: архив : архив журнала "625" : 1995 : #6

• Оглавление обзора • Современные передатчики • Куплю передатчик... • МАРТ на рынке аппаратуры   для ТВ вещания • Кабельное телевидение и   беспроводная связь • Elettronica Industriale -   итальянское Know How • I.P.R.: специализация -   передатчики • Общенациональный план   охвата Испании частным   телевидением • NEC • Omnitronix - твердотельные   АМ передатчики • Plisch Nachrichtentecnik -   супермощность и   супернадежность • SSI: увеличить зону охвата -   это очень просто! • Телевизионные радиостанции   Tesla TV • Фирмы производящие   передатчики

Современные передатчики
Александр Варбанский

В редакцию журнала "625" часто обращаются читатели с просьбой рассказать о современных передатчиках. Интерес к этому вопросу не случаен. Раньше, при монопольном владении государством средствами и сетями вещания, вопросы создания и развития передающих сетей относились исключительно к компетенции Минестерства связи. Сейчас монополизм Минсвязи преодолен и круг лиц, которые занимаются этими вопросами, существенно расширен. Однако специалистов явно недостаточно , как и информации о новинках. Цель предлагаемого обзора - познакомить читателей с современными передающими станциями, с местом, которое они занимают в индустрии вещания. А это, в свою очередь, требует анализа сетей вещания, где передатчики только часть огромной и сложной системы. Особенно это относится к телевизионным сетям, которые мы, в основном, и будем иметь в виду.

Немного истории

Передатчики - изделие дорогое и рассчитанное на длительную эксплуатацию. Тем не менее прогресс науки и техники и для них остается мощным фактором развития. Особенно это относится к переломным моментам, которые в телевидении, например, связаны с изменением стандарта вещания. Такие моменты сопрягаются с резким изменением требований к уровню передающих средств, поэтому полезно вспомнить некоторые страницы истории телевидения, чтобы проиллюстрировать сказанное.

Первые опытные демонстрации телепередач относятся (Англия, США, СССР) к 26 году, а вот начало регулярного вещания - к 1928 г. Первыми были Англия и Германия, СССР начал в 1931 г. Первая вещательная телевизионная система была оптико-механической с 30 строками разложения. Это была узкополосная система. Ее сигналы размещались в диапазонах звукового вещания и могли приниматься на больших расстояниях. Так, в Берлине вполне уверенно можно было видеть телевизионные передачи из Москвы. Телевизионные передатчики на этом этапе ничем не отличались от радиопередатчиков. Ситуация качественно изменилась с появлением электронных систем.

Решительный шаг к созданию первой передающей ТВ трубки "иконоскопа" и тем самым к электронной системе сделали В.К. Зворыкин (США) и С.И. Катаев (СССР). Надо сказать, что долгое время сына муромского купца В.К.Зворыкина считали эмигрантом, но это не так! В 1917 г. он был командирован правительством Керенского в Англию и США, откуда не был выпущен на Родину, хотя и стремился туда. Впервые электронная система была реализована в 1936 г. в США со стандартом разложения 343 строки. В том же году, но несколько позже, в Англии было начато вещание по стандарту 405 строк. Интересно, что автором этого стандарта стал еще один выходец из России И. Шоэнберг. В 1938 г. вещание по электронной ТВ системе начали Франция (455 и 441 строка), Германия и Италия (441). Весной того же года в СССР по стандарту 343 строки на импортном оборудовании открыл регулярное вещание Московский телецентр. Все упомянутые выше стандарты разложения были чересстрочными. Ленинградский телецентр осенью 1938 г. начал вещание на отечественном оборудовании по стандарту с прогрессивным разложением на 240 строк.

Переход на качественно новый уровень телевизионного разложения потребовал соответствующего расширения полосы частот и выхода в диапазон метровых радиоволн. С этого момента прием телевизионных передач ограничился зоной прямой видимости. Вещательные передатчики стали ультракоротковолновыми.

Вторая мировая война приостановила телевизионное вещание по всей Европе, работы продолжались только в США, где в 1943 был принят новый стандарт разложения 525 строк, 60 полей/с. Он сохранился до наших дней. Первым в Европе в начале мая 1945 г. возобновил телевизионные передачи СССР. Они велись по довоенному стандарту, однако вскоре для СССР был принят стандарт 625 строк, 50 полей/с. Сама концепция этого стандарта была сформулирована в 1944 г., а вещание с реконструированного Московского телецентра началось в 1948 г. Впоследствии стандарт 625/50 был принят многими странами. К настоящему времени в мире действует два стандарта телевизионного разложения: 625/50, охватывающий 150 стран с населением 4,2 млрд, и 525/60 - 55 стран с населением 1 млрд. Новые стандарты вывели качество телевизионного вещания на новый уровень и, соответственно, видоизменились требования и к такому важному элементу телевизионного вещания, как передатчики. Переход к цветному вещанию также внес свои коррективы.

Телевизионный тракт

Техника ТВ вещания постоянно совершенствуется, причем весьма быстро, однако структура тракта телевизионного вещания оказалась консервативной и сохранилась от зарождения вещания и до наших дней. Тракт начинается с преобразователя оптического изображения в электрические сигналы. Следующий обязательный элемент - формирование программы. Сформированные программы поступают в сети распределения и передачи сигналов от источника до потребителя. Это эфирные, радиорелейные, кабельные и спутниковые каналы передачи. И последнее звено тракта - устройства приема и воспроизведения. Сюда, помимо приемников, надо включить приемные антенны, кабельные распределительные сети.

Передатчики и их размещение

Основным инструментом доведения вещательных сигналов до потребителя долгое время оставались радиопередающие станции. При этом мощность передатчика определяет уровень сигнала в зоне прямой видимости (зоне обслуживания), а также уровень помех за ее пределами. Для передатчиков большой мощности (свыше 1 кВт) оптимальной по технико-экономическим показателям высотой подъема передающей антенны считается 200 - 300 м. Передатчики малой мощности (менее 1 кВт) следует поднимать на 10 - 100 м. Если принять высоту подъема приемной антенны около 10 м, то средний радиус зоны, обслуживаемой мощными передатчиками, составит 50 - 100 км, а малой мощности - до 30 км. Соседние передающие станции способны создавать взаимные помехи. Чтобы ослабить их влияние или по возможности устранить, следует строго регламентировать параметры передающих станций, а именно номера каналов, излучаемую мощность, высоту подъема и параметры передающей антенны. Этой цели служат частотные планы, которые содержат данные о размещении станций и параметров их излучения. Подобные планы обычно разрабатываются на долгосрочный период с учетом перспективы развития вещательной сети. Изменение пункта размещения или параметров станции требуют увязки с другими плановыми объектами в достаточно обширной зоне радиусом не менее 500 - 100 км.

Еще сложнее согласование радиоизлучающих средств различных стран в приграничных зонах, которые могут простираться на тысячи километров по обе стороны границы. Регулирование этих вопросов входит в компетенцию Международного Союза Электросвязи (МСЭ) - специальной организации в составе ООН. Союз имеет соответствующие технические службы, которые организуют разработку нормативных документов и международных частотных планов. В частности в 1961 г. принят Стокгольмский международный частотный план для европейских стран. Он сохраняет свое значение, как основополагающий документ развития ТВ вещания в Европе и в настоящее время.

Для ТВ вещания выделены следующие полосы частот.

В диапазоне метровых волн:

I 41 - 68 МГц
II 87 - 100 МГц
III 162 - 230 МГц

В диапазоне дециметровых волн:

IV 470 - 582 МГц
V 582 - 960 МГц

В метровом диапазоне размещается всего 12 каналов, в дециметровом диапазоне - 70.

Огромные территории России, сложные ландшафтные и климатические условия всегда служили серьезным препятствием полного охвата населения страны вещанием, телевизионным - особенно! С помощью наземных средств - радиорелейных и кабельных каналов, передающих станций полное решение этой проблемы было невозможно. Лишь спутники связи сделали решаемой задачу охвата населения огромных территорий. Не случайно именно нашей стране принадлежит инициатива применения спутников связи. Сейчас на территории России уже действует около 10000 наземных станций приема сигналов спутникового телевидения. На этих станциях установлены, в основном, передатчики малой мощности, они размещены в удаленных и часто труднодоступных пунктах. Вектор прогресса здесь направлен на создание максимально простых приемных станций, на базе которых развиваются системы непосредственного спутникового вещания с приемом сигналов на индивидуальные приемники. Следует помнить, что прием сигналов со спутника возможен только при прямой видимости - это условие обычно выполнимо в сельской местности, но в городах далеко не всегда обеспечивается, поэтому приемные станции здесь дополняются кабельными сетями распределения сигнала.

