Дмв волны. Антенна диапазона ДМВ

Электромагнитные волны, используемые для радио- и телевещания, модулируются сигналами передаваемых программ. При радиовещании эти сигналы состоят из звуков, а при телевещании – из звуков и изображений. Радиостанции по методу модуляции обычно делят на АМ и ЧМ, но тип передаваемого программного материала от метода модуляции не зависит.

Большинство вещательных передач рассчитано на широкие массы населения в конкретной зоне обслуживания страны, где расположена передающая станция; другие станции обеспечивают вещание через государственные границы. Станции, предназначенные для международного вещания, обычно размещают в приграничных зонах; они вещают на высоких уровнях мощности или с ретрансляцией через спутник. См . СПУТНИК СВЯЗИ .

Некоторые телевизионные программы предназначаются только для подписавшихся на них абонентов. Подобные программы передаются по кабельным сетям или по наземным линиям микроволнового диапазона, а также с использованием кодирования; такое вещание называют адресным. См . СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ ДИАПАЗОН .

Упомянутые выше системы вещания являются односторонними; в них не предусмотрены возможности для того, чтобы слушатель или зритель мог сообщить свое мнение. Большинство систем радиосвязи, напротив, относятся к числу двусторонних, т.е. рассчитаны на обмен сообщениями. См . РАЦИЯ ДЛЯ ПЕРСОНАЛЬНОЙ И СЛУЖЕБНОЙ РАДИОСВЯЗИ .

Частотный спектр вещания.

В соответствии с международными соглашениями для наземного вещания выделено несколько частотных диапазонов. Их распределение показано на рис. 1.

СОГЛАШЕНИЯ И ДОГОВОРА

Международный союз электросвязи ITU разделил земную поверхность на три географических региона (Регион 1 – Европа и Африка; Регион 2 – Новый Свет и Регион 3 – Азия и Австралия). Соглашения, действующие внутри каждого из регионов, касаются распределения и применений частотных полос. Существуют также двусторонние и многосторонние соглашения между соседними странами. Для обсуждения договоров и соглашений периодически проводятся радиоконференции. К числу задач, обычно включаемых в программу радиоконференций, относятся совершенствование распределения спектра частот, выделение частот для нужд новых или усовершенствованных технологий и предоставление услуг. Техническими критериями определяются уровни сигналов, качество и области охвата, а также защита от чрезмерных помех. Процедуры заблаговременного уведомления облегчают процесс гармоничного развития вещания в регионах. При проведении переговоров важное значение обычно имеют политические, военные и коммерческие факторы из-за существующей конкурентной борьбы за частотный спектр, рынки сбыта и т.п.

Географическая зона обслуживания, которая выносится на обсуждение, определяется диапазоном рассматриваемых частот, услугами и расстояниями. Так, например, при обсуждении соглашения по спутниковой связи необходимо участие всех заинтересованных стран мира, тогда как для принятия соглашений о наземном ЧМ- или телевизионном вещании достаточно бывает участия соседних стран. Каждая страна регламентирует внутреннее вещание в соответствии со своими законами и установлениями.

АМ-вещание.

Вещание с амплитудной модуляцией в Регионе 2 осуществляется в соответствии с соглашением о вещании на средних волнах в Новом Свете. По этому соглашению АМ-диапазон лежит между 525 и 1705 кГц, а расстояние между каналами составляет 10 кГц. Передачи на частотах 530 кГц (выделенные для класса C ) ограничены в ночное время уровнем мощности 0,25 кВт, а в дневное – уровнем 1 кВт, чтобы защитить от помех частоту 500 кГц, используемую для передачи международных сигналов бедствия на море. На частотах выше 1600 кГц работает незначительное число станций, что отчасти объясняется тем, что многие приемники не предназначены для работы на таких частотах. Кроме того, большинство вещательных компаний неохотно использует этот участок диапазона из-за присущих ему плохих характеристик распространения.

В Регионе 1 минимальное разнесение каналов по частоте обычно составляет 9 кГц.

Короткие волны.

С окончанием холодной войны в 1990–1991 прекратилось глушение передач, направленных на территории бывшего Советского Союза. Эта перемена уменьшила потребность в выделении дополнительных частотных полос и в частой смене частот, на которых работали радио «Би-Би-Си», «Свободная Европа», «Голос Америки», «Немецкая волна» и другие станции.

ЧМ-радиовещание.

Разнесение каналов в Северной Америке составляет 200 кГц, в Европе 150 кГц. Эффективные мощности излучения обычно много меньше 100 кВт.

Во многих странах действуют нелегальные радиостанции. В Италии, чтобы провести лицензирование и регламентировать работу таких станций, власти выделили много ЧМ-каналов по запросам, что привело к увеличению помех.

Телевещание в метровом и дециметровом диапазонах.

Разнос каналов в этих диапазонах составляет 6 МГц. В Северной Америке цветное телевидение модулируется в соответствии со стандартами NTSC. В большей части стран Региона 1 применяется система PAL. На территории стран СНГ используется SECAM, а в Японии – NTSC. Эти три системы несовместимы; основные различия между ними связаны с процессами модуляции, применяемыми для кодирования и передачи информации о цветности. В настоящее время международными соглашениями предусматривается использование стандартных методов конвертирования.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ СИГНАЛОВ

АМ.

Сигналы диапазона средних волн распространяются в дневное и ночное время земной (поверхностной) волной, а ночью – также и ионосферной (пространственной) волной.

Токи, создаваемые горизонтально распространяющимся излучением (поверхностной волной), обычно проникают на глубину до 15 м ниже поверхности земли на частоте 530 кГц и на 1,5 м на частоте 1700 кГц. Если бы верхний слой почвы был идеальным проводником, то затухание сигнала независимо от его частоты было пропорционально пройденному им расстоянию. Морская вода и плодородные земли степей дают близкое к этому затухание сигналов, но вообще земля никогда не ведет себя как идеальный проводник. Затухание увеличивается с частотой и, как правило, на частоте 1700 кГц намного больше, чем на 530 кГц.

