635_Nosov_V.I._Optimizatsija_parametrov_setej__

Рис. 2.13. Псофометрические кривые.

Fr , дБ

Рис. 2.14.Частотная характеристика приемника

2.5 Расчет относительного защитного отношения

Относительное защитное отношение может быть рассчитано по (2.5) с использованием (2.3 – 2.6), а также полученных характеристик Fs(f) и Fr(f). Как говорилось выше, относительное защитное отношение показывает, во

82

сколько раз уменьшается псофометрическая мощность сигнала мешающего передатчика на выходе приемника при сдвиге несущей частоты передатчика вправо по оси частот на F. Проведя указанные выше расчеты и рассчитав относительное защитное отношение Arel в дБ мощности, мы получаем кривую, показанную на рис.2.15. Там же для сравнения даны частотная характеристика приемника и спектральное распределение амплитуд сигнала АМ ОБП в дБ.

Как указывалось выше, согласно (2.1) защитное отношение, которое требуется обеспечить на входе приемника при известном частотном разносе между несущими частотами полезного и мешающего передатчика, может быть получено с помощью характеристики относительного защитного отношения путем прибавления к его значению уровня требуемого защитного отношения, соответствующего качественному приему.

Как указано в [2.6] существуют нормы на параметры качества приема сигнала звукового вещания. Для канала ЗВ высшего качества, рассмат-

передатчики расположены в одном пункте, что имеет место при многопрограммном вещании, частотный разнос между двумя соседними каналами звукового вещания должен быть не менее 47 кГц, что на несколько процентов превышает полосу частот комплексного стереосигнала. Распределение значений относительного защитного отношения в диапазоне от минус 47 до 47 кГц неравномерно и несимметрично относительно центральной частоты. Это объясняется неравномерным характером спектра сигнала передачи и обобщенной частотной характеристикой приемника. К примеру, подъем характеристики Arel(f) на частоте минус 32 кГц объясняется попаданием сигнала остатка поднесущей частоты S составляющей КСС Fпн = 31.25 кГц в область частот 200-400 Гц сигнала на выходе приемника, в которой заметность помех, с учетом восстановления предыскажений и псофометрического взвешивания, максимальна. При расположении мешающего, полезного передатчиков и точки приема на некоторых расстояниях друг относительно друга, уровень сигнала от каждого из источников будет неодинаков на входе приемника. Так, при использовании совмещенного канала передатчики, работающие на одной частоте должны быть разнесены на такое расстояние, чтобы соотношение мощностей принимаемых от них сигналов не превышало величины Aз.треб. Как видно из рис.2.15 даже при небольшом сдвиге частот F защитное отношение ухудшается. Это объясняется тем, что остаток несущей

83

Рис. 2.15. Частотные характеристики приемника и передатчика и рассчитанное относительное защитное отношение.

Относительное защитное отношение было получено для фиксированных параметров приемопередающей аппаратуры. Можно исследовать, как меняется указанная характеристика при изменении значений различных параметров.

2.5.1 Исследование влияния внеполосного излучения передатчика

На рис.2.16 показано, как меняется защитное отношение при различ-

ном значении коэффициента интермодуляции, определяющего уровень внепо-

лосного излучения.

84

Как видно из рисунка, при увеличении коэффициента ослабления интермодуляции D3 уменьшается уровень внеполосного излучения в спектре сигнала передачи Fs(f) за границей полезной полосы сигнала. При разносе частот F более 47 кГц между частотами полезного и мешающего передатчиков, что соответствует использованию соседних каналов, взаимное влияние определяется лишь внеполосным излучением передатчика, так как лишь эта составляющая будет проникать на выход приемника. Соответственно, относительное защитное отношение будет также уменьшаться, что соответствует улучшению ка-

чества приема. Так, при частотном разносе между соседними каналами равном 50 кГц увеличение коэффициента D3 c 30 до 50 дБ позволяет улучшить защитное отношение на 20 дБ. Таким образом, уровень внеполосного излучения оказывает большое влияние при использовании соседнего канала. При дальнейшем увеличении разноса частот за пределы 100 кГц защитное отношение уменьшается до значений ниже минус 100 дБ, что позволяет не учитывать мешающее влияние таких станций. При перекрытии спектров полезного и мешающего сигналов уровень внеполосного излучения практически

85

Рис. 2.17. Влияние ширины полосы приемника на защитное отношение.

Как видно из рисунка 2.17, изменение ширины полосы приема Br приводит к тому, что спад характеристики защитного отношения в правой половине характеристики сдвигается в сторону более высоких частот. В том случае, если мешающий передатчик расположен в нижнем соседнем канале, то защитное отношение практически не зависит от ширины полосы приемника. Это объясняется тем, что при этом относительно слабые составляющие мешающего сигнала (верхние частоты КСС) попадают в НЧ область сигнала приемника, а в область частот, где происходит расширение полосы (правая часть характеристики), попадает лишь внеполосное излучение с еще меньшим уровнем. Если же передатчик находится в верхнем соседнем канале, то напротив, составляющие с относительно большой мощностью (остаток несущей и НЧ область КСС) попадают в область расширения полосы. Из выше-

86

сказанного можно сделать вывод, что увеличение ширины полосы приема заметно только для верхнего соседнего канала.

2.5.3 Исследование влияния уровня подавления несущей

Влияние степени подавления T несущей частоты на передаче на защитное отношение показано на рис.2.18.

Из рисунка видно, что при увеличении степени подавления несущей частоты как в полезном, так и в мешающем передатчиках с 3 до 40 дБ увеличивается уровень всех составляющих сигнала передачи, а уровень самой поднесущей, при этом, соответственно снижается. Кроме того, увеличение степени подавления несущей улучшает защитное отношение при сдвигах частоты в диапазоне от 0 до 47 кГц, то есть при перекрытии спектров и расположении частоты мешающего передатчика выше частоты полезного.

