О радиоконтроле девиации частоты.
Аннотация. В статье рассматривается состояние существующей нормативной документации по требованиям к девиации частоты излучений передатчиков ОВЧ ЧМ звукового вещания и результатам квазисинхронных измерений девиации радиоизлучений и радиоколебаний, выполненных сотрудниками Пермского филиала ».
Девиация частоты - наибольшее отклонение частоты модулированного радиосигнала от значения его несушей частоты (ГОСТ ). Так как уровень модулирующего сигнала является случайной функцией времени, то и девиация частоты также является случайной величиной. Однако рядом нормативных документов регламентируется номинальное и предельно допустимое значение девиации частоты. Так, например, требования по номинальному значению девиации частоты излучения передатчиков ОВЧ ЧМ вешания установлены ГОСТ Р , ГОСТ Р , ОСТ 45.125-99, ГОСТ, ГОСТ 7845-92, ГОСТ и ПТЭ-95. Соблюдение требований соответствия девиации частоты излучений передатчиков ОВЧ ЧМ номинальному значению (+/- 50 кГц или +/- 75 кГц) важно для обеспечения требуемых защитных соотношений при приеме сигналов передающих средств радиовещательной службы и снижения потенциальной возможности создания помех воздушной радионавигационной службе, работающей в полосе 109-118 МГц. Приведем некоторые примеры по нормированию девиации из существующей нормативной документации.
В таком документе, как ПТЭ 95, предназначенном для технического персонала, обслуживающего средства вещательного телевидения, приведены в табл. 5.2б номинальное значение девиации частоты комплексным стереосигналом (75 кГц) , а также норма (с учетом погрешности) на установку этой девиации (75+/-4 кГц), допустимое отклонение (75+/-6 кГц) и величина девиации, квалифицируемая как брак (75+/- 25 кГц). Там же отмечается, что контроль установки значения девиации проводят в процессе эксплуатации один раз в месяц. При правильной регулировке ограничителя единичные случаи превышения уровня до 140% (на 3 дБ) не вызывают превышения номинального значения девиации. Но все это необходимо лишь для установки вручную номинального значения девиации на нормированном гармоническом сигнале 1000 Гц перед началом излучения в эфир. В штатном же режиме работы передатчика фактического контроля за девиацией обслуживаюшим персоналом передатчика не проводится.
В ПТЭ-2001 ч1. телевидение, в п11.2.3 отмечается: « Внимание. В практике телевизионного вещания имеются случаи, когда при передаче рекламных вставок максимальный уровень превышает номинальный на 1-2 дБ. Это недопустимо, так как при этом перегружаются модуляторы передатчиков и… появляются нелинейные искажения звукового сигнала».
В том же ПТЭ-2001:
п 8.1.9. « Устанавливаются ограничители на выходе ТФП ( в центральной аппаратной и эфирной аппаратной) для защиты от перегрузок».
п. 8.1.10. « Допускаются единичные случаи превышения уровня модулирующего сигнала на 3 дБ».
п. 8.3.2. «При этом квазипиковый уровень должен быть
- на речи 0 дБ,
- при музыке – (3-4) дБ,
и на 5-6 дБ меньше нормированных значений, если сигнал подвергался предварительной обработке».
п.9.2.3. « Браком считается:
- занижение на –6 дБ (50%),
- завышение на 1 дБ (10%) после ограничителя номинального значения максимального уровня передачи более 1 мин – на речи или более 3 мин – на художественных фрагментах.
В ГОСТ 7845 –92 п. 1.4.5. указано, что модуляция несущей звукового сопровождения – частотная сигналом звукового сопровождения с максимальной девиацией 50 кГц с применением предыскажений (подъем высоких частот) сигнала звукового сопровождения с номинальным значением постоянной времени 50 мкс.
Требование п.4.3.1 ГОСТ Р , предусматривающего, что «уровень входного сигнала на дополнительном НЧ входе, обеспечивающем заданную девиацию несущей частоты относительно номинального уровня 0 дБ (0,775 В), должен находиться в пределах +/- 6 дБ», также не выполняется. Автоматического регулирования уровня входного модулирующего сигнала, снижающего вообще-то динамический диапазон входного сигнала, а, следовательно, и качество передачи, в передатчиках нет.
Предусматриваемые ПТЭ-2001 в п. п. 8.1.9, 8.1.10, 8.3.2. меры по установке в передатчики ограничителей (лимиттеров) инерционного типа, защищающих НЧ вход модулятора от перегрузки, меры по применению специальных методов компрессирования входного сигнала, рекомендаций по контролю показаний квазипиковых измерителей уровня на музыкальных фрагментах и при прокрутке рекламных роликов и другие требования и рекомендации полностью игнорируются радиовещательными компаниями по экономическим соображениям.
Радиоконтроль девиации частоты излучения в штатном режиме работы передатчиков осуществляется радиочастотными службами в основном с использованием автоматизированных средств. К таким средствам относятся спектроанализаторы Agilent E4402-E4407, измерительная установка ИУ2 Ирга, региональная система радиоконтроля «Навигатор». Ниже обсуждаются некоторые результаты радиоконтроля параметров излучения, выполненные сотрудниками Пермского филиала » в гг.
Измеренные значения девиации для большинства радиовещательных станций г. Перми и г. Березники существенно превышают предельные, указанные во временной методике радиоконтроля девиации частоты излучения, разработанной ГУТ им. проф. М.А. Бонч - Бруевича, СПб, 2002г. В качестве примера на рис.1 приведены результаты измерения девиации с апреля 2007 г. по сентябрь 2008 г. включительно радиовещательной станции «Радио Максимум» в г. Перми, принадлежащей », филиал «Пермский ОРТПЦ».
