Передатчик широковещательной передачи представляет собой электронное устройство , которое излучает радиоволны , модулированные с содержанием информации , предназначенными для приема широкой публики. Примерами являются передатчик радиовещания, который передает звук (звук) на вещательные радиоприемники (радио), принадлежащие населению, или телевизионный передатчик , который передает движущиеся изображения ( видео ) на телевизионные приемники (телевизоры). Этот термин часто включает антенну, излучающую радиоволны, а также здания и сооружения, связанные с передатчиком. Радиовещательная станция ( радиостанцииили телевизионная станция ) состоит из передатчика вещания и производственной студии, которая создает передачи . Радиовещательные передатчики должны иметь лицензию правительства и ограничиваться определенными частотами и уровнями мощности. Каждому передатчику присваивается уникальный идентификатор, состоящий из строки букв и цифр, называемый позывным , который должен использоваться во всех трансляциях.
Возбудитель
В радиовещании и телекоммуникациях часть, содержащая генератор, модулятор и иногда аудиопроцессор , называется «возбудителем». Большинство передатчиков используют принцип гетеродина , поэтому они также имеют блоки преобразования частоты . Как ни странно, мощный усилитель, на который затем подается возбудитель, инженеры вещания часто называют «передатчиком» . Окончательный выходной сигнал выражается как выходная мощность передатчика (TPO), хотя это не то, что оценивается большинством станций.
Эффективная излучаемая мощность (ERP) используется при расчете зоны покрытия станции даже для большинства не вещательных станций. Это TPO, за вычетом любого затухания или излучаемых потерь в линии, ведущей к антенне, умноженное на усиление ( увеличение ), которое антенна обеспечивает по направлению к горизонту. Это усиление антенны важно, потому что достижение желаемого уровня сигнала без него привело бы к огромным счетам за электроэнергию для передатчика и чрезмерно дорогому передатчику. Для большинства крупных станций в диапазонах VHF и UHF мощность передатчика составляет не более 20% от ERP.
Для VLF, LF, MF и HF ERP обычно не определяется отдельно. В большинстве случаев мощность передачи, указанная в списках передатчиков, является значением выходной мощности передатчика. Это верно только для всенаправленных антенн с длиной четверти длины волны или короче. Для других типов антенн существуют коэффициенты усиления, которые могут достигать значений до 50 для коротковолновых направленных лучей в направлении максимальной интенсивности луча.
Поскольку одни авторы учитывают коэффициенты усиления антенн передатчиков для частот ниже 30 МГц, а другие нет, часто возникают расхождения в значениях передаваемых мощностей.
Источник питания
Датчики иногда получают питание от сети с более высоким уровнем напряжения, чем это необходимо, чтобы повысить надежность электроснабжения. Например, передатчики Allouis , Konstantynow и Roumoules питаются от высоковольтной сети (110 кВ в Алуисе и Константинове, 150 кВ в Roumoules), даже если подача питания осуществляется от среднего напряжения электросети (около 20 кВ). ) сможет обеспечить достаточную мощность. [1] [2]
Частотный контроль
Охлаждение заключительных ступеней
Передатчики малой мощности не требуют специального охлаждающего оборудования. Современные передатчики могут быть невероятно эффективными, с эффективностью, превышающей 98 процентов. Однако радиовещательный передатчик с мощностью в мегаватт, передающей 98% мощности в антенну, также можно рассматривать как 20-киловаттный электрический нагреватель.
Для передатчиков средней мощности до нескольких десятков киловатт, в том числе 50 кВт AM и 20 кВт FM, обычно используется принудительное воздушное охлаждение. При уровнях мощности выше этих некоторые передатчики имеют выходной каскад, охлаждаемый принудительной системой жидкостного охлаждения, аналогичной автомобильной системе охлаждения. Так как хладагент непосредственно соприкасается с высоковольтными анодами из трубок , только дистиллированную, деионизированная вода или специальная диэлектрическая охлаждающая жидкость может быть использована в контуре охлаждения. Этот хладагент высокой чистоты, в свою очередь, охлаждается теплообменником, где во втором охлаждающем контуре может использоваться вода обычного качества, поскольку она не контактирует с частями, находящимися под напряжением. В трубках очень большой мощности с небольшими физическими размерами может использоваться испарительное охлаждение водой, контактирующей с анодом. Производство пара обеспечивает высокий тепловой поток в небольшом пространстве.
Защитное оборудование
Высокое напряжение, используемое в передатчиках большой мощности (до 40 кВ), требует обширного оборудования защиты. Также передатчики подвержены повреждению от молнии . Передатчики могут быть повреждены при работе без антенны, поэтому схемы защиты должны обнаруживать потерю антенны и немедленно выключать передатчик. К ламповым передатчикам необходимо подавать питание в правильной последовательности, при этом напряжение накала накаливания должно предшествовать анодному напряжению, в противном случае лампы могут быть повреждены. Выходной каскад необходимо контролировать на предмет наличия стоячих волн , которые указывают на то, что генерируемая мощность не излучается, а вместо этого отражается обратно в передатчик.
Между передатчиком и антенной требуется молниезащита. Он состоит из искровых разрядников и газонаполненных разрядников для ограничения напряжения, которое появляется на клеммах передатчика. Контрольный прибор, который измеряет коэффициент стоячей волны по напряжению, отключает передатчик на короткое время, если после удара молнии обнаруживается более высокое напряжение стоячей волны, поскольку отражения, вероятно, вызваны повреждением молнии. Если это не удастся после нескольких попыток, антенна может быть повреждена, и передатчик должен оставаться выключенным. На некоторых передающих предприятиях УФ- детекторы устанавливаются в критических местах, чтобы выключить передатчик при обнаружении дуги . Рабочие напряжения, коэффициент модуляции, частота и другие параметры передатчика контролируются в целях защиты и диагностики и могут отображаться локально и / или в удаленной диспетчерской.
Строительство
На коммерческой площадке передатчика обычно есть здание управления, в котором размещаются компоненты передатчика и устройства управления. Обычно это чисто функциональное здание, которое может содержать аппаратуру как для радио-, так и для телевизионных передатчиков. Для уменьшения потерь в линии передачи здание передатчика обычно непосредственно примыкает к антенне для станций УКВ и УВЧ , но для более низких частот может быть желательно иметь расстояние в несколько десятков или несколько сотен метров между зданием и антенной. Некоторые передающие башни имеют корпуса, встроенные в башню, для размещения передатчиков радиорелейной линии или других передатчиков с относительно малой мощностью. Несколько зданий передатчиков могут включать ограниченные средства радиовещания, чтобы позволить станции использовать здание в качестве резервной студии в случае выхода из строя основного объекта.
Правовые и нормативные аспекты
Поскольку радиоволны пересекают границы, радиопередачи контролируются международными соглашениями. В европейских странах, таких как Германия , часто национальное почтовое отделение является регулирующим органом. В Соединенных Штатах вещательные и промышленные передатчики регулируются Федеральной комиссией по связи (FCC). В Канаде технические аспекты вещания и радиопередатчиков контролируются Министерством промышленности Канады , но контент вещания регулируется отдельно Канадской комиссией по радио, телевидению и электросвязи (CRTC). В Австралии передатчики, спектр и контент контролируются Австралийским управлением связи и СМИ (ACMA). Международный союз электросвязи (МСЭ) помогает управлять радиочастотным спектром на международном уровне .
Планирование
Как и в любом дорогостоящем проекте, планирование места установки передатчика большой мощности требует большой осторожности. Это начинается с места. Минимальное расстояние, которое зависит от частоты передатчика, мощности передатчика и конструкции передающих антенн, необходимо для защиты людей от радиочастотной энергии. Антенные вышки часто бывают очень высокими, поэтому необходимо оценивать траектории полета. Для передатчиков большой мощности должно быть достаточно электроэнергии. Передатчики для длинных и средних волн требуют хорошего заземления и почвы с высокой электропроводностью. Идеально подходят места на море или в долинах рек, но следует учитывать опасность наводнения. Передатчики для УВЧ лучше всего подходят для высоких гор, чтобы увеличить дальность действия (см. Распространение радиоволн ). Необходимо учитывать диаграмму направленности антенны, поскольку изменение диаграммы направленности длинноволновой или средневолновой антенны является дорогостоящим.
Передающие антенны для длинных и средних волн обычно реализуются в виде мачтового излучателя . Аналогичные антенны с меньшими размерами используются также для коротковолновых передатчиков, если они используются на предприятии с круглым распылителем. Для размещения излучения на отдельно стоящих стальных опорах используются скрепленные планарные решетки. Радиомачты для передатчиков УВЧ и ТВ в принципе могут быть реализованы как заземленные конструкции. Башни могут быть стальными решетчатыми мачтами или железобетонными мачтами с антеннами, установленными наверху. Некоторые передающие башни для УВЧ имеют высотные операционные и / или объекты, такие как рестораны и смотровые площадки, до которых можно подняться на лифте. Такие башни принято называть телебашнями. Для микроволн часто используются параболические антенны. Они могут быть настроены для приложений радиорелейных линий на передающих вышках для FM на специальные платформы. Например, большие параболические антенны диаметром от 3 до 100 метров необходимы для передачи сигналов на телевизионные спутники и космические аппараты. Эти установки, которые при необходимости могут использоваться также как радиотелескопы, устанавливаются на отдельно стоящих конструкциях, при этом существует также множество специальных конструкций, таких как радиотелескоп в Аресибо.
Не менее важно, чем планирование конструкции и размещения передатчика, как его выход соответствует существующим передачам. Два передатчика не могут вести вещание на одной и той же частоте в одной и той же области, так как это вызовет помехи в совмещенном канале. Хороший пример того, как планировщики каналов согласовали выходы различных передатчиков, см. В разделе Распределение каналов УВЧ ТВ в Кристал Пэлас . Эта ссылка также представляет собой хороший пример сгруппированного передатчика, в данном случае группы A. То есть вся его продукция находится в нижней трети диапазона британского телевизионного вещания UHF. Две другие группы (B и C / D) используют среднюю и верхнюю треть полосы, см. График . Реплицируя эту группировку по всей стране (используя разные группы для соседних передатчиков), можно минимизировать помехи в совмещенном канале, и, кроме того, антенны в предельных зонах приема могут использовать более эффективные сгруппированные приемные антенны. К сожалению, в Великобритании эта тщательно спланированная система была скомпрометирована с появлением цифрового вещания, которое (по крайней мере, во время периода перехода) требует еще большего пространства каналов, и, следовательно, дополнительные каналы цифрового вещания не всегда могут быть размещены в пределах передатчика. существующая группа. Таким образом, многие передатчики в Великобритании стали «широкополосными», что привело к необходимости замены приемных антенн (см. Внешние ссылки). После того, как цифровой коммутатор Over (DSO) происходит план является то , что большинство передатчиков вернутся к своим первоначальным группам, источник Ofcom июля 2007 года .
Дальнейшее усложнение возникает, когда соседние передатчики должны передавать на одной и той же частоте, и в этих обстоятельствах диаграммы направленности радиовещания ослабляются в соответствующем направлении (ах). Хороший пример этого - в Соединенном Королевстве, где передающая станция Waltham осуществляет вещание с высокой мощностью на тех же частотах, что и передачи большой мощности передающей станции Sandy Heath , причем две станции находятся всего в 50 милях друг от друга. Таким образом, антенная решетка Waltham [1] не транслирует эти два канала в направлении Sandy Heath и наоборот.
Когда конкретная услуга должна иметь широкий охват, это обычно достигается за счет использования нескольких передатчиков в разных местах. Обычно эти передатчики работают на разных частотах, чтобы избежать помех там, где покрытие перекрывается. Примеры включают национальные сети вещания и сотовые сети . В последнем случае переключение частоты автоматически выполняется приемником по мере необходимости, в первом более распространена ручная перенастройка (хотя система радиоданных является примером автоматического переключения частот в широковещательных сетях). Другой системой для расширения зоны покрытия с использованием нескольких передатчиков является квазисинхронная передача , но в настоящее время она используется редко.
Главный и релейный (ретрансляционный) передатчики
Передающие станции обычно классифицируются как главные станции или ретрансляторы (также известные как ретрансляторы , трансляторы или иногда «транспозиторы»).
Основные станции определяются как станции, которые генерируют собственный модулированный выходной сигнал из входного сигнала основной полосы частот (немодулированного). Обычно главные станции работают на большой мощности и покрывают большие площади.
Релейные станции (трансляторы) принимают уже модулированный входной сигнал, обычно путем прямого приема родительской станции из эфира, и просто ретранслируют его на другой частоте. Обычно ретрансляционные станции работают на средней или малой мощности и используются для заполнения очагов плохого приема в пределах или на окраине зоны обслуживания материнской главной станции.
Обратите внимание, что основная станция также может принимать свой входной сигнал непосредственно из эфира от другой станции, однако этот сигнал сначала будет полностью демодулирован в основной полосе частот, обработан, а затем повторно модулирован для передачи.
Передатчики в культуре
Некоторые города в Европе, как Mühlacker , Исманинг , Лангенберг , Kalundborg , Hörby и Аллуй стали известными как сайты мощных передатчиков. Например, передатчик Голиафа был передатчиком УНЧ кригсмарине нацистской Германии во время Второй мировой войны, расположенным недалеко от Кальбе-ан-дер-Мильде в Саксонии-Анхальт , Германия. Некоторые передающие башни, такие как Берлинская радиовышка или Штутгартская телебашня , стали достопримечательностями городов. Многие передающие станции имеют очень высокие радиовышки, являющиеся шедеврами инженерной мысли.
Наличие самого высокого здания в мире, страны, штата / провинции / префектуры, города и т. Д. Часто считалось чем-то, чем можно похвастаться. Часто строители высотных зданий использовали антенны передатчиков, чтобы претендовать на звание самого высокого здания. Историческим примером была вражда "самого высокого здания" между Крайслер-билдинг и Эмпайр-стейт-билдинг в Нью-Йорке, штат Нью-Йорк .
На некоторых башнях есть смотровая площадка, доступная для туристов. Примером может служить Останкинская башня в Москве, строительство которой было завершено в 1967 году к 50-летию Октябрьской революции, чтобы продемонстрировать технические возможности Советского Союза . Поскольку очень высокие радиомачты любого типа конструкции являются заметными ориентирами, требующими тщательного планирования и строительства, а мощные передатчики, особенно в длинноволновом и средневолновом диапазонах, могут приниматься на большие расстояния, такие сооружения часто упоминались в пропаганде. Другими примерами были Deutschlandsender Herzberg / Elster и Варшавская радиомачта .
Башня KVLY-TV, расположенная недалеко от Бланшара, Северная Дакота, была самым высоким искусственным сооружением в мире, когда была завершена в 1963 году. В 1974 году ее превзошла Варшавская радиомачта , но вернула себе титул, когда последняя рухнула в 1991 году. у небоскреба Бурдж-Халифа в начале 2009 года, но мачта КВЛИ-ТВ по-прежнему остается самым высоким передатчиком.
Записи
- Самая высокая радио / телевизионная мачта:
- 1974–1991: Константынов для длинноволнового передатчика мощностью 2000 кВт, 646,38 м (2120 футов 8 дюймов)
- 1963–1974 и с 1991: Башня КВЛИ, 2063 фута (628,8 м)
- Наивысшая мощность:
- Передатчик Longwave, Талдомский , 2500 кВт
- Средневолновый, передатчик Большаково , 2500 кВт
- Самые высокие точки передачи ( Европа ):
- FM Pic du Aigu в Шамони
- MW Pic Blanc в Андорре
- Самые высокие точки передачи ( Северная Америка ):
- KMXD FM в горах Тушар
Смотрите также
- Список известных сайтов передачи
- Конструкция радиопередатчика
- Передающая станция
- ТВ-передатчик
- Транспозитор
Рекомендации
- ^ Длинные волны, MCR, радио станции Roumoules
- ^ Аллуи - Франция Inter
Внешние ссылки
- Международный союз электросвязи
- Страница Джима Хокинса о радио- и радиовещательных технологиях
- Технический сайт передатчиков WCOV-TV
- Основные телевизионные передатчики Великобритании, включая изменение групповой информации, см. Раздел «Планирование передатчиков».
- Подробная информация о передатчиках цифрового телевидения Великобритании
- Фотогалерея зоны анорака Ричарда Мура на сайтах британского телевидения и радио
- Карта австралийских ТВ-передатчиков