Надо сказать, что кабельное телевидение в развитых странах, получило широкое развитие и поставляет зрителям существенную часть программ. В этом отношении оно значительно превосходит эфирное телевидение. Однако ограниченность зоны обслуживания, сложность и высокая стоимость сети распределения сигналов, а также сложность доведения программ от источников до множества сетей кабельного телевидения - факторы, сдерживающие быстрый прогресс. Особенно заметно их влияние в России.

Будущее сетей распределения программ связано с наращиванием многопрограммности, причем прогресс идет по всем направлениям. Число передающих станций, протяженность и сложность наземных и спутниковых сетей распределения будет быстро нарастать, при этом современные цифровые технологии обработки сигналов уже теперь позволяют в рамках стандартного вещательного канала передать несколько программ, что существенно повышает многопрограммность без соответствующего расширения сетей.

Передающие радиостанции

Передающие радиостанции были и остаются решающим звеном сетей распределения и передачи программ. Радиостанция - это достаточно сложный комплекс, в составе которого помимо собственно передатчика надо назвать мачту или башню, несущую передающие антенны, и конечно же строения и различные службы. Обычно мачты и башни передающих или ретрансляционных станций многофункциональны.

Телевизионный передатчик - это одно из важных звеньев радиостанции, функция которого - преобразование полного ТВ сигнала и сигнала звукового сопровождения в радиосигнал вещательного телевидения. В телепередатчике имеются два канала - изображения и звука. Несущие частоты радиосигналов изображения и звука одного ТВ канала достаточно близки, поэтому для их передачи используют общую фидерную и антенную системы.

Выходы каналов изображения и звукового сопровождения соединяются через специальное устройство сложения сигналов, называемое разделительным (или антенным) высокочастотным фильтром. Разделительный фильтр вводит без потерь и искажений радиосигналы обоих каналов в фидер, несущий мощные сигналы к антенне. Этот же фильтр должен обеспечить достаточно высокое затухание сигналов одного канала на выходе другого, что необходимо для исключения их взаимного влияния. Современные мощные передатчики могут содержать несколько усилительных модулей. Разделительный фильтр в этом случае обеспечивает однонаправленное присоединение этих модулей к фидеру, препятствуя проникновению сигналов одних модулей на выходы других.

Оборудование радиостанции обычно принято обозначать каким-либо условным названием или символом и дробной цифрой. Числитель этой цифры представляет мощность радиосигнала канала изображения (в кВт или Вт), знаменатель - канала звукового сопровождения. Отношение мощностей радиосигналов изображения и звука нормировано и обычно составляет 10:1. Поэтому иногда при маркировке используется одна цифра, в этом случае она представляет мощность сигнала изображения. В некоторых случаях в названии ТВ радиостанции присутствуют обозначения полосы рабочих частот в виде римских цифр I - V. Надо заметить, что единого подхода к маркировке передающих станций нет, поэтому сказанное выше достаточно условно.

Гарантия бесперебойной работы оборудования радиостанции - одно из самых существенных требований, выполнить которое позволяет резервирование. При этом, поскольку антенно-фидерные системы не содержат активных и часто переключаемых элементов, их надежность и временная стабильность достаточно высоки, чтобы отказаться от резервирования этой части оборудования радиостанции. Простейший метод резервирования - дублирование оборудования. При этом, когда один модуль работает, а другой, дублирующий его, "молчит", т. е. находится в резерве, то речь идет о пассивном резервировании. Более экономичным решением является активное резервирование, когда передатчик состоит из двух работающих параллельно на половинной мощности полукомплексов. Выход одного из них из строя ведет лишь к половинной потере мощности излучения, что в точках приема эквивалентно снижению уровня радиосигнала в 1,4 раза.