За 1,5 года работы лишь 2 раза девиация частоты этой РВС оказалась в пределах нормы. Среднее значение девиации равнялось 110,8 кГц при среднеквадратическом отклонении 27,6 кГц. Аналогичная картина существует и с девиацией несущей частоты канала звукового сопровождения телевизионных станций.
Создание методик контроля ширины занимаемой полосы, девиации и уровня радиосигнала, измеряемые « по полю », представляет значительные трудности. Такие трудности обусловлены влиянием среды распространения сигнала. Было бы рациональным установление степени корреляционной связи результатов измерения параметров радиоколебаний (т. е. по тракту) и параметров радиоизлучений ( т. е. «по полю»). Для этого необходимо понимание полезности этой работы со стороны операторов. Методика проведения таких квазисинхронных измерений параметров радиоизлучений и радиоколебаний для ТВ станций разработана в Пермском филиале ». Однако ее согласование встречает непонимание со стороны некоторых операторов г. Перми. Причем тех операторов, которые допускают наибольшее количество нарушений как по превышению девиации, так и контрольной ширины полосы частот. Причем эти же операторы лидируют и в рейтинге по результатам опроса общественного мнения. Выстраивается цепочка: больше нарушений → выше рейтинг. В тех случаях, когда оператор связи представляет важность установления такой корреляции, то проведение квазисинхронных измерений «по полю» и по тракту дает хорошие результаты. В мае 2007г было проведены подобные измерения параметров излучения передатчика 25 канала . Измерения «по полю» проводились на стационарных постах, оборудованных измерительной установкой ИУ2, а по тракту – девиометром СК3-45 и анализатором спектра HP8593E. На рис.2 приведены результаты измерения девиации «по полю» и по тракту и разности значений девиации, а на рис.3 – зависимость ширины занимаемой полосы частот от девиации.
Из рис.2 видна почти функциональная взаимосвязь девиации «по полю» и девиации по тракту. Коэффициент корреляции равен 0,988. При этом все значения девиации по тракту и полю смещены относительно друг друга в среднем на 12 кГц. Из рис.3 следует, что коэффициент корреляции ШЗПЧ, измеренной «по полю» и по тракту очень высокий и составляет 0,985. Рассчитанная по формуле /1/. величина необходимой ширины полосы частот НШПЧ = Fм (М+1+√М), где Fм – частота гармонического модулирующего сигнала, а М –индекс модуляции, практически совпадает с ШЗПЧ, измеренной «по полю». При этом среднее расхождение этих значений составляет всего лишь 1,3 кГц (СКО равно 0,84 кГц). При расчете же НШПЧ по формуле Карсона НШПЧ = 2 ( Д + Fм ) среднее расхождение составило 12,5 кГц, а СКО = 1,2 кГц. Таким образом, при радиоконтроле ШЗПЧ результаты измерения лучше аппроксимируются формулой Манаева параметров излучений источников (с целью, прежде всего, их идентификации) является центральной задачей оператора станции радиоконтроля и проводится постоянно. Если эти измерения проведены корректно, то можно с высокой достоверностью, установить факт нарушения требований нормативных документов. Однако эта информация не имеет юридической силы и может использоваться только для предупреждения владельца РЭС о замеченных нарушениях или для корректировки плана инспекционных поездок измерительной (испытательной) лаборатории на место размещения передатчика. Несмотря на юридическую несостоятельность, ценность этой информации весьма высока. Среди специалистов по регулированию использования РЧС и надзору постоянно обсуждается вопрос о придании юридического статуса результатам измерений на станциях радиоконтроля. Это позволило бы минимизировать затраты на выездные инспекции с одной стороны, а с другой - освободить владельцев от необходимости прерывать штатную работу передатчика для проведения контрольных измерений.
К числу основных параметров излучений РЭС, контролируемых по полю, кроме девиации, относится: отклонение частоты несущей, ширина занимаемой полосы частот и уровень сигнала на входе приемника. Если в отношении контроля отклонения частоты несущей серьезных разногласий между контролирующими органами и владельцами РЭС нет, то по остальным параметрам излучений существуют. Утвержденные методики контроля этих параметров отсутствуют, а нормы или противоречивы в различных документах или просто отсутствуют.
Для устранения этого надо (в надежде на централизованное решение для всей России):
1. разработать и утвердить нормы на параметры излучений, которые можно будет использовать при контроле радиопередатчиков различных типов в штатном режиме работы,
2. разработать методы и методики проведений измерений «по полю» в штатном режиме работы передатчиков,
3. после экспериментальной проверки и отработки аттестовать методики выполнения измерений на станциях радиоконтроля установленным порядком.
Однако, централизованное решение, например, второй задачи будет очень длительным и мало эффективным поскольку учесть специфику всех регионов России при этом решении очень сложно. Более целесообразно решать эту задачу в регионах при общей руководящей роли центра ( например, НИИРадио). В данном случае речь идет о проведении квазисинхронных измерений параметров радиоизлучений «по полю» и радиоколебаний по тракту по согласованной (но разработанной, например, центром) с крупными операторами методике. Результаты таких квазисинхронных измерений (при наличии утвержденных норм на параметры излучений) могут быть положены в основу согласованных методик радиоконтроля параметров радиоизлучений в штатном режиме работы передатчика.
1. О ширине полосы при приеме частотно-модулированных сигналов, необходимой для отсутствия нелинейных искажений, ж. Радиотехника, № 5, 1948г
Авторы:
