Введение

Настоящий конспект лекций составлен на базе литературных данных выпущенных за последние годы, издательством «Радио и связь» и данными Республиканского Дома Радиовещания и звукозаписи. Автор не претендует на авторское право материалам изложенным в настоящем конспекте лекций и является частичной переработкой отвечающим программе курса по подготовке бакалавров по специальности 5522100,5140900

Тема 1

 СИСТЕМА ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ

1.1. Некоторые определения

Звуковым вещанием называют процесс циркулярной передачи разнообразной звуковой информации широкому кругу территориально рассредоточенных слушателей посредством специальной совокупности технических средств. Вещания имея огромное общественно-политическое значение, как средство агитации и пропаганды также является средством повышающим культурный и духовный уровень слушателей. Основной задачей художественного вещания является своевременное на высококачественном уровне доведение до слушателей программ звукового вещания.

Звуковое вещание – передача звуковой информации общего назначения широкому кругу территориально рассредоточенных слушателей.

Передача–отдельно законченная в тематическом отношении информация.

Программа–совокупность передач, распределяемая по предназначенным для этого каналам. Республиканское радио ежедневно транслирует передачи по 4 программам.

Передачи могут быть речевыми, музыкальными и смешанными. К смешанным относят литературно-драматические передачи и художественные монтажи, в которых речь сопровождается музыкальным фоном или отдельными музыкальными вставками. Характер передачи определяет требования к студиям, где происходит их формирование, а также к каналам связи, соединяющим студии со слушателями.

Вот уже более 100 лет, как звуковое вещание стало развиваться, и за этот период  пройден огромный путь от маленькой Нижегородской радиолаборатории  построенной в 1918г. до мощных радиовещательных передатчиков. В настоящее время в Республике насчитываются 72 радиовещательных передатчиков, 10 телецентров  и 10 радиодомов. К настоящему времени более 98% населения Республики охвачено телевизионным вещанием, объём среднесуточного телевизионного вещания составляет 56 часов. Одной из основных задач техники звукового вещания в настоящее время является повышения качества. Наиболее реальный путь её решения – использование цифровых методов обработки и передачи сигналов. Уже разработаны и используются цифровые устройства формирования программ и цифровые каналы связи.

1.2. Организация звукового вещания

Организационная структура системы звукового вещания представлена на рис. 1.1. Подготовкой, формированием и выпуском программ звукового вещания занимается Государственный комитет по телевидению и радиовещанию (Гостелерадио) и его органы на местах. Гостелерадио имеет центры формирования программ (радиодома), в которых производится подготовка, формирование и выпуск программ звукового вещания.

Готовят программы редакции, специализированные по типу передачи и объединенные в главные редакции ГР информации, пропаганды, литературно-драматического вещания, музыкального вещания для молодёжи, детей и юношества и др. Главная редакция осуществляет организацию и планирование программ -  от составления дневных и недельных программ до их выпуска. Отдел выпуска ОВ организует передачу программ. Наблюдение за техническим качеством передач возложено на отдел контроля ОК.

Передачи могут вестись в записи или непосредственно (прямые передачи). Прямые передачи составляют 5÷10% от общего объёма. Это преимущественно актуальные передачи с места событий, трансляции из театров, стадионов, дикторский текст. Применение предварительной записи позволяет автоматизировать процесс выпуска программ и повысить качество вещания.

Рис. 1.1. Структура системы звукового вещания

1.3. Структурная схема системы звукового вещания

Формирование и доведения программы до слушателей осуществляется с помощью специального комплекса технических средств, образующих электрический канал звукового вещания (ЭКЗВ). По ЭКЗВ сигналы звукового вещания передаются с выхода микрофона до антенны передатчика или абонентской розетки тракта проводного вещания. Электрический канал звукового вещания состоит из трех различных последовательно соединённых трактов: формирование программ (ТФП), первичного распределения программ (ТПРП) и тракт  вторичного распределения программ (ТВРП) рис.1.2. Совокупность технических средств ТПРП и ТВРП составляет вещательную сеть.

Рис. 1.2. Структурная схема системы звукового вещания

Тракт формирования программ представляет собой часть ЭКЗВ, которая начинается на выходе микрофона и заканчивается на выходе центральной аппаратной радиодома (радиотелецентра). Радиодом является головным звеном системы звукового вещания, и поэтому средства, составляющие ТФП, имеют наиболее высокие параметры качества. Радиодом, расположенный в Ташкенте, называют Государственным домом радиовещания и звукозаписи (ГДРЗ).

Типовой ТФП состоит из аппаратно-студийных комплексов АСК, вещательной аппаратной ВА, центральной аппаратной ЦА, трансляционной аппаратной ТА и аппаратных звукозаписи АЗ. Входы типового ТФП рассчитаны на подключение источников сигнала, имеющий низкий   (-30 ÷ -70дБ) либо высокий уровень (-12 ÷ +12дБ). Низкие уровни сигнала свойственны микрофонным трактам, сигналы с высоким уровнем поступают с выходов магнитофона, трансляционных пунктов, междугородних каналов звукового вещания.

Программы создаются в аппаратно-студийном комплексе радиодома, состоящем из нескольких студий и студийных аппаратных. Однако, как правило, в АСК не производится полное формирование программ, а создаются только их фрагменты, которые записываются на магнитную ленту. В каждом радиодоме имеется фонотека, из которой можно взять записи, требуемые для данной программы. Отдельные фрагменты программы можно получить извне от трансляционных пунктов, оборудованных в концертных залах, театрах, на стадионах данного города и по междугородным каналам звукового вещания МКЗВ из других радиодомов. Для приёма этих фрагментов программ в радиодоме предусмотрена трансляционная аппаратная. Она формируется из отдельных фрагментов вещательных программ в вещательной (программной) аппаратной. Программы, сформированные в ВА, поступают в центральную аппаратную для коммутации потребителям. Из служб радиодома сигналы ЦА подаются в аппаратные звукозаписи и отдел технического контроля ОТК. Технический контроль программ производится непрерывно.

На выходе ЦА радиодома начинается тракт первичного распределения программ ТПРП. По соединительной  линии СЛ сигналы из ЦА поступают в коммутационно-распределительную аппаратную КРА.

Тракт вторичного распределения программ представляет собой часть ЭКВЗ, предназначенную для передачи программ непосредственно слушателям. Таким образом, доведения программ непосредственно до слушателя осуществляется двумя способами:

 с помощью радиовещательных станций;

 по системе проводного вещания.

Чаще всего оба способа используют одновременно, так как каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Достоинством радиовещания являются многопрограммность и большая дальность действия. Система проводного вещания в городах и ряде районных центров обеспечивает передачу трех программ (обычно первую и вторую центральные и одну республиканскую) при большей по сравнению с радиовещанием надежности в работе, а абонентское устройство проводного вещания дешевле радиоприемника.                        

Тема  2

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАНАЛ ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ

2.1. Основные определения

Электрический канал звукового вещания и передачи звуковых сигналов телевидения представляет собой совокупность    технических средств, с помощью которых электрические сигналы 3В передаются с выхода микрофона до антенны передатчика или абонентской розетки тракта проводного вещания. Функциональная схема РВ канала приведена на рис. 2.1.

Рис.2.1. Функциональная схема РВ канала

Трактом передачи - называют часть канала, выполняющую определенную функцию, например, студийный тракт магнитофонный  тракт, тракт усилительной станции и т. п. Тракт не обязательно органичен каким либо одним помещением. Например, тракт звуковой частоты студия–передатчик содержит такие устройства; в студии–микрофоны; в аппаратной усилители; регуляторы, коммутационные и др. устройства, в соединительной линии–промежуточные усилители, корректирующие цепи на радио станции–входной усилитель, ограничитель, модулятор.

ЭКЗВ делится на три тракта:

тракт формирования программ;

первичный тракт распределения программ;

вторичный тракт распределения программ.

Тракт  формирования программ – начинается с выхода микрофона и заканчивается на выходе центральной  аппаратной АЦ  радиодома.

Тракт первичного распределения программ - начинается на выходе АЦ и заканчивается выходом соединительной линии СЛ от КРА,  АЦ или междугородного канала 3В МТС.

Тракт вторичного распределения программ - предназначен для передачи программ непосредственно и потребителям. Тракт начинается на выходе СЛ от КРА, АЦ или МТС, по которой программа поступает на вход передатчика или центральной станции проводного вещания (ЦСПВ), и заканчивается входом антенны передатчика или абонентской розеткой сети проводного вещания.

2.2.  Принципы нормирования качественных

показателей каналов и трактов звукового вещания

      Для того чтобы качество воспроизведения звука у слушателей было достаточно высоким, параметры ЭКЗВ в целом и его трактов в отдельности должны удовлетворять определенным требованиям, установленным Государственным стандартом (ГОСТ 11515 – 91).

            Нормирование параметров качества каналов и трактов 3В основано на определении путем субъективно – статистической экспертизы допустимых искажений сигналов и допустимого уровня шумов  в  этих каналах  и  трактах.

            Искажения оцениваются по следующим градациям:

совершенно не заметно -искажения заметны менее чем  в 15 % случаев;

практически не заметно - искажения заметны в 30 % случаев;

неуверенно заметно - искажения заметны в 50 % случаев;

уверенно заметно  – искажения заметны в 75 % случаев.

            В зависимости от заметности искажении, а также технико-экономических показателей установлены три класса качества звучания;

высший класс - искажения практический незаметны высококвалифицированным экспертам и совершенно незаметны обычным слушателям;

первый класс - искажения не уверенно заметны высококвалифицированным экспертам и практически незаметны обычным слушателям.

второй класс - искажения уверенно заметны высококвалифицированным экспертам и не уверенно заметны обычным слушателям.

            Каждый класс характеризуется определенными допустимыми искажениями. При этом регламентируют следующие параметры качества:

полоса передаваемых частот;

неравномерность АЧХ;

коэффициент гармоник;

защищенность от  внятной переходной помехи;

разность фаз в каналах Л и П при стереофонической передаче;

защищенность  от  внятных   переходных  помех   между  каналами Л и П;

разность уровней между каналами Л и П;

отклонение выходного  уровня от  номинального значения.

            Класс ЭКЗВ определяется классом тракта вторичного распределения программ. Классы предшествующих трактов должны быть не ниже класса ТВРП.

