Радиовещательные диапазоны

     На заре развития радиовещания мощные высокочастотные колебания получали с помощью электромашинных генераторов. Это были обычные электрогенераторы, у которых количество пар полюсов, схема соединения обмоток и скорость вращения ротора были выбраны такими, чтобы частота генерируемого сигнела составляла десятки килогерц. В то время передатчики на радиолампах еще не получили своего развития и электромашинный метод вполне позволял получать высокочастотные колебания высокого уровня мощности. Правда частоты этих колебаний не могли превысить естественных механических и конструктивных ограничений и, как правило, такие радиостанции работали на частотах ниже 100 КГц. По нашим сегодняшним меркам - это сверхдлинные волны. Таким образом, развитие радиовещания началось с освоения самых нижних частот.
     Я не буду углубляться в исторический экскурс развития радиочастотного спектра для целей вещания. Приведу его целиком в виде таблицы. Такое распределение частот имеется на сегодняшний день.

    Поговорим же мы лучше об особенностях распространения радиоволн, о качестве принимаемого сигнала, дальности радиовещания и рентабельности вещательного бизнеса в зависимости от используемого диапазона.

    Длинные волны.
    Историческое наследие развития радиовещания. Но не только. Колебания этого частотного диапазона с длиной волны измеряемой километрами имеет очень высокую способность к дифракции не только огибая исусственные препятствия и складки гористой местности, но даже, уходя за горизонт, могут обеспечивать уверенное радиовещание при очень больших дальностях далеко за пределами прямой видимости. Дальность радиовещания на длинных волнах определяется мощностью радиопередатчика, эффективностью передающей антенны и поглощающими параметрами земной поверхности. Этот диапазон является единственным, который позволяет обеспечить радиовещание в горных районах. В силу физических особенностей частот этого диапазона, на нем немного помех и качество АМ вещания довольно высоко.
    Вещание на ДВ диапазоне ведется по первой категории качества. По существующему стандарту на каналы подачи программ полоса воспроизводимых частот первой качественной категории - 50 Гц - 10 КГц. Однако, сетка частот в этом диапазоне имеет шаг в 9 КГц, таким образом, чтобы не залезать в соседний частотный канал, на передающей стороне ограничивают спектр модулирующего сигнала на уровне 8-и килогерц. Этим и определяется реальное качество сигнала первой категории.
    Размеры антенного хозяйства, соизмеримые с длиной волны и площади, требуемые для организации ДВ передающих радиоцентров, не позволяют размещать такие объекты в черте города. А требуемые мощности радиопередатчиков для уверенного радиовещания на значительные расстояния (100 - 1500 КВт) и низкая эффективность реализуемых антенн приводит к тому, что на расстоянии нескольких километров от длинноволновых радиоцентров, крайне не желательно длительное пребывание людей. Наличие населенных пунктов на расстоянии менее 10 - 15-и километров от длинноволнового передающего радиоцентра вообще недопустимо. Затраты на строительство ДВ радиоцентров и поддержание их в работоспособности настолько велики, что не могут окупаться коммерческим радиовещанием. ДВ радиовещание планово затратно и может лишь финансироваться из каких-либо бюджетов, выполняя те или иные социальные задачи.

    Средние волны.
    Имеют достаточную дифракцию, чтобы обеспечивать уверенный (бестеневой) прием в среднепересеченной местности, и в условиях железобетонной многоэтажной городской застройки. В горных условиях образуют значительные теневые зоны, особенно в своей коротковолновой части. В ночное время могут распространяться на очень большие расстояния благодаря отражению в ионосфере. Днем пригодны только для местного вещания. В силу спектральной специфики промышленных помех, качество звучания на средневолновом диапазоне в городских условиях невысоко и может удовлетворять лишь разговорные радиостанции. В сельской местности качество звучания средневолновых радиостанций вполне пригодно для прослушивания музыкальных программ по первой категории качества и ограничивается лишь атмосферными помехами - летом, при горозовых разрядах прием затруднен. Дальность распространения прямой волны в дневное время (без учета ионосферного отражения) зависит от типа используемой антенны, поляризации, мощности передатчика и в среднем в два - три раза превышает дальность прямой видимости, в основном, благодаря малому уровню помех вдали от крупных городов. В ночное время происходит ослабление слышимости относительно близких радиостанций, расположенных в радиусе 100 - 200 Км, и усиление дальних радиостанций - 600 - 1500 Км. Для радиостанций, находящихся от слушателя в зоне прямой видимости (до 50 Км), ослабления приема не происходит. Зимними ночами на средневолновом диапазоне можно с очень хорошим качеством принимать дальние радиостанции.
    Использование этого свойства радиоволн средневолнового диапазона позволило в США создать сеть высококачественного АМ радиовещания в дневное время, максимально уменьшив помехи от радиостанций, находящихся в других часовых поясах и работающих на тех же или близких частотах и наиболее плотно использовать частотный ресурс. Эти радиостанции так и называются - "радиостанции светлого времени". С восходом солнца в данной местности и, соответственно, с исчезновением условий ионосферного распространения, радиостанция может работать мощностью в несколько единиц или десятков киловатт обеспечивая на расстоянии в 150 - 200 Км качественное вещание. С заходом солнца, и появлением возможности создавать радиопомехи своим излучением далеко за пределами зоны прямого вещания, радиостанция снижает мощность излучения до сотен, иногда десятков ватт, обеспечивая зону радиовещания лишь в пределах своего населенного пункта. С коммерческой точки зрения это оправдано, так как наиболее эффективное рекламное время именно дневное, а вечером и ночью иногда бывает разумно вообще выключить радиопередатчик.
    Антенные системы средневолнового диапазона могут выполняться относительно компактно для размещения в черте города, не имеющего высотной железобетонной застройки. Но все же желательно радиоцентры этого диапазона выносить за пределы городской черты. В средневолновом диапазоне не требуется использования столь высоких мощностей радиопередатчиков, как в длинноволновом. При грамотно спроектированных и построенных антенных системах вполне достаточно мощности 5 - 15 киловатт для обеспечения рентабельного качественного радиовещания на большой промышленный регион или на несколько близлежащих городов, насчитывающих в общей сложности более одного миллиона жителей. При меньшем количестве населения в зоне вещания средневолновой радиостанции сложно говорить о ее рентабельности. Все-таки затраты на содержание радиоцентров этого диапазона достаточно высоки.

    Короткие волны с длинами от 75 до 49 метров.
    Имеют ярко выраженный ночной характер дальнего распространения. Используются в основном для иновещания на регионы максимально удаленные от передатчика. В дневное время уровень промышленных помех в этой части частотного спектра настолько велик, что сколько нибудь качественное радиовещание невозможно. Специфика использования исходит из их свойств: идеологическая пропаганда, вещание на соотечественников в других странах. Цели в основном политические межгосударственного уровня и едва-ли их можно использовать для коммерческого радиовещания.

    Короткие волны поддиапазонов 41, 31, 25, 19 метров.
    Относительно свободны от промышленных помех (чем выше частота, тем меньше промышленные помехи). Имеют тенденцию к более дневному распространению с повышением частоты. Позволяют создать круглосуточное качественное иновещание, когда радиостанция в зависимости от времени суток, по заранее известному для слушателей расписанию меняет частоту вещания, переходя на более высокочастотные поддиапазоны днем и опускаясь на более низкочастотные ночью.

    Короткие волны поддиапазонов 16, 13 и 11 метров.
    Типично дневные диапазоны. В зоне приема дальние станции слышны из освещенной территории земной поверхности. На этих диапазонах практически отсутствуют промышленные и атмосферные помехи. Но наличие в коммерческое (дневное) время в эфире большого количества одновременно слышимых радиостанций приводит к своеобразной "эфирной каше", где очень сложно разобрать кто и что вещает. Как правило, побеждает сильнейший, - у кого самый мощный радиопередатчик и самые лучшие антенны.
    Используя специфику распространения радиоволн этих диапазонов, можно создать в России сеть радиостанций местного вещания, так называемые "станции темного времени". С наступлением темноты, радиостанция увеличивает мощность своего сигнала до нескольких киловатт, работает так всю ночь, с рассветом, мощность снижается до десятков ватт. В этом случае дневная "эфирная каша" не будет образовываться, а вечерами, особенно длинными зимними, можно будет слушать местные радиостанции с более высоким качеством, чем на длинных и средних волнах. Эффективные антенные системы этих диапазонов достаточно компактны, неприхотливы, дешевы в эксплуатации и занимают мало места. В качестве радиопередатчиков можно было бы использовать военные радиопередатчики магистральной связи модифицированные для целей радиовещания. Это позволило бы задействовать ныне простаивающие оборонные заводы в мирных целях и на благо российского радиовещания. Полагаю, что "вечерние домашние радиопрограммы" поимели бы успех среди слушателей нашей страны. Вот техническое предложение. Дело за Министерством связи и МПТР. Оборонные заводы, при наличии соответствующих решений министерств не заставят себя ждать. Заказы нужны всем и этот проект может всколыхнуть застоявшуюся экономику регионов. Кстати, на этих диапазонах можно было бы с успехом использовать синхронный радиоприем, а на передающей стороне однополосную модуляцию с частично подавленной несущей частотой. Такое решение значительно бы повысило рентабельность радиокомпаний за счет снижения затрат на передающей стороне. Вот вам новая ниша и для производителей радиоприемников и новый частотный ресурс для радиовещателей.

