РАДИОВЕЩАТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ ЗЕНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Недооценка ближнего и дальнего радиовещания в диапазонах коротких, средних и длинных волн (КСДВ), особенно при иновещании с амплитудной модуляцией (АМ), резко сокращает возможности внешнего информационного обслуживания труднодоступных районов, в том числе районов, подвергнутых геополитической изоляции. В [1; 2] обращается внимание на два преимущества, благодаря которым АМ до сих пор применяется в мировой практике КСДВ-радиове-щания, несмотря на длительные, но безуспешные попытки цифровизации. Одно из них – это то, что для приема АМ-сигнала требуется очень простой и дешевый радиоприемник. А другое связано с качеством принимаемого сигнала – «…при падении уровня АМ-сигнала вплоть до шумов (что актуально при иновещании на заинтересованную аудиторию) сохраняется не только разборчивость человеческой речи и ее естественность, но даже и узнаваемость музыкальных произведений. Оба эти достоинства пока не удалось превзойти никакой другой системе модуляции в тех же диапазонах частот и при том же частотном планировании» – подчеркивается в [1].

Принципы и технику дальнего радиовещания в диапазоне ВЧ можно разделить по двум технологиям. Первая из них – это дальнее радиове- щание по технологии создания радиоканала на основе ионосферной односкачковой трассы. Современное состояние и предложения по восстановлению этой технологии, как доступного средства глобального распространения информации с помощью модульных конструкций рассмотрены в [3]. Вторая технология использует радиоканал, образующийся при излучении сигнала в направлении, близком к зенитному. Ее называют технологией NVIS (Near Vertical Incidence Sky wave propagation), в состав передающего оборудования входят антенны зенитного излучения (АТЗИ). Этот класс антенн представлен большим количеством различных конструкций, различающихся их ориентацией на целевое использование.

Технология NVIS

NVIS, как технология радиосвязи, широко используется в мобильном варианте у военных структур c использованием антенн в виде гибких несимметричных вибраторных антенн (например, антенна Куликова), а также рамочных конструкций с размерами рамки 0,1λ и менее, которые работают как магнитный диполь. Они имеют хорошую направленность в зенит при вертикальной ориентации, а благодаря малым габаритам и жесткости конструкции, хорошо подходят для транспортных средств с размещением на крыше автомобиля и часто выполняются в складном

варианте. При работе на передачу такие антенны требуют высокоэффективное согласующее устройство.

В народном хозяйстве (ведомственная связь, МЧС, гражданская оборона, оповещение, экспедиции и пр.), а также в радиолюбительской практике, для работы по технологии NVIS, в основном, используются самые разнообразные проволочные горизонтальные и наклонные конструкции на основе полуволнового диполя.

На стационарных передающих центрах местного радиовещания по технологии NVIS, как правило, применяются классические антенны в виде диполя, подвешенного примерно на 1/4 длины волны над землей, или решетки таких диполей, которые увеличивают энергетику радиоканала и позволяют отклонять диаграмму направленности от зенитного направления и смещать зону обслуживания. Немаловажную роль в радиовещательной технологии NVIS играют энергетические показатели, поскольку их режимы работы предполагают, как правило, круглосуточную работу. Поэтому обычно используют наземный экран или заземление для уменьшения влияния почвы, что снижает потери в почве (увеличивает коэффициент усиления), стабилизирует направленные свойства и входное сопротивление.

Признанной и широко используемой для радиовещания в диапазоне ВЧ (высоких частот), особенно в гористой местности, является турникетная конструкция АТЗИ, состоящая из горизонтальных симметричных диполей, которая впервые была предложена Шередько Е.Ю. в [4]. Разработанный ГСПИ РТВ (Государственный специализированный проектный институт радио и телевидения) типовой проект этой антенны впоследствии был реализован на десятках радиоцентров. В южных регионах Союзного государства таким образом была решена проблема информационного обслуживания населения, проживающего в труднодоступных районах.

Недостатками стационарных технических решений АТЗИ являются:

– необходимость выделения и освоения значительной технической территории для размещения антенны, фидерного хозяйства и оборудования;

– проведение строительно-монтажных работ, связанных, в том числе с земляными работами (заземление), с установкой опор и грозозащиты;

– проведение полевых пуско-наладочных работ и настройка оборудования (шлейфы, согласование, качество заземления);

– открытость и подверженность конструкции природным и преднамеренным воздействиям.

Эти недостатки известных стационарных решений, а также статичность и громоздкость конструкции в сочетании с необходимым для нее регулярным эксплуатационным обслуживанием, стали сдерживать ставшие актуальными возможности радиовещания на ВЧ. Повышенный интерес к информационному обслуживанию ближнего зарубежья с использованием ионосферных радиоканалов связан с перспективной возможностью создания систем пассивной радиолокации в диапазоне ВЧ с применением радиовещательных сигналов – АМ, DRM или специальных сигналов [5; 6; 7].

Постановка и решение задачи

Задачей, на решение которой направлено представляемое техническое решение [8], является создание оборудования для ставшего актуальным восстановления и развития местного радиовещания на высоких частотах, которое вполне может выполнять функции передающей позиции комплекса пассивной радиолокации.

Данная задача решается за счет того, что радиовещательный модуль диапазона ВЧ представляет собой контейнерную конструкцию, в которой размещается антенна зенитного излучения в виде гребенчатого рупора, верхняя стенка контейнера перед раскрытием рупора выполнена из радиопрозрачного и изолирующего от климатических воздействий материала. Радиовещательный передатчик подключается к антенне через диаграммообразующую схему (ДОС), формирующую амплитудно-фазовое распределение, если модуль работает в составе антенной решетки, либо напрямую через усилитель мощности. Управление оборудованием осуществляется по радиоканалу через радиомодуль, сигнал программы вещания поступает по радиоканалу или кабельному каналу, электропитание оборудования обеспечивается посредством подключения к внешнему источнику. В состав модуля может быть включен механизм управления положением антенны по азимуту и углу места для смещения диаграммы направленности от вертикального положения и изменения положения зоны обслуживания. В качестве антенны может быть использован гребенчатый рупор с вращающейся поляризацией [9; 10].

Технический результат

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является компактность оборудования радиовещания, возможность монтажа конструкции (модуля) вместе с антенной и настройки оборудования в производственных условиях, допустимость раз- мещения модуля как на поверхности земли, так и в защищенном варианте частично или полностью ниже уровня земли, реализации функции механического управления характеристикой направленности, изменением положения антенны относительно вертикальной оси, а также значительное сокращение сроков ввода в эксплуатацию радиовещательного модуля до времени его установки и подключения к системе питания.

Сущность конструкции модуля поясняется на рисунке 1, на котором: 1 – рабочий объем радиовещательного модуля (контейнера), 2 – гребенчатая рупорная антенна, 3 – радиопрозрачная стенка модуля, 4 – усилитель мощности ВЧ диапазона, 5 – ДОС для работы модуля в составе решетки, 6 – радиовещательный передатчик, 7 – радиомодуль управления и подачи программы, 8 –антенна радиомодуля, 9 – линейный вход, 10 – выходы к элементам решетки, 11 – источник питания, 12 – силовой вход в модуль, 13 – механизм поворота антенны, 14, 15 и 16 – варианты размещения контейнера относительно уровня земли.

Рисунок 1. Конструкция радиовещательного модуля

Работает устройство следующим образом. Радиовещательный модуль 1 полностью собирается, монтируется и настраивается в производственных условиях серийного выпуска таких изделий. Далее он доставляется на выбранную подготовленную площадку, имеющую кабельную подводку электроэнергии и устанавливается относительно земной поверхности в одном из рекомендуемых вариантов 14, 15 или 16. Электроэнергия поступает в модуль на источник питания 11 через силовой вход 12. Управление оборудованием осуществляется по радиоканалу через антенну 8 и радиомодуль 7, через который на вход передатчика 6 может поступать и программа вещания, если отсутствует возможность ее подачи на линейный вход 9 по кабельному каналу. С передатчика 6 модулированный радиовещательный сигнал проходит через схему формирования амплитудно-фазового рас- пределения на выходах 10, если модуль работает в составе антенной решетки, либо напрямую на усилитель мощности 4 и далее в рупорную антенну 2, раскрытие которой расположено перед радиопрозрачным окном 3. Механизм 13 позволяет отклонять антенну от вертикального положения и управлять смещением зоны обслуживания.

Заключение

Необоснованный и практически полный отказ от радиовещания на низких, средних и высоких частотах привел к ликвидации большого количества технических объектов радиовещания и значительному снижению потенциала информационного обслуживания прилегающих к границам России территорий. Сложившаяся ситуация серьезно актуализировала проблемы информационной безопасности, что позволяет сделать вывод о необходимости восстановления радиовещания как доступного средства распространения информации для широких масс населения. Технология NVIS имеет свои преимущества, а радиовещательный модуль в виде передающей позиции ВЧ диапазона, реализующий эту технологию, по своим технологическим показателям, простоте и реализуемости конструкции, климатической защищенности, а также по объемам работ и срокам реализации предоставляет возможность в кратчайшие сроки организовать радиовещание на критических территориях.