Рис. 2.18. Влияние степени подавления несущей частоты

Это объясняется следующим образом: при уменьшении степени подавления увеличивается уровень остатка несущего колебания, а уровень полезных составляющих снижается. То есть максимум мощности сигнала передачи смещается в сторону несущей. При этом, при попадании остатка несущей в чувствительные области приемника значительно ухудшается защитное отношение. За пределами указанной полосы остаток поднесущей подавляется ФСС приемника и,

87

таким образом, мешающее влияние начинают оказывать все остальные составляющие спектра. При этом от T зависит как уровень составляющих полезного, так и мешающего сигналов.

Учитывая (2.5), мы видим, что отношение мощностей полезного и мешающего сигналов будет сохраняться постоянным, а величина Arel при нулевой расстройке всегда будет равна 0. Кроме того, при малом подавлении поднесущей большая часть мощности тратится на не содержащую полезной информации несущую.

2.5.4. Определение относительной величины защитного отношения при передаче моносигнала

Для сравнения с харктеристиками защитного отношения при передаче монопрограмм, полученных в [2.8] проведем расчет защитных отношений для моносистемы. Основными отличиями в математической модели от описанной выше будут следующие: ширина полосы приемника и передатчика 2Br = 2Bn = 15 кГц, что соответствует каналу ЗВ высшего класса; отсутствие в спектре сигнала передачи составляющих поднесущей частоты и SS боковых (только составляющая SM); значение функции фильтра, выделяющего сигнал

SS на приеме равно Fф.S.(f) = 0.

Таким образом, получаем следующие характеристики (рис.2.19 – 2.21). Мы видим, что при передаче моносигнала ширина спектра сузилась до 15 кГц, а защитное отношение соответствует приведенным в [2.8], где приведено расчетное и измеренное защитное отношения для звукового сигнала с шириной полосы 4,5 кГц.

Для сравнения на рис. 2.22 приведены кривые относительных защитных отношений для стереофонического звукового радиовещания при использовании ЧМ (данные МККР) и АМ ОБП (полученные в данной работе). Из рисунка следует, что мешающим влиянием передатчиков на зоны вещания друг друга при АМ ОБП можно пренебречь уже при разносе частот между ними F 47 кГц ( относительное защитное отношение при этом минус 60 дБ ), тогда как при ЧМ такое относительное защитное отношение достигается только при разносе F 400 кГц. Это сравнение дает основание утверждать, что предлагаемая система стереофонического звукового радиовещания с АМ ОБП в ОВЧ диапазоне обладает более высокой спектральной эффективностью и следовательно позволяет разместить в несколько раз большее количество передатчиков в отведенных полосах частот 66 – 74 и 100 – 108 МГц.

88

Fs , дБ

0

-50

Рис. 2.19. Распределение амплитуд в спектре передачи моносигнала.

Fr , дБ

Рис. 2.21. Защитные отношения при моносигнале

Так, если при использовании АМ ОБП взять шаг сетки частот 50 кГц, то передатчики, работающие в соседних каналах могут располагаться в одном пункте. В этой же ситуации при использовании ЧМ в одном пункте могут работать передатчики с разносом несущих частот не менее 1.2 МГц.

89

Аз, дБ

10

0

ЧМ

-20

-40

АМ ОБП

-60

-80

f, кГц

Рис 2.22 Защитные отношения

2.6 Определение минимально необходимой напряженности поля для планирования сети звукового радиовещания с АМ ОБП.

Согласно [2.12] минимальная используемая напряженность поля (Емин), это такое минимальное значение напряженности поля необходимое для обеспечения требуемого качества в определенных условиях приема при наличии естественных и индустриальных помех, но при отсутствии помех от других передатчиков.

90

В приемнике отношения сигнал/шум на входе и выходе связаны выражением

где (Uс/Uш)вых – отношение сигнал/шум на выходе приемника по низкой частоте, при котором обеспечивается требуемое качество приема (опре-

деляется классом приемника);

(Uс/Uш)вх – отношение сигнал/шум на входе приемника, при котором обеспечивается требуемое отношение сигнал/шум на выходе приемника;

– выигрыш в отношении сигнал/шум на выходе приемника по сравнению с отношением сигнал/шум на входе приемника (определяется видом модуляции и обработкой сигнала на передающей и приемной сторонах).

Если принять коэффициент полезного действия фидера, связывающего антенну и приемник, равным единице и действующую высоту антенны равную одному метру, тогда (2.33) можно переписать в виде

где Ес , Еш(50) – напряженность поля (мкВ/м) полезного сигнала и суммарных шумов в месте расположения приемной антенны, соответственно.

Суммарные шумы определяются наличием естественных и индустриальных шумов, т.е. при отсутствии помех от других передатчиков. Тогда, согласно определению минимальной напряженности поля и (2.34) можно записать

Медианное значение суммарной напряженности поля шумов определяется из выражения

Еш (50) = 10lg(Е2ша(50)+Е2ши(50)+Е2шпр(50)+Е2шк(50)), (2.36)

где Е ша(50), Е ши(50), Е шпр(50), Е шк(50) – медианные значения напряженностей полей соответственно: атмосферных шумов, зависящих от времени суток, года, географического района и частоты несущего колебания; индустриальных шумов, зависящих от частоты несущего колебания, от плотности промышленных предприятий и интенсивности движения автотранспорта в рассматриваемом районе (поэтому местность обычно подразделяют на три

91