    Российский УКВ диапазон.
    Качество вещания - по высшей категории. Полоса воспроизводимых частот от 30 Гц до 15 КГц. Стерео вещание. Маленькие размеры антенн. Возможность формировать любую желаемую диаграмму излучения. Рентабельность вещания позволяет создавать радиокомпанию с малым сроком окупаемости и относительно небольшими начальными затратами. Одна проблема. Российские заводы не в состоянии наполнить рынок конкурентоспособными УКВ радиоприемниками. Те, что имеются у населения, с естественным износом, постепенно, сокращают эффективность УКВ радиовещания. Жаль. Хороший диапазон, высокорентабельный, исторически привычный для российского слушателя… Ну взялось бы МПТР совместно с Минсвязи и коммерческими радиостанциями, обеспечили бы приобретение лицензии у фирмы SONY на великолепный тюнер ST215, поддерживающий оба стандарта стереовещания и уже устаревший по японским меркам, сделали бы на его базе всеволновые радиоприемники, наводнили бы ими рынок… или дали бы фирме SONY режим благоприятствия в торговле, пусть они заработают, зато мы поднимем замечательный диапазон. Сколько же можно сидеть как "собака на сене", самим ничего не делать для развития собственной экономики и другим не давать? Может быть мое предложение с общегосударственной точки зрения и не совсем проработано, но критиковать, оценивать и искать недостатки всегда проще, чем что-либо предлагать или создавать. Хочется, чтобы в этом вопросе министерства заняли бы более конструктивную позицию, приводящую на практике к конкретному результату.
    Кстати. В конце 1998 года московская маркетинговая фирма "Постмаркет" провела исследование и определила параметры российского радиоприемника массового спроса. Затем, с помощью радиостанции "Эхо Москвы" был проведен конкурс разработок и в апреле 1999 года был определен победитель. Есть работающий макет, дело за ОКР-ом и внедрением. Увы, пока ни один завод не изъявил желания взяться за его производство. Все ждут финансирования. В России его можно ждать веками. Что, у нас бизнесмены перевелись? Неужели никто не хочет на этом заработать? И не надо нам никаких SONY (да, простят меня уважаемые коллеги).
    Координаты этой фирмы можно получить, связавшись со мной через редакцию журнала "Звукорежиссер" или через e-mail: komarov@radiostation.ru
    Но вернемся опять к УКВ диапазону. Исторически сложилось, что при проектировании как действующих стационарных радиоприемников, так и при разработке передающих антенных систем этого диапазона использовалась горизонтальная поляризация излучения. К сожалению, не все радиовещатели это знают. При проработке новых частот в этом диапазоне надо использовать именно горизонтальную поляризацию и, соответственно, передающие антенные системы должны быть с горизонтальной поляризацией. Это надо обязательно учитывать при создании новых радиокомпаний.

    Западный УКВ диапазон (FM диапазон).
    Качество вещания - по высшей категории, стерео, но реально лучше чем в УКВ диапазоне за счет того, что для приема и передачи в этом диапазоне используется западная техника. Как говорится:
    - Чем отличается "Мерседес" от "Волги"?
    - "Мерседес" сделан так, как надо, а "Волга" сделана так, как получилось.
    Так же и в радиовещании. Стандарты качества одинаковые, а разница, тем не менее, заметна даже на слух. Благодаря этой разнице, а также насыщенному рынку западных радиоприемников и полному отсутствию конкуренции со стороны российских производителей, парк радиоприемников и, соответственно, число потенциальных слушателей FM диапазона в России постоянно растет. Естественно, растет и рентабельность радиокомпаний, вещающих на этом диапазоне. И еще один фактор, не решающий, но весьма существенный. Западные автомобили, поступающие в Россию оснащены радиоприемниками с этим диапазоном. А это означает, что люди имеющие достаток, чтобы приобрести иномарку, будут слушать радиостанции именно этого диапазона. И, стало быть, рекламная деятельность на более богатые социальные группы, позволит радиокомпании зарабатывать больше.
    То, что в России принято называть FM диапазоном (87,5 - 108 МГц), на самом деле является двумя вещательными диапазонами 87,5 - 100 МГц и 100 - 108 МГц. Это разделение заложено в Регламент радиосвязи - международный документ, предписывающий использование всего радиочастотного спектра в тех или иных целях. В соответствии с этим документом, и на основании российского внутреннего распределения частот нижняя часть FM диапазона была использована для телевизионного вещания. Четвертый и пятый телевизионные каналы российской сетки частот полностью перекрывают все частоты до 100 МГц. Этим фактом ограничено дальнейшее развитие высококачественного радиовещания. Тем не менее, используя специфику спектра эфирного телевизионного сигнала, под эгидой Министерства связи и Федеральной службы России по телевидению и радиовещанию в Москве, Санкт-Петербурге и Екатеринбурге был проведен эксперимент по совместному использованию радиочастотного спектра 87,5 - 100 МГц для целей телевизионного и радиовещания. Финансировался эксперимент частными коммерческими вещателями под гарантии ФСТР и Министерства связи выделения частот в нижней части FM диапазона. Эксперимент продолжался около двух лет и показал практическую возможность совместной работы эфирных радиовещательных станций и кабельного телевидения, использующего в тракте раздачи программ 4-ый и 5-ый телевизионные каналы.
    В FM диапазоне принято использовать вертикальную поляризацию. Это надо обязательно учитывать при проработке новых частот и при приобретении антенных систем. Антенные системы FM диапазона еще более компактные, по сравнению с диапазоном УКВ, их технология отлажена на западе и стоимость даже с учетом доставки и таможни вполне приемлема для потребителя.
    При выборе антенны надо учитывать, что передатчик мощностью 1 киловатт, работающий на обычный полуволновый вибратор, будет слышен точно так же как 100 ваттный передатчик, работающий на антенную систему с усилением 10 дБ. Только вот радиоцентру за эксплуатацию киловаттного передатчика вы заплатите почти в 10 раз больше, чем за 100-ваттный. Естественно, киловаттный передатчик, работающий на антенну с усилением 10 дБ, будет восприниматься как 10-и киловаттный работающий на простую антенну.
    Большинство радиовещателей это знают, но, тем не менее, довольно часто встречаются руководители радиокомпаний, которые считают выбор антенны техническим вопросом недостойным их внимания. А жаль. Это деньги и деньги не малые. Тип испльзуемой антенны впрямую влияет на рентабельность радиокомпании. Помните, что эксплуатационные расходы за передатчик вы можете сократить в то количество раз, какое усиление дает Ваша антенна, а за нее вы платите только один раз.
    Высота установки антенны определяет дальность радиовещания. В случае УКВ и FM диапазонов это единственный параметр, влияющий на величину зоны вещания. На равнинной местности радиус зоны уверенного вещания совпадает с дальностью прямой видимости и его величину можно вычислить по формуле: L = (2HR + H²)^1/2, где H - высота установки передающей антенны над поверхностью земли, R - радиус Земли, который равен 6373000 м. Вот некоторые значения радиуса зоны уверенного вещания в зависимости от высоты установки передающей антенны (считая, что приёмная антенна или сам радиоприёмник находятся на первом этаже здания или в автомобиле):

H (м)	15	20	30	40	50	75	100	125	150	175	200	250	300	350	400	500
L (Км)	18	21	24	27	30	35	40	45	49	52	55	60	67	72	76	85

    Чем на более высокую точку мы установим антенну, тем дальше нас будет слышно. Возьмите карту, проведите на ней круг, радиус которого в километрах соответствует высоте вашей мачты (смотри таблицу) и посмотрите, в каких близлежащих населённых пунктах вас будет слышно. Это ваша потенциальная аудитория в зоне уверенного вещания. Реально, со снижением качества Ваш сигнал можно принимать и на больших расстояниях, приблизительно на 10 - 15%.

    Мы рассмотрели эфирные частотные ресурсы. Но возможности вещать и доносить свою радиопрограмму до слушателя гораздо шире. Вещателей, заинтересованных в организации радиокомпаний в городах с уже израсходованным эфирным частотным ресурсом или желающих увеличить интенсивность своего вещания, приглашаю ознакомиться со статьей Андрея Воронцова "Нестандартные способы радиовещания".

Наши друзья