Летом прошлого
года в газете "Сегодня" была опубликована
заметка о начале вещания в Москве радиостанции
"Серебряный дождь". Сообщая об этом событии,
ее автор, в частности, высказал мнение, что "для
нахождения свободного места в эфире достаточно
повернуть ручку настройки приемника", видимо,
считая надуманными трудности с выбором частот.
Такую точку зрения разделяет достаточно много
людей, особенно те, кто впервые сталкивается с
техническими проблемами при создании станций
эфирного вещания.Наша статья посвящена проблеме выделения частот при организации наземного телевизионного и звукового с частотной модуляцией (ЧМ) звукового радиовещания. В настоящее время в связи с бурным развитием не государственного радиовещания (как телевизионного, так и звукового) резко увеличился спрос на частотные каналы для эфирных радиопередатчиков. При этом заявителями, как правило, выступают люди недостаточно знакомые с затронутым вопросом. Поэтому ниже дается не только специальный анализ создавшейся ситуации с выбором частотных каналов в нашей стране, но и сообщаются общие сведения о процедуре и основных аспектах выбора частотных присвоений для ТВ и ОВЧ ЧМ радиовещательных передатчиков.
Многие желающие организовать телевизионное или звуковое радиовещание сообщают о том, что в их городе определенные каналы (частоты) "чисты", т.е. настроившись на их прием нельзя увидеть (или услышать) какую-либо передачу. На самом деле такой подход в корне ошибочен. Приведем пример. Для того, чтобы принять с удовлетворительным качеством программу телевизионного (например, в полосе частот каналов 6 - 12) или стереофонического звукового вещания с помощью достаточно сложных (многоэлементных) наружных антенн, поднятых над уровнем земли на 10 метров, нужно, чтобы напряженность электромагнитного поля передатчика была не менее 500 мкВ/м.
В то же время, мешающее влияние такого передатчика будет вполне ощутимо при создаваемой им напряженности поля 1 мкВ/м, т.е. в 500 раз меньше той, при которой возможен нормальный прием его передачи. Соответственно, зона мешающего влияния радиовещательной станции значительно превышает зону обслуживания. Так например, передатчик мощностью 5 кВт с передающей антенной, обладающей коэффициентом усиления 6 раз и поднятой над землей на 150 метров, имеет зону обслуживания радиусом 54 км. При этом расстояние, на котором он может создавать помехи приему других радиостанций, работающих на той же частоте (в совмещенном канале), равно около 400 км.
Наверное, ни у кого не вызовет сомнений в том, что случится, если на мост грузоподъемностью 5 тонн въедет автопоезд с грузом 20 тонн только потому, что он построен столь могучим. Подобная ситуация типична и в радиовещании; при несанкционированном умощнении передатчиков возникнут помехи в других сетях, спроектированных под иные исходные данные. Нужно учесть, что, если в приведенном выше примере увеличить мощность передатчика с 5 до 15 кВт радиус зоны обслуживания увеличится на 10, а зоны помех - более чем на 50 км. Автор же упомянутой выше газетной заметки сетует на то, что "новой станции пока позволено вещать с мощностью только 5 кВт, хотя ее передатчик способен выдать 15".
При определении значений основных параметров радиопередающей вещательной станции и выборе для нее частоты основным критерием является возможность работы рассматриваемого передатчика без взаимных помех в сложившейся передающей сети. При оценке условий, при которых радиопередающие средства могут работать без взаимных помех, пользуются термином "электромагнитная совместимость" (ЭМС). Именно ЭМС является основным критерием при выборе частот для организации вещания в каждом конкретном пункте.
Помимо помех по совмещенному каналу, о которых упоминалось выше, возможны также помехи от так называемых смежных (непосредственно граничащих по частоте), гетеродинных и зеркальных каналов. Чтобы не создавать все эти перечисленные ситуации, применяют специальные методы оптимального планирования. Основные проблемы выделения частот и организации многопрограммного телевизионного и звукового радиовещания можно рассмотреть на примере Москвы (аналогичное положение создалось в Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Нижнем-Новгороде, Челябинске и еще многих городах России).
