Зона покрытия радиовещания

Введение

Зона обслуживания радиосвязи

Радиус действия (также зона уверенного приема для радио или зона видимости для телевидения) – это зона обслуживания, охватываемая вещательной станцией или другим передатчиком посредством радиоволн (или, возможно, инфракрасного излучения, тесно связанного с радиоволнами). Как правило, это область, в которой сила сигнала станции достаточна для нормального приема большинством приемников. Однако это также зависит от помех от других станций.

Юридические определения

"Основная зона обслуживания" – это территория, охватываемая наиболее сильным сигналом станции. "Контур городского уровня" составляет 70 дБм (децибел относительно одного микровольта на метр мощности сигнала) или 3,16 мВ/м (милливольт на метр) для FM-станций в Соединенных Штатах, согласно нормам Федеральной комиссии по связи (FCC). Это также важно в сфере законодательства о вещании, поскольку станция должна обеспечивать покрытие своего города лицензирования в пределах этой зоны, за исключением некоммерческих образовательных и маломощных станций. Юридически защищенная зона охвата станции простирается за пределы этого контура до точки, где ожидаемая мощность сигнала составляет 1 мВ/м для большинства станций в Северной Америке, однако для станций класса B1 она составляет 0,7 мВ/м, а для станций полного класса B – до 0,5 мВ/м (максимально допустимое значение в густонаселенных районах Канады и США).

Практическое применение

В действительности, распространение радиоволн меняется вместе с погодой и тропосферным волноводом, а иногда и с другими явлениями верхних слоев атмосферы, такими как солнечные пятна и даже метеорные потоки. Таким образом, хотя вещательная организация может установить зону покрытия с точными границами (определенными как ряд векторов), это редко соответствует действительности. Когда сигнал достигает значительно за пределы предполагаемой зоны из-за необычных условий, возможен DXing. Местный рельеф также может играть важную роль в ограничении дальности вещания. Горные хребты блокируют FM-вещание, AM-вещание и телевещание, а также другие сигналы в диапазонах VHF и особенно UHF соответственно. Это экранирование происходит, когда прямая видимость блокируется препятствием, которое не пропускает радиоволны, особенно камнем. Иногда это может быть несущественным из-за погодных условий, например, когда высокие кучево-дождевые облака грозового фронта отражают сигнал сверху, подобно очень высокой радиомачте. И наоборот, сильный дождь может ослабить дальность даже местных станций. Цифровое телевидение ATSC подвержено влиянию ветра и деревьев (даже если они не находятся рядом с местоположением передатчика или приемника), что, по-видимому, связано с использованием модуляции 8VSB вместо COFDM. AM-радиостанции сталкиваются с другими проблемами из-за использования средневолнового диапазона. Дальность вещания на этих станциях определяется проводимостью грунта и правильным использованием и обслуживанием заземляющих радиалов, которые служат плоскостью заземления для мачтовых излучателей. Ночью небовые волны отражаются от ионосферы на значительно большем расстоянии над поверхностью Земли. Это, в свою очередь, позволяет средневолновым, большинству коротковолновых и даже длинноволновых станциям передавать сигналы на гораздо большие расстояния ночью, на той стороне Земли, где солнечный ветер оттягивает ионосферу (и магнитосферу) от планеты, а не притягивает к ней, как на дневной стороне. Из-за этого многие AM-станции вынуждены снижать мощность или выключаться ночью, за исключением самых первых станций, работающих на чистых каналах по старым правилам. Пограничные пиратские станции на севере Мексики также использовали этот эффект, наряду с передатчиками очень высокой мощности, чтобы расширить свою ночную зону покрытия далеко за границу США/Мексики и по всей территории Соединенных Штатов. Различные ретрансляционные станции могут помочь расширить зону действия станции, повторно передавая сигнал на том же или другом канале. То, что обычно называют репитером в любительском радио, в американском вещании называется трансляционным переводчиком (другой канал) или усилителем (тот же канал), а в канадском вещании – более широкой категорией ретрансляторов (которые включают в себя не только маломощное вещание, используемое в США). Усилители используются только в пределах зоны покрытия основной станции и выполняют ту же функцию локально, что и региональные и национальные одночастотные сети в Европе. Распределенная передача также проходила испытания в США, но для сохранения доли рынка станций на их местных медиарынках она будет ограничена зоной вещания одной крупной станции. Спутниковое радио, предназначенное для использования без антенны, также использует наземные ретрансляторы в крупных городах из-за многочисленных препятствий, создаваемых их высотными зданиями для многих текущих и потенциальных клиентов, сосредоточенных там.

In reality, radio propagation changes along with the weather and tropospheric ducting, and occasionally along with other upper atmospheric phenomena like sunspots and even meteor showers. Thus, while a broadcasting authority might fix the range to an area with exact boundaries (defined as a series of vectors), this is rarely if ever true. When a broadcast reaches well outside of its intended range due to unusual conditions, DXing is possible. The local terrain can also play a major role in limiting broadcast range. Mountain ranges block FM broadcasts, AM broadcasts, and TV broadcasts, and other signals in the VHF and especially UHF ranges, respectively. This terrain shielding occurs when the line of sight is blocked by something through which the radio waves cannot pass, particularly stone. At times this may be moot due to weather, such as when the tall cumulonimbus clouds of a squall line of thunderstorms reflect the signal over the top, like an extremely tall radio tower. Conversely, heavy rain may attenuate the range of even local stations. ATSC digital television is affected by wind and trees (even if not surrounding the transmitter or receiver locations), apparently related to its use of 8VSB modulation instead of COFDM. AM broadcasting stations have different issues, due to using the mediumwave band. Broadcast range in these stations is determined by ground conductivity, and the proper use and maintenance of grounding radials which act as a ground plane for the mast radiators used. Skywaves reflect off the ionosphere at a much greater distance above Earth's surface at night. This in turn causes mediumwave, most shortwave, and even longwave stations to travel much further at night, which is the side of the Earth where the solar wind pulls the ionosphere (and magnetosphere) away from the planet, instead of pushing toward it as on the day side. Because of this, many AM stations must cut power or go off air at night, except for the very earliest stations still grandfathered on clear channels. Border blaster stations in northern Mexico also used this effect, along with very high power transmitters, to extend their nighttime broadcast ranges well over the US/Mexico border and across most of the United States. Various broadcast relay stations can help to extend a station's area by retransmitting them on the same or another channel. What is usually called a repeater in amateur radio is called a broadcast translator (different channel) or booster (same channel) in American broadcasting, or the much broader category or rebroadcasters in Canadian broadcasting (which includes more than just the low power broadcasting used in the U. S.) Boosters are used only within the broadcast range of the parent station, and serve the same function locally as regional and national single frequency networks do in Europe. Distributed transmission has also undergone tests in the U. S., but to preserve stations' market share in their home media markets, these will be limited to the broadcast area of a single large station. Satellite radio, which is designed for use without a dish, also uses ground repeaters in large cities due to the many obstructions their high rise buildings cause to the many current and potential customers that are concentrated there.

Вопросы границы диапазона

Те, кто находится на краю зоны покрытия станции, обычно слышат помехи в аналоговом вещании, в то время как коррекция ошибок поддерживает чёткость цифрового сигнала до момента наступления эффекта обрыва, когда сигнал внезапно полностью пропадает. FM-станции могут переключаться между стерео и моно (иногда раздражающе быстро при движении) из-за эффекта захвата, а AM-станции (включая видеосигнал телевидения) могут накладываться друг на друга или постепенно затихать. Стерео FM чаще подвержено появлению помех, чем монофоническое звучание, из-за использования субнесущих, поэтому станции могут расширить зону уверенного приёма, отключив стереогенератор. Слушатели также могут отключить стереодекодирование на приёмнике, хотя потеря стереопилотного сигнала приводит к этому автоматически. Поскольку стереосигнал имеет тенденцию включаться и выключаться на границе зоны приёма, а порог срабатывания часто установлен производителем слишком низко, ручное отключение стереодекодирования на краю зоны покрытия предотвращает раздражающее переключение между шумным стерео и тихим моно. То же самое справедливо для аналогового стереозвука на телевидении, вторых звуковых программ и даже цветного телевидения, где также используются субнесущие. Службы чтения радиопередач и другие сервисы, использующие субнесущие, также чаще подвержены прерываниям сигнала, чем основной сигнал станции. Существуют технологии, позволяющие переключаться на другой сигнал, транслирующий ту же радиопрограмму, при выходе из зоны покрытия станции. Система RDS (Radio Data System) позволяет переключаться на другую FM-станцию или станцию с тем же идентификатором, или даже на (но не обязательно с) AM-станцию. Спутниковое радио также разработано для бесшовного переключения между ретрансляторами и/или спутниками при перемещении за пределы зоны действия одного из них. HD Radio переключается обратно на аналоговый сигнал в качестве резервного при достижении границы цифрового покрытия, но успех этого переключения с точки зрения слушателя зависит от того, насколько хорошо инженер станции синхронизировал аналоговый и цифровой сигналы.

Цифровая и аналоговая

Цифровые передачи требуют меньше мощности для четкого приема, чем аналоговые. Точное значение для различных режимов зависит от того, насколько устойчивым сделан сигнал изначально, например, благодаря модуляции, интервалу защиты и прямой коррекции ошибок. В каждом из этих трех факторов существует ограничение: более высокая скорость передачи данных означает компромисс в виде уменьшенной дальности вещания. Иерархическая модуляция, используемая в DVB, является особым случаем, который уменьшает дальность передачи сигнала высокой четкости в обмен на увеличение дальности передачи сигнала более низкого разрешения. Цифровые станции в Северной Америке обычно принадлежат тем же группам, что и аналоговые, и поэтому имеют собственные независимые комплексы. В связи с этим FCC требует от американских телеканалов обеспечить цифровым сигналом такую же зону покрытия, как и аналоговым. Однако для цифрового телевидения ATSC требуется примерно одна пятая мощности, чтобы охватить ту же территорию на том же канале, что и аналоговое телевидение. Для HD Radio эта величина составляет всего один процент от аналоговой мощности станции, отчасти потому, что это метод передачи "в полосе", использующий боковые полосы, которые должны предотвращать помехи соседним каналам, особенно для старых или более дешевых приемников с недостаточной чувствительностью и/или избирательностью.