Электропроводность измеряется в ммо/м (мОм -1 Чм -1) или в миллисименс/м (мСм/м). Электропроводность, равная 1 ммо/м, считается низкой, 6 ммо/м – средней, а 40 ммо/м – высокой.

При приеме ионосферной волны (в вечерние, ночные и утренние часы) радиоволны вещательного диапазона отражаются по направлению к Земле нестабильным ионизованным слоем E , находящимся на высоте около 100 км над поверхностью Земли. Изменения в условиях отражения вызывают флуктуации, или замирания, меняющиеся во времени. Отраженные пространственные волны возвращаются к Земле на удалении от передатчика 80–1600 км. Однако дальность их распространения может превышать несколько тысяч километров из-за многократных отражений от земли и ионосферы. Сильные замирания возникают, когда сигналы поверхностной и пространственной волн, принимаемые одновременно, сравнимы по амплитуде, но противоположны по фазе, в результате чего происходит их частичное или полное взаимогашение. Этот эффект иллюстрирует рис. 2.

Короткие волны.

Механизм распространения пространственных волн обычно превалирует в коротковолновом диапазоне (3–30 МГц). При этом сигналы различных частот отражаются разными слоями ионосферы по-разному. Уровень принимаемого сигнала зависит от условий его распространения, в том числе от числа отражений, солнечной активности, показателя преломления среды, а также от суточных и сезонных изменений. Эти факторы оказывают решающее влияние на выбор оптимальных рабочих частот. На многих высокочастотных (коротковолновых) станциях в зависимости от времени суток используют разные частоты; их выбирают также с учетом расположения зоны, на которую направлена передача.

Метровый и дециметровый диапазоны.

ЧМ- и ТВ-станции вещания работают на метровых и дециметровых волнах. Передачи на таких частотах не подвержены воздействию статических помех и флуктуациям амплитуды из-за отражений сигналов, а также относительно свободны от замираний. Распространение сигнала происходит преимущественно по линии визирования. Расстояние до радиогоризонта примерно такое же, как до оптического горизонта; далее изменения сигнала увеличиваются из-за касания земли и других потерь. Однако прием обычно бывает удовлетворительным на расстояниях до ~160 км при благоприятном расположении вещательной станции (на возвышенности в сельской или пригородной зоне). Пересеченная местность, деревья и здания вызывают флуктуации сигнала, увеличивающиеся с частотой.

Многочисленные исследования, проводившиеся Канадской вещательной корпорацией и другими организациями, показали, что передающая антенна с круговой поляризацией обычно увеличивает трудности, связанные с многолучевым распространением, особенно в холмистой местности. Единственно, в чем она дает преимущество, – это двукратное увеличение уровня сигнала, принимаемого на гибкие вертикально-штыревые антенны легковых автомобилей. Большие водные бассейны и плоская равнинная местность также отражают сигналы метровых и дециметровых волн. Температурная инверсия и расслаивание атмосферы могут вызывать временное появление направленных потоков (повторная рефракция) над водой и значительно увеличивать (в том числе нежелаемые) сигналы станций, находящихся на удалении в 160–320 км. При других обстоятельствах взаимное гашение сигналов может привести к понижению их уровня.

В результате тропосферного рассеяния сигналы диапазона метровых волн могут распространяться на расстояния, превышающие 1600 км. ТВ-станции, вещающие на «нижних» каналах 2, 3 и 4, особенно подвержены таким сверхдальним скачкам сигналов.

По всем этим причинам выбор частоты вещания, места расположения станции, ее высоты и типа антенны имеет важное значение при проектировании вещательных станций.

ЗОНЫ УВЕРЕННОГО ПРИЕМА

АМ-радиовещание на средних волнах.

Географическая зона, в пределах которой вещательная станция обеспечивает уверенный прием, обычно делится на две части. Для станций АМ-вещания на средних волнах основная зона охвата обслуживается поверхностной волной, создающей поле достаточной интенсивности, чтобы преодолеть фоновый шум и обеспечить приемлемое качество в дневное и ночное время. Кроме того, имеется зона, обслуживаемая пространственными волнами в ночное время.

Напряженность поля.

Напряженность поля, или уровень сигнала, получаемого в каком-то определенном месте, зависит от передаваемой мощности, коэффициента усиления антенны, рабочей частоты, расстояния от передатчика, электропроводности почвы и, возможно, от дополнительного усиления водной поверхностью и другими факторами. Напряженность поля обычно выражается в милливольтах на метр (мВ/м) или в микровольтах на метр (мкВ/м). Сигнал интенсивности 1 мВ/м на небольшой штыревой (гибкой) или ферритовой антенне с действующей высотой 1 м может генерировать напряжение 1 мВ.

Измерения.

Напряженность поля можно оценивать приблизительно, но для получения точных данных необходимы измерения. Съемку карты напряженности поля, создаваемого станцией, выполняют, делая замеры через одинаковые интервалы вдоль прямой линии, начинающейся от передатчика и заканчивающейся в точке, где напряженность поля слишком мала, чтобы при измерении можно было получить надежный результат.

Реальная зона охвата, создаваемая вещательной станцией, оценивается в единицах расстояний или площадей, в пределах которых обеспечиваются приемлемые напряженности поля сигнала.

КВ-радио.

Вещательные станции, работающие на коротких волнах, обычно обслуживают аудиторию как внутри своей страны, так и в других странах. Зона такого обслуживания может простираться на много тысяч километров от передатчика. Это обслуживание ведется с использованием пространственных волн и обычно имеет неравномерный характер вследствие присущих ионосфере изменений ее отражательных характеристик, которые вызывают флуктуации уровней принимаемых сигналов. При средней напряженности поля 0,05 мВ/м в зонах, где препятствий, затрудняющих прием, немного, и при отсутствии чрезмерных помех от наложившегося или соседнего канала обычно достигается приемлемый уровень обслуживания.

Радио- и телевещание в диапазонах метровых и дециметровых волн.