Известно, что возможности диапазона метровых волн для развития ТВ вещания в густо населенной части территории России практически исчерпаны. Но и имеющиеся резервы диапазона дециметровых волн на исходе. В настоящее время в Москве для эфирного ТВ вещания в диапазоне дециметровых волн выданы разрешения на использование восьми частотных каналов: 24, 27, 31, 33, 35, 38, 49 и 51. Несовместимыми с этими каналами являются 26 каналов (22, 23, 25, 26, 28, 29, 30, 32, 34, 36, 37, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 46, 47, 48, 50, 52, 57, 58, 59 и 60). Как видим, каждый разрешенный канал, в среднем, исключает возможность применения еще трех других, хотя в общем случае с одним каналом несовместимы шесть каналов (два смежных и четыре зеркальных). В Москве же выбор каналов выполнен так, что некоторые каналы оказались несовместимыми более чем по одному признаку. Так, канал 32 является смежным одновременно для 31-го и 33-го каналов и зеркальным для 24-го.
Как видно, из всех 40 каналов диапазона дециметровых волн для Москвы уже "закрыты" 85 %; при этом следует учесть необходимость выделения частотных каналов и для Московской и соседних областей. Подобная сложная ситуация характерна для всех крупных городов страны. "Аварийность" ситуации усугубляет еще и то, что в России практически не развиты сети кабельного телевидения. Даже в Москве существующие сети коллективного приема (СКП) и кабельного телевидения (СКТ) совершенно не отвечают сегодняшним запросам. Достаточно сказать, что абоненты СКП, СКТ города могут повсеместно принимать из всех перечисленных выше каналов диапазона дециметровых волн только программу 33-го канала. Хотя для приема программ каналов 27, 31, 49, 51 и предусмотрены каналы конвертирования, чтобы довести их до телезрителей, нужно эти конверторы установить на головных станциях. Конвертирование программ каналов 24 и 35 еще не предусмотрено, не говоря уже о возможности дальнейшего расширения канальной емкости сетей СКТ и СКП.
Не менее сложное положение со звуковым радиовещанием с частотной модуляцией (этот диапазон волн обозначают как ЧМ или FM). Во всех миллионных городах страны практически исчерпан имеющийся частотный ресурс для развития этого вида радиовещания. Так, в Москве уже ведут вещание 14 станций в полосе частот 66 - 74 МГц и столько же в полосе частот 100 - 108 МГц (несмотря на такое обилие вещательных эфирных программ около 10 заявок остались неудовлетворенными), в Санкт-Петербурге задействованы 17 частот, в Екатеринбурге - 16, в Новосибирске - 15 и число заявок все увеличивается.
Есть два пути увеличения распределяемых программ звукового радиовещания. Первый путь - это использование в России полосы частот 87,5 - 100 МГц для радиовещания с ЧМ, как это предусмотрено в большинстве стран мира. В нашей стране для ОВЧ ЧМ радиовещания использовали полосу частот 66 - 74 МГц, а полоса 87,5 - 100 МГц была выделена для телевизионного вещания (ТВ каналы 4 и 5). В настоящее время начаты исследования с целью определения условий, при которых можно будет начать использование этой полосы частот также и для радиовещания (не только для ОВЧ ЧМ вещания, но и для служб передачи данных и, возможно, для цифрового звукового радиовещания). Экспериментальную проверку основных принципов такого совмещения планируется провести в Санкт-Петербурге и Екатеринбурге; предполагалось проведение таких работ и в Москве, но решение Правительства города о создании единого городского телевизионного канала в полосе частот 5-го частотного канала исключает такую возможность. Поэтому для Москвы остается только второй путь - использование систем кабельного телевидения для распространения радиовещательных программ, осуществление которого в нашей стране практически не начато, хотя и оговорено в соответствующем ГОСТе.