            Класс первичного распределения программ определяется классом МКЗВ. Класс соединительной линии и тракт  вторичного распределения программ должны соответствовать классу МКЗВ.

            Остальные звенья тракта первичного распределения программ должны быть высшего класса.

            Класс МКЗВ определяется классом КЗВ. Остальные звенья МКЗВ должны быть высшего класса.

2.3. Структура каналов и трактов  3В

Техническая база ЭК3В состоит из нескольких функциональных частей–ТФП, ТПРП и ТВРП ( Рис.2.2.).

Рис. 2.2.  Структура РВ канала

            ТФП – подразделяют на головной, находящийся в столице Республики и  местные – в обл.  центрах.

            В ТФП ведут подготовку и выпуск программ, коммутацию сигналов программ на входы СЛ, идущих на местные РВ передающие  центры, и ЦСПВ. Аппаратно – студийные  комплексы  (АСК) радиодомов содержит аппаратно – студийные блоки (АСБ), в каждом из которых имеется студия и одна–две аппаратные (например, записи и вещания), монтажная, трансляционная центральная, аппаратная  (соответственно   МА, ТА, ЦА).  

Структурная схема головного звена изображена на рис 2.3.                                                                              

Рис 2.3. Структура  головного центра

Структурная схема краевого, областного центра ЗВ показана на рис 2.4.

                              ССП

               от ТЦ                                                                                                         

                                                МВА                          КРА

                       КСП                                      

                               РРЛСП                                                                                             сеть ПВ

                                                                                                                       ЦСПВ 

                                         РРЛСП  КСП                АСК

КСП–кабельная система передачи

Структурная схема построения местного центра  ЗВ показана на рис.2.5.

Сеть распределения программ 3В представляет собой вторичную сеть, основанной на первичной сети каналов связи, организованной на спутниковых, кабельных и радиолинейных системах передачи. Она строится по радиально – узловому принципу и делится на магистральную, внутризоновые и местные сети.

                        Тракты приема программ ТПП образованы парком   радиовещательных приемников и абонентских устройств РВ и ПВ. Большинство приемных устройств РВ и ПВ обладает более низкими  параметрами качества, чем параметрами качества оборудования  ТФП, ТПРП и ТВРП.

                        Все большее место в ТПРП и ТВРП занимают спутниковые службы связи (ССС).   Регламентом   радиосвязи предусмотрены  два типа ССС для  целей  вещания:

– фиксированная (ФСС) – часть тракта первичного распределения программ звукового  и телевизионного вещания;

– радиовещательная (РВСС) – часть тракта вторичного распределения программ.

                        В ФСС используют искусственные  спутники Земли  (ИСЗ), расположенные на геостационарной и высокой эллиптической орбитах, в  РВСС – только на  геостационарной орбите.

                                                           ИСЗ

                                                                                                        Пр.             РПС

                                                                                                        3С

        РД              Пер

                           3С                                                                      Пр.              Кабельная    сеть                                       

                                                                                                         3С

Рис. 2. 6. Структурная схема спутниковой системы ЗВ

                        Фиксированная служба связи предназначена для связи между земными станциями (ЗС), расположенными в определенных (фиксированных) точках территории. Поскольку ФСС создавались в разное время и для них нет единого плана использования частот.

                        По распределению частот земной шар разделен на три района: первый включает в себя Европу, Африку, территорию бывшего СССР и Монголию, второй – Северную и Южную Америку, третий – Азию (кроме территории бывшего СССР и Монголии), Океанию и Австралию. Выделенные полосы частот   для разных районов занимают от 2 до 275 ГГц.

2.4. Акустические и электрические уровни

                        В акустике, радиовещании и электросвязи результаты измерений параметров принято отображать в виде относительных логарифмических единиц.

                        Для оценки слухового ощущения была предложена единица под названием Бел (Б). Бел является довольно крупной  единицей, поэтому была введена более мелкая единица – децибел  (дБ), равная 0,1 Б. Изменение интенсивности звука на 1 дБ вызывает изменение слухового ощущения на значение, близкое к пороговому.  

Т.о, слуховое ощущение е в дБ при измерении интенсивности звука от Io до I будет                        

   Bт/м ²                                              (2.1).

                                    Уровень звукового давления

 дБ;  ,  Па                               (2.2).

   Уровень плотности звуковой энергии

, дБ;      =3·10 ^-15         Дж/м ³                   (2.3).

            Соответственно:

                                   Уровень мощности

,  дБ;             Р_о=1 мВт                                   (2.4).

                        Уровень напряжения

,  дБ;         U_о=0,775В                                    (2.5).

                                  Уровень тока

 , дБ;         I_o=1,29мА                                       (2.6).

при R_o=600 Ом

При R¹ R_o  уровень мощности отличается от уровня напряжения на

 , дБ;                                                        (2.7).   

2.5.  Параметры качества каналов и трактов звукового    вещания

                        Параметры качества каналов и трактов ЗВ устанавливаются стандартами и рекомендациями МККР и МККТТ.

                        1. Канал с полосой частот 15 кГц рекомендуемый для организации высококачественного моно и стерео вещания (рекомендации 505–4 МККР и № 22 МККТТ).

                        2. Канал с полосой частот 10 кГц рекомендуемый для монофонического вещания.

                        Полосу шириной 15 кГц имеют тракты формирования программ, а также тракты первичного и вторичного распределения, предназначенные для  подачи стереофонических сигналов, звуковой части ТВ программ и монофонических сигналов на радиопередатчики диапазона МВ.

                        Нормам на каналы с полосой частот 10 кГц должны удовлетворять радиопередатчики  с  АМ  диапазонов  КМВ  и  ГМВ, узлы и городские сети ПВ,  нормам  на  каналы  с полосой  частот 6,4 кГц – сельские  узлы  и  сети  ПВ.

Тема  3

ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ ЗВУКОВОГО ВЕЩАНИЯ

3.1. Задачи и методы обработки сигналов звукового вещания

В большинстве случаев из–за не соответствия характеристик вещательного канала и сигнала, возникает необходимость  выравнивание АЧХ   канала  путем  корректирования.

Динамический диапазон вещательного сигнала Дс значительно превышает максимальный динамический диапазон канала  Дк, что вызывает  необходимость ограничения или сжатия Дс £  Дк путем применения автоматических регуляторов уровня. Таким образом, кроме преобразований, предусмотренных схемой канала ЭКЗВ, необходимы дополнительные, служащие для согласования параметров сигнала и канала.

                        Ниже будут  рассмотрены различные способы преобразования сигнала. При этом нужно помнить, что все виды преобразования сигнала осуществляются с помощью специальных устройств, включаемых в канал.

Распространенным способом  корректирования АЧХ  является  применение корректирующих контуров. Они  могут быть применены для специальной деформации АЧХ, т.е. для получения “эффекта присутствия”, для повышения разборчивости речи и др. Другим способом влияния на АЧХ является регулирование уровней  и  динамического  диапазона.

Акустические звуковые сигналы преобразуются в электрические с помощью микрофонов, на выходах которых электрические сигналы обычно составляют несколько микровольт. Поэтому они сначала усиливаются микрофонным усилителем, а затем специальным  образом обрабатываются.

         Под обработкой понимают такие преднамеренные преобразования вещательных сигналов, которые производят для создания специальных эффектов, коррекции частотных искажений, изменение темебральной окраски звучания, снижение шумов, сжатие динамического диапазона сигналов до пределов, обусловленных параметрами каналов связи и уровнями прослушивания в домашних условиях и т. д.

         В зависимости от изменяемого параметра полезного сигнала различают обработку по спектру (частотная), по уровням (динамическая), шумоподавление и спецэффекты. Частотную обработку производят с помощью корректоров, динамическую - с помощью ручных и автоматических регуляторов уровня, спецэффекты с помощью ревербераторов, линий задержки, гармонайзеров, шумы снижают шумоподавителями.

         Большинство устройств обработки сигналов звукового вещания находятся в пульте звукорежиссера   или непосредственно связаны с ним. Кроме того, такие устройства обработки как частотные корректоры и автоматические регуляторы уровня устанавливают в каналах связи и на входе передатчиков.               

3.2.  КЛАССИФИКАЦИЯ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ

Для преобразования сигналов ЗВ применяют  устройства динамической  и частотной обработки,  шумоподавители, а также устройства спецэффектов.

Динамическая обработка, связанная с изменением динамического диапазона сигналов, реализуется ручными и автоматическими регуляторами уровня. Необходимость ручной регулировки уровней объясняется тем, что исходные  необработанные сигналы  имеют  большой динамический диапазон, достигающий до 80 дБ, а прослушивают в диапазоне порядка 40 Дб. Следовательно, звукорежиссер должен сжать динамический диапазон сигнала с 80 дБ до 40 дБ. На рис. 3.1 приведены уровнеграммы, характеризующие изменения уровней сигналов при трех различных  принципах регулирования. Кривая а соответствует ходу уровнеграммы без регулирования, причем видно, что значительную часть времени уровня сигнала выше максимально допустимого значения N_макс, следовательно, сигналы необходимо регулировать.        

Рис. 3.1. Уровнеграммы сигналов при различных принципах регулирования

   При первом варианте регулирования (рис. 3.1, а) звукорежиссер быстро вводит затухание непосредственно перед моментом превышения сигналом допустимого предела N_макс. Эстетический эффект при этом оказывается низким: знакомый с партитурой слушатель знает, что в данный момент громкость должна возрастать, однако этого не происходит. Слушатель, не знакомый с данным  произведением, не заметит такого искажения, но и у него сложится неправильное представление о произведении.

  При втором варианте регулирования (рис.3.1,б.) звукорежиссер начинает вводить затухание заблаговременно, до момента превышения  N _макс.  Но при этом существенно уменьшается крутизна нарастания сигнала, поэтому исполнение будет казаться вялым, неконтрастным.

   При третьем варианте регулирования (рис.3.1,в.) звукорежиссер с учетом ожидаемого по партитуре большего увеличения уровня сигнала заблаговременно плавно снижает уровень до момента  времени, когда в натуральном звучании, а уровень начинает увеличиваться. С этого момента звукорежиссер допускает нарастание уровня с естественной крутизной. При этом у слушателя создается наилучшее впечатление, динамика произведения будет ощущаться более естественной, так как сохранена естественная крутизна нарастания уровня громкости.

Инерционными называются такие авторегуляторы уровня, у которых коэффициент передачи автоматически изменяется в зависимости от амплитуды сигнала на их входе. При этом практически любой инерционный авторегулятор уровня в своем составе имеет два функциональных элемента – основной канал и канал управления. Если сигнал подается в канал управления с входа основного канала, то это инерционный авторегулятор с прямой регулировкой, а если с выхода – с обратной регулировкой как показано на рисунке 3.2.

Рис.3.2. Обобщенная схема АРУР

При срабатывании инерционные авторегуляторы уровня искажают форму сигналов только в течение незначительного интервала времени Ƭ  (рис.3.3,в) и поэтому эти искажения незаметны для слуха.

В зависимости от выполняемых функций инерционные авторегуляторы уровня подразделяют  на ограничители квазимаксимальных уровней, автостабилизаторы уровня, компрессоры (сжиматели) динамического диапазона, экспандеры (расширители) динамического диапазона, компандерные шумоподаватели, пороговые шумоподаватели, устройства со сложным преобразованием динамического диапазона (например, авторегуляторы громкости радиовещательных сигналов).

   Ограничитель уровня – это авторегулятор, у которого коэффициент передачи изменяется так, что при превышении номинального входного уровня до 20 дБ уровни сигналов на его выходе остаются практически постоянными, близкими к номинальному значению      (рис.3.4,а). При входных сигналах, изменяющихся от нуля  до номинального значения, ограничитель уровня работает как обычный усилитель. В настоящее время ограничители уровня установлены практически на каждом радиотелецентре, на входах передатчиков и мощных усилителей проводного вещания.

-5 дБ   Автостабилизатор

             Усилитель

	а)
			б)

Uвых

                         Усилитель

Рис. 3.4.  Амплитудная характеристики ограничителя (а), автостабилизатора (б), экспандера (в),компрессора (г), порогового шумоподавителя (д), авторегулятора со сложной регулировкой (е)

Автостабилизатор уровня в соответствии со своим названием предназначен для стабилизации уровней вещательных сигналов, что необходимо для выравнивания громкости звучания отдельных фрагментов. Принцип действия автостабилизатора аналогичен принципу действия ограничителя. Отличие заключается в том, что номинальное выходное напряжение автостабилизатора примерно на 5 дБ меньше номинального выходного уровня N_{вых. ном.}, в то время, как у ограничителя N_{вых.  ном}.= 0  дБ (рис.3.4, б).

Компрессор (сжиматель) – это устройство, коэффициент передачи которого возрастает по мере уменьшения уровня входного сигнала (рис.3.4, г).Различают речевые и музыкальные процессоры. Практически во все современные речевые компрессоры встраиваются пороговые шумоподавители для снижения шумов в паузах передачи.         Амплитудная характеристика экспандера (расширителя) обратно характеристике компрессора (рис.3.4, в) и компенсирует искажения, вносимые в сигнал компрессором.             Система, состоящая из последовательно включенных компрессора и экспандера, называется компандером и используется для шумоподавления. Совместно с компрессорами часто используют пороговые шумоподавители, амплитудная характеристика которых показана на (рис.3.4, д).

Авторегуляторы со сложным преобразованием динамического диапазона (например, авторегуляторы громкости) имеют в своем составе несколько каналов управления. Например, авторегулятор уровня, амплитудная характеристика которого приведена на (рис.3.4, е), состоит из ограничителя О_гр,  автостабилизатора АСТ, экспандера ЭКСП и шумопадавителя ШП. Такое сочетание позволяет стабилизировать громкость звучания различных фрагментов, выдерживать максимальные уровни и подавлять шумы в паузах передачи.

3.3. Ручные регуляторы уровня. Смесители.

Регуляторы базы и направления

            Ручной  регулятор уровня (микшер) представляет собой четырехполюсник, у которого изменяется коэффициент передачи в зависимости от положения, установленного звукорежиссером или оператором. Для обеспечения изменения сигналов от номинального значения до минимума диапазон регулирования выбирается не менее 80дБ.                            с последующим «обрывом» сигнала, т.е. его полным отключением. Регуляторы, устанавливаемые в микшерные пульты, обычно имеют плавную регулировку затухания. Если же регулятор ступенчатый, то шаг регулировки не должен превышать 1дБ, в противном случае получаемый скачок изменения громкости становится заметным на слух.

            Преимуществом потенциометрического регулятора (рис.3.5,а) – простота и плавность регулирования, недостаток – зависимость выходного сопротивления от положения регулятора. Кроме того,  со временем материал частично изнашивается,  и  регулировка уровней начинает сопровождаться тресками и шумами. Потенциометрические регуляторы применяют тогда, когда не требуется строгого согласования сопротивлений в цепи их включения.

            При необходимости согласования сопротивлений используют мостовые                  Т-образные регуляторы (рис.3.5, б). Диапазон их регулировки обычно не менее 60дБ. Сопротивления R₁ и R₂ изменяют так, чтобы соблюдалось условие R₁ R₂=R₀²_.

            Если выбрать равными сопротивление источника R_i, сопротивление нагрузки R_H, характеристическое сопротивление R_c и сопротивление резисторов R₀, т.е. R_i=Rc=R_Н=R₀,то в любом положении регулятора его входное и выходное сопротивления постоянны и равны  R₀: R_вх = R_вых =R ₀.

а)

в)

б)

Рис. 3.6. Структурная и электрические схемы сместителей с дополнительным сопротивлением (б) и без него (в)

Затухание регулятора в децибелах можно определить из формулы

                                                            (3.1).

Требуемые  сопротивления R₁ и  R₂ можно вычислить из следующих выражений:

R₁ = R_c (10^а/20- 1); R₂ = R_c/ (10^а/20-1).                                           (3.2).                    

Смесителем (рис.3.6) в микшерных пультах называют устройство, в котором сигналы от нескольких источников объединяются (смешиваются) в один общий суммарный сигнал. Смеситель – это несколько ручных регуляторов уровня, соединенных между собой определенным образом.

Одним из основных требований, предъявляемых к смесителю, является отсутствие взаимного влияния индивидуальных регуляторов. Это означает, что если изменяется положение регулятора R_1, то на выходе должен изменяться только уровень сигнала источника, поступающего на вход 1. Но выходное сопротивление этого регулятора входит в нагрузку всех остальных индивидуальных регуляторов. Поэтому, чтобы исключить взаимное влияние, в схему вводят стабилизирующие сопротивления R_доп (рис. 3.6,б).

Если дополнительные сопротивления в схему не включать, то регуляторы уровня влияют при работе друг на друга. Так, при нижнем положении регулятора сопротивление R₁=0 шунтирует нагрузку, и поэтому сигналы, поступающие со входов 2…n (рис.3.6,в), также будут равны нулю независимо от положения регуляторов R₂…R_n.

            Регуляторы направления и базы (панорамные регуляторы) являются обязательными  элементами стереофонических микшерных пультов. Направление сигналов с монофонического микрофона на кажущийся источник звука может регулироваться путем разделения на два групповых тракта с различными уровнями громкости. Практически эта операция осуществляется потенциометрами панорамного регулятора.

Ширину базы (стереопанораму) можно регулировать как в индивидуальном (при стереофоническом микрофоне), так и в групповом (при формировании стереопанорамы из ряда сигналов от моно - стереомикрофонов) трактах. Устройство, изменяющее ширину стереопанорамы (или акустическую ширину базы), может состоять из двух сумарно - разностных преобразователей СРП с раздельными регуляторами уровней суммарного (Σ)

и разностного (Δ) сигналов (рис. 3.7.,а) Пусть на выходе стереомикрофона имеется сигнал произвольной формы S(t), причем в левом канале aS(t), а в правом bS(t) – как  при интенсивностной стереофонии XV. Положение кажущегося источника звука (КИЗ) для данной стереопары определяется величиной ΔL=20lg(b/a).                                                                             (3.3.).

       На выходе СРП₁ получаются сигналы суммыUм  и разности U_s:

U_м = aS(t) + bS(t); U_s = aS(t)-bS(t).                                            (3.4.).

а)

б)

Рис. 3.7. Структурные схемы панорамных регуляторов

3.4. Автоматические регуляторы уровня

Как было отмечено выше в настоящее время в радиовещании и телевидении широко применяют автоматические регуляторы уровня звуковых сигналов (АРУР). Современная студийная техника не мыслится  без авторегуляторов, обеспечивающих высокую стабильность уровня, так как звукорежиссеры и операторы могут гарантировать поддержание уровней не точнее, чем с допусками +  4дБ.

Авторегуляторы уровня используют для решения следующих задач: выдерживания нормированного значения квазимаксимальных уровней; защиты трактов записи и вещания от перегрузки (перемодуляции); повышения средней мощности сигналов и разборчивости речевых передач; уменьшения шумов и помех и д.р. Этим объясняется большое число АРУР различного типа и назначения, разработанных для конкретных целей и отличающихся друг от друга как отдельными параметрами, так и принципами построения.

В безинерционных ограничителях уровня ограничению подвергаются мгновенные значения сигнала, превышающие некоторое заданное пороговое значение. При этом изменяется форма сигнала и появляется большие нелинейные искажения, в результате чего на практике безинерционные ограничители уровня не используют в виде самостоятельных устройств. Как дополнительные элементы их применяют под названием пикосрезателей.

Безинерционный ограничитель (пикосрезатель) - это разновидность безинерционного ограничителя, устанавливаемого в АРУР инерционного типа. На выходе таких АРУР обычно имеются так называемые пики срабатывания, амплитуда которых чем больше, тем выше амплитуда входного сигнала. Эти пики могут создавать помехи другим сигналам, передаваемым по междугородним каналам. Чтобы этого не происходило, на входах междугородних каналов звукового вещания уровень максимального напряжения не должен превышать нормируемого значения сигнала более чем на 1,5 дБ. Следовательно, на выходе радиодома и телецентра максимальный уровень не должен превышать такого значения, для чего и используют пикосрезатели в выходных цепях ограничителя уровня инерционного типа. Хотя при этом также возникают большие нелинейные искажения, однако они не ощущаются, так как длительность пиков срабатывания всех современных ограничителей уровня не превышает 1 мс.

Устройства по схемам рис.3.8 применяются в двух случаях.

