1. Принципы организации, способы синхронизации радиовещательных станций.
2. Приемники точных частот.
3. Возбудители синхронного радиовещания.
Синхронное радиовещание
Синхронное – это такое радиовещание,при котором несколько РВС работают на одной частоте и передают одинаковую программу. В этом случае уменьшается уровень взаимных помех между РВС, так как в паузах передачи,когда посторонние сигналы наиболее заметны, уровень помех, создаваемый другими станциями снижается. Синхронное радиовещание ведется в диапазоне СВ,где число РВС, работающих на одной несущей, достигает несколько десятков.
Рассмотрим условия приема в зоне действия двух синхронных станций.
На рис.6.5,а точками р1 и р2 обозначены места расположения радиовещательных станций с несущими частотами f1 и f2. По оси ординат отложены значения напряженности электрического поля.
рис.6.5 Интерференционная картина в зоне искажений при синхронной работе двух радиостанций.
Во время излучения каждой из РВС несущего колебания и в паузах передачи напряженность электрического поля, создаваемая станциями, будет меняться по гармоническому закону:
(6.6)
где е1 и е2 – мгновенные значения напряженности поля; Е01 и Е02 – амплитуды напряженностей поля возле радиостанций; r1 и r2 - расстояния от первой и второй РВС до точки приема; φ01 и φ02 – начальные фазы несущих.
Если передатчики работают в режиме синхронизации (при этом несущие частоты f1=f2=f, разность начальных фаз постоянна φ01-φ02= Δφ0=const), то в результате интерференции между РВС образуются стоячие волны ЭМП. В области где амплитуды напряженности электрического поля Е01/ r1≈ Е02/ r2= Е0, напряженность результирующего поля
(6.7)
где Δr= r1 - r2 .
Как видно из (6.7), при Δr=λ/2 ЕΣ= ЕΣмах=2Е0, поэтому расстояние между пучностями (или узлами) результирующего поля равно половине длинны волны несущей. На территории между РВС,где Е1≈ Е2=Е0, результирующая напряженность поля в узлах равна нулю и прием невозможен –это зона искажений. При приближении приемника к одной или другой станции колебания напряженности поля уменьшаются. При передаче станциями модулированных колебаний интерференционная картина усложнится из-за стоячих волн в результате интерференции колебаний напряженности поля составляющих боковых частот.
Геометрическим местом расположения узлов и пучностей напряженности поля Е при работе двух синхронных станций являются гиперболы, фокусы которых (рис.6.5,б) р1 и р2.Штрихами отмечены дорожки плохого приема, группирующиеся около узлов поля. Как видно из (рис. 6.5б), дорожки хорошего приема чередуются с дорожками плохого. Ближе к границам зоны искажений дорожки плохого приема сужаются и,наконец, исчезают. В зависимости от длины волны несущей и допустимого значения коэффициента защитного отношения κ3.0 зона искажений в самой узкой части (рис. 6.5б, расстояние АВ) может составлять 7…15% от расстояния между станциями. Рассмотренная интерференционная картина поля в пространстве между РВС образуется при абсолютной синхронизации f1=f2=f0, когда зоны обслуживания имеют наибольшую площадь. Однако на практике не удается достичь полного совпадения частот и фаз несущих, и коэффициент защитного отношения зависит от разноса несущих частот Δf= |f1-f2|. Если РВС будут работать при Δf=20,2 или 0,01Гц, то κ3.0 будет = 16,10,8 дБ. Требуемое соотношения между значениями напряженности поля принимаемой и мешающей РВС (6.3) будут соответственно равны:Е/Е′=1016/20=6,3; Е/Е′=1010/20=3,16; Е/Е′=108/20=2,5. Для синхронного радиовещания в качестве нормы принято κ3.0=8 дБ. Синхронное радиовещание относится к децентрализованной системе вещания и организуется с помощью рассредоточенных (лучше маломощных) передатчиков, обеспечивающих большую напряженность поля (10….20 мВ/м) в зоне обслуживания. Это позволяет надежно принимать программы даже на малочувствительные приемники. Суммарная мощность этих передатчиков в целом меньше мощности одного передатчика