В настоящее время в России идет широкое развитие систем кабельного телевидения. Исторически сети кабельного приема телевидения (сначала в Москве, а по ее примеру и в других крупных городах нашей страны) создавались как дальнейшее развитие систем коллективного приема. При разработке оборудования и строительстве сетей основной целью ставилось обеспечение высококачественного приема программ, транслируемых радиопередающими станциями (в то время не более пяти, распределение которых обеспечивало наличие одной головной станции).
Основным типом оборудования систем кабельного телевидения, на базе которого сегодня строятся и реконструируются сети в России пока еще остается так называемая серия 200. Это оборудование позволяет (с определенными техническими ухищрениями) довести до абонентов сети до 11 программ, тогда как в Москве, Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Новосибирске число эфирных действующих и разрешенных передатчиков уже превысило 11. В сетях кабельного телевидения нужно иметь также каналы городского, регионального (префектурного) и местного вещания (минимум три канала), а в лучшем случае имеется один. Кроме того, в 1996 году Министерство связи Российской Федерации организует вещание до 16-ти государственных и коммерческих программ телевидения через спутниковые системы связи с непосредственным приемом, для распределения которых в СКП и СКТ нет каналов. Таким образом, кабельная телевизионная сеть современного крупного города должна быть рассчитана не менее чем на 35 программных каналов, т.е. полоса частот пропускания распределительной сети должна быть не менее 750 МГц.
Создание систем кабельного телевидения современного уровня позволит не только обеспечить высококачественное многопрограммное телевизионное и звуковое радиовещание, но и создать абонентам сетей возможность пользования разнообразными услугами связи и иного обслуживания на дому, как это позволяет современный уровень техники.
При организации ТВ или ОВЧ ЧМ радиовещания нужно, прежде всего, выбрать частотный канал. Для этого следует, во-первых, определить параметры передающего оборудования, позволяющие охватить вещанием заданную зону (мощность передатчика, коэффициент усиления передающей антенны, высота ее подвеса над землей, диаграмма излучения в горизонтальной плоскости). Далее, при выбранных значениях основных параметров РПС оценивают электромагнитную обстановку в зоне координации рассматриваемого передатчика (обычно не менее 300 км; при международных согласованиях координационная зона может достигать 600 км) и определяют условия электромагнитной совместимости рассматриваемого передатчика с передатчиками других РПС, а также - специальные меры уменьшения взаимных помех в сети (смещение частот несущих, поляризация излучения, применение передающих антенн с направленной диаграммой излучения).
Сама процедура выбора частотных присвоений выполняется специалистами высокой квалификации по сложным программам с применением компьютеров. Этот процесс занимает достаточно длительное время, кроме того, он требует наличия оперативной информации о целом ряде факторов. Например, в зоне координации (радиус несколько сотен километров) в сопредельных регионах могут одновременно рассматриваться заявки на частотные каналы, выдаваться разрешения новым станциям (или аннулироваться уже выданные плановые разрешения), могут поступать заявки на умощнение действующих передатчиков или сведения о том, что владелец радиостанции намерен ограничиться меньшей, чем было разрешено, мощностью излучения и т.д. Все эти сведения непрерывно учитываются в базе данных передающей сети радиовещания страны, которая ведется в Главгоссвязьнадзоре при Министерстве связи Российской Федерации; без знания ее выбор частотных каналов не имеет практического смысла. Помимо ведения базы данных и подбора частот Главгоссвязьнадзор РФ проводит экспертизу заявок на частотные присвоения, их согласование в России, а при необходимости - с сопредельными государствами.
Подбор частотного канала для новой станции или изменение значений параметров действующей нередко сопряжен с необходимостью коррекции частотных присвоений целого ряда других рассматриваемых (или разрешенных) частотных присвоений. Например, в Москве для вещания телевизионной программы с ОРПС на 27-ом канале первоначально была заявлена мощность передатчика 100 Вт. Впоследствии, спустя достаточно долгое время, владелец лицензии обратился с ходатайством об увеличении мощности до 1-го кВт, но в этом случае в его зоне обслуживания оказались бы передатчики смежного 28-го канала в Люберцах и Красногорске. Электромагнитная обстановка существенно усложняется, что влечет за собой пересмотр ряда условий, не существенных в первом варианте (при мощности передатчика ОРПС 27-го канала 100 Вт).