Рис.3.8. Безинерционный ограничитель уровня: а) и б) схемы, в) диаграмма ограниченного сигнала

1.В последовательном включении после инерционного ограничителя уровня для того, чтобы не пропустить в дальнейший участок цепи пики уровня напряжения, возникающие в первый момент подачи сигнала с высоким уровнем на инерционный ограничитель, который не может мгновенно «сработать» из-за наличия в его схеме цепи с определённой постоянной времени - этот режим называется сторожевым. Такой режим защищает последующий каскад от перенапряжения. В этом режиме максимальное мгновенное значение U_вх для схемы (3.8,а) выбирается равным U_ст. Значение Е₃ в схеме (3.8,б) выбирается равным максимальному мгновенному значению. В обоих случаях при превышении номинального значения напряжения U_вх происходит ограничение максимальных  мгновенных значений сигнала (3.8,в).

2. В последовательном включении в цепь сигнала для ограничения мгновенных значений напряжения сигнала на заданном уровне. Такой рабочий режим («клиппирование») применяется иногда при передаче сигналов речи, когда возникающие при этом нелинейные искажения незначительно влияют на разборчивость, но увеличивается средняя мощность сигнала.                                                                            

3.5. Устройства шумоподавления

Устройства шумоподавления предназначены для улучшения отношения сигнал- шум на выходе канала передачи или устройства записи-воспроизведения сигналов и могут быть двух видов–статистические и динамические (адаптивные). К статистическим относят такие шумоподавители, параметры которых не зависят от входного сигнала и в процессе работы остаются неизменными. Адаптивные шумоподавители изменяют свои параметры под воздействием проходящего через них сигнала, а их коэффициент передачи является функцией времени.

На рис. 3.9 приведены амплитудные характеристики сжимателя и расширителя  компандерного шумоподавителя (а) и его диаграмма уровней (б).

Рис. 3.9 амплитудные характеристики сжимателя и расширителя компандерного шумопадавителя (а) и его диаграмма уровней (б)

Горон стр. 190

Компандерная система – состоит из сжимателя С (компрессора), включаемого на вход канала передачи, и расширителя Р (экспандера), включаемого на его выходе. Поскольку С и Р – инерционные устройства ,их  амплитудные характеристики (рис. 3.9.,а.) относятся к установившемуся режиму их работы.

Связь между напряжениями на входе и выходе С и Р можно описать степенными функциями:

U_{вых. с.} =  ;  U_{вых. .р.} = ,                                              (3.5)

где γ_с  и γр – коэффициенты сжатия и расширения.

Обычно в звуковом вещание принимают  γ_с=0,5 и γр=1. Поскольку при последовательном включении С и Р U_{вых. с.}  = U_{вх. р.,}  получим условие отсутствия искажений в компандерной системе

                                   γ_с· γр=1.                                                              (3.6)

Существует также полосные шумоподавители типа «Долби А», «Долби Б», принцип их работы подробно описаны в Л 2 .

Для оценки инерционности АРУР введены две динамические (временные) характеристики: срабатывания (установления) и восстановления. Для всех регулируемых звеньев АРУР (кроме шумоподавителя ) срабатыванием принято считать реакцию авторегулятора на увеличение уровня сигнала, а восстановлением – на его уменьшение.

Время срабатывания t_ср – это интервал между моментом, когда от источника начинает подаваться сигнал с уровнем на вдБ выше номинального  значения, и моментом, когда выходной уровень уменьшится с 6 до 2 дБ по отношению к номинальному значению( рис. 3.10, а).

Рис 3.10. Переходные процессы в ограничителе (а) и шумоподавителе (б)

Время восстановления t _вос. – это интервал времени между моментом, когда уровень сигнала от источника считается с 6 дБ до номинального значения 0 дБ, и моментом, когда выходной уровень увеличивается с –6 до –2дБ по отношению к номинальному значению.

Для шумоподавителей срабатыванием принято считать уменьшение усиления при пропадании полезного сигнала, а восстановлением –восстановление усиления при           полезного сигнала (рис. 3.10,б).                                    

Тема  4

ИЗМЕРИТЕЛИ УРОВНЯ

4.1. Назначение измерителей уровня

Звукорежиссер, формируя сигналы ЗВ, оценивает художественные качества звучания, руководствуясь слухом, эстетическими  взглядами,  опытом.

Никакие измерительные приборы не могут заменить слуха, вкуса и опыта звукорежиссера. Однако субъективный контроль дополняют объективными, поскольку электрические параметры сигналов должны удовлетворять жестким требованиям.  Для объективного контроля сигналов используют измерители уровня ИУ, стереогониометры   и  стереокоррелометры.

Главное отличие ИУ от обычных электронных  вольтметров  переменного тока  –  наличие  в выпрямителе интегрирующей  (зарядно-разрядной) цепи с накопительной емкостью.  Она играет роль ячейки памяти для  фиксации, огибающей выпрямленного значения импульсных напряжений,  отображающих сигнал ЗВ.

Измеритель уровня подключается параллельно  ко всем точкам цепи, где имеется возможность непосредственного регулирования, а также в точках,  где  проводится только  визуальный контроль по  шкале  ИУ.

В зависимости от назначения различают два типа ИУ: первого типа, предназначенные для оценки уровня сигналов ЗВ в процессе его оперативного регулирования (для оперативного контроля)  и  имеющие большой диапазон измерительных  уровней  44 ¸ 65 дБ, и второго типа предназначенные для оценки уровня сигналов ЗВ в точках тракта, где не производится оперативная регулировка уровня (для эксплуатационного контроля) они проще по устройству,  и  имеют диапазон измерений –  23 дБ. 

   Различают следующие динамические характеристики ИУ:

                        – время интеграции tu – длительность одиночной прямоугольной  посылки с частотой заполнения 5 кГц,  при  воздействии которого указатель показывающего прибора ИУ доходит до отметки – 2 дБ ниже показания  измерителя  квазипикового  уровня   непрерывном сигнале;

                        – время срабатывания указателя  tср – интервал времени между моментом подачи непрерывного гармонического сигнала частотой 1000 Гц  номинального уровня  на вход ИУ и тем моментом, когда указатель показывающего прибора доходить  до отметки – 1дБ;

                        – время возврата указателя tв – интервал времени между моментом выключения непрерывного тонального сигнала частоты 1000 Гц номинального уровня на входе измерителя и моментом времени, когда указатель показывающего прибора доходит до отметки – 20 дБ (10 %);

                        – переброс указателя d – разность между максимальным показателем при скачкообразной подаче тонального сигнала  на вход ИУ и показателем в стационарном режиме и не должен превышать +1дБ.

                        Переброс выражается в дБ или процентах относительного показания   в  стационарном режиме.

              К ИУ предъявляют следующие требования:

           - входное сопротивление êZ вх êИУ должно быть настолько  большим, чтобы его включение  не нарушало эпюру уровня  цепи;

            - в виду большого динамического диапазона вещательной передачи, как правило,  шкала ИУ градуируется в децибелах и процентах (рис.4.1.);

         - так  как  возможны крутые нарастания фронта сигнала  ИУ должен быть

малоинерционен;

            - стабильность показаний во времени, надежность, малая зависимость показанию от температуры.

Л  И  Н  Е  Й  Н  А  Я

                                                                 ^{20             40             60              80             100                                140%}

⁰                                                                    

                                                    ^{-20             -10              -6                        -2                0                                  +3ДБ}

Л О Г  А Р  И  Ф  М  И  Ч  Е  С  К  А  Я

Рис. 4.1. Шкала индикатора уровня

4.2. Структурные схемы   ИУ

На рис. 4.2. приведены структурные схемы ИУ

Схема рис. 4.2 (а) невыгодна вследствие того, что в функциональном преобразователе  сильно искажается форма сигнала, что приводит к зависимости времени интеграции tu от амплитуды  сигнала. Схема (б) свободна от этого недостатка.

                        На рис. 4.3. приведена структурная схема ИУ с аналого-цифровыми  входами

                               У~

Анал. вход

                                                        АЦП                     ЛУ                     ДШ                  

Рис.4.3. Структурная схема ИУ с аналого-цифровыми входами

АЦП – аналого-цифровой преобразователь

ЛУ– логическое устройство

ДШ– дешифратор

ПП– показывающий прибор 

4.3.  Контроль стереосигналов

Объективный контроль стереосигналов  в  каждом  из каналов Л и П осуществляется с помощью двух стандартных квазипиковых ИУ. Для контроля совместимости стереофонической передачи с монофонической, а также для контроля стереофонического баланса применяют стереогониометры и стереокоррелометры, входы которых подключают параллельно входам ИУ. Гониометры и   коррелометры схожи   по  принципу действия,  отличаются типом показывающего прибора. У  гониометра в качестве показывающего  прибора  используется  осциллографическая  трубка, у коррелометра  –  стрелочный  прибор, и позволяет судить только о правильности фазировки и совместимости сигналов П и Л.

Стереофонический баланс и совместимость оценивают по стереогониометру только качественно по формам фигур Лиссажу на экране трубки, как показано на рис. 4.4.

              Рис. 4.4.

     П

                                                                                              СД                   ИЦ                      ПЛ     

     Л                

Рис.4.5. Структурная схема стереокоррелометра

СД – синхронный детектор

ПЦ – интегрирующая цепь

ПП – показывающий прибор

Тема 5

Магнитная запись в радиовещании

5.1. Назначение звукозаписи

            Магнитная запись звука является одним из основных этапов подготовки радиовещательной программы. Запись сигналов ЗВ позволяет сохранять выступление деятелей и исполнителей. Воспроизведение производится в удобное для слушателей время.

            В радиовещании ЗЗ применяют для решения следующих задач: репетиционной работы, временной и длительной консервации программ.

            При подготовке программы производится запись, которая тут же воспроизводится, таким образом исполнитель имеет возможность проверить свое исполнение и устранить  недочеты, тем самым повышается качество передачи.

            В процессе подготовки программ широко используют заранее сделанные записи отдельных музыкальных или литературных произведений, которые хранятся  в фонотеке.

            В настоящее время известны несколько способов записи электрических сигналов. Это – электромеханический, фотографический и магнитный способы записи.

            При электромеханической записи в соответствии с записываемым сигналом изменяется форма рабочей поверхности носителя записи (НЗ). Электромеханическая (ЭМ) запись позволяет осуществить высококачественную передачу  сигнала звуковых частот. Недостатком является невозможность «стирания» записи, а также невозможность механического монтажа.