Как отмечалось выше, сигналы этих диапазонов обычно распространяются вдоль линии визирования. Требуемые средние уровни сигналов для этих диапазонов выражаются в децибелах по отношению к уровню 1 мкВ/м или в единицах мВ/м. Во всех случаях оценки или измерения этих уровней производятся на высоте 9 м над поверхностью земли, что обычно соответствует высоте приемной антенны, установленной на крыше частного дома. Диапазоны, уровни и категории обслуживания приведены в таблице. Из таблицы видно, что напряженность поля увеличивается с повышением частоты. Основная причина этого состоит в том, что изменение и поглощение сигналов более заметны на высоких частотах из-за эффекта близости земли.

Дополнительные зоны обслуживания этих станций обычно обеспечиваются другими станциями, работающими на тех же самых или соседних каналах. Более того, в отсутствие помех от других станций хороший прием возможен и далеко за пределами дополнительных зон обслуживания. Так, например, напряженность поля 50 мкВ/м, создаваемая станцией ЧМ-вещания в метровом диапазоне или станцией ТВ-вещания, может быть вполне достаточной для приема на чувствительные приемники в сельской местности.

КАБЕЛЬНОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ

Принцип кабельного телевидения с коллективным приемом CATV в последние десятилетия получил широкое распространение. В системе CATV базового уровня имеется центральная (головная) станция, расположенная в благоприятном месте или поблизости от населенного пункта. Система располагает также одной или несколькими антенными мачтами, приемными антеннами с высоким усилением, усилителями и конверторами. В населенном пункте должна иметься распределительная сеть, построенная на коаксиальном кабеле и содержащая промежуточные усилители; кабели сети обычно монтируют на столбах, но иногда их прокладывают в земле. Кабельное телевидение обеспечивает также лучшее качество приема программ региональных станций, в гористой местности и в городах. К улучшениям недавнего времени относятся широкополосные системы распределения, в которых часто имеются кабельные, микроволновые и иногда волоконно-оптические линии.

Многие многоквартирные дома и дома-кондоминиумы обслуживаются своими кабельными системами, у других имеются собственные коллективные антенны или мини-кабельные системы MATV (системы коллективного телевизионного приема).

ВЕЩАНИЕ СО СПУТНИКОВ

Американская корпорация коммерческой спутниковой связи «Комсат» была создана в 1961. После этого аналогичные организации появились как в США, так и в других странах. Многие из них представляют собой консорциумы, в которых участвуют и правительство, и промышленность. См. также СПУТНИК СВЯЗИ .

В последние годы межконтинентальная связь и прямой прием на домашнюю антенну передач со спутников получили широкое распространение. Спутники теперь могут обеспечить работу нескольких тысяч узкополосных телефонных, телеграфных и телетайпных каналов и многих широкополосных ТВ-каналов одновременно.

Для передач региональных вещательных станций и/или для компенсации различий в поясном времени могут использоваться несколько широко разнесенных линий передачи Земля – спутник. Эти линии имеют две частоты (для передачи и приема) и антенны диаметром от 5 до 11 м с управляемой диаграммой направленности. Спутниковые ретрансляторы преобразуют принимаемый сигнал на другую частоту, усиливают и ретранслируют его, используя лампу бегущей волны. Источником для электропитания аппаратуры служат солнечные и электрохимические батареи. Для удержания станции в нужном положении имеются двигатели реактивной системы ориентации и управления. Источники питания, устанавливаемые на современных спутниках, сохраняют работоспособность в течение 9–12 лет.

Разные службы пользуются различными частотами в пределах от 400 МГц до 22 ГГц для спутниковой связи. Наиболее часто для вещания со спутников на Землю используются частоты от 3,7 до 4,2 ГГц в С -диапазоне и от 12 до 12,7 ГГц в Q -дипазоне; многие спутники работают в обоих этих диапазонах. Для видеоканала обычно требуется полоса шириной от 20 до 25 МГц; выделяемые полосы имеют несколько большую ширину.

12-ГГц диапазон менее восприимчив к земным помехам, чем 4-ГГц диапазон. Расширение полосы спектра частот без увеличения помех требует дальнейшего совершенствования системы. Так, улучшение кросс-поляризационной характеристики и подавление боковых лепестков диаграмм направленности как передающей, так и приемной антенн позволили повысить точность управления положением спутниковой станции. Стандартное расстояние между спутниками на загруженных дугах орбит сокращено до 2° (1250 км). Положение спутника в заданной точке поддерживается с точностью ±20 км. Навигационная система спутника управляется компьютером. Незначительные коррекции ориентации обычно достаточно проводить раз или два в месяц.

Каждый ТВ-ретранслятор на спутнике может принимать один или несколько каналов. Форма и размер контура сильно меняются в зависимости от диаграмм направленности спутниковых антенн, ширины посылаемого луча, его направления и мощности. Типичные области обслуживания, полученные со спутника TDF1, показаны на рис. 3 для приемных станций с разными размерами антенных зеркал. Спутники TDF1 и TDF2 имеют по шесть 240-Вт ретрансляторов, работающих в Q -диапазоне. Для телевизионных передач используется Европейский стандартный сигнал D2-MAC.

Наиболее важным критерием, по которому можно судить об основных характеристиках приемной ТВ-станции, является ее среднее отношение сигнал/шум. Другие важные факторы – замирания в атмосфере и долговременная надежность.

Антенна наземной станции фокусирует энергию сигнала, принятого со спутника. Наиболее важные характеристики такой антенны – ее способность усилить желаемый сигнал и исключить сигналы, приходящие с мало отличающихся направлений. Ширина луча, создаваемого антенной, обратно пропорциональна ее диаметру. Например, в Q -диапазоне ширина главного лепестка диаграммы направленности при диаметре антенны 3 м составляет ±0,3°, а при диаметре 0,6 м – ±1,5°. Иными словами, меньшая антенна обладает худшим коэффициентом направленного действия; вдобавок ее коэффициент усиления впятеро меньше, чем у большей антенны.

Коэффициент усиления, или направленного действия (КНД), – это мера, характеризующая увеличение сигнала и обычно выражаемая в децибелах по отношению к изотропному излучателю. КНД зависит от рабочей частоты, размеров и КПД антенны. Чем больше антенна, тем, при прочих равных условиях, больше ее КНД.

Малошумящий усилитель МШУ обычно размещают непосредственно позади антенны и соединяют с ней волноводом и коаксиальным выводом с рупором. Важное значение имеет компромисс между шумовой температурой МШУ и КНД антенны, выражаемый показателем качества G /T системы. В альтернативном варианте можно использовать малошумящий преобразователь, сочетающий в себе функции МШУ и понижающего преобразователя. Этот прибор, также обычно размещаемый у антенны, преобразует частоту из выбранного рабочего канала диапазонов C или Q в диапазон промежуточной частоты (70 МГц).

При выборе места расположения приемной наземной станции учитывают ряд факторов, к числу которых относятся беспрепятственная видимость дуги орбиты, на которой находится спутник с ретранслятором, существующие и планируемые постройки в ближней к станции зоне, возможные источники помех и т.п.

На рис. 4 показаны антенны трех типов для наземных приемных станций. В двух случаях используются параболические зеркала, а в третьем антенна выполнена в виде плоской печатной схемы и не содержит зеркала.

Спутниковая связь имеет два основных преимущества перед наземной. Стоимость ее услуг не зависит от дальности, и многие пункты могут обслуживаться при сравнительно малых вложениях в оконечное оборудование. Эти факторы делают спутники идеальным средством для трансляции программ вещания над территориями больших стран или субконтинентов. Уникальные возможности дает использование спутников для обслуживания изолированных и удаленных регионов, где наземные микроволновые линии либо отсутствуют, либо обходятся дорого (например в Северной Канаде, на Аляске, в Сибири и на Дальнем Востоке).

НЕВЕЩАТЕЛЬНЫЕ СЛУЖБЫ

Большинство систем вещания пригодно также и для других применений. Так, например, АМ-станции средневолнового диапазона могут служить в качестве аэронавигационных и морских навигационных радиомаяков, в особенности в таких удаленных и малонаселенных регионах, где отсутствуют обычные вспомогательные средства навигации.

Во всех международных соглашениях о выделении частот для вещания предусматриваются свободные участки, что дает возможность дополнительной передачи сигналов. В качестве примеров можно привести передачи на очень низких частотах (20–25 Гц) сигналов управления от средневолновых станций и выделение 5-кГц полосы на станциях ЧМ- и ТВ-вещания для каналов связи с космическим транспортным кораблем «Шаттл».

К числу вспомогательных услуг ТВ-вещания относится передача буквенно-цифровых субтитров по заказу (кодированные субтитры, передаваемые в видеосигнале) при показе фильмов на иностранных языках, для плохослышащих телезрителей и т.д. Такая информация передается во время вертикального гасящего импульса, но для доступа к ней требуется декодер. Другие абоненты могут заказать желаемую информацию по телефону или воспользовавшись клавиатурой. Эта же служба может предоставлять такие специальные услуги, как уроки иностранного языка или финансовую информацию, а также обучение письму и графике. В альтернативном варианте эти каналы можно использовать частным образом для телеметрии, управления и контроля качества сигнала.

ПЕРСПЕКТИВЫ

Важные проекты улучшений как в радио-, так и в телевещании сейчас разрабатываются или реализуются. Система цифрового звукового вещания (DAB) «Эврика» 147 прошла эксплуатационные испытания в Западной Европе. Восемь и большее число программ передавались в стереофоническом варианте одним передатчиком. В проекте участвовали Бельгия, Великобритания, Германия, Нидерланды и Франция.

Рассматривается возможность использования DAB для микроволнового вещания со спутника, а также для одночастотных наземных сотовых сетей. Эти сети могли бы работать на частоте около 210 МГц. Каждый канал мог бы занимать полосу 7 МГц и служить для передачи до 16 разных стереопрограмм. Новые интегральные схемы облегчат производство небольших приемников, оснащенных переключателями диапазонов и режимов.

Система «Эврика» успешно прошла эксплуатационные испытания и в Канаде. Для обслуживания больших городов использовался передатчик, излучавший мощность в несколько киловатт. Полученные результаты показали, что при работе на уровнях мощности 10–20 кВт прием в городских условиях может быть значительно улучшен благодаря уменьшению помех и исключению мертвых зон и искажений, обусловленных многолучевым распространением. Кроме того, благодаря схемным улучшениям ЧМ-приемника, возможно, удастся уменьшить трудности, связанные с многолучевым приемом, и в некоторой степени повысить качество звука. В качестве факультативной возможности у некоторых выпускаемых приемников уже предусмотрен прием цифрового вещания.

На повестке дня стоит также вопрос о телевидении повышенной и высокой четкости. Такое телевидение будет, видимо, наиболее привлекательно для вещания со спутников и(или) по кабельной сети, что объясняется повышенными требованиями к ширине полосы каналов и перегруженностью спектра в современных диапазонах вещания на метровых и дециметровых волнах.

Японская вещательная корпорация приступила к экспериментальному вещанию телевидения высокой четкости (ТВЧ) со спутника на частотах диапазона Q . Это вещание рассчитано на прием только в Японии и занимает полосы 24 МГц в дециметровом диапазоне на частотах 12 ГГц и 8 ГГц. Видеосигнал представляет собой АМ-волны, соответствующие ТВ-стандарту на 1125 строк (стандарт кодирования с многократной субдискретизацией).

Разные системы телевидения повышенной или высокой четкости проходят оценку в США и Канаде. Большая часть их относится к цифровым, другие – к аналоговым, одна выполнена по модифицированному японскому стандарту MUSE. В соответствии с новой концепцией Федеральной комиссии связи для улучшенного телевидения планируется использовать наземные службы распределения, работающие в дециметровом диапазоне. Как и в японской системе MUSE, в ней используется формат кадра (отношение ширина/высота) 16:9 вместо обычного 4:3. Она рассчитана на широкий экран и широкий угол обзора, что повышает реализм восприятия изображения и дает примерно удвоенное изображение по горизонтали и вертикали по сравнению с обычным.

Широкое распространение приема спутникового телевидения непосредственно в жилых домах радикальным образом изменит вещание и связь. В Европе и Японии такие системы используются с 1989; они принимают сигналы на зеркальные антенны диаметром всего лишь 40–60 см и обеспечивают множество каналов. Аналогичные спутники, оснащенные гораздо более мощными ретрансляторами Q -диапазона, НАСА ввело в действие в 1994–1995. Тем не менее очень мала вероятность того, что будет принят какой-либо всемирный стандарт на телевидение высокой четкости. Скорее, каждая крупная промышленно развитая страна или группа стран, как, например, Европейский союз, разработают собственные стандарты. См. также АНТЕННА ; ЗВУКА ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ И ЗАПИСЬ ; ИЗОБРАЖЕНИЙ ЗАПИСЬ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ ; СПУТНИК СВЯЗИ ; ЭЛЕКТРОННЫЕ СРЕДСТВА СВЯЗИ .

Литература:

Резников М.Р. Радио и телевидение вчера, сегодня, завтра . М., 1977
Александрова Т.С., Урьев А.Г. Основы телевидения и радиорелейной связи . М., 1980
Ефимов А.П. и др. Радиосвязь, вещание и телевидение . М., 1981

Cтраница 4

На рис. 5.27 изображен пример схемы реактивного метода измерения частоты применительно к диапазону дециметровых и сантиметровых волн.  

Потребность в радиочастотных кабелях значительно возросла в связи с использованием сверхвысоких частот - диапазона дециметровых и сантиметровых волн.  

Магний-цинковые ферриты А-34, А-1331 и другие и магний-марганцовые предназначены для работы в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн.  

Использование обычных электронных ламп (диодов, триодов, пентодов и др.) в диапазоне дециметровых и сантиметровых волн ограничивается главным образом инерцией электронов и влиянием распределенных реактивностей: междуэлектродных емкостей и индуктивностей вводов. Основные особенности электронных при-ров СВЧ диапазона связаны с устранением влияния перечисленных факторов.  

Повторение через интервал РРЛ одних и тех же частот допустимо, так как в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн при отсутствии прямой видимости между антеннами радиорелейных станций, расположенных через три интервала, ослабление сигнала, как прави-бо, достаточно велико. Однако при некоторых условиях распространения радиоволи, например при повышенной рефракции, возможен прием сигнала от станции, отстоящей на три интервала (минуя две станции), что приводит к значительным искажениям передаваемых сигналов.  

Резонансные волномеры по своей конструкции и простоте отсчета являются наиболее удобными приборами для измерения длины волны в диапазоне дециметровых и сантиметровых волн и благодаря этому получили в радиоизмерительной технике широкое применение.  

Наиболее широкое внедрение керамика получила в так называемых металлокерамических лампах, разработанных первоначально для работы специально в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн. Во всех случаях при этом применяются специальная керамика с малыми диэлектрическими потерями и сплавы или металлы с коэффициентом теплового расширения, близким к значениям того же коэффициента для керамики.  

Таким образом, обычные волноводы в нижней части миллиметрового диапазона и особенно в субмиллиметровом диапазоне имеют почти те же недостатки, которые присущи обычным длинным линиям в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн. Проблема передающих линий миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов, пригодных для передачи больших мощностей и обладающих малыми потерями, полностью не решена до настоящего времени.  

Передатчики магистральной радиосвязи входят в радиорелейные линии прямой видимости (РРЛ), линии космической (спутниковой) связи и линии связи, использующие явление рассеяния радиоволн на неоднородностях тропосферы, - тропосферные линии. Такие линии работают в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн, осуществляя многоканальную радиотелефонную связь (с возможностью вторичного уплотнения телефонных каналов телеграфными) и передачу программ телевидения. Расположенные на спутниках передатчики-ретрансляторы имеют мощность около нескольких десятков ватт.  

Коэффициент шума для смесителя рассчитывается в том случае, если до него нет усилительных каскадов. Это обычно имеет место в диапазоне дециметровых и сантиметровых волн. В метровом диапазоне смесительному каскаду обычно предшествует усилитель радиочастоты.  

Замедляющая система, вдоль которой движется бегущая волна, - кольцевая. Применяется как усилитель мощности в диапазоне дециметровых и сантиметровых волн и как самовозбуждающийся генератор.  

Прежде чем перейти к описанию отдельных элементов приемного тракта, заметим, что приборы, используемые в качестве УВЧ, были уже рассмотрены в предыдущей главе. Из этих устройств наибольшее распространение в диапазонах дециметровых и сантиметровых волн получили ЛБВ, а в последнее время - параметрические и квантово-механические усилители, которые применяются и на более коротких волнах.  

ДМВ-терапия - лечебная методика, основанная на применении электромагнитных волн дециметрового диапазона. Микротоки глубоко проникают в ткани и органы, влияя на протекающие в них физиологические процессы.

Как действует

В организме поглощенная электромагнитная энергия преобразуется в тепловую. Выделение тепла в облучаемых областях достигает максимума на 10-15 минуте терапии, затем прекращается. Наибольшему нагреванию подвергаются ткани и органы, богатые водой (кровь, лимфа, легкие, мышцы). Их температура может подниматься на 3-4 градуса. В меньшей степени прогреваются кожа и жировые отложения.

Под влиянием тепла в тканях расширяются мелкие сосуды, усиливаются обменные процессы. Снижение сосудистого сопротивления приводит к улучшению кровообращения и благотворно отражается на работе сердечной мышцы. У пациентов повышается сократительная активность миокарда, усиливается кровоснабжение всех, в том числе ишемизированных, участков сердца. Немного снижается артериальное давление.

Прогревание мышц способствует устранению спастических состояний. Происходит высвобождение зажатых спазмированными волокнами сосудов и нервов. Такой эффект проявляется ослаблением болевых синдромов и восстановлением нормальной работы органов.

