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.
