9.5. Линии проводного вещания

В городах и сельской местности в основном применяются воздушные линии. В сельской местности, особенно в безлесных районах, исполь­зуются подземные кабельные линии. В некоторых случаях в городах строят воздушные кабельные линии, подвешенные на тросе. Для соеди­нения воздушных линий, с оборудованием ОУС, УС и ТП, на переходах через железнодорожные пути, широкие улицы, реки, пруды применяют­ся кабельные вставки. Провода воздушных линий в небольших городах и сельских населенных пунктах подвешиваются на опорах осветитель­ной электросети и линий связи или на собственных опорах. В крупных городах провода МФ и РФ подвешиваются к стойкам, установленным на крышах зданий, а роль АЛ играет домовая проводка, скрытно рас­полагаемая в виде стояков по лестничным клеткам. К домовой про­водке присоединяют абонентскую квартирную проводку. Домовую сеть подключают к РФ через понижающие абонентские трансформаторы AT, укрепляемые обычно на стойках.

Материал и диаметр проводов выбирают, исходя из допустимого за­тухания и механической прочности. Применение находят стальная про­волока (иногда оцинкованная) диаметром 3, 4 и 5 мм, Биметаллическая сталемедная и сталеалюминевая проволока тех же диаметров, много­проволочные сталеалюминевые провода (внутри повив стальных, а сна­ружи алюминиевых проводов) сечением по алюминию 10 или 16 мм².

По согласованию с дирекциями электросетей допускается совместно подвешивать на общих опорах провода линий электропередач с напря­жением не более 380 В (ЛЭП-0,4) и изолированные провода линий ПВ с номинальным напряжением не более 360 В, причем расстояние от ниж­него провода ЛЭП до верхнего провода линии ПВ должно быть не менее 1,5 м. На линиях СТС разрешают подвешивать провода фидерных ли­ний с напряжением не более 360 В, если линии СТС не имеют перехода на линии междугородной телефонной связи (МТС).

Для линий ПВ применяют однопарные кабели с пластмассовой изо­ляцией, медными или стальными жилами диаметром 0,8; 0,9; 1,2 мм (медь), 1,2; 1,8 мм (сталь). Для вводов в квартиры используются од­нопарные телефонные кабели с медными жилами диаметром 0,5 мм и стальными оцинкованными жилами диаметром 0,6 мм. Для организа­ции внутри домов трехканальных НЧ сетей используются трехпарные кабели с жилами диаметром 0,5 мм (медь) и 0,6 мм (сталь).

С целью стандартизации оборудования ПВ приняты следующие но­миналы напряжений сигналов 3В: на АЛ и домовой проводке – 30 В (в большей части районов Москвы 15 В), на воздушных и кабельных РФ –120 и 240 В, на сетях с длинными РФ – 120, 240, 360, 180, 680 и 960 В, на МФ – 480, 680, 960 В. Для высокочастотных кана­лов ТПВ используют напряжения: в начале МФ – 120 В, в начале РФ – 30 В, в АЛ – 0.253 В.

Частотные и нелинейные искажения и помехи в линиях проводного вещания. Линии ПВ в общем случае являются цепями с распределенными па­раметрами. Их свойства в значительной мере зависят от соотношения длины линии и длины волны. Волновые процессы приводят к замет­ным частотным искажениям. Меньшие, хотя тоже ощущаемые частот­ные искажения возникают даже в случае, когда длина линии значитель­но меньше длины волны. В этом случае искажения определяются не волновыми процессами, а зависимостью первичных параметров линии и сопротивления нагрузки от частоты.

Для коротких МФ и РФ, особенно мало загруженных, коэффициент передачи увеличивается в области частот 410 кГц. Это объясняется последовательным резонансом цепи, образованной индуктивностью про­водов и распределенной емкостью между проводами. Если частотные искажения такого рода превышают допустимые, их уменьшают коррек­тирующим шунтом, находящимся в конце линии. На воздушных линиях рекомендуется включать шунт, состоящий из последовательно соединен­ных конденсатора емкостью 0,10,2 мкФ и резистора с сопротивлением 3001000 Ом. Параметры элементов уточняются при проведении из­мерений. На воздушных РФ, выполненных проводами из биметалла при длине более 4 км или стали при длине более 2 км, шунт состоит из последовательно включенных конденсатора емкостью 0,10,2 мкФ и резистора сопротивлением 10001500 Ом. Параметры шунта для ли­ний, выполненных кабелем МРМПЭ, при длине более 1 км составляют 0,070,1 мкФ и 250300 Ом.

В воздушных РФ длиной более 6 км возникает спад коэффициен­та передачи на верхних звуковых частотах. Чтобы уменьшить влияние распределенной емкости, на расстоянии 6 км от начала РФ включают понижающий трансформатор с п = 0,5. Пересчитанная в первичную обмотку емкость согласно правилу пересчета Z' = Z/n² оказывается в 4 раза меньше и слабее шунтирует цепь. Номинальные напряжения первого и второго участков РФ будут соответственно 240 и 120 В, что следует учитывать при выборе AT для этих участков.

Радикальным средством уменьшения спада АЧХ на верхних часто­тах в кабельных линиях является их пупинизация.

Затухание и частотные искажения в линиях ПВ возрастают при на­личии неоднородностей – кабельных вставок и отводов. Эти неодно­родности особенно сказываются на передаче ВЧ сигналов. Для согласо­вания цепей с разными волновыми сопротивлениями применяются це­почки с параллельной индуктивностью, компенсирующей емкость ка­бельной вставки, и высокочастотные автотрансформаторы, включаемые на обоих концах кабельной вставки.

Фазовые искажения в линиях, по которым передаются токи зву­ковых частот, невелики и не сказываются на восприятии монофони­ческих сигналов. Особым образом частотные и фазовые искажения проявляются при передаче AM сигналов. В частотных полосах высокочастотных кана­лов ТПВ в результате изменений модуля и фазы коэффициента пере­дачи нарушается симметрия частотных составляющих нижней и верх­ней боковых полос. При детектировании такого сигнала амплитудным детектором возникают нелинейные искажения, которые увеличивают­ся с расширением спектра сигнала и увеличением коэффициента модуляции. Эти искажения особенно велики в линиях с проводами из ферромагнитного материала, несколько меньше в биметаллических про­водах и практически отсутствуют в кабельных линиях с медными или алюминиевыми жилами.

Рис. 9.15. Распределение узлов и пучностей вдоль линии для частот 72, 78, 84 кГц (а) и изменение коэффициента гармоник вдоль линии (б)

Нелинейные искажения огибающей AM сигналов в значительной степени обусловлены стоячими волнами. Узлы напряжения боковых ча­стот смещены относительно узлов напряжения несущей частоты (рис. 9.15, а). В результате соотношения напряжений несущей и боковых ча­стот оказываются нарушенными. Особенно большие нелинейные иска­жения возникают тех точках линии, в которых находятся узлы напряжения «несущей частоты (рис. 9.15,б). Они расположены через γ/2. Из­меренные значения коэффициента гармоник на выходе детектора прием­ника ТПВ, включенного в эти точки, превышают 9 %. Для уменьшения нелинейных искажений, необходимо приблизить электрический режим линии ПВ к режиму бегущей волны. Это достигается путем включения в конце линии шунта, сопротивление которого Rш близко к модулю экви­валентного волнового сопротивления линии Z’в (см. разд. 9.9). Кон­денсатор Сш емкостью 0,02 мкФ необходим для того, чтобы резистор не потреблял значительной мощности звуковых частот. Пусть, например, в конце РФ напряжение звуковой частоты составит 200 В, а сопротивле­ние Rш = 600 Ом. Тогда Р = 200 /600 ≈ 70 Вт.

Различии коэффициентов передачи и фазовые сдвиги между высо­кочастотными каналами ТПВ ухудшают локализацию КИЗ в системах СПВ. Различия коэффициентов передачи легко скомпенсировать уста­новочными регуляторами уровня РУ приёмников ТПВ, уменьшить же фазовые сдвиги между сигналами передаваемыми по разным каналам, простыми способами невозможно. Это еще один довод в пользу систем СПВ, занимающих один частотный канал.

Линии ПВ практически не подвержены действию внешних помех. Однако нелинейность стальных проводов (в некоторой степени и би­металлических) приводит к появлению мультипликативной помехи от канала звуковых частот. Природа этой помехи такова. В ферромагнит­ных материалах магнитная индукция В = μ Н нелинейно зависит от Н, следовательно, и от величины тока. Положим для упрощения, что на­магничивание идет по начальной кривой (рис. 9.16,а). Относительная магнитная проницаемость μ при увеличении Н сперва нарастает, затем на некотором участке остается постоянной и по мере приближения к насыщению снова убывает, причем μ не зависит от знака Н и потому совершает два периода изменения за период изменения Н.

Рис. 9.16. К объяснению механизма возникновения переходной помехи в системе ТПВ: а – зависимость относительной магнитной проницаемо­сти от напряженности поля; б – прохождение токов звуковых и высоких частот по нелинейной части

Ток, текущий по проводам линии, является суммой токов во всех трех каналах I1, I2, I3 (рис. 9.16,б), но так как I1 >> I2 + I3. то мож­но считать, что изменения μ определяются изменениями I1. Первич­ные километрические параметры R и L сложным образом зависят от μ. Поэтому сопротивление проводов Z= R + iwL является функцией второй гармоники I1. Итак, токи I2 и I3 испытывают параметрическую модуляцию. В результате возникает переходная помеха. На линии со стальными проводами уровень переходной помехи достигает –30 дБ, а с биметаллическими проводами – 40.. .50 дБ. На линиях с медными или алюминиевыми проводами переходная помеха не возникает. Сред­ством борьбы с переходной помехой является снижение уровня несущей ВЧ каналов при малых уровнях и в паузах сигналов, передаваемых по этим каналам, поскольку напряжение переходной помехи пропорцио­нально напряжению несущей.

Линии ТПВ сами могут явиться источником помех радиоприему. Частоты 78 и 120 кГц лежат вне радиовещательных диапазонов, но вто­рая и третья гармоники этих частот – 156, 234, 240 кГц лежат в пределах диапазона КМВ. Чтобы исключить эти помехи, прибегают к подавлению гармоник на выходе передатчиков ТПВ и симметрированию воздушных линий. При симметрии линий излучение невелико (400 мкВ/м вблизи МФ, 100 мкВ/м вблизи РФ). Но при резкой асимметрии, вызванной заземлением одного из проводов, напряженность поля, как показали измерения, возрастает в 10 раз.

Излучение кабельных линий, используемых в диапазоне КМВ 150... 340 кГц, практически исключено, но возможно воздействие на домовые сети систем МПВ-Т излучения мощных РВ станций. Оно проявляется в виде интерференционных свистов между несущими этих станций и несущими системы МПВ-Т. Чтобы устранить данную по­меху, в Москве пришлось несколько сместить несущую одного из ка­налов системы МПВ-Т.