Вследствие расширения бронхов более глубоким становится дыхание. Облегчается состояние больных с бронхиальной астмой, купируется астматический статус.

Установлено, что под влиянием дециметровых волн также усиливаются функции эндокринных желез. В первую очередь это касается надпочечников и щитовидной железы. В надпочечниках повышается образование глюкокортикоидов, блокирующих развитие в организме воспалительных процессов. Деятельность щитовидной железы может усиливаться или подавляться в зависимости от исходного состояния органа.

В целом прохождение курса ДМВ-терапии позволяет пациентам избавиться от болевых ощущений, улучшить общее самочувствие и восстановить нарушенную вследствие заболевания функциональную активность.

Показания и противопоказания

Основаниями для назначения процедур могут служить:

• корешковые синдромы;
• артрозы;
• артриты (в том числе ревматоидный);
• бронхиальная астма (вне стадии обострения);
• хроническая или острая пневмония;
• состояния после инфаркта миокарда (к лечению приступают не ранее, чем через 30 дней после приступа);
• стенокардия напряжения 1 степени;
• порок митрального клапана сердца;
• атеросклероз;
• язвенная болезнь пищеварительного тракта;
• воспалительные заболевания ЖКТ (гастрит, дуоденит, колит и др.);
• почечные или печеночные колики;
• спазмы мочеточников;
• почечная или печеночная недостаточность;
• дыхательная недостаточность;
• болезнь Рейно;
• искривления позвоночника;
• климактерические расстройства;
• вегетососудистая дистония;
• фурункулез;
• паркинсонизм.

Противопоказано ДМВ-лечение при следующих состояниях:

• нарушения свертываемости крови;
• онкологические заболевания;
• кровотечения;
• открытая форма туберкулеза;
• наличие кардиостимулятора;
• эпилепсия;
• стеноз желудочного клапана (при язвенной болезни);
• тиретоксикоз;
• стенокардия покоя;
• артериальная гипертония выше 2 степени;
• ишемическая болезнь 2-3 степени.

При беременности запрещены воздействия на область живота.

Порядок проведения процедур

Процедура проводится в положении лежа или сидя. Перед ее началом больного просят снять с себя все металлические украшения. Оголяют только ту область, которая подлежит электромагнитному облучению.

ДМВ-излучатели прижимают непосредственно к коже (контактная методика) или располагают на расстоянии 3-4 см от тела (дистантная методика). При полостной методике излучатель стерилизуют и вводят в прямую кишку или влагалище.

Процедуру дозируют по выходной мощности микротоков и ощущениям больного. При контактной и полостной методике мощность не должна превышать 10 Вт, при дистантной - 20 Вт. Пациент должен чувствовать только умеренное тепло. При возникновении неприятных ощущений потоки энергии снижают.

Процедура длится 8-15 минут. После ее завершения больного просят отдохнуть еще 20 минут. Сеансы проводятся ежедневно или через день. На курс назначают 5-12 процедур. Повторную терапию рекомендуют не ранее, чем через 2 месяца.

Облучение дециметровыми волнами хорошо сочетается с , и . Совмещение методик позволяет повысить эффективность лечения и продлить период ремиссии заболевания.

Если вы хотите принимать цифровой сигнал за пределами города, вам будет полезно знать информацию о структуре цифровой сети РТРС. Прежде всего надо понимать, что количество цифровых передатчиков, транслирующих телевидение в формате DVB-T2, значительно больше, чем классических аналоговых. Ранее жители районов, удаленных от больших городов, направляли свои антенны в сторону крупных населенных пунктов, в которых находились передающие телебашни. Теперь же телевизионный ретранслятор может находиться гораздо ближе к телезрителю, чем ранее.

Метровый и дециметровый диапазоны

На первом рисунке изображена ситуация, когда принимается аналоговый сигнал с телецентра. Прямой видимости нет, его закрывает холм, поэтому антенна поднята как можно выше и принимает в основном волны метрового диапазона. Возможно вы помните из курса школьной физике, что чем длиннее волна, тем лучше её способность огибать препятствия. Именно поэтому в условиях, изображенных на первом рисунке, некоторые аналоговые каналы будет ловиться хорошо, а другие совсем плохо. Более-менее нормально в такой ситуации можно принимать метровый диапазон (изображен оранжевым цветом), дециметровые волны (ДМВ) проходят значительно хуже. Такая же ситуация происходит при отсутствии явных препятствий, но при большом удалении приемной антенны от источника телесигнала.

Прием цифрового телевидения

В аналоговом телевидении часть каналов находится в метровом диапазоне, а часть в дециметровом. Поэтому жители глубинка раньше смотрели гораздо меньше каналов, чем жители городов. Цифровое эфирное телевидение, за редким исключением, всегда транслируется на дециметровых волнах. Поэтому, для обеспечения максимального покрытия сети РТРС установила много новых передатчиков, но транслируют они только цифровой сигнал . На рисунке снизу красным изображена новая цифровая вышка DVB-T2, поэтому жителю коричневого домика следует развернуть антенну на эту вышку, если он хочет смотреть цифровые каналы. А если вышка находится совсем недалеко, то и поднимать антенну высоко уже нет смысла. В некоторых случаях даже проще купить новую недорогую комнатную антенну, чем возиться со старой, тем более что со временем утрачивают свои свойства как кабель, так и сама антенна.

Современный рынок предлагает огромный ассортимент антенн для приема эфирного телевидения. Существует два основных вида этих изделий, позволяющие осуществлять прием метрового и дециметрового диапазона радиоэфира. Также их можно разделить по месту использования на наружные и комнатные. Принципиально они мало чем отличаются. Здесь в первую очередь делается упор на размер и сохранение необходимых параметров под воздействием погодных условий. В этой статье мы обсудим существующие виды данных изделий, рассмотрим, какие у них параметры, как проводить тестирование. А для любителей мастерить расскажем, как изготавливается дециметровая антенна своими руками.

А в чем разница?

Попробуем объяснить в двух словах, как определить, какого вида изделие находится перед вами. Антенна дециметрового диапазона внешне напоминает лесенку. Устанавливают их параллельно земле. Метровые представляют собой скрещенные алюминиевые трубки. Внешний вид обоих типов представлен на фото ниже. Существуют также и комбинированные антенны, когда совмещены и «лесенка», и перекрестные трубки.

Проблема выбора

Казалось бы, все просто. Однако при этом перед покупателем возникает вопрос о том, как правильно выбрать устройство, на какие параметры обращать внимание. Вообще лучше всего антенны ТВ тестировать непосредственно в тех условиях, в которых им предстоит работать. Прохождение радиосигнала зачастую бывает индивидуальным для той или иной местности. Так, изделие в лабораторных условиях показывает одни результаты, а в «полевых» - совсем иные. Существует определенная тактика, позволяющая тестировать как метровые, так и дециметровые ТВ-антенны. Однако, выбирая такое изделие в магазине, мы не имеем возможности провести полноценное тестирование. Ни один продавец не согласится дать нам на испытания несколько различных антенн. В таком случае приходится доверять характеристикам этих изделий. И надеяться, что выбранная антенна будет выполнять свои функции согласно паспортным данным, а не реальным условиям.

Основные параметры

Антенна дециметровая характеризуется в первую очередь диаграммой направленности. Основными параметрами этой характеристики являются уровень боковых (вспомогательных) лепестков и ширина основного лепестка. Ширину диаграммы определяют в горизонтальной и вертикальной плоскостях на уровне 0,707 от наибольшего значения. Так, по этому параметру (ширине основного лепестка) диаграммы принято делить на ненаправленные и направленные. Что это означает? Если основной лепесток умеет узкую форму, значит, антенна (дециметровая) является направленной. Следующим важным параметром является помехозащищенность. Данная характеристика в первую очередь зависит от уровня задних и боковых лепестков диаграммы. Она определяется отношением выделяемой антенной мощности при условии согласованной нагрузки в момент приема сигнала с главного направления к мощности (с той же нагрузкой) при приеме с бокового и заднего направления. В первую очередь форма диаграммы зависит от количества директоров и конструкции антенны.

Что означает термин «волновойканал»?

Антенны ТВ этого типа являются весьма эффективными направленными приемниками радиосигналов. Их широко применяют в зонах явно слабого телевизионного эфира. Антенна (дециметровая) типа «волновой канал» обладает большим усилением и имеет хорошую направленность. Кроме того, эти изделия имеют сравнительно небольшие габариты, что (наравне с высоким уровнем усиления) делает ее весьма популярной среди жителей дачных поселков и других населенных пунктов, удаленных от центра. Эта антенна имеет и второе название - Уда-Яги (по имени японских изобретателей, которые и запатентовали данное устройство).

Принцип работы

Антенна дециметровая типа «волновой канал» представляет собой набор элементов: пассивного (рефлектора) и активного (вибратора), а также нескольких директоров, которые устанавливаются на общую стрелу. Принцип ее действия заключается в следующем. Вибратор имеет определенную длину, он находится в электромагнитном поле радиосигнала и резонирует на частоте принимаемого сигнала. В нем наводится На каждый пассивный элемент воздействует электромагнитное поле, что также приводит к возникновению ЭДС. В результате они переизлучают вторичные электромагнитные поля. В свою очередь эти поля наводят на вибраторе дополнительную ЭДС. Поэтому размеры пассивных элементов, а также их расстояния до активного вибратора выбираются такими, чтобы наводимая ими ЭДС за счет вторичных полей была в фазе с основной ЭДС, которая наводится в нем первичным электромагнитным полем. В таком случае все ЭДС суммируются, что обеспечивает увеличение эффективности конструкции по сравнению с одиночным вибратором. Таким образом, даже обычная комнатная может обеспечить устойчивый прием сигнала.

Рефлектор (пассивный элемент) устанавливается сзади вибратора 0,15-0,2 λ 0 . Его длина должна превышать длину активного элемента на 5-15 процентов. У такой антенны получается односторонняя направленная диаграмма в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В результате значительно снижается прием отраженных сигналов и полей, которые приходят с тыльной стороны антенны. В случае необходимости принимать телевизионный сигнал на больших расстояниях, а также в сложных условиях, при наличии большого количества помех, рекомендуется использовать трех- и более элементную антенну, которая состоит из активного вибратора, одного либо более директоров и рефлектора.

Прямой и отраженный сигналы

В статье, посвященной волновым приемным устройством («Теле-Спутник» № 11 за 1998 год), отмечалось, что в случае, когда источником сигнала служит не стандартный (то есть не лабораторный) генератор и излучающая антенна, а сигнал транслируется телевизионной вышкой, значительную роль играют погодные условия, а также место установки приемника. Особенно это сказывается на работе изделий ДМВ-диапазона. Объясняется это тем, что в дециметровом диапазоне меньше, соответственно, огибание препятствий значительно хуже, а любые отражения сигнала играют важную роль в качестве принимаемой картинки. В частности, даже стена дома может быть отражателем волн. Так, в условиях отсутствия прямой видимости этим свойством можно воспользоваться - принимать отраженный сигнал. Однако его качество будет ниже, чем у прямого. Если уровень транслируемого сигнала высокий, но нет прямой видимости, то можно воспользоваться отраженной волной. По сути, комнатная дециметровая антенна работает именно на этом принципе. Ведь в комнате сложно поймать прямую волну, если окна выходят в обратную сторону. Поэтому, если постараться, всегда можно найти такую точку, где принимаемый сигнал будет выше. А вот в случае прямой видимости любая отраженная помеха испортит принимаемую картинку.

Методика, позволяющая сравнивать параметры антенн

Для того чтобы провести тестирование приемных устройств, им необходимо создать одинаковые условия:

1. Выбрать место установки, в котором будет работать ваша антенна. Можно воспользоваться балконом, крышей или мачтой. Главное, чтобы и высота, и место были одинаковым для всех изделий.