            Фотографическая запись заключается в создании фотографического изображения, соответствующая записываемому сигналу. При этом способе удается достичь высокой способности записи информации, однако необходимость фотохимической обработки носителя ограничивает область применения этого метода.

Рис. 5.1. Структурная схема магнитофона

Магнитная запись получила широкое распространение в РВ и быту обусловленное рядом преимуществ, а именно: технологичность; после записи нет необходимости в обработке носителя, многократное использование носителя, возможность монтажа, тиражирования и др. Общая схема устройства магнитной записи-воспроизведения изображена на рис. 5.1.

5.2. Магнитные головки. Статическое поле магнитной головки.

            По принципу действия магнитные головки (МГ) являются электромагнитными преобразователями. Основой любой головки  является сердечник С, который служит магнитопроводом для магнитного потока создаваемого полем сигналограммы. Материалом для сердечника служат пермаллой, альфенол, а также ферриты с высокой проницаемостью. Для уменьшения потерь на вихревые токи металлические сердечники набирают из отдельных пластин толщиной 0,1-0,2 мм.

Магнитопровод сердечника разомкнут в двух местах (рис. 5.2.) благодаря чему создается рабочий (РЗ) и дополнительный зазоры. Дополнительный зазор (ДЗ) есть  только у записывающих головок и служит для предохранения сердечника от насыщения. При малых рабочих зазорах (РЗ) и относительно высоких скоростях записи за время прохождения каждого элемента носителя записи мимо РЗ, поле головки не успевает существенно измениться и

Рис. 5.2. Магнитная головка                       момент рассматривается как статическое, т.е. неизменное во времени.

      На рис. 5.3 показано статическое поле головки. Из рис. 5.3 видно, что в глубине РЗ силовые линии параллельно друг другу, а на краях РЗ выпучиванием создается полезный поток рассеяния. При удалении от ребер РЗ силовые линии образуют полуокружность.

Рис. 5.3. Статическое поле головки

                                        а)                                                                              б)

Рис. 5.4.  Поле головки в зависимости от радиуса закругления ребра РЗ, (а) поле  головки в зависимости от расстояния между носителем и головкой (б)

На рис. 5.4(а) показана поле головки в зависимости от радиуса закругления ребра РЗ, а на рис. 5.4(б) от расстояния между носителем и головкой. Модуль напряженности поля можно разложить на продольную (Н_х) и перпендикулярную (Н_у) составляющие как показана на рис. 5.5. При магнитной записи звука используется продольная (Н_х) составляющая, поскольку перпендикулярная (Н_у) составляющая имеет две полярности величина остаточной намагниченности взаимно уничтожаются.  

Рис. 5.5. Графики продольной(Нх) и перпендикулярной (Ну) составляющих поля

Эти составляющие  описываются выражениями:

;                                   (5.1.).

,                                                  (5.2.).

где Ho – напряженность в глубине РЗ

5.3. Процесс намагничивания ферромагнетиков

            В размагниченном состоянии векторы намагниченности доменов расположены хаотично, следовательно суммарный момент равен нулю. При приложении к домену небольшое поле собственная намагниченность начинает медленно совпадать с направлением поля. Это направление исчезает при снятии внешнего поля. Этот участок на кривой намагничивания соответствует 0а (рис 5.6.) и называется участком обратимого смещения. При дальнейшем возрастании внешнего поля намагниченность домена возрастает, которому соответствует участок аб  называемая участком необратимого смещения, поскольку снятие внешнего поля не способствует полного восстановления первоначального состояния доменов. Если напряженность внешнего поля достаточна для достижения участка бв, то в домене начинается поворот направления намагниченности в направлении поля. Этот участок называется участком необратимого вращения. Далее наступает насыщение доменов (Н_Н, I_Н). Линия 0абвг  - называется начальной кривой намагничивания, которой характерна сильная нелинейность и малая крутизна в начальной части. При полном снятии внешнего поля, домен останется намагниченным со значением I_r называемой остаточной намагниченностью.

Величина Н_с  называется коэрцитивной силой.

Намагничивание можно осуществить в противоположном направлении, таким образом намагничивание доменов описывает замкнутую линию, называемой петлей гистерезиса.

Рис. 5.6. Кривая намагничивания

5.4. Модель Прейсаха

            В основу модели Прейсаха заложено представление о доменной структуре ферромагнетиков, согласно которому каждая доменная область обладает собственной петлей гистерезиса прямоугольной формы. Петля не симметрична относительно начало координат (рис 5.7.), т.е. имеет некоторое начальное смещение Hi обусловленное взаимовлиянием частиц.

Рис. 5.7. Петля гистерезиса по Прейсаху

Величины Hi и Hc отдельных доменов не зависят от величины напряженности внешнего поля и магнитного состояния ферромагнитного вещества. Перемагничивание возможно только тогда, когда напряженность внешнего поля превысит по величине сумму Hi+Hc; надо отметить, что  Hc>>Hi.

Модель Прейсаха учитывает статистический характер ферромагнитного вещества, согласно которому для каждого материала существует некоторое распределение частиц с различными значениями Hi и Hc. 

5.5.“Идеальное” намагничивание

            На НЗ действует сумма переменного (Н_~) и постоянного (Н₌) полей. Постепенно уровень Н_~  поля снижают, как показано на рис. 5.8.

Рис. 5.8. Процесс “идеального” намагничивания

Ферромагнетик в процессе намагничивания многократно пере-магничивается. После снятия Н_~ форма начальной кривой намагничивания заметно спрямляется как это показано на рис. 5.9.

Рис. 5.9. Зависимость  от H₌  и  Н_~

            При дальнейшем увеличении уровня Н_~ остаточная намагниченность I_r стремится к некоторому пределу Н_{~ пред} и в дальнейшем увеличения Н_~ не влияет на величину I_{r  .} Это видно из рис. 5.9(б).

5.6. Запись с ВЧ подмагничиванием

При этом способе в ЗГ с сигналом подается ток высокочастотного подмагничивания (ВЧП) порядка 60-70 кГц. В результате каждый элемент носителя записи проходя мимо ЗГ испытывает многократное перемагничивание. При этом способе записи оба поля ВЧ и НЧ спадают одновременно и частота сигнала записи в несколько раз (5-10) ниже ВЧП, то как записи можно считать квазистатическим, а саму запись квазиидеальным.

В отличие от идеального намагничивания, при записи ВЧП кривая остаточного намагничивания по мере возрастания тона ВЧ не стремится к некоторому пределу, а наоборот, крутизна кривых остаточного намагничивания уменьшается приближаясь к оси абсцисс, рис. 5.10.

Рис. 5.10. Напряженность поля ВЧП

            Подмагничивание соответствующее максимуму отдачи, называется оптимальным. При  превышении тока ВЧП оптимального значения, отдача заметно снижается.

5.7. Понятие о критической зоне

            Голландский ученый Вестмайзе в 1953 году выдвинул гипотезу, согласно которой отдача при воспроизведении зависит от записи с ВПЧ, где носитель намагничивается только в том месте, где Н_ВЧП  имеет определенное значение называемое «критическим».

Рис. 5.11.  К вопросу о критическом значении напряженности поля ВЧП

            Критическая зона имеет конечную протяжность. Величина и форма «КЗ» зависят от тока подмагничивания, свойств рабочего слоя носителя и частично от ширины рабочего зазора головки.

Рис. 5.12. Формы критической зоны при различных значениях ВЧП

- При opt. подмагничивании КЗ полностью пересекут рабочий слой              (рис. 5.12, а) -  используется полностью.

- При подмагничивании меньше opt. КЗ лишь частично пересекает рабочий слой (рис. 5.12, б), что приводит к печальному  использованию рабочего слоя и уменьшению отдачи.

- При подмагничивании большее opt. протяжность КЗ возрастает (рис. 5.12, в), в следствии чего уменьшается разрешающая способность процесса записи.

5.8. Процесс воспроизведения

            В результате записи носитель приобретает остаточный магнитный поток, величина  которого достигает приблизительно 2 нВб (для ленты 6,25 мм). При воспроизведении часть потока попадает в сердечник ВГ и наводить в её обмотке ЭДС пропорциональную величине полезного сигнала. Воспроизведение происходит в слабых магнитных полях.

                        Величине потока пересекающего обмотку ВГ, может быть определен так:

  ,                                            (5.1.)

                        где - функция чувствительности ВГ;

                                         а - расстояние между головкой и носителем записи;

d – толщина рабочего слоя носителя записи.

                        Функция  является импульсной реакцией тракта воспроизведения по потоку, т.е. она показывает распределение магнитной проводимости в области между головкой и носителем записи и связывает таким образом между собой поток в сердечнике головки с намагниченностью носителя.

                        Для идеализированной головки, имеющий сердечник с бесконечной проницаемостью и бесконечные размеры в направлениях X и Z описывается так

,                                                         (5.2.)

где   - постоянное значение, соответствующее напряженности поля внутри зазора головки.

Считая, что (3) и подставляя (2) и (3) формулы в (1) имеем

                                     (5.6.).

Рис. 5.13. Схема воспроизведения идеализированной головкой

  - коэффициент щелевых потерь            (5.7.)

                   - коэффициент контактных потерь       (5.8.)

            - коэффициент слойных потерь             (5.9.)

            Если ширина зазора мала по сравнению с неконтактом и толщиной рабочего слоя, то преобладают пространственные и слойные потери.

Рис. 5.14. Графики  и их результирующая характеристика

Рис. 5.15. График коэффициента  (щелевые потери)

Тема 6

ТРАКТ ПЕРВИЧНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОГРАММ

6.1. Структурная схема тракта

Тракт первичного распределения программ (ТПРП) предоставляет часть электрического канала звукового вещания (ЭКЗВ), которая начинается на выходе  центральной аппаратной РД или ТЦ и служит для подачи программ  ЗВ на радиовещательные передающие центры (РПЦ) и станции проводного вещания (ПВ). ТПРП заканчивается выходом  соединительной линии СЛ от  КРА, АЦ или международного начала звукового вещания МТС.

Структурная схема ТПРП показана на рис. 6.1.