Нормативы и сертификаты

Параметры радиостанций строго нормируются и контролируются. Это связано с тем, что помимо полезной функции передачи информации радиостанции могут и служат источниками помех для другого радиооборудования. Вопросы электромагнитной совместимости всегда очень сложны. Не менее важны и вопросы безопасности обслуживающего персонала, поскольку в передатчиках, оспенно ламповых, имеются высокие напряжения. Разработаны государственные отраслевые стандарты и другие нормативные документы, которые определяют конкретные параметры и требования к аппаратуре с позиций электромагнитной совместимости и безопасности людей. Эти нормы входят как обязательный элемент в Технические условия на вновь разрабатываемое оборудование. Контроль за их соблюдением в процессе разработки и производства оборудования осуществляется его сертификацией.

Эта работа возложена на Министерство связи РФ, для чего создано специальное подразделение. Несертифицированное оборудование изготовлять, продавать, покупать и использовать в России, как впрочем и в других странах, не разрешается. Контроль за этим возложен на Госсвязьнадзор. Эта организация также следит за соблюдением норм в процессе эксплуатации оборудования, в том числе это относится и к обеспечению безопасности персонала передающих станций.

Для ввоза в страну радиоизлучающего оборудования иностранных фирм требуется разрешение таможенных служб. Последние принимают решение только при наличии разрешения Госсвязьнадзора. В свою очередь, Госсвязьнадзор уполномочен принимать решения лишь по предъявлению соответствующего сертификационного удостоверения на ввозимое оборудование. Такое удостоверение по договору с сертификационной службой обычно оформляет разработчик или производитель оборудования.

Терминология

Завершая общую часть этой статьи, хотелось бы дать определения некоторых терминов, относящихся к обсуждаемой теме. Как определяются основные параметры видеосигнала, рассмотренные ниже, поясняет рисунок.

Телевизионный сигнал - сигнал, несущий информацию о телевизионном изображении.
Исходный сигнал яркости - электрический сигнал, получающийся процессе телевизионной развертки и преобразования передаваемого изображения в интервале активной части строки, мгновенные значения которого лежат в динамическом интервале от уровня черного до уровня белого.
Сигнал яркости - исходный сигнал яркости, к которому добавлен сигнал гашения.
Сигнал синхронизации (синхросигнал) - совокупность синхронизирующих импульсов строк и полей.
Полный телевизионный сигнал (полный сигнал) - телевизионный сигнал, к которому добавлен сигнал синхронизации.
Номинальный уровень белого - уровень сигнала яркости или полного телевизионного сигнала при передаче нормированного белого в объекте.
Уровень черного - минимальный уровень сигнала яркости при передаче черного в объекте.
Уровень гашения - уровень сигнала яркости или полного телевизионного сигнала при передаче плоской части гасящих импульсов.
Сигналы телевизионного вещания - совокупность полного телевизионного сигнала и сигнала звукового сопровождения.
Радиочастотные сигналы
Радиосигнал изображения - сигнал несущей изображения, модулированный полным телевизионным сигналом.
Радиосигнал звукового сопровождения - сигнал несущей звука, модулированный сигналом звукового сопровождения.
Рaдиосигнал телевизионного вещания - совокупность радиосигналов изображения и звукового сопровождения одной телевизионной программы.
Радиоканал телевизионного вещания - полоса радиочастот, отводимая для передачи радиосигналов телевизионного вещания одной программы.

Вторая часть статьи по традиции отдается материалам, переданным редакции фирмами-изготовителями. К сожалению, не все из них успели прислать нам статьи, поэтому мы дополняем публикацию списком фирм, специализирующихся в разработке и производстве передатчиков. Необходимо напомнить, что за содержание статей отвественность несут фирмы, их предоставившие.

