просветом . Для классификации интервалов вводится минимальная величина просвета , при котором множитель ослабления

 

 м                                                                (7)

 

где  – протяжённость интервала, м;  – длина волны, м;  – относительная координата точки отражения.

В зависимости от соотношения величин просветов  и  интервалы подразделяются на: открытые ; полуоткрытые ; и закрытые .

Открытые интервалы. На открытых интервалах имеется прямая видимость между передающей и приёмной антеннами

 

                                  (8)

 

где:  – модуль коэффициента отражения волны от земной поверхности;

 – разность хода отражённой и прямой волн.

При распространении радиоволн над ровной земной поверхностью

 

                                                                  (9)

 

Поскольку интерференционная формула (8) применима при , то интерференционная картина поля (наличие интерференционных минимумов и максимумов) будет наблюдаться до расстояния  между антеннами

                                                (10)

 

Так, например, при  200 м,  10 м,  1 м,  24 км.

Полузакрытые и закрытые интервалы. Такие два вида интервалов рассматриваются вместе, так как для них справедлива одинаковая зависимость множителя ослабления от величины просвета. На таких интервалах (рисунок 1) отсутствует прямая видимость между антеннами, и прямой луч экранируется препятствием. Для упрощения расчёта множителя ослабления экранирующее препятствие на интервале представляют в виде сферы или клина.

 

                                             Рисунок 1- Закрытый интервал

Препятствия в виде сферы или клина характеризуются высотой  и шириной  (рисунок 1), по которым рассчитывается параметр  

 

                                                               (11)

 

Величина множителя ослабления на рассматриваемых интервалах при  , когда линия, соединяющая антенны, касается экранирующего препятствия, равна [2]

 

 дБ.                              (12)

3 Оптимизация местоположения РТПС

 

Общую зону обслуживания и тени РТПС можно найти путём суммирования зон обслуживания и тени по всем  лучам

 

 

На рисунке 2 приведён пример расчёта зоны обслуживания и зоны тени РТПС автоматизированной системой.

 

 

Рисунок 2 - Пример зоны обслуживания и зон тени РТПС

С использованием разработанной автоматизированной системы можно произвести оптимизацию местоположения РТПС.

 

3        Заключение

 

Напряжённость поля сигнала рассчитывается через напряжённость поля свободного пространства и множитель ослабления. Определение множителя ослабления производится для открытых и закрытых интервалов. Определена на профиле величина просвета, при котором поле сигнала в точке приёма меньше его минимального значения. Такие точки приёма относятся к зонам тени, остальные точки соответствуют зоне обслуживания.

Разработана методика определения оптимального местоположения радиотелевизионной передающей станции, позволяющая рассчитывать напряжённость поля сигнала по профилям лучей, исходящих от станции, построенных с использованием географической информационной системы.

 

Литература

1                    Сети телевизионного и звукового ОВЧ ЧМ вещания: Справочник/М.Г. Локшин, А.А. Шур, А.В. Кокорев, Р.А. Краснощеков. – М.: Радио и связь, 1988. – 144 с.

2             Носов В.И. Оптимизация параметров сетей телевизионного и звукового вещания: Монография/СибГУТИ. – Новосибирск, 2005 г. – 257 с.

3             Локшин М.Г. Основы планирования наземных сетей телевизионного и ОВЧ ЧМ вещания. Зоны обслуживания радиостанций//Broadcasting. Телевидение и радиовещание, № 3, 2006.

4                    Recommendation ITU-R P.1546-1 (Method for point-to-area predictions for terrestrial services in the frequency range 30 MHz to 3000 MHz), – Женева, 2003г. – 53 с.

5                    Справочник по радиорелейной связи. / Под ред. С.В. Бородича. – М.: Радио и связь, 1981. – 416 с.

6                    Носов В.И. Радиорелейные системы передачи: Учебное пособие. Фонд приоритетного национального проекта «Образование» / – Томск: Томск. гос. ун-т систем упр. и радиоэлектроники, 2008. – 287 с.

7                    Носов В.И. Аппаратура радиорелейных линий синхронной цифровой иерархии. Часть 1 – Многоуровневые кодеры, модемы и эквалайзеры. Учебное пособие. УМО по специальности связь. – / Новосибирск.: СибГУТИ, 2003. – 156 с.

 

 

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle