Общая схема радиопередачи.

Передача аудио- и телеинформации на большие расстояния осуществляется с помощью высокочастотных электромагнитных колебаний – радиоволн. По своей природе радиоволны относятся к колебаниям, расположенным в частотном диапазоне от 30 кГц до 6·10¹² Гц с длиной волны от 500 мкм до 10000 м. Частота колебаний радиоволн связана с длиной волны формулой:

,

где: с – скорость света; f – частота колебаний; λ – длина волны.

Радиоволны могут иметь естественное и искусственное происхождение.

К радиоволнам естественного, внеземного происхождения относятся мощные излучения Солнца, планет, отдельных звезд и галактик. В атмосфере Земли источниками радиоволн могут быть извержения вулканов, разряды молний и возбужденная ионосферная плазма (полярные сияния, магнитные бури).

К радиоволнам искусственного происхождения относятся электромагнитные колебания, возникающие в линиях электропередач, излучения от мощных промышленных переключателей и трансформаторов, от электросварочных аппаратов, от транспортных средств и от короткого замыкания в бытовых электрических приборах. Все эти излучения природного и искусственного происхождения носят случайный характер, практически не предсказуемы, поэтому являются серьезными источниками помех в радиовещании.

Для передачи звуковой информации используются "чистые", искусственные радиоволны, источником которых являются мощные генераторы высокочастотных колебаний, установленные на радиостанциях.

Характер распространения радиоволн зависит от частоты колебаний и, соответственно, от длины волны. С учетом особенностей распространения, генерации и излучения весь диапазон радиоволн принято делить на длинные, средние, короткие и ультракороткие радиоволны:

· ДВ (LW – Long Wave) – от 735 до 2000 м (408-150 кГц);

· СВ (MW – Middle Wave) – от 187 до 571 м (1600-525 кГц);

· КВ (SW – Short Wave) – от 25 до 75 м (12-4 мГц);

· УКВ (FM – F requency M odulation) – от 2,78 до 4,11 м (65,8-108 мГц).

Благодаря свойству переносить энергию со скоростью света, радиоволны нашли применение для передачи звуковой и видеоинформации на большие расстояния. Для этого их определенным образом видоизменяют, "накладывая" на них электрические колебания, полученные, например, с микрофона или магнитофона. Этот процесс в радиотехнике называется модуляцией.

Модулированные радиоволны, оставаясь высокочастотными, свободно излучаются антенной в эфир, унося с собой необходимую информацию. С помощью радиоприемных устройств эта информация улавливается, усиливается и воспроизводится.

В практике радиовещания нашли применение амплитудная (АМ), частотная (ЧМ) и полярная (ПМ).

При амплитудной модуляции происходит векторное сложение мгновенных значений амплитуд ВЧ колебаний и НЧ сигналов. На рис 5.1.1. показано, что огибающая модулированных ВЧ колебаний получается аналогичной НЧ сигналу. Радиоволны как бы несут "на своих плечах" низкочастотный сигнал, поэтому основная частота радиостанции называется несущей. АМ используется при передаче на длинных, средних и коротких волнах. Недостатком радиопередач с амплитудной модуляцией является подверженность их влиянию атмосферных помех, которые также имеют амплитудный характер. Качество вещания на этих диапазонах невысокое, так как максимальная частота модуляции не превышает 6500 Гц, а реальная полоса воспроизводимых частот ещё ниже

Рис. 3.1. Графическое изображение модуляции:

I – амплитудная, II – частотная; III - полярная

Частотная модуляция отличается тем, что амплитуда ВЧ колебаний остается неизменной, но изменяется их частота в соответствии с изменением амплитуды низкочастотных сигналов (рис. 5.1.2). Частотно–модулированные колебания в меньшей степени подвержены влиянию внешних помех, так как они в основном носят не частотный, а амплитудный характер. Частотная модуляция используется при передаче на УКВ (FM). На этом диапазоне удается передавать частотный звуковой диапазон от 30 Гц до 15 кГц как в монофоническом, так и стереофоническом звучании.

Полярная модуляция используется для стереофонического вещания на УКВ и отличается от частотной тем, что положительные полупериоды ВЧ колебаний модулируются одним каналом, а отрицательные – другим (рис 5.1.3).

В комплекс оборудования радиостанции входят радиопередатчик, передающая антенна, связывающий их между собой фидер (высокочастотный кабель) и источники электропитания. Радиопередатчик выполняет всю работу по генерированию, модулированию и усилению высокочастотных колебаний. Обычно, на радиостанции имеются несколько радиопередатчиков, работающих в разных диапазонах радиоволн.

Для того чтобы радиостанции не мешали друг другу, для каждой из них отводится по международным правилам строго определенная несущая частота радиоволн. Например, радиостанция Санкт–Петербурга работает на частоте 801 кГц, Киева – 783 кГц, Риги – 1350 кГц. Интервал между несущими частотами соседних каналов на ДВ и СВ выбран равным 9 кГц (все частоты кратны 9). В США и Японии кратность частот равна 10. Каждая радиостанция имеет своё название и позывные.

Следует учитывать, что передаваемый радиостанцией высокочастотный модулированный сигнал передается не на одной частоте, а на полосе частот, которая образуется за счет того, что аналоговый аудиосигнал, который передает несущая частота, представляет собой спектр звуковых частот. Поэтому модулированный сигнал состоит из несущей частоты и верхней и нижней боковых частот. Например, если радиостанция Санкт–Петербурга передает на частоте 801 кГц аудиоинформацию, полоса звуковых частот которой 9 кГц, то полоса радиочастот, занимаемая этой радиостанцией, составит 797,5 – 806,5 кГц.

Тесное соседство каналов разных радиостанций приводит к тому, что спектры их боковых полос иногда перекрываются. Чтобы уменьшить взаимные помехи, близкие частоты присваивают географически удаленным друг от друга радиостанциям.

Спутниковое радиовещание.

Спутниковое радиовещание обеспечивает качество воспроизведения звука, сопоставимое с качеством звучания компакт-дисков. Одной из наиболее известных является система спутникового радиовещания (Digital Satellite Radio – DSR). Она ведет передачи 16 радиостанций (BBC, Granada, ITV и др.) через "висящий" над Европой спутник «Коперник». Спутник усиливает сигналы, передаваемые радиостанциями, и излучает их направленной антенной на европейскую часть материка на частоте 12 ГГц.

Для улавливания сигнала от спутника в центре Европы достаточна спутниковая антенна диаметром всего 60 см, однако, по мере удаления зоны приема от спутника диаметр антенны необходимо увеличивать до 140 см. Система DSR совместима с системой цифрового многоканального кабельного вещания. В этом случае необходимость в спутниковой антенне отпадает. Передачи DSR можно записывать на обычные цифровые магнитофоны и мини-диски, а также на обычные аналоговые кассетные магнитофоны.

Дата добавления: 2015-09-02