2. Направление на источник транслируемого сигнала следует выдерживать с точностью до трех градусов. Для этого можно сделать специальную метку на трубе крепления.

3. Измерения следует проводить при одинаковых погодных условиях.

4. Кабель, соединяющий антенну и телевизор, должен иметь одинаковые сопротивление и длину. Лучше всего использовать один провод, меняя только приемники.

Тестирование следует проводить только для изделий одного вида. Например, комнатная антенна ДМВ-диапазона не должна сравниваться с наружной или с метровыми приемниками. Следует понимать, что полевые испытания могут дать результаты, которые будут существенно отличаться от лабораторных.

Дециметровая антенна для цифрового телевидения

В последнее время в средствах массой информации все настойчивее говорится о необходимости перехода на цифровое телевидение. Многие уже сделали это, а кто-то еще размышляет. Пока что трансляция сигнала ведется в обоих режимах. Однако качество оставляет желать лучшего. В связи с этим люди интересуются, какие можно использовать дециметровые антенны для Т2. Давайте разберемся с этим вопросом. По сути, цифровое телевидение вещает на канал ДМВ-диапазона. Так что для его приема может подойти стандартная ДМВ-антенна. В магазинах часто можно увидеть приемные устройства, на которых указано, что они предназначены для цифрового телевидения. Однако это маркетинговый ход, позволяющий продать стандартную дециметровую антенну дороже, чем она стоит. Покупая такое изделие, у вас не будет гарантии того, что оно обеспечит лучший прием, чем то, что уже стоит у вас дома и работает не один год. Как мы уже говорили раннее, качество зависит в основном от уровня транслируемого сигнала и условий прямой видимости. Однако следует учитывать, что в большинстве городов используются для передачи цифрового телевидения значительно более мощные генераторы, чем для аналогового. Это делается для того, чтобы ускорить переход на новый стандарт. Ведь зрители хотят видеть четкое изображение, а не «снег» на экранах. Поэтому если в витрине выставлен приемник, на котором написано «Дециметровая антенна для DVB T2», знайте: это вовсе не значит, что перед вами какое-то особенное изделие. Просто не совсем честный продавец хочет нажиться на неосведомленном покупателе. Также следует знать, что программа перехода на новый стандарт предусматривает создание консультативных центров. В них вы можете получить исчерпывающую информацию по любому вопросу, связанному с цифровым телевидением. Все консультации даются бесплатно. В некоторых городах данное оборудование находится в тестовом режиме, поэтому сигнал может быть неустойчивым или ослабленным. Не переживайте, работники центра всегда подскажут, как решить проблему с качеством приемом сигнала.

Дециметровая антенна своими руками

Длина ДМВ-волн укладывается в промежуток от 10 см до 1 м. От этой особенности и произошло их название. на этой частоте распространяются преимущественно по прямой линии. Они практически не огибают препятствия, лишь частично отражаются тропосферой. В связи с этим дальняя связь в дециметровом диапазоне весьма затруднительна. Ее радиус не превышает ста километров. Рассмотрим пару примеров того, как сделать дециметровую антенну в домашних условиях.

Первый вариант самодельного приемника телевизионного вещания будет, так сказать, собран на колене из подручных материалов. ДМВ-каналы располагаются на отрезке от 300 МГц до 3 ГГц. Наша задача - изготовить антенну, которая будет работать именно на этих частотах. Для этого нам понадобятся две пивные банки объемом 0,5 литра. Если использовать емкость большего объема, то снизится принимаемая частота. Для монтажа понадобится какой-нибудь каркас, можно использовать доску шириной 10 см. Также можно воспользоваться обычной деревянной вешалкой, в таком случае полученную антенну можно будет подвесить на гвоздь в любом удобном месте комнаты. Кроме каркаса и банок, необходимо подготовить пару шурупов-саморезов, инструменты, коаксиальный кабель, разъем, клеммы, изоляционную ленту. На один конец кабеля надеваем телевизионный разъем и подпаиваем его. Второй конец заводим в клеммник. Далее прикрепляем шурупами к горлышкам банок клеммы. Провода должны плотно прилегать к металлу. Теперь приступим к сборке самой антенны. Для этого на горизонтальной перекладине закрепляем банки горлышками навстречу. Расстояние между ними должно составлять 75 мм. Для фиксации банок можно использовать изоляционную ленту. Все, антенна готова! Теперь следует отыскать место устойчивого приема телевизионного сигнала и повесить в этом месте нашу «вешалку».

Приемное устройство для цифрового телевидения

Этот раздел предназначается для людей, которые не желают использовать обычное (аналоговое) изделие, а хотят, чтобы для нового формата использовалась специальная дециметровая антенна. Своими руками такое приемное устройство также собирается элементарно. Для этого нам понадобятся квадратный деревянный (можно из оргстекла) каркас с диагональю 200 мм и обычный кабель РК-75. Представленный вашему вниманию вариант является зигзагообразной антенной. Она отлично себя зарекомендовала при работе в диапазоне приема цифрового телевидения. Причем она может использоваться в местах, где отсутствует прямая видимость на источник сигнала. Если у вас слабая трансляция, к ней можно подключить усилитель. Итак, приступим к работе. Зачищаем конец кабеля на 20 мм. Далее выгибаем провод по форме квадрата с диагональю 175 мм. Конец загибаем наружу под углом 45 градусов, к нему пригибается второй зачищенный конец. Плотно соединяем экраны. Зачищенная центральная жила свободно висит в воздухе. На противоположном углу квадрата аккуратно снимаем изоляцию и экран на участке 200 мм. Это будет верх нашей антенны. Теперь соединяем полученный квадрат с деревянным каркасом. В нижней части, там, где соединены два конца, следует использовать медные скобы, сделанные из толстого провода. Это обеспечит лучший электрический контакт. Вот и все, дециметровая антенна для цифрового телевидения готова. Если она будет устанавливаться снаружи, можно сделать для нее пластиковых корпус, что защитит устройство от осадков.