                                                                      К РЦ

                                                                                                                             СЛ К РЦ

            СП                           СЛ СЛ                                                                   СЛ                    

           от ТП

                                                                                                                                К ЦС ПВ 

                                                                       К ЦСПВ

Рис 6.1. Структурная схема ТПРП

Сигналы из ЦАРД по СЛ поступают в КРА, которая связана с потребителями программ: центральной станцией проводного вещания (ЦСПВ) и радиопередающими центрами (РПЦ). В КРА поступающие из АЦ сигналы усиливаются, контролируются  их качественные показатели и распределяются по потребителям. ЦСПВ и РПЦ связаны с КРА соединительными линиями, выходы которых является точками окончания тракта первичного распределения, начала тракта вторичного распределения программ. При этом СЛ не обязательно представляют собой просто физические пары проводов часто передатчики находятся  далеко за городом и тогда СЛ являются как система передачи, аналоговые или цифровые, использующие кабельные линии связи.

Потребители, находящиеся в других городах страны, связаны с КРА международными каналами  звукового вещания МКЗВ. Сигналы  из КРА  попадают в МКЗВ через центральную  междугородную вещательную аппаратную ЦМВА, входящую в состав междугородной телефонной станции МТС. Поэтому ЦМВА  является  одним из потребителей программ, подключенных к КРА.

Канал ЗВ является одним из таковых каналов, образуемых в единой автоматизированной сети связи (ЕАСС). В ЕАСС образуется первичная сеть типовых каналов и групповых трактов на базе которой строят вторичные сети.

Вторичными сетями являются ТЛФ сеть, ТЛГ сеть, есть передача данных и т. д.

В первичной сети ЕАСС различают два типовых МКЗВ: магистральный и  зоновый. Магистральные каналы организуются в кабельных, РРЛ и спутниковых системах  передачи. Внутризоновые МКЗВ образуются в кабельных и РРЛ системах передачи и предназначены для распределения программ потребителям, расположенном в пределах одной зоны.

     Тракт первичного распределения программ ЗВ, построенный на основе типовых каналов ЗВ первичной сети ЕАСС, является вторичной сетью ЗВ ЕАСС.

      Для обеспечения передачи сигналов ЗВ, необходимы моно и стереофонические МКЗВ. Эти каналы могут быть аналоговыми, если они организуются в аналоговых системах передачи АСП, либо цифровыми при использовании цифровых систем передачи ЦСП.

Следует иметь в виду, что от АЦ сигналы ЗВ поступают в аналоговой форме и на выход ОМВА также должны подаваться аналоговые системы. Поэтому на входе МКЗВ следует использовать аналого-цифровые преобразователи, а на выходе цифро-аналоговые.

            Современные аналоговые системы передачи (АСП) построены на основе частотного разделения каналов ЧРК. В них используется принцип многократного преобразования частоты. В системах с ЧРК основным является канал тональной частоты ТЧ, по которому могут передаваться сигналы в полосе 0,3-3,4 к Гц.

            В первой ступени преобразования частоты, 12 каналов ТЧ объединяются в первичную 12 канальную группу в полосе 60-108 к Гц. В качестве метода преобразования частоты используется однополосная модуляция, то есть  из полного АМ колебаний передаётся одна боковая полоса частот без несущей.

            На второй ступени преобразования пять первичных групп объединяются во вторичную 60 канальную группу в полосе частот 312-552 к Гц.

            На третьей ступени группового преобразования из пяти вторичных групп образуется 300 канальная третичная группа в полосе частот 812-204 к Гц.

            Четверичная 900 канальная группа занимает полосу частот 8516-12388 к Гц. На основе этих стандартных групп формируется многоканальные системы передачи (МСЛ) с числом каналов от 12 до 10 800 к Гц. Поскольку спектр частот группового сигнала на выходе  каналообразующей аппаратуры не совпадает с частотным диапазоном линии связи, то для согласования спектра частот передаваемого сигнала с полосой пропускания линии применяют аппаратуру сопряжения. Для компенсации затухания, вносимого линией, в линейном тракте кабельных МСП включаются усилители, число которых может достигать несколько сот и тысяч. Поэтому допустимые искажения оказываются очень малыми, а требования к качественным показателям групповых усилителей МСП – высокими.

            Основными видами помех в АСП являются переходные, собственные и нелинейного происхождения.

6.2. Передача сигналов ЗВ по спутниковым системам связи

     Спутниковые системы вещания (ССВ) – это системы передачи каналов ТВ и ЗВ от передающих станций к приёмным через искусственные спутники Земли (ИСЗ) как показана на рис. 6.2.

6.2. Спутниковые системы вещания

   От приёмных ЗС программы поступают в кабельные сети распределения, подаются по СЛ на ТВ и РВ передатчики, на сеть проводного вещания (ПВ), групповые и даже индивидуальные приёмники.

            Одним из важных вопросов при организации ССВ является выбор орбиты, на которой находится ИСЗ. Орбита должна быть такой, чтобы ИСЗ обслуживал заданную территорию в течение определенного времени – сеанса связи. Поэтому вещание организуется ежедневно в определенное время суток.

            При организации ССВ используются аналоговые и цифровые способы передачи. Спектр ТВ сигнала занимает полосу 6 МГц. Поднесущие частоты располагаются выше этого спектра. На рис.6.3 показаны спектры мощности сигналов телевизионного S_ТВ   и звукового вещания S _{ЗВ 1}  и S_ЗВ2   на под несущих f_n1 и f_n2.

        S                                                                                                                        

                          S_тв S_ш

                                                                       S _зв1

                                                                                            S_{зв 2}

f

                                       F_{МАКС ТВ} F_n1                     F_{n 2}

Рис. 6.3. Спектры  сигналов изображения S_тв звука S_зв1, S_зв2

Из рис.6.3. видно, что сигналы ЗВ находятся в области максимальных шумов. Если для передачи сигналов ЗВ использовать однополосную модуляцию, как в системах с ЧРК, то для получения требуемого отношения С/П потребуется большая мощность. При этом значительная часть девиации частоты (ТВ) ствола будет затрачена на передачу сигнала ЗВ и качество передачи ТВ сигнала ухудшится. Лучшее отношение С/П получается при ЧМ. Сигналы ЗВ модулируются по частоте поднесущими, расположенными в области частот 6,5-8,5 МГц, в частотном модуляторе ЧМ, а затем суммируются с ТВ сигналом и подаются на вход ЧМ₂   (рис.6.4.).

                                               ТВ

Рис. 6.4. Структурная схема формирования сигнала в стволе

На приёмной стороне  демодуляция  осуществляется в обратной последовательности. Таким образом ЗВ сигнал подвергается двойной ЧМ. При этом за счёт расширения спектра сигнала  ЗВ

 на поднесущих получается дополнительный выигрыш по помехоустойчивости. Поскольку спектр сигнала ЗВ на несколько порядков уже спектра сигнала ТВ, расширение спектра на входе ЧМ₂ существенной роли не играет, и отношение С/П для начала ЗВ практически не ухудшается. Для улучшения  С/П в началах ЗВ применяют компандерные шумоподавители

На этом принципе организованы каналы ЗВ в ИСЗ «Орбита-2», «Москва».

В  системах «Москва» и «Экран» для повышения помехоустойчивости использовано предельное сжатие Д, в виде управляемого компандирования. Предельное сжатие Д даёт  значительный выигрыш в отношении С/П (15-18дБ).

        В обычной системе «сжиматель – расширитель» выигрыш составляет в среднем

10-12 дб.         

Тема 7

РАДИОВЕЩАНИЕ

7.1. Построение передающей сети радиовещания

Передающая сеть радиовещания  представляет собой комплекс технических средств (передатчики, антенные устройства, вспомогательное оборудование), с помощью которых происходит излучение сигналов звукового вещания. Таким образом, передающая сеть обеспечивает вторичное распределение программ, т.е. доведение их непосредственно до приемного устройства слушателя.

При построении передающей сети,  обслуживающей определенную территорию, следует учитывать условие передачи и приема радиосигналов, диапазон радиоволн, особенности  расселения жителей на территории, рельеф местности. При планировании сети определяются места расположения радиовещательных станций (РВС) и их мощности, коэффициент усиления антенн, номера радиоканалов, стоимость и др. параметры.  Основная задача относительного размещения РВС – обеспечение удовлетворительного качества приёма в пределах всей территории при минимальных затратах на построение сети.

Каждая станция обслуживает вещанием определенную территорию. Зоной обслуживания передатчика называется часть земной поверхности, ограниченная замкнутой кривой, в каждой точке которой с вероятностью не ниже заданной напряжённости поля (полезная) передатчика Е_пол. ≥ Е_мин.  Это минимальное значение напряженности поля принимается в качестве отправного при планировании передающей сети и определяется как U_c / U_п. Это отношение называется защитным отношением по звуковой частоте и по рекомендации Международной электротехнической комиссии (МЭК), основанной на результатах массового опроса слушателей принимают равным 20 ÷40 дБ.

Важным параметром, от которого зависит конфигурация и площадь зоны обслуживания, является защитное отношение по ВЧ. Защитное отношение по ВЧ определяет границы зоны обслуживания и определяется выражением

                     А=20g(Е_пол. / Е_п ), дБ.                                                     (7.1.)

Действующее значение напряженности поля в мВ/м

                     Е = F(173√PG ) / r,                                                           (7.2.)

где Р- мощность передатчика, кВт;

G- коэффициент  усиления антенны в направлении точки приема;

r- расстояние между передатчиком и приёмником, км ;

F- показатель ослабления, зависящий от длины волны λ и  

           удельной  проводимости  σ.

Напряженность поля передатчика вокруг нее и особенно на больших расстояниях изменяется случайным образом во времени. Для характеристики поля используют относительное время превышения заданного уровня напряженности поля Т- выраженное в % отношения суммарного времени  превышения этого уровня ∆ t₁ + ∆ t₂ + … к длительности времени приёма  Т₀ ,  т.е. Т=(  ∆ t / Т₀) ∙ 100% .

Напряженность поля, превышаемая в Т % времени, обозначается Е(Т). Напряженность поля Е(Т) = Е(50),  превышаемая в 50% времени, называется медианной.

Напряженность поля вокруг передатчика (на заданном расстоянии) зависит и от места расположения приёмника на территории, изменяясь от точки к точке приёма. Таким образом, изменяясь во времени и от места расположения приёмника, напряженность поля вокруг передатчика является случайной величиной.