централизованной системы, обеспечивающего такую же напряженность поля на границах зоны обслуживания. Используется и комбинированная синхронная сеть радиовещания, включающая опорную мощность (500….1000 кВт) и ряд относительно маломощных (5…..50 кВт) РВС, позволяющих увеличить напряженность поля на границе зоны обслуживания до 10….20 мВ/м в городских условиях. Надежность системы синхронного вещания очень высока, так как выход из стоя одного или нескольких передатчиков лишь уменьшит в какой-то мере зону хорошего приема,в то время как выход из строя мощного передатчика в централизованной системе вещания приведет к полному нарушению вещания. Чтобы свести к минимуму зону искажений и увеличить таким образом зону хорошего приема, повышают точность синхронизации РВС. При этом используют два режима синхронизации: фазовый и частотный. В режиме фазовой синхронизации двух станций поддерживается в заданных пределах разность фаз несущих: Δφ≥|φ1-φ2|, в режиме частотной синхронизации в пределах заданной точности поддерживается разность несущих частот Δf≥|f1-f2|. В режиме частотной синхронизации интерференционная картина (рис. 6.5 б) смещается по территории. Период повторения положения этой картины определяется разностью несущих частот Δf:Т=1 /Δf. Так, при Δf =0,015 Гц Т≈67с. Таким образом, в этом режиме синхронизации сигнал принимается с искажениями в пределах всей зоны. При работе радиостанций в режиме фазовой синхронизации интерференционная картина неподвижна относительно территории. Дорожки хорошего приема занимают около 70% зоны искажений, поэтому даже без каких-либо дополнительных мер можно обеспечить хорошее качество приема на 70% площади этой зоны. Необходимо учесть, что современные приемники наряду с электрическими снабжены и магнитными антеннами, а максимумы и минимумы магнитной и электрической стоячих волн сдвинуты на 900. Имея возможность переключать станцию на разные антенны, можно распространить область хорошего приема практически на всю территорию зоны искажений. Поэтому в синхронных сетях применяют фазовый режим синхронизации. Этот режим осуществляется путем непрерывной автоматической коррекции частот задающих генераторов по сигналу образцовой частоты, излучаемому радиопередающей станцией, работающей а диапазоне километровых волн. При этом сигналы точной частоты fт, излучаемые этой станцией, автоподстройки фазы АПФ несущая частота fн синхронизируется с fт (рис.6.6). 
.
Рис.6.6. Схема системы фазовой синхронизации РВС, работающих в сети синхронного вещания.
ПРИЕМНИКИ ТОЧНЫХ ЧАСТОТ И СИНХРОННЫЕВОЗБУДИТЕЛИ
Приемник точных частот. Для синхронизации станций, работающих в сетях синхронного вещания, отечественной промышленностью разработаны следующие ПТЧ: «Руслан», ПТЧ-66, «Синхронизатор» и возбудители «Ангара», ДСВ-100. Приемник точных частот должен иметь узкую полосу пропускания. Считается достаточной ширина полосы в несколько герц при расстояниях от ПТЧ до приемника порядка сотен километров, доли герца при расстояниях 1…2 тыс. км и 0,01….0,001 Гц при расстояниях 5…12 тыс. км. Схемные решения перечисленных ПТЧ и возбудителей примерно одинаковы. Поэтому рассмотрим особенности построения аппаратуры более поздней разработки-комплекта «Синхронизатор». Входящий в комплект ПТЧ обеспечивает прием сигналов точных частот 25; 50 или 66,6 кГц и одного сигнала вещательной станции (по выбору) в диапазоне 155…281 кГц. Сигналы точной частоты fт =66,6 кГц принимаются по схеме прямого усиления, сигналы точных частот 25 и 50 кГц и выбранной радиовещательной станции - по супергетеродинной схеме, причем в последнем случае усиление происходит на промежуточной частоте 66,6 кГц. Чувствительность приемника не хуже 100 мкВ/м при приеме сигналов точной частоты и не хуже 200 мкВ/м при приеме сигналов радиовещательной станции. Прием ведется на рамочную антенну, действующая высота которой в диапазоне точных частот 2,5 см и в диапазоне СВ 10см.
Рис.6.7. «Синхронизатор». Структурные схемы:
а – ПТЧ; б – возбудителя; в – синтезатора выходных частот.
Входная цепь приемника (рис..6.7,а) выполнена в виде фильтра сосредоточенной избирательности (ФСИ), настроенного на фиксированную частоту. Число сменных ФСИ равно числу принимаемых радиостанций. Следующий каскад – усилитель – преобразователь частоты У – Пр, работающий как усилитель при приеме сигнала точной частоты fт =66,6 кГц и как преобразователь частоты Пр при приеме других радиостанций. В последнем случае на него подается напряжение от гетеродина (синтезатора гетеродинных частот СГЧ). Фильтр Ф наряду с ФСИ обеспечивает получение требуемой полосы пропускания приемника. В приемнике применена АРУ, обеспечивающая изменение выходного сигнала на 3,5 дБ при изменении входного радиосигнала на 34 дБ. Возбудитель «Синхронизатор» характеризуется высокой стабильностью часты опорного генератора. Его суточная нестабильность не превышает Δf/f0 =5*10-6. Возбудитель (рис. 6.7,б) предназначен для одновременного возбуждения двух вещательных передатчиков, работающих в ДВ и СВ диапазонах. С выхода опорного генератора ОГ напряжение частоты f=5 МГц направляется к магазину частоты МЧ, в котором путем преобразования опорной частоты с помощью делителей и умножителей образуется 16 частот, имеющих номинальные значения 66,6; 99; 95; 100; 135;180; 200; 225; 380; 450; 900; 1000; 1180; 1315; 1530 кГц. Эти частоты выбраны с таким расчетом, чтобы в блоках синтезаторов (рис. 6.7,в) выходных частот СВЧ и СГЧ путем дальнейшего преобразования можно получить сигналы с требуемыми номинальными значениями частот. Сигнал точной частоты fт=66,6 кГц с выхода ПТЧ и сигнал такой же частоты, полученный на выходе МЧ - fт′, подается на систему автоматической подстройки фазы АПФ. Напряжение ошибки фазового детектора,получающееся при расхождении фаз сигналов, направляется в ОГ для корректировки сигнала опорной частоты. Для образования, например, несущей частоты 1602 кГц на перемножитель П1 (рис. 6.7 в) от МЧ подают колебания с частотами f1=1530 кГц и f2=95 кГц,а на входе П2 – с частотами f3 =1180 кГц, f4 = 135 кГц. На выходе перемножителей П 1…П 3 появляются сигналы суммарной и разностной частот. Так,в П1 sin2πf1tsin2πf2t=0,5*[sin2π (f1 - f2)t+ sin2π (f1 + f2)t]. На входе П1 с помощью фильтра верхних частот выделяется сигналом суммарной частоты f1+f2=1435 кГц, который в делителе преобразуется в сигнал частоты 1435:5=287 кГц. На выходе перемножителя П2 также выделяются сигнал суммарной частоты f3 + f4=1180+135=1315 кГц. В перемножителе П3 сумма частот 287 и 1315 кГц образует частоту 1602 кГц. Сформированная таким образом несущая напряжением 10 В с выхода УРЧ по кабелю направляется к передатчику. Фильтры, включаемые на выходе перемножителей,обеспечивают подавление паразитных колебаний комбинационных частот до уровня –70 дБ и ниже. Диапазон выходных частот возбудителя разбит на четыре поддиапазона:155….281, 531….801, 810….1206, 1215…1602 кГц. Он соответственно комплектуется четырьмя блоками СГЧ,на выходе которых можно получить любую из требуемых частот,соответствующих номеру канала РВС.