Зоны телевизионного приема

September 13, 2012 by admin Комментировать »

Радиоволны, излученные передающей антенной, могут достигать точки приема двумя путями: либо распространяясь над’ земной поверхностью в при­земном слое атмосферы, либо последовательно отражаясь от земли и ионо­сферы— слоя свободных электронов, окружающих землю на высотах от 80 км (нижняя граница ионосферы) до 400 км (верхняя граница ионосферы). В пер­вом случае радиоволны называются поверхностными, во втором — простран­ственными. Электронная плотность различных слоев ионосферы зависит от вре­мени суток и года, географической широты, фазы 11-летнего периода солнечной активности и т. д. В среднем электронная плотность ионосферы такова, что отражаться от нее могут только волны, частота которых меньше 30 МГц. По­этому с помощью пространственных волн могут распространяться лишь кило­метровые, гектаметровые и декаметровые волны. Радиоволны микроволновых диапазонов, в том числе метровые и дециметровые, на которых ведутся теле­визионные передачи, распространяются только в виде поверхностных волн.

Радиоволны аналогично световым лучам распространяются в однородной среде по строго прямолинейным траекториям. Поэтому из-за сферичности Зем­ли поверхностная волна может достичь приемной антенны лишь в том случае* если между ней и передающей антенной есть геометрическая видимость. Отсю­да следует, что прием телевизионных передач возможен только в пределах геоMeTpH4eqKoft видимости между приемной и передающей антеннами. В действи­тельности дальность приема телевизионных передач несколько превышает даль­ность геометрической видимости, это связано с явлениями дифракции и ре­фракции волн.

Дифракция радиоволн— это физическое явление, состоящее в том, что ра­диоволны способны в определенной мере огибать препятствия, заходя в область тени за ними. Сферическая поверхность Земли также является препятствием, которое радиоволны могут огибать. Чем ниже частота радиосигнала, тем силь­нее проявляется дифракция. Километровые и гектаметровые волны могут за­ходить за Геометрический горизонт на сотни километров, декаметровые волны огибают кривизну Земли в меньшей степени, а на метровых и дециметровых волнах дифракция проявляется слабо, поэтому дальность приема телевизион­ных передач вследствие дифракции радиоволн возрастает незначительно.

Более существенный фактор, влияющий на дальность приема телевизионных передач, — атмосферная рефракция радиоволн. Земная атмосфера является средой неоднородной — плотность атмосферы, ее давление, влажность и темпе­ратура изменяются с высотой. Кроме того, характер изменения указанных фи­зических параметров атмосферы с высотой может меняться в зависимости от интенсивности солнечной радиации, времени суток и т. д. В неоднородной сре* де радиоволны преломляются и распространяются не прямолинейно, а по не­которым криволинейным траекториям, что приводит к заходу радиоволн за геометрический горизонт. Это явление называется рефракцией.

Рефракция свойственна электромагнитным волнам всех диапазонов, в tow числе и световым волнам. Некоторые проявления оптической рефракции (пре­ломление световых лучей в атмосфере) можно наблюдать в повседневной жизни — сплюснутая форма дисков Солнца и Луны у горизонта, мерцание звезд, дрожание далеких предметов в жаркий день, цветная кайма у диска вос­ходящего или заходящего Солнца. Благодаря рефракции световых лучей сол­нечный диск еще полностью виден, тогда как при отсутствии рефракции он был бы целиком скрыт за горизонтом, что увеличивает продолжительность светового дня (в средних широтах на 8… 20 мин). Описаны случаи аномально большой атмосферной рефракции, когда на горизонте на короткое время появ­ляются далекие горы, острова и т. д.