Значение напряжённости поля Е /r, Т, L), которое в течение Т% времени превышается в L% общего числа точек приёма на расстоянии r от передатчика, можно определить в дБ относительно 1мкВ/м

       Е(r, Т, L) = Р_∑  + Е (r,50,50) + R(T) + R(4),                                   (7.3)

где Е (r,50,50) – медианное значение напряженности поля на 1 мкВ/м, превышаемое в течение 50% времени приема в L=50% мест приёма на расстоянии r от передатчика при эффективной мощности излучения  1кВт; R(L)- функция, учитывающая статистическое распределение напряженности поля в различных точках приёма на заданном расстоянии r ; R(Т) – функция учитывающая статистическое распределение напряженности поля во времени в точках, расположенных на заданном расстоянии r;Р_∑- эффективная мощность излучения передатчика в дБ на кВт.  

    Если передатчик (полезный) работает в условиях помех от другого (мешающего), то на границе зоны обслуживания  должны выполнятся следующие условия:

                                     Е_пол. – Е_{меш. =} А,                                                   (7.4)

                                     Е_пол. ≥ Е_мин. ,                                                        (7.5)

где Е_пол. и Е_меш – значения напряженности поля соответственно полезного и мешающего передатчиков, в дБ; Е_мин.– минимально необходимое значение напряженности поля в дБ относительно 1 мкВ/м;       А- защитное отношение по ВЧ в дБ. В вещательной службе величину А принято оценивать для Т=50%.

Помехи от соседних передатчиков в диапазонах декаметровых и метровых волн, а также километровых и гектометровых волн в ночное время являются следствием тропосферного или ионосферного распространения радиоволн, и их значения в сильной степени изменяются  во времени. Поэтому устанавливают норму процента времени появления помех, в течение которой не выполняется условие (7.4.).

Согласно рекомендации Международной организации радиовещания и телевидения (ОИРТ) в зоне обслуживания радиовещательной станции напряженность поля, создаваемая передатчиком, должна обеспечить качественный приём вещания на массовую аппаратуру в L=50% мест приёма в течение Т=90% времени для моно и Т=99% времени для  стереовещания. В течение соответственно 10% и 1% времени допускается появление заметных помех. С учётом изложенного для решения задачи определения зоны обслуживания отдельного передатчика и всей территории, обслуживаемой сетью передатчиков имеем формулу:

Р_∑пол.- Р_{∑меш. +} Р_∑пол (r_пол., 50,50) – Е_меш. (r_меш., Т, 50) +  k(L) = А ,               (7.6.)

где r_пол. и r_мин. – расстояние от полезного и мешающего передатчиков до 

                   границы зоны обслуживания;

Е_пол. (r_пол , 50,50 ) – медианная сопряженность поля полезного 

                        передатчика;

Е_меш. (r_меш. , Т, 50 ) – напряженность поля мешающего передатчика;

Р_∑пол. и  Р_{∑меш. –} мощность излучения полезного и мешающего 

                 передатчиков в направлении на точку приёма в дБ на  

                 1кВт.

Разность двух величин R_пол. (L) и  R_меш. (L), распределенных по гауссовскому закону, равна среднему геометрическому этих значений:

.                                          (7.7.)

В диапазонах километровых и гектометровых волн, когда приём в зоне обслуживания передатчика осуществляется за счет земной волны, напряженность поля во времени практически не изменяется.

При отсутствии помех от других передатчиков и слабых изменениях характера местности вокруг передатчика зоны обслуживания будет иметь форму круга. Условие (7.5.) позволяет определить радиус r_пол. зоны обслуживания, который для данного передатчика будет, максимальным. При наличии помех от других передатчиков, что наиболее реально, площадь зоны обслуживания будет зависеть от защитного отношения по высокой частоте А.

На рис.7.1,а условно показаны изменение напряженности двух радиовещательных станций Р₁ и Р₂ , работающих за счет земной волны в зависимости от расстояния,  а на рис 7.1б - зоны обслуживания, в каждой точке границы которых соблюдается условие (7.4.).

Задача планирования передающей  вещательной сети заключается в таком размещении РВС и распределении между ними имеющихся частотных каналов, чтобы на данной территории обеспечить качественным приёмом наибольшее число слушателей.

7.2. Международные соглашения в области распределения радиочастот

Распределение радиочастот между отдельными странами и регламентациями работы радиосредств производится на Всемирных (или Региональных) Административных  радиоконференциях  (ВАКР), в которых участвуют представители стран– членов международного союза электросвязи (МСЭ).

Решение ВАКР (или РАКР) находят отражение в Регламенте радиосвязи, являющемся основным документом, который определяет использование частотного диапазона и условие работы различных радиосредств.

В соответствии с международными соглашениями, зафиксированными в Регламенте радиосвязи для распределения радиочастот, мир разделен на три района. Район I - включает территории Европы (включая СНГ и МНР) и Африки; район II – территории Северной и Южной Америки и Гренландию, район III - территории Азии (без СНГ и МНР) и Австралии. В Европейскую зону радиовещания входят страны района I, расположенные западнее 40° восточной долготы от Гринвича и севернее 80° северной широты. По интенсивности атмосферных помех земной шар условно разделен на три зоны А, В,С (рис 7.2.).

Рис.7.2.  Зоны распределения радиочастот между странами

Для радиовещания выделены участки в диапазонах километровых (ДВ), гектометровых (СВ), декаметровых (КВ) и метровых волн. Классификация радиочастотных диапазонов  приведена в табл. 7.1.

                                                                                                           Таблица 7.1.

Номер частотного диапазона	Наименование диапазона частот (длин волн)	Сокра-щенное название	Диапазон
			частот	Длин волн
4 5 6 7 8 9 10 11 12	Очень низкие (мириаметро-вые волны) Низкие (километровые волны) Средние (гектометровые волны) Высокие (декаметровые волны) Очень высокие (метровые волны) Ультравысокие (дециметро-вые волны) Сверхвысокие (сантиметро-вые волны) Крайне высокие (миллиме-тровые Децимиллиметровые волны	ОНЧ НЧ СЧ ВЧ ОВЧ УВЧ СВЧ КВЧ	3…30 кГц 30…300 кГц 300…3000 кГц 3…30 МГц 30…300 МГц 300…3000МГц 3…30 ГГц 30…300ГГц 300…3000 ГГц	100…10 км 10…1 км 1000…100 м 100…10 м 10…1 м 100…10 см 0…1см 10…1 мм 1…0,1 мм

В радиочастотных диапазонах 5-8 выделены участки, используемые для радиовещания (Табл.7.2.).

Таблица 7.2.

Номер диапазона	Наименование диапазона (длин волн)	Частоты, МГц	Длина волн, м
5 6 7 8	КМВ (ДВ) ГМВ (СВ) ДКМВ (КВ) МВ (МВ)	0,15…0,285 0,525…1,605 3,20…3,640 3,95…4,000 4,75…4,995 5,006…5,06 5,95…6,20 7,10…7,30 9,50…9,90 11,65…12,05 13,6…13,8 15,10…15,60 17,55…17,90 21,45…21,85 26,67…21,1 65,8…74 88…108	200…735,3 575…187 90 75 62 59 49 41 31 25 23 19 16 13 11 4,55…4,1 3,41…2,788

В диапазонах ДВ, СВ и КВ передатчики работают с АМ модуляцией. Согласно плану распределения радиочастот, принятому на РАКР-85 в диапазонах ДВ и СВ разнос между несущими частотами принят равным 9кГц. Кроме того, номиналы несущих частот передатчиков, работающих в этих диапазонах, также установлены кратными 9 кГц. Радиовещательные станции могут занимать канал с полосой до 20кГц (Г_В = 10нГц). Для снижения взаимных помех в этом случае станции, работающие в смежных  радиоканалах, размещают на достаточно больших расстояниях друг от друга. Ширина полосы частот радиоканала в диапазоне ДКМВ (КВ) установлена равной 9 кГц. Нижняя модулирующая частота F_н вводится затухание 6 дБ/окт. Разнос несущих частот принят равным 10 кГц.

В использованном в настоящее время участке радиоспектра  66÷74 МГц осуществляется высококачественное моно и стереофоническое  вещание     (F_В = 15 000 Гц) с использованием ЧМ.

Номиналы несущих частот МВ – ЧМ передатчиков выбраны кратными 30кГц. Разное несущих частот также кратен 30 кГц и может быть равен 30, 60, 90, 120 … кГц. Участок радиоспектра 88 ÷ 108 МГц используется для организации стереофонического вещания с частотной модуляцией (Западная Европа, США, страны Латинской Америки), а в Японии - 76÷88МГц.      

Тема 8

СИСТЕМА МНОГОПРОГРАММНОГО ПРОВОДНОГО ВЕЩАНИЯ

8.1.Организация многопрограммного проводного вещания

Передачу сигналов различных программ организуют в системах многопрограммного ПВ (МПВ) тонами звуковых частот или модулированными токами ВЧ.

При передаче сигналов ЗВ токами звуковых частот используют несколько УЗЧ и многомерную сеть, а АУ дополняют переключателем каналов П (рис.8.1.). Из-за сложности и дороговизны многопарной сети ее организуют в ограниченных пределах, на небольших территориях, например в гостиницах, больницах, общежитиях и др. Наиболее распространенным и являются ВЧ системы МПВ. При такой системе на станции ПВ устанавливают несколько передатчиков Пер,  организуют однопарную сеть, АУ в данном случае представляет собой простейший приемник прямого усиления с переключаемыми ПФ. Далее следует УВЧ, детектор Д, регулятор громкости РГ, УЗЧ. Для передачи ВУ сигналов чаще используют телефонную сеть оба варианта реализуют на сетях кабельного телевидения.

Рис. 8.1. Варианты организации многопрограммного ПВ: а - токами звуковых частот; б - модулированными токами ВЧ

              Фильтры нижних частот препятствуют прохождению радиосигналов в аппаратуру ТЛФ станции, а также устраняют действие помех, вызванных коммутационными приборами этой станции; ФВЧ препятствуют проникновению ТЛФ сигналов звуковых частот в высокочастотную аппаратуру. На входе АУ (в конце АЛ) по тем же причинам устанавливают подобные ФНЧ и ФВЧ.

                        Систему ПВ можно организовать на базе ТВ распределительной сети. Интерес к системе ТВ проводного вещания вызван следующими причинами: ограниченностью числа ТВ каналов; наличием помех при приеме ТВ сигналов в крупных городах с многоэтажными зданиями с железобетонным каркасом (многочисленные отражения от зданий создают «повторы» изображения, а в зданиях, находящихся в зоне радиотени, в значительной степени падает напряженность поля) эстетическими требованиями архитектуры отказаться от индивидуальных антенн.

8.2. Система трехпрограммного проводного вещания

              Разработанная в 20-х годах система ПВ развивалось как однопрограммная. При разработке системы МПВ экономически приемлемым оказался вариант организации МПВ на базе сети однопрограммного ПВ с частотным разделением каналов. В отведенном диапазоне частот (30 Гц.... 130 кГц) можно организовать лишь три канала ЗВ. Частотное уплотнение сетей ПВ большим числом каналов вещания приводит к увеличению переходных помех между ними.

                        Одна программа передается сигналами звуковой частоты с высоким уровнем напряжения (30 В) в полосе звуковых частот 50 – 10000 Гц для линий I класса и 100 – 6000 Гц для линий II класса. Для передачи двух других программ используют токи ВЧ с низким уровнем напряжения – 0,25 В, рис. 8.2.

Рис.82. Спектр сигналов системы ТПВ

ВЧ тракт системы ПТВ, как и однопрограммной СПВ, также содержит станционную, линейную и приемные части, рис. 8.3.

Рис.8.3.  Структурная схема системы ТПВ (а) и диаграмма уровней (по напряжению)  радиосигналов второй и третьей программ (б)

                        Однако функция этих частей значительно расширены. Станционная часть дополнительно содержит устройства преобразования сигналов ЗЧ в радиосигналы, усилители мощности ВЧ колебаний и устройства подключения их к линейной части тракта. Линейная часть имеет устройства, снижающие затухание радиосигналов.

              На рис. (8.3, б),  приведена диаграмма уровней напряжения радиосигнала второй и третьей программы. На ОУС уровень напряжения радиосигнала после передатчика составляет 44 дБ (120 В). В конце МФ уровень понижается на 2 дБ и на входе ТП равен 42 дБ (98 В). РФ линия для радиосигналов имеет значительно большее затухание (20 дБ), и на входе АТ уровень снижается до 12 дБ (3 В), на АТ уровень еще снижается на 10 дБ, абонентская линия вносит затухание 12 дБ, и на вход трехпрограммного АУ поступает  сигнал с уровнем напряжения – 12 дБ (0,25 В).

                        Линии и трансформаторы сетей ПВ вносят большие потери при передаче сигналов II и III программ.

                        Для уменьшения затухания радиосигналов трансформаторами применяют обходные устройства ТП (ОУТП), обходные  устройства АТ (ОУАТ).

                        На рис. 8.4.  показана схема подключения передатчиков II и III программ к сети ТПВ.

Рис.8. 4. Схема подключения передатчиков второй и третьей программ к сети ТПВ

                На рис. 8.5  приведена схема защитного и обходного устройств трансформаторных подстанций (а) и абонентских трансформаторов (б) сети ТПВ.

Рис. 8.5. Схема защитного и обходного устройств трансформаторных подстанций (а) и абонентских трансформаторов (б) сети ТПВ

Тема 9

ИЗМЕРЕНИЯ И КОНТРОЛЬ В ЗВУКОВОМ ВЕЩАНИИ

9.1. Виды технического контроля

              Основной задачей измерений и контроля в технике вещания, является обеспечение непрерывной передачи программ слушателям путем поддержания в пределах установленных норм электрических параметров всех трактов канала.  Эти нормы определены ГОСТ ом 11515-91 «Каналы и тракты звукового вещания. Основные параметры качества. Методы измерений».

                        Измерение и контроль сигналов ЗВ возможно проводит тремя способами:

- периодические измерения;

- оперативный контроль;

- автоматический контроль.

Периодические измерения в трактах ЗВ проводят как в процессе работы, так и в перерыве, а также при необходимости по окончании плановых профилактических осмотров, которые могли измениться  в результате профилактики.

                        Оперативный контроль служит для непосредственного определения работоспособности и оценки параметров качества отдельных участков канала в условиях их эксплуатации.

                        Автоматический контроль дает информацию о работоспособности трактов канала непосредственно во время передачи сигнала ЗВ. Особенностью этого способа контроля заключается в том, что любое несоответствие параметров качества установленным нормам позволяет обнаружить в момент их возникновения.

9.2. Методика измерения основных параметров тракта

                        Измерение АЧХ производят в соответствии со схемой приведенной на рис. 9.1.

Рис.9.1. Схема измерений неравномерности АЧХ и коэффициента гармоник

На вход тракта от генератора НЧ сигналов подают гармонический сигнал частотой 1000 Гц и уровнем ниже на 20 дБ ниже номинального входного уровня. Его контролируют с помощью вольтметра V1. Напряжение на выходе измеряют с помощью вольтметра V2.

                        На входе измеряемого тракта подают сигналы с частотами 40,63,125, 250,500,1000,2000, 4000, 8000, 10000, 15000 Гц с уровнем, соответствующим уровню сигнала на частоте 1000 Гц.

            Отклонение АЧХ в дБ определяют по формуле:

,  дБ .                                                  (9.1.)

                        Измерение коэффициента гармоник - производят по той же схеме, с той разницей вместо V2 подключают ИНИ. Измерение проводят на частотах 40,63,125,250,500,1000,2000 и 4000 Гц. На вход подают гармонический сигнал номинального уровня.

                        Коэффициент гармоник определяют по формуле:

                                             (9.2.)

9.3. Дистанционные измерения

              Параметры трактов и отдельных звеньев можно измерять дистанционно, например из ОТК Гостелерадио можно измерить параметры сквозного канала «радиодом-КРА-соединительная линия-передатчик». Таким образом можно определить все основные параметры: неравномерность АЧХ, коэффициент гармоник, защищенность от шумов и др.

                        Схема дистанционных измерений приведена на рис. 9.2.

Рис. 9.2. Схема дистанционных измерений

9.4. Автоматический контроль в звуковом вещании

              Возрастающая сложность систем передачи информации, повышение требований к надежности  и качеству их работы, а также рост числа и протяженности междугородних каналов привели к необходимости автоматического контроля уровней передаваемых сигналов.

                   Автоматический контроль уровней сигналов осуществляется с помощью устройства КДУ-6, которое обеспечивает непрерывный контроль уровней и выдает звуковые и световые сигналы при завышении, занижении вещательных сигналов от положительно нормированных значений и их пропадании.

                        Устройство КДУ-6 обеспечивает одновременный контроль в шести независимых каналах в точках с номинальным значением максимального уровня 0 или +15 дБН.

                        Для непрерывного контроля используется также аппаратура КДК, для периодического контроля – аппаратура АДК.

                        Аппаратура КДК состоит из комплекта передатчиков КДК-1 и комплекта приемников КДК-2. Передатчики КДК-1 осуществляют непрерывную передачу испытательных пилот - сигналов в каналы. В приемниках КДК-2 при отклонении параметров контролируемого тракта от нормируемых значений включается звуковая и световая сигнализация с расшифрованной изменившегося параметра. Одновременно с приемника КДК-2 в канал поступает сигнал неисправности, блокирующий включение сигнализации об отношении контролируемого параметра во всех последующих пунктах контроля, где установлены другие приемники КДК-2, это позволяет определить место неисправности.

                        Система контроля с помощью аппаратуры АДК приведена на рис.9.3.

Рис. 9.3. Система контроля с помощью аппаратуры АДК

                        На вход АДК, установленного в ОТК Гостелерадио поступают сигналы меток точного времени (МТВ). С выхода АДК, измерительные сигналы подаются в центральную аппаратурную ЦА радиодома, где они вводятся в вещательные программы и вместе с ними через КРА СУР-1 поступают в МКЗВ. Устройства АДК-2 можно подключать в любых точках тракта, куда приходят звуковые сигналы. Одно устройство АДК-2 позволяет производить в месте его установки последовательный автоматический обегающий контроль до восьми МКЗВ или других каналов.

                        Аппаратура АДК обеспечивает контроль, сигнализируя о следующих изменениях параметров трактов:

- коэффициент передачи на частоте 1000 Гц при его отклонении от нормы    на    + 2,7 дБ;

- коэффициент гармоник на частоте 1000 Гц при его возрастании до величины свыше 3%;

- АЧХ тракта относительно частоты 1000 Гц при следующих отклонениях от нормированных значений:

+ 2,7 и –2,7 дБ на частотах 350 и 3300 Гц;

+ 2,7 и –3,5 дБ на частотах 140 и 6200 Гц;

+ 2,7 и –4,7 дБ на частотах 75 и 9500 Гц.

Литература

                   1.    Радиовещание и электроакустика

           Под. ред. Ю. Ковалгина. Изд. «Радио и связь» М., 1999

               2.   Радиовещание и электроакустика

                   Под. ред. проф. М.Гитлица . Изд. «Радио и связь» М., 1989

3. И.Е. Горон Радиовещание М., «Связь»,1979

4. Акустика: Справочник \ А.П. Ефимов, А.В.Никонов, М.А.Сапожков, В.И. Шоров; Под ред. М.А. Сапожкова – М. Радио и связь, 1989

5. ГОСТ 11515-91. Каналы и тракты звукового вещания. Основные параметры качества. Методы измерений. – М.: Издательство стандартов, 1991

6. Алдошина И.А., Войшвилло А.Г. Высококачественные акустические системы и излучатели. – М.: Радио и связь,1985.

7. Ковалгин Ю.А. Стереофония.- М.: Радио и связь .1989.

8. Багларов И.А., Ефимов А.П., Никонов А.В. Стереофоническое вещание. – М: Радио и связь, 1993.

9. Маньковский В.С. Акустика студий и залов для звуковоспроизведения. – М.: Искусство, 1966

10. Стереофоническое радиовещание / М.А.Балан,

      С.А. Бедойа, А.В. Выходец и др.; Под ред. А.В. Выходца и  

      Б. В. Одинцова.- К: Техника,1995.                            

                                              Конспект лекций         

                                                    рассмотрен и рекомендован

                                            к печати на заседании

                                            кафедры от «7ноября»

                             Протокол № 10         

                                   Составитель к.т.н,

                                    доцент М. Зупаров

                                                         Отв. редактор зав. каф. Т и РВ

                                                     к.т.н, доцент Ш. Таджибаев

                                                       Корректор Л.Х. Хамдам-Зода