Кстати говоря, при выделении частоты 100,1 МГц для уже упомянутой радиостанции "Серебряный дождь" потребовалось провести достаточно трудоемкие теоретические и экспериментальные исследования с проведением измерений напряженности поля и обследованием условий приема у населения, а также корректировку ряда плановых частотных присвоений для передатчиков радиостанций других городов. Вопрос же о мощности передатчика радиостанции "Серебряный дождь" еще не решен окончательно, поскольку частота 100,1 МГц граничит с 5-м телевизионным частотным каналом, ранее использовавшимся для вещания местных студий кабельного телевидения на временной основе, но недавно объявленным Правительством Москвы как городской канал.
Результаты расчетов электромагнитной совместимости необходимо уточнять на основании данных обследований реальных условий электромагнитной обстановки. При этом следует обращать внимание на работу РЭС других служб, совместно использующих общие с радиовещанием и телевидением частотные полосы. Так например, в ряде мест Москвы помехи приему телевидения могут создавать службы радиотелефона, передачи данных и радиолюбители. Такие работы выполняют местные органы Госсвязьнадзора.
Представляется важным выделить еще один аспект рассматриваемой проблемы, часто непонятный (или намеренно не принимаемый во внимание) соискателям частот - это необходимость резервирования частот (частотный план). Встречаются мнения о "праве первого (или сильного)" на получение частоты (хотя не оспаривается разумность бронирования мест в поездах дальнего следования, в отличие, скажем, от городского транспорта, где распределение мест решается явочным порядком). В то же время нередки случаи, когда выделенные частоты некоторое время (иногда несколько лет) не используются, иногда станция работает с мощностью меньше разрешенного значения.
Основные причины, как правило, - это отсутствие достаточных средств в условиях непрерывного роста стоимости оборудования и строительства. Бывает и то, что без реконструкции всей радиопередающей станции, где установлен передатчик, нельзя реализовать в полной мере разрешенные характеристики. Например, пока не будет увеличена высота Останкинской радиопередающей башни и установлена запланированная передающая антенна, передатчики 49-го и 51-го канала работают с существенно меньшей излучаемой мощностью, чем это предусмотрено частотным планом.
Необходимо указать еще на одну существенную причину сложившегося дефицита частотных каналов - ограничения на использование в нашей стране всех каналов и частот, разрешенных для радиовещания во всем остальном мире и предусмотренных отечественными ГОСТ. Например, ведомства, без согласования с которыми не выдаются разрешения на частотные присвоения для гражданских радиостанций, во многих городах запрещают использовать для звукового радиовещания половину частотной полосы, предусмотренной для них по Европейскому стандарту, а для телевидения - несколько меньше половины числа каналов диапазона дециметровых волн. Справедливости ради, следует отметить, что в определенной степени эти ограничения обусловлены тем, что означенные ведомства не обеспечены производством радиооборудования в других полосах частот. В этом направлении организациями, отвечающими в России за распределение и использование частотного спектра, совместно с научно-исследовательскими институтами страны ведется работа по уменьшению ограничений на использование частот для телевизионного и звукового радиовещания, но достигнутые результаты пока мало утешительны.
Завершая затронутую тему, следует сказать, что вопросы улучшения ЭМС в наземной сети вещательного телевидения не утратили своей актуальности. Работы в этом направлении не прекращались и ведутся в настоящее время в Государственном НИИ радио (НИИР). В частности, в Красноярске и Омске экспериментально проверяются методы, позволяющие при определенных условиях в одном пункте работать телевизионным передатчикам в смежных каналах; в Санкт-Петербурге планируются исследования условий, позволяющих снизить ограничения на использование в одном пункте зеркальных каналов. Реализация результатов таких исследований позволяет увеличить число частотных присвоений, выделяемых в одном пункте, но в каждом конкретном случае необходим индивидуальный расчет, учитывающий реальную ситуацию.