Передатчики ТВ и УКВ ЧМ из Сибири

Предприятия "Аврора" и "Триада-ТВ" (Новосибирск) более 5 лет разрабатывают и производят оборудование для телевизионных передающих центров, а также аппаратуру УКВ ЧМ вещания. Основные типы изготавливаемого оборудования (сертификат соответствия Минсвязи РФ № ОС/1-ОТ-12): телевизионные транзисторные усилители и передатчики МВ и ДМВ диапазонов мощностью 100, 200, 500, 1000 Вт, транзисторные усилители и передатчики стерео УКВ ЧМ вещания в диапазоне 66-74 и 100-108 МГц мощностью 150, 300, 500 и 1000 Вт, антенные системы МВ и ДМВ диапазонов, диплексеры (высокочастотные фильтры) для сложения сигналов двух ТВ передатчиков различных каналов мощностью до 1000 Вт, а также диплексеры сложения сигналов изображения и звука ТВ передатчиков мощностью до 1000 Вт.

Передатчики реализованы с рассчетом на типовую несущую конструкцию (опору) "Вишня" различной высоты. Охлаждение - внутреннее, воздушное. На рис. 1 показана типичная структурная схема ТВ передатчика на 1000 Вт. ГОСТ 20532-83 регламентирует работу ТВ передатчика и предъявляет достаточно высокие требования к параметрам выходного сигнала. Насколько точно выполнены эти требования зависит прежде всего от модулятора, который должен оперативно регулировать частотные и переходные характеристики, дифференциальную нелинейность и фазу, величину синхроимпульсов, а также генерировать собственную синхросмесь при отсутствии модулирующего видеосигнала на входе модулятора и раздельно формировать сигналы изображения и звука.

Типовая мощность ТВ радиосигнала передатчика - 200, 500, 1000 Вт. Она обеспечивается линейным транзисторным усилителем . Основой усилителя является базовый блок ЛУ200 мощностью 200 Вт в пике синхроимпульса. Наращивание мощности выполняется с помощью мостового суммирования сигналов базовых усилительных блоков. Структурная схема блока ЛУ200М (для МВ диапазона) и ЛУ 200Д (для ДМВ диапазона) показана на рис. 2. Блоки построены по принципу каскадирования балансных ячеек транзисторных модулей. Блок ЛУ200М содержит 3 каскада усиления на транзисторах КТ9116А, КТ9116Б и КТ9151АС. Блок ЛУ200Д содержит 5 каскадов на транзисторах КТ939А, КТ983Б, КТ9150АС, КТ9142АС, КТ9152АС. Каждая балансная ячейка представляет собой подобранную по параметрам пару линейных транзисторов с цепями согласования, объединенных 3-дБ направленными ответвителями. Элементы цепей согласования реализованы по гибридно-пленочной технологии на подложках из органического диэлектрика ФАФ-4. Биполярные транзисторы, использующиеся в усилителях, специально разработаны для усиления ТВ сигнала и изготавливаются Воронежским НПО "Электроника".

Блоки ЛУ200 имеют внутреннюю схему защиты от перегрузки по выходной и отраженной от нагрузки мощности, от перегрева, а также от перегрузки мощных транзисторов по постоянному току. Последняя защита установлена в блоке питания. Блок выходных устройств передатчика содержит сумматор мощности изображения, мостовой диплексер для сложения сигналов изображения и звука, а также схемы индикации и автоматики.

УКВ ЧМ транзисторные передатчики рассчитаны на системы с полярной модуляцией либо пилот-тоном в диапазонах частот 66 - 74 и 100 - 108 МГц мощностью до 1000 Вт. Оконечные каскады передатчиков построены на основе суммирования мощностей базовых 300-ваттных блоков FM300. Данный блок содержит 3 каскада усиления на транзисторах КТ930А, КТ930Б и КТ971А, а также схемы защиты от перегрузок и перегрева.

Передатчики и усилители мощности, изготавливаемые нашими предприятиями, эксплуатируются в различных регионах России и стран СНГ. Например, передатчики 2, 3 и 9 ТВ каналов мощностью 900 Вт установлены в Грозном (по заказу Минсвязи РФ), можно упомянуть и комплект передающего оборудования для областного Магаданского телевидения, несколько десятков усилителей и передатчиков от 100 до 1000 Вт установлены Новосибирским ОРТПЦ в Новосибирской обл. и т. д. Предприятия "Триада-ТВ" и "Аврора" обеспечивают комплекс пусконаладочных работ, гарантийное и послегарантийное обслуживание изготавливаемой техники.

[дальше]