Существует понятие о так называемом среднем или нормальном состоянии атмосферы. Нормальное состояние атмосферы характеризуется определенным сочетанием ее физических параметров: температура воздуха на уровне моря + 15° С, понижение температуры с высотой 0,65° С на каждые 100 м, пониже­ние давления — по барометрической формуле, влажность не зависит от высо­ты. Атмосферная рефракция, соответствующая нормальному состоянию атмо* сферы, называется нормальной атмосферной рефракцией. Она приводит к уве­личению дальности приема телевизионных передач в среднем на 15…20%. Дальность прямой видимости R0 в километрах при нормальной атмосферной рефракции может быть подсчитана по формуле

R0 = 4,15(^h7+/h7),

где hi и h2 — высоты передающей и приемной антенн, м.

Например, при высоте установки передающей антенны hi = 400 м, приемной антенны h2 = 20 м и дальность прямой видимости составляет 100 км.

С учетом явлений дифракции и нормальной атмосферной рефракции терри­торию вокруг передающей антенны телевизионного центра или ретранслятора: можно с точки зрения возможностей приема телевизионных передач разделить на три зоны — зону прямой видимости (до 0,8Ro), зону полутени (от 0,8Ro до 1,2R0), зону тени (более 1,2R0).

Зона прямой видимости (освещенная зона) характеризуется устойчивым уровнем сигнала, достаточным для высококачественного приема цветного изо­бражения. Вместе с тем в пределах этой зоны могут быть отдельные терри­тории с недостаточным уровнем сигнала, что следует учитывать при выборе типа антенны и места ее установки. Например, спад уровня сигнала и значи^ тельное ухудшение качества приема возможно, как показали исследования, проведенные в Москве в период подготовки к Олимпийским играм 1980 г., в от­дельных точках в непосредственной близости к передающей антенне телевизи­онного центра. Это объясняется тем, что главный лепесток диаграммы направ­ленности передающей антенны в вертикальной плоскости является весьма узким (от 2… 3° на дециметровых до 10… 12° на метровых^ волнах) и в радиусе до 2 … 3 км от башни прием телевизионных сигналов ведется благодаря боко­вым лепесткам диаграммы Уменьшение уровня сигнала на 15…20 дБ наблю­дается также’в отдельных точках на расстояниях до 12 … 15 км от телецентра, что связано с интерференцией (сложением или вычитанием) прямого сигнала

от передающей антенны и сигнала, отраженного от Земли. Ухудшение качества приема в освещенной зоне возможно также в районах с пересеченным релье­фом местности, а также в городах с разноэтажной застройкой, где за высоки­ми зданиями образуются зоны тени.

Во всех перечисленных выше случаях качество приема можно, как правило, улучшить применением остронаправленных антенн и выбором места их уста­новки, а в особенно сложных случаях (например, на сильно пересеченной местности) — установкой маломощного телевизионного ретранслятора.

Зона полутени характеризуется относительно слабым и нестабильным сиг­налом, возможны замирания сигнала. Нестабильность сигнала в зоне полутени вызвана следующими причинами. При изменении состояния атмосферы меняет­ся степень рефракции, что эквивалентно приближению или удалению видимого горизонта. В этих условиях приемная антенна в некоторые моменты может ‘Оказываться в зоне тени, а затем выходить из нее в освещенную зону. Соответ­ственно происходит уменьшение или увеличение напряженности поля в точке установки приемной антенны. Для повышения качества приема в зоне полутени нужно поднимать антенну как можно выше, так как при этом уменьшается вероятность того, что при изменении состояния атмосферы антенна выйдет из освещенной зоны.

Зона тени характеризуется очень быстрым уменьшением напряженности поля с расстоянием. Качественный прием телевизионных передач в этой зоне практически невозможен, за исключением отдельных коротких отрезков време­ни, когда при значительных изменениях параметров атмосферы имеет место по­вышенная атмосферная рефракция. Вопросы приема в зоне тени, в том числе «сверхдальнего приема, рассмотрены далее.

Источник: Капчинский JI. М., Конструирование и изготовление телевизионных антенн.— 2-е изд., стереотип.— М.: Радио и связь, 1995.— 00 с.: ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1216).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты