Повышение эффективности сети радиовещания в ДВ-диапазоне на территории Казахстана тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН. Институт Ионосферы

рГ5 ОЛ

' ' -1//Г ' пРавах РУКОПИСИ

. .;.:/. ., УДК 621.396

ДРИБИНСКАЯ Лар [.са Вениаминовна к"

ПОВЫШЕНИЕ- ЭФФЕКТИВНОСТИ СЕТИ РАДИОВЕЩАНИЯ В ДВ-ДИАПАЗОНЕ НА ТЕРРИТОРИИ КАЗАХСТАНА

01.04.03 - Радиофизика

,.>: Автореферат

.■•диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Алматы, 1994

Работа выполнена в Институте Ионосферы.HAH Республики Казахста!

Научный руководитель: д.ф.-м.н.. зав.лабораторией РРВ Института Ионосферы HAH Республики Казахстан Козин И. Д.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Троицкий Б.В.

кандидат технических наук Айтмагамбетов А.3.

Ведущее предприятие: Научно-исследовательский институт Радио.

г.Москва.

Защита диссертации состоится " " г.

в /У часов на заседании специализированного совета Д 53.07.01 по защите диссертаций при Институте Ионосферы НАН Республики. Казахстан по адресу: 480068, Алматы, Каменское плато.

' : ' I

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " "199 4 г.

Ученый секретарь специализированного совета, кандидат физико-математических наук

Б.А.Туркеева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Радиовещание явля-гся мощным источником информации, сильнейшим средством пропа-щды и агитации, воспитания и образования населения. С умень-;нием"тиража"периодической печати, радиовещание наряду с те-¡видением '. приобретает ведущую , роль в средствах массовой [формации ' и становится мощным инструментом гласности , об-ютвенного' контроля.

Рассматривая территорию Казахстана с точки зрения распре-ления населения' на его площади, очевидно, что наиболее доенным,' /дешевым 'для'потребителей и актуальным на многие годы еред средством обеспечения своевременной информацией жите-й, проживающих в труднодоступных горных и малонаселенных стынных районах/ является радиовещание в ДВ- диапазоне.

■ Развитие радиовещательной сети ДВ--диапазона идет по пути ощнения действующих передатчиков.'Строительство новых объек-в настолько'дорогостояще/ что в обозримом будущем невозможно здать сеть, "которая'бы обеспечила радиовещанием всю терри-эию республики. Размещение' и определение мощности ДВ- ради-ганций планировалось только из.расчета предполагаемых разме-з зон уверенного.приема, создаваемых приземными волнами по сомёЙдованной'МККР 'граничной"напряженности поля Erp. Нет кор-стного механизма расчета ионосферных волн и возможности опыления "их" влияния на'формирование зон уверенного приема. ' методики учета влияния горных рельефов на пространственное ¡пределение поляДВ-' диапазона. . Данные об электрических 'йствах почв Казахстана основаны на сведениях о поверхност-[ слое подстилающей поверхности и никогда не определялись периментально. Исходя из информации о плане распределения тот на территории республики и СНГ в целом, то есть возмож-ти создания помеховой ситуации, и уровне развития бытовой иоприемной техники,' возникают предположения ' о завышенных чениях Erp И'предпосылки к их региональной коррекции. Поэ-у назрела необходимость, " используя научный потенциал, ре-ь задачу покрытия Казахстана радиовещательными программами шменьшими затратами и в'кратчайшие сроки. В связи с этим определен круг вопросов, которые легли в основу исследова-для разработки рекомендаций по созданию оптимальной сети

радиовещания в республике. Результаты исследований и технические решения поставленных задач изложены в диссертации.

Цель' работы.

Целью диссертационной работы является ' разработка более эффективной и экономичной сети радиовещания ДВ-диапазона в Республике-по сравнению с действующей, построение которой возможно осуществить в.кратчайшие сроки с наименьшими затратами.:

Основные задачи исследования.': анализ1 современного состояния сети радиовещания. ДВ-диапазона • в республике, принципов ее планирования и перспектив-, ного развития: ' ^ ' " 7,., .

• исследование пространственного" распределения напряжённости поля земных1и ионосферных волн радиовещательных станций для определения:закономерностей в формировании полезных зон;

-исследование региональных особенностей и их обоснование, включающие рельеф,•эффективные значения проводимости почв, минимальные значения допустимой напряженности поля, определляю-щих границы1 полезной зоны радиовещательных станций в реальных условиях: 1 - " • . '

усовершенствование технологии измерений'напряженности поля сети 'радиовещательных синхронных станций, обеспечивающей снижение'трудозатрат при экспериментальных исследованиях и в", период эксплуатации; 1 1

- разработка рекомендаций построения более эффективной сети радиовещания! ДВ-диапазона на основе обощенных результатов исследований. ■' ':

Научная н о в и з н а. Новыми" научными результатами являются: 1 '

обобщение'региональные комплексные критерии эффективного построения-сети радиовещания в ДВ- диапазоне в реальных условиях на основе рационального размещения радиостанций с учетом частотного плана и использования минимальных мощностей передатчиков;

усовершенствованная технология измерений напряженности с

использованием передвижного контрольно-измерительного комплекса. специально разработанного и впервые примененного для целей исследования пространственного распределения напряженности поля радиостанций при работе их в синхронной сети в зонах заметного взаимного- влияния, как в дневное, так и в ночное время суток;

•.■математическое1 обеспечение и методика определения эффективной проводимости подстилающей поверхности в представлении двуслойной модели по сведениям о глубинных залеганиях почв;

впервые проведенное крупномасштабное картографирование эффективных проводимостей почв на территории республики;

использование адаптивной модели нижней ионосферы в программно-расчетном комплексе с ПВУ, позволяющем рассчитать уровень напряженности поля ионосферных волн в любой точке трассы;

доказательство того, .-'что максимальные размеры полезных зон радиовещательных станций ДВ-диапазона определяются не мощностью излучения передатчиков, а электрическими характеристиками подстилающей поверхности.

"П р а к т и ч е 'с кая ¡ценность, т Практической ценностью данной работы является:

эффективная,модель построения'сети радиовещания ДВ-диапазона, одним из существенных элементов эффективности которой по сравнению с запланированной, является, помимо эксплуатационных расходов,■экономия затрат на потребление электроэнергии, которые составляют 5-107кВт-час в год.

, . новый.комплекс рекомендаций для Казахстанского региона по эффективному построению сети радиовещания в ДВ- диапазоне, который отвечает необходимым требованиям и может быть использован при планировании в других странах и принести значительную экономию в потреблении электроэнергии.

рекомендации по использованию регионально применимых значений минимальной (граничной) напряженности поля, соответствующих современным приемным . техническим средствам, позволяет построить сеть радиовещания с использованием значительно меньших мощностей передатчиков относительно существующих и предусмотренных к строительству, и тем самым исключить возможность

возникновения помех для станций, работающих в других регионах страны и сопредельных государствах.

усовершенствованная технология . измерений напряженности поля синхронных станций на основе разработанной контрольно-измерительной установки обеспечивает возможность сократить трудозатраты экспериментальных исследований и в период эксплуатации при измерениях напряженности поля станций,синхронной сети и может быть использована в целях контроля за работой синхронных передатчиков, их пеленгации, о чем подготовлены материалы на изобретения. ......... ......

Личный вклад автора.

Основные .теоретические выводы и рекомендации, содержащиеся. в диссертационной работе, получены автором самостоятельно. Обсуждение, постановки задачи и полученных результатов, а также экспериментальные исследования проводились совместно с соавторами опубликованных работ. ?

Положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментальное доказательство я¡теоретическое обоснование низкой эффективности | = действующей, и запланированной для развития сети радиовещания ДВ диапазона на территории Казахстана по причинам: ..: . ■ . . ,

- отсутствия учета влияния горных рельефов,. уменьшающих, пс отношению к ровной поверхности, напряженность поля на 10-20 дБ:

- использования заниженных значений проводимости почв по отношению к реальным в 5-8 раз и завышенных уровней граничных уровней напряженности поля до 10.дБ; ч •'

- размещения передающих средств по административному приоритету. |

2. Доказательство того, что максимальные размеры .полезных зоь радиовещательных станций из-за влияния ионосферных волн зависят 01 электрических свойств подстилающей поверхности, а не мощностью передатчика. что меняет принцип планирования радиовещательной сети.

3. Программный комплекс, включающий адаптивную модель нижней ионосферы с программой решения полного волнового уравнения. Максвелла (ПВУ), и позволяющий корректно рассчитывать пространственное

» - 5 -

распределение напряженности поля ионосферных волн в спокойных и возмущенных условиях.

4. Усовершенствованная технология экспериментальных измерений напряженности поля радиовещательных синхронных станций в любое время суток по сравнению с традиционными методами на основе разработанной контрольно-измерительной установки, разделяющей сигналы земных и ионосферных волн. •

5. Оптимальный по техническим и экономическим показателям ва-

.. -1

риант построения сети радиовещания ДВ диапазона в Казахстане, увеличивающий эффективность действующей и планируемой сети с 0.7 тыс. кв. км/кВт'.до 9 тыс. кв. км/кВт. и позволяющей экономить потребление электроэнергии на.5»107квт-час по .сравнению с запланированной для обеспечения' 100,% покрытия. .. ,- .... .;н> ■....

А п р о б а.ц и я„(, ,р а б о т ы. г, : .. Результаты диссертационной работы докладывались:

" - XVI . Всесоюзной. конференции по распространению радиоволн, 'Харьков," 1990.;-.,....•! ■

-Научно-техническом .,семинаре секции радиовещания, НИИРа-дио. 1988'.' ' ' . - ... ..

' -Межведомственных научных семинарах по распространению километровых и более длинных радиоволн.. Горький, с 1988; Алма-Ата, 1989; Омск,., 1990;.. Томск,, 1991; С-Петербург,.-1992. ••

По теме диссертации опубликовано 1€ работ, получено 4 акта внедрения, .подготовлены материалы заявок на изобретения.

"Структур а.,-., и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов и заключения, приложений, общим объемом 167 страниц машинописного текста. 40 рисунков и 17 таблиц.

- 6 -

, I КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

.Во введении обоснована актуальность темы, сфор-f .-, мулированы.цель и задачи исследований, отмечены научная новизна и практическая ценность полученных результатов, .' приведены ' сведения.об апробации и ее структуре, а также определены основные положения, выносимые на защиту. ' ' •• ' г;.П е рвый раздел' посвящен анализу состояния су. ; вующей сети.радиовещания в Казахстане-и'обзору плана1ее разви-' . ¡..тия. ,Анализ заключался в расчетах полезных зон действующих ра-диовещательных.станций по принятым методикам и "инструкциям с^ -...¡целью определения . покрытия территории республики'качественным радиовещанием. При оценке состояния существующей'сети*радиовещания выявлены недостатки в ее построении, которые, как оказалось не исключены и в плане дальнейшего развития." " * '

Площадь покрытия1-ой Республиканской программой радиовещания на.частоте 180 кГц в настоящее время составляет 20 % при суммарной мощности излучения передатчиков 800 кВт."- Эффек-* тивность сети вещания равна S/ZP -0.68' тыс. кв. км/кВт.

Перспективным планом предусмотрено увеличить количество радиостанций,.работающих на частотах 180 кГц и 261 кГц,'и довести суммарную . .мощность сети до 3500'кВТ. •' При этом площадь" покрытия в дневное время будет достигать 90 %' территорий.' Эффективность сети, составит 0, 7 тыс. кв. км/кВт.'' , Анализ состояния существующей сети радиовещания ДВ-диапазона показал. что она построена на основе приблизительных данных об электрических свойствах подстилающей'поверхности без учета географических особенностей региона, " реальной помеховой ситуации, возможности возникновения значительных размеров'зон взаимодействия земных и ионосферных волн, специфических искажений, возникающих при работе синхронных станций.

Поставлена задача повышения эффективности сети радиовещания ДВ-диапазона: полное покрытие территории Казахстана качественным приемом радиовещания с наименьшими затратами.

Определен круг исследований для решения поставленной задачи:

- исследовать пространственное распределение напряжен-

ности электромагнитного поля земных и ионосферных волн для определения закономерностей'их в- формировании полезных зон радиовещательных • станций;

- исследовать региональный Особенности, включающие рельеф, эффективные значения проводимости почв, минимальные значения допустимой напряженности поля,- определяющих границы полезных зон радиовещательных станций;

разработать специальную измерительную установку, позволяющую проводить измерения•в реальных условиях при одновременной работе • всех передатчиков • синхронной радиовещательной сети и в любое время суток;

• - систематизировать результаты исследований и разработать рекомендации построения эффективной сети радиовещания ДВ-диа-пазона. ! ; ■■■ . • !'

■■ В то р о й р а-з д е л посвящен описанию технического обеспечения'экспедиционных измерений и результатов экспериментальных' исследований. ■ -ч ••-••.

Проведение измерений напряженности поля радиостанций ДВ диапазона связано ;'с трудностями организационных мероприятий из-за-работы их-в синхронных сетях, поэтому измерения традиционными-мётодами невозможны "из-за взаимного влияния радиоволн синхронных станций. '■ !| •

-;Приводится'описание1 разработанного передвижного измерительного комплекса.-Принцип работы измерительной установки основан на переносе" высокочастотного'спектра измеряемых сигналов в низкочастотную часть на уровень примерно 1 Гц с полной разверткой этого спектра.: Это позволяет наблюдать разделение сигналов радиостанций при существующей разнице их несущих частот, равной 0,5 - 0,7 Гц. Регистрируемые сигналы разделяются на группы,- относящиеся к-каждому передатчику синхронной сети. а также в каждой1 труппе происходит разделение сигналов земных и ионосферных волн: Поскольку''сигнал ионосферной волны имеет сдвиг частоты относительно■сигнала земной волны за счет'эффекта Допплера.. _ '■' . : , '

Применение данного / измерительного комплекса позволяет усовершенствовать■технологию измерений уровней напряженности поля.синхронных станций в" любое время суток, а также сократить

- 8 - .г

время измерений при различных исследованиях, связанных с измерениями напряженности поля. Экспедиционный вариант комплекса позволил проводить измерения напряженности поля всех радиостанций Казахстана, и Средней Азии одновременно в любой точке трассы. При общей протяженности экспедиционных . маршрутов •. в 4500 км создан банк данных, обеспечивший выявление закономер-, ностей пространственно-временного распределения напряженности поля радиоволн "ДВ и СВ диапазонов и проведение крупномасштабного картографирования проводимостей почв на территории Казахстана/ ; ■ . .... г Приводится анализ влияния горных рельефов на пространственное распределение напряженности поля. ..к

' "Результаты исследований показали/ что препятствия высо- ■ той 2000 - 3500 м значительно ослабляют уровень напряженности поля ДВ-радйостанций. амплитуды уменьшаются на 10 - 15.дБ. Это доказывает, что требуется учет горных рельефов при планировании и расстановке станций. . . _

Приведен метод учета влияния рельефа на формирование по- , лезных зон передатчиков. Для этого использован алгоритм, численного решения уравнения функции ослабления для геометрически неоднородной поверхности. Одномерное интегральное ,уравнение,; для функции ослабления на электрически и геометрически неоднородных трассах имеет вид: ■ • о

где ~ волновое число в вакууме.

' Остальные обозначения являются геометрическими характеристиками горной трассы с учетом кривизны Земли.. , . Расчетные значения напряженности поля определяются как Е = Ео Ш(х). Ш(х) -функция затухания, в случае , электрически ' неоднородных, участков тра!ссы.' что характерно для горных рельефов, рассчитывается в виде кусочно-интегральных сумм;' /а

} М*)Ш,,ХЫ)°1* = Г... + + в Я + ' Г*'.'

Для расчетов 1И(х) по профилю необходимо задаваться дискретными значениями импеданса сГ через проводимость почв & горных трасс из соотношения сГ= .

СШит

: - 9 -

Результаты расчетов, сделанных по этой методике, удовлетворительно совпадают .с .экспериментально полученными данными.

В эксперименте обнаружено и теоретически обосновано, что значения эффективной.проводимости почв имеют более высокие по сравнению с,принятыми и использующимися в планах развития. Использующиеся в расчетах значения проводимости приняты по поверхностным свойствам почв. Высокие , по сравнению с принятыми, реальные значения проводимости почв объясняются неоднородностью, глубинного профиля геологического среза поверхностного, слоя. Земли... л. ...

По имеющимся сведениям гидрогеологических исследований Национальной;Академии Наук практически вся территория республики имеет;подземные,залегания вод на глубинах от 5 до 50 м. Решение о .Л)влиянии.¡залеганий,подземных вод на значения реальных эффективных проводимостей осуществляется на основе двуслойной модели .!геологического, профиля... Проводимость поверхностного слоя определяется' через электрическое сопротивление. Эффективная.проводимостьсвязана с б^ выражением <7. где.О. - рассчитываемый.корректирующий множитель, зависящий от рабочей частоты . Т, • глубины залегания второго слоя К и его проводимости 6г. ,через выражение: •,, .

т+Ь)гН1-Ь)ге*р (г2А)+В(<1-ьУир [-А)С^(А) '

Расчеты,' подтверждающие изменение*.эффективной проводимости О"хрср двуслойной поверхностной модели, сделан^ы для частот 180, 243 и.549 кГц, . значения принимались равными З.10~3и ю'гСм/ м, значения ^варьировались от. 10_2до ю"См/м с шагом 0,01 , что соответствует различной,.степени, засоленности подземных вод от 1 до. 50 г/л. Глубина.залегания второго слоя задавалась от 5 до 30 м с.шагом 5 м.^ По ,проведенным измерениям на территории Казахстана (/^изменяется в пределах.0,01 - 0,05 См/м. Таким значениям (Гярр, соответствует^ 2-10~2- 7-10 См/м при глубинах залегания Ь = 5-30 м, что соответствует истинным параметрам (характеристикам) подземных вод как по глубине залегания 11, так и по степени засоленности.; .

В третьем разделе рассмотрены результаты

исследований вариаций уровней напряженности, поля ионосферных волн ДВ-диапазона в нормальных и возмущенных условиях, ' приведены результаты их влияния на изменения полезных зон радиовещательных станций.

Поскольку экспериментальные исследования распространения ионосферных волн требуют больших.временных и технических- затрат, для изучения их взаимодействия с земными волнами и определения, реальных гон вещания построена эффективная модель нижней ионосферы,,адаптируемая к изменениям интенсивности потоков электромагнитной и корпускулярной радиации; Основным назначением программы модели является расчет высотных профилей электронной концентрации и эффективной частоты соударений для -последующих расчетов . v пространственного распределения - уровней ■поля. .Показано. что возмущения ионизирующих излучений влияют не только ;■:„на -ионизационные процессы, -но и на аэрономичрские' реакции, которые изменяют коэффициент.рекомбинации и. следовательно, -оказывают суммарное воздействие .на концентрацию электронов. ;t . • - .4 )

..'С использованием программы распространения, радиоволн -в виде, решений!; уравнений. Максвелла рассмотрено влияние частоты соударений на формирование области отражения ,ДВ- сигналов- в ионосфере. Проанализировано влияние вспышек рентгеновского излучения'! и^воздействие корпускулярных излучений на изменения высотного"профиля электронной концентрации. / • ' : •

Получены общие закономерности воздействия. ^ионосферных волн в спокойных-и возмущенных условиях на формирование полезных зон радиовещательных станций ДВ-..диапазона.;. • <.

Анализируя зависимости напряженности - пространственного распределения напряженности поля земных волн для различных значений проводимости почв и ионосферных волн на- частоте 180 кГц. получены.аналитические выражения для определения размеров безфединговых зон (где отсутствуют замирания. вызванные взаимодействием земных и ионосферных волн).: Для дневного времени суток на.частоте 180 кГц это расстояние определяется выражением: •

.. R = 1.25-10л/<Г+ 300.КМ. . ■ -

Согласование размеров первой безфединговой зоны с зоной

ъеренного приема радиопередатчика осуществляется выбором изучаемой мощности, что является основным фактором оптимизации.

Для ночного времени.суток на частоте. 180 кГц это рассто-[ние определится выражением: R = IZij-C^f : -Знание расстояний, , где.нарушаются защитные отношения при 1заимодействии приземных и ионосферных волн, как в дневное . ■ак ив ночное время, дает ..возможность правильно рассчитать 1азмещение,радиостанции-на;территории, требуемой для обеспе-[ения уверенным приемом радиовещания.

. Проведенные .исследования-, ^позволили разработать новые [ринципы планирования и являются базой для создания оптималь-[ых моделей сети ДВ-, радиовещания. •. -,

Чет в е р т ы й р а з;Д'е:Л ;посвящен обзору экспериментальных результатов ;по определению _>допустимых - значений ■ранйчных напряженностей, гг определяющих границу полезной зоны >адаЬвещательной станции, в, зависимости от частоты. Исследова-и зоны интерференции сигналов, синхронных сетей и приведены юзул'ьтаты экспериментов , и. теоретических расчетов определения ix границ для реальной ..сети. ,.,..•

Определена частотная зависимость минимально допустимого ровня'напряженности поля, ,определяющего границу полезной зоны >адиовещательной станции, в условиях реальной помеховой ситуа-[ии на территории республики в ДВ-диапазоне..

Многочисленные уценки качества радиовещательной информа-[ии при различных значениях напряженности поля в диапазоне 162 ■ 549 кГц позволили сделать выводы об истинной частотной зави-:имости граничной напряженности поля Erp.,

Для "ДВ- диапазона вполне допустимо использовать величину :гр ~ 60'дБ (1 мВ/м),., а для СВ- диапазона - 57 дБ (0,7 мВ/м), [то ниже на 8-10 дБ относительно рекомендованных, и при этом :ачество принимаемых радиовещательных сигналов будет оставать-:я удовлетворительным.,

Определены истинные размеры полезных зон действующих ра-[иовещательных станций ДВтдиапазона на территории.республики с [спользованием новой информации об эффективных проводимостях ючв Казахстана и значений Erp. Для f-180 кГц радиус составля-

ет 840 км вместо 420 км. как предполагалось ранее; f-245 кГц -750 км вместо 360 км.

Исследованы области нарушения защитных отношений при ра- боте синхронных станций реальной сети (зоны специфических искажений) и оценено качество вещания методом'экспертиз в э^тих зонах.

Разработана программа расчета максимальных и . минимальных значений суммарного значения напряженности электромагнитного поля в зонах специфических искажений, с помощью которой'с точностью до 5-10.км можно определить зону качественного приема

радиовещания. . ■ • 1 ■ ; ' - ■ .......

..Выявлен комплекс факторов, -влияющих на построение'эффективной сети радиовещания ДВ-диапазона: ■ ......

-анализируется геометрия и география"региона, "который требуется полностью обеспечить радиовещанием; • 'ч • - : •

- определить необходимый радиус полезной зоны, • создавай- ' мой каждым передатчиком, с таким расчетом.- чтобы-не было излу- ; чения за пределы региона. Е дневное время суток этот радиус не " * должен превышать размер первой фединговой ' зоны, образующейся' взаимодействием земной, и ионосферной волной; '

- исходя из значений минимально допустимого^ уровня "граничной напряженности ..поля в реальной ситуации и необходимого радиуса полезной зоны передатчика, рассчитать мощность'излуче- • ния станции и выбрать близкую по значению номенклатурных пара-"' метров выпускаемых радиостанций;

использовать различные.-рабочие частоты из-за изменения конфигурации :и размеров полезных зон передатчиков в различных геофизических условиях. 1

Разработаны принципы региональной ' оптимизации радиовеща-' тельной сети ДВ- диапазона. Они основаны на учете геометрии района, расположения горных рельефов, размещения передающих средств, обеспечивывающих компромисс минимизации числа используемых .частотой мощностей излучения с максимальным охватом населения и территории региона уверенным приемом' радиовещания.

Проведен( анализ различных вариантов построения сети радиовещания в республике и выбран наиболее оптимальный. Дан экономический анализ сравнения ее с ранее предлагаемой к развитию. . '

Представлен вариант построения оптимальной сети 1-ой Республиканской программы радиовещания в Казахстане. Геометрическая форма территории Казахстана наиболее ■ близка к эллипсу. Учитывая это, а также расположение горных рельефов в регионе, передатчики должны располагаться вдоль большой оси эллипса. Не нарушая план распределения частот, предложена двухчастотная система вещания тремя передатчиками с общей излучаемой мощностью 300 кВт. При этом обеспечивается 100 % охват территории и населения уверенным приемом радиовешания.

Представлены экономические аспекты оптимизации предложенного варианта . построения радиовещательной сети ДВ-диапазо-на. Сравнительные.показатели ДВ радиовещательных сетей сведены в таблицу'. ...

Показатели Существующая

. предпола- реальная гаемая

Планируемая Оптимальная модель

Кол-во р/ст., п

12

Суммарная мощность, ЕР. .кВт

800

800

3500

300

Охват территории, %

20

57

90

100

Эффективность, £

1.8

0,7

3

3

Реализация эффективной сети даст возможность получить значительный экономический эффект в потреблении электроэнергии за счет .снижения мощности радиопередатчиков и уменьшения эксплуатационных расходов. .Одним из существенных элементов эффек-

тивности предложенного варианта является экономия в потреблении электроэнергии, которая составит 50 млн.кВт-час. в год.

■В заключении обобщены результаты, полученные в процессе выполнения поставленной задачи.

; I

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные'результаты, полученные в работе, можно сформулировать следующим образом. • . -

•-• 1. • Разработан оригинальный передвижной измерительный комплекс,--позволяющий проводить измерения напряженности поля ДВ-радиостанций синхронной сети в любое время суток. Он расширяет возможности исследований, так как в любой точке трассы проводятся измерения в направлении всех передатчиков синхронной сети одновременно. .................•'•""■ '

2. - Исследовано влияние горных рельефов на пространственное распределение напряженности поля радиоволн /©-диапазона и на формирование полезных зон радиовещательных станций.

Предложен метод расчета функции ослабления напряженности поля за препятствием, который можно исполвзовать при планировании сетей радиовещания ДВ-диапазона.

3. Впервые проведено крупномасштабное картографирование эффективных прбводимостей почв Казахстана экспериментальным путем, которое показывает, что значения реальных проводимостей почв в 2 - 5 раз превышают ранее принятые для расчетов.

Предложен метод прогнозирования эффективных значений проводимости почв с учетом геологических залеганий в представлении двуслойной модели подстилающей поверхности.

4. Разработана модель нижней ионосферы, позволяющая рассчитывать высотные профили электронной концентрации при любых углах зондирования и при возмущениях электромагнитной и корпускулярной радиации.

- 5. Использование адаптивной модели нижней ионосферы ' в • комплексе с программой численных решений полного волнового' уравнения (ПВУ) позволяет делать расчеты уровней напряженности поля ионосферных волн в зависимости от расстояния для любого времени суток.Для определения роли ионосферных волн в формиро-

вании полезных зон радиовещательных передатчиков использовались спокойные .(невозмущенные), условия ионосферы.

6. Экспериментальным путем определена частотная зависимость минимально допустимой напряженности поля, определяющей границу полезной зоны радиопередатчика, (Erp) в условиях реальной помеховой ситуации на территории республики для частот ДВ-диапазона/ Региональные . значения Erp могут быть меньше на 10 дБ по сравнению,с международными рекоменациями для этого диапазона. .. . . , . , . .•;.."

. 7. Экспериментально определены истинные размеры полезных зон действующих радиостанций ДВ-диапазона и результаты подтверждены расчетами, исходя из регионально определенных значений Erp и новой информации об эффективных значениях проводимости почв республики, .Размеры истинных зон покрытия радиопередатчиков превышают приблизительно в два раза ранее предполагаемые.

8.. Исследованы особенности взаимодействия земной и ионосферной волн и формирования.размеров полезных зон передатчи-ков% Выведены аналитические зависимости расстояний, определяющих начало Онпервой;;;фединговой, зоны, от проводимости почв. Определение этих расстояний;является одним из важных факторов эффективного размещения станций на територии и дает возможность рационально выбрать мощность передатчика для согласования размеров полезной зоны.с зоной первого фединга.

9..Выявлены и обоснованы основные факторы построения эффективной сети радиовещания ДВ-диапазона:

- форма региона и его размеры; •.

- размещение., станций, исходя, из аналитических зависимостей И-|ф = f {(f) ; ирезультатов расчета по определению уровня напряженности поля' земной и ионосферной волн в любой точке трассы;

регионально.применимые .значения Erp;

- 2-х частотный план и,минимально используемые номиналы мощностей передатчиков.

10. Предложен эффективный вариант построения сети радиовещания ДВ-диапазона; в. республике, состоящий из двух передатчиков по 75 кВт на частоте 180 кГц и одного передатчика мощностью 150; кВт на частоте'263 ;кГц. Представляемая сеть имеет

следующие преимущества по сравнению с ранее запланированной с целью достижения 100 % охвата территории радиовещанием:

• - суммарная мощность передатчиков сети меньше в 10 раз

(300 кВт.;вместо 3500 кВт); , .

9 м

• - эффективность (^ = сети составит 9 вместо 0,7; .— экономический эффект по экономик потребления электроэнергии в течение.одного года работы составит 5,83-107кВт-час:>

<И. Предложенный вариант построения сети одобрен Министерством связи Республики Казахстан, о чем имеются Акты внедрения. Принято решение об использовании всех предложений, изложенных в диссертации, на практике. ■

: Основное:содержание - диссертации опубликовано в следующих работах: ....:..г. . ■ • •■ - •-- - 1 •

1.Дрибинская Л.В.. Козин И.Д. Оптимизация радиовещания в' диапазонах ДВг и СВ- на территории Казахстана. -Электросвязь, N6, 1990, С.9г10. ■ л . • j...

2.Дин A.B.. Дрибинская Л.В., Козин И.Д. Передвижной комплекс,: для. измерения поля сети синхронного радиовещания. -Труды НИИР, N1;. 1990, с.-11-42.. ; . ' ■■ - :

3. Дрибинская Л.В. Об эффективных значениях проводимости* почв на территории Казахстана.- Труды НИИР, N3,' 1990; с.20-21.

4.Дрибинская Л.В. Взаимодействие сигналов' ДВ- :дипаз'она синхронной сети вещания на территории Казахстана. - Вестник АН; Каз.ССР,- ВИНИТИ! Алма-Ата, деп.' N5931-B90.

5. Дрибинская Л.В. Определение эффективной напряженности поля в ДВ- диапазоне для расчетов зрн уверенного приема радио--вещательных-станций, на территории Казахстана. - Вестник АН Каз.ССР. ВИНИТИ, Алма-Ата, деп. N5930-B90. • • ■

6. Дрибинская Л.В., Жумабаев Б. Т. .Козин И. Д., Лобанова В.Н. Воздействие солнечных субрелятивистских протонов на распространение километровых радиоволн. - Вестник АН Каз.ССР, ВИНИТИ,' Алма-Ата, деп.N2267-B 91, 5с.

7: Дрибинская'Л. В. , Жумабаев Б. Т. .'. Козин И. Д. -Воздействие '■ вспышек солнечных космических лучей на пространственное распределение, ДВ-- сигналов. -Вестник АН Каз. ССР, • ВИНИТИ, Алма-Ата, деп. N2264-B 91. 7с.

8.Дрибинская Л. В., Козин И. Д.. ТуркееваБ.А. Вариации профиля электронной концентрации и характеристик СДВ- и ДВ-сигналов при солнечных вспышках. -Вестник АН Каз.ССР. ВИНИТИ. Алма-Ата, деп.N2265-B 91, 13с.

Э.Дрибинская Л.В.,. Жумабаев Б.Т., Козин И.Д.Реакция нижней ионосферы на возмущение галактических космических лучей и магнитного поля Земли.- Вестник АН Каз.ССР, ВИНИТИ. Алма-Ата. деп. N2263-B 91, 8с.

10.Дрибинская Л. В., Жумабаев Б.Т.. Козин И. Д., Нестеров В.И., Ямпольский В.С. Реакция нижней ионосферы, ДВ- и СДВ-сигналов на ' Форбуш-эффекты в космических лучах. -Вестник АН Каз.ССР. ВИНИТИ, Алма-Ата. flen.N2266-B 91. 12с.

11.Дрибинская Л.В., Жумабаев Б.Т., Жумабаев К.К., Козин И.Д., Сайфутдинов М.А., Туркеева-Б. А. Адаптивная модель области D ионосферы. - Вестник АН Каз.ССР. ВИНИТИ. Алма-Ата. деп. N 2268-В 91. 35с.

12.Дин А.Б., Дрибинская Л.В., Козин И.Д., Сайфутдинов М. А., Туркеева Б.А. Взаимодействие приземных сигналов ДВ- диа-

• пазона синхронной сети вещания.- Тезисы докл. XIV Межведомственный семинар по распространению километровых и более длинных радиоволн.- Горький. 1989.

13.Дин А.Б.. Дрибинская Л.В., Козин И.Д. Определение нижней границы напряженности.поля ДВ- радиостанций для расчета зоны уверенного приема.- Тезисы.докл. XIV Межведомственный семинар по распространению километровых и более длинных радиоволн. -Горький, 1989.

14.Дин А.Б.. Дрибинская Л.В., Козин И.Д. Экспериментальные исследования пространственного распределения поля приземной волны и проводимости почв центрального Казахстана. -Тезисы докл. XIV Межведомственный семинар по распространению километровых и более длинных радиоволн. - Горький, 1989.

15.Дрибинская Л.В., Козин И.Д. Влияние частоты соударений на формирование области отражения ДВ- сигналов в ионосфере. Модельный эксперимент. -Тезисы докл. XVI Всесоюзная конференция по РРВ. -Харьков, 1990.

16. Дрибинская Л.В., Козин И.Д. Принципы региональной оптимизации радиовещания в ДВ- диапазоне.-Тезисы докл. XVI Всесоюзная конференция по РРВ.- Харьков. 1990.

/А НЛ

:■ .¿1.П ни^'ил , .Т.

• хинаиншгмн г.:..'. ХШШа .ТО .<:<..'!

, А.И >■ .•• ■ !

МГП "Принт" ИФВЭ НАН РК, 480082; Алматы, Подписано' в печать 28. од1994г\ ' Заказ'226-100. Бумага тип N2 60 84/16 V- 1 Усл.п.л. 2.1