В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Одной из основных задач телецентра является создание на обслуживаемой территории напряженности электрического поля, равной или превышающей некоторую минимальную величину, соответствующую заданному качеству приема телесигнала. Напряженность поля на обслуживаемой территории в основном зависит от эффективной излучаемой мощности передающей станции, которую можно представить в виде:
P∑ = Рпер - βL + G, (1)
где P∑ — эффективная излучаемая мощность передающей станции, дБ;
Рпер — мощность передатчика на входе главного фидера передающей антенны, дБ;
β— погонное затухание главного фидера, дБ/м;
L — длина главного фидера, м;
βL — коэффициент полезного действия главного фидера антенны, дБ;
G — коэффициент усиления передающей антенны, дБ.
В настоящее время тарифы на услуги связи по распространению общероссийских телепрограмм пропорциональны мощности передатчика и не учитывают применяемые типы фидеров и передающих антенн. Это приводит к тому, что оператору связи для охвата телевещанием заданной территории выгодно применять более мощные передатчики и более дешевые фидеры и передающие антенны.
Из выражения (1) следует, что для охвата телевещанием заданной территории необязательно применять мощные передатчики. Можно уменьшить мощность передатчика при соответствующем уменьшении потерь в фидере, увеличении коэффициента усиления передающей антенны или одновременном снижении потерь в фидере и увеличении коэффициента усиления антенны.
Сравнительный анализ стоимости передатчиков, фидеров и антенн показывает, что стоимость фидеров и передающих антенн составляет примерно 25% стоимости аналоговых и 10% стоимости цифровых передатчиков. Следовательно, применение менее мощных передатчиков и более дорогих антенно-фидерных устройств позволяет снизить суммарные затраты на приобретение оборудования и одновременно снизить потребление электроэнергии передающей станцией.
На практике находят применение телевизионные передатчики мощностью 0,001—50 кВт для аналогового и 0,001—5 кВт для цифрового вещания. Примерные стоимости и потребляемая мощность телевизионных передатчиков приведены в табл. 1.
В качестве фидеров применяются коаксиальные кабели, примерная стоимость и параметры которых для частоты 800 МГц приведены в табл. 2.
В табл. 3 приведены параметры применяемых передающих телевизионных антенн.
На основании данных табл. 1—3 рассмотрим способы, позволяющие для данной передающей станции при сохранении ее излучаемой мощности снизить мощность передатчика, уменьшить потребляемую мощность и суммарную стоимость передатчика, фидера и передающей антенны.
2.1. Рассмотрим передающую станцию с передатчиком мощностью 0,1 кВт, фидером 1/2" длиной 75 м и передающей антенной с коэффициентом усиления G. Излучаемая мощность исходной станции P∑исх = - 10 - 4,8 + G = - 14,8 + G. Расходы на приобретение передатчика и фидера равны 150 + 24 = 174 тыс. руб. для аналоговой станции и 600 + 24 = 624 тыс. руб. для цифровой станции.
В модернизированной станции заменим кабель 1/2" кабелем 1 1/4", что позволяет уменьшить потери в фидере на 2,9 дБ, то есть в 1,95 раза. Это способствует уменьшению в 1,95 раза мощности передатчика. Выберем передатчик мощностью 0,05 кВт, что позволяет почти сохранить значение излучаемой мощности P∑ = - 13 - 1,9 + G = - 14,9 + G. Суммарные затраты на приобретение передатчика и фидера равны 100 + 61,5 = 161,5 тыс. руб. для аналоговой станции и 420 + 61,5 = 481,5 тыс. руб. для цифровой станции.
Следовательно, модернизация станции позволила уменьшить расходы на приобретение оборудования на 12,5 тыс. руб. для аналоговой станции и 142,5 тыс. руб. для цифровой станции. Кроме того, уменьшилась потребляемая электроэнергия аналоговой станции на (0,4 - 0,25) х 8000 = 960 кВт и цифровой станции на (0,8 - 0,7) х 8000 = 800 кВт в год.
На сети имеется примерно 4 тыс. аналоговых станций мощностью 0,1 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты на 50 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 3840 МВт в год.
На сети имеется примерно 200 цифровых станций мощностью 0,1 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты на 28,5 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 160 МВт в год.
2.2. Рассмотрим передающую станцию с передатчиком мощностью 2,0 кВт, фидером 7/8" длиной 150 м и передающей антенной с коэффициентом усиления G. Излучаемая мощность исходной станции P∑иcx = 3 - 5,3 + G = - 2,3 + G. Расходы на приобретение передатчика и фидера равны 1100 + 69 = 1169 тыс. руб. для аналоговой станции 3700 + 69 = 3769 тыс. руб. для цифровой станции.
В модернизированной станции заменим кабель 7/8" кабелем 2 1/4". Это позволяет уменьшить мощность передатчика на 2,6 дБ, то есть в 1,82 раза. Выберем передатчик мощностью 1,0 кВт, что позволяет незначительно, в 1,1 раза, уменьшить значение излучаемой мощности P∑ = 0 - 2,7 + G = - 2,7 + G Суммарные затраты на приобретение передатчика и фидера равны 800 + 300 = 1100 тыс. руб. для аналоговой станции и 2800 + 300 = 3100 тыс. руб. для цифровой станции.
Следовательно, модернизация станции позволила уменьшить расходы на приобретение оборудования на 69 тыс. руб. для аналоговой станции и 669 тыс. руб. для цифровой станции. Кроме того, уменьшилась потребляемая электроэнергия аналоговой станции на (5 - 2,8) х 8000 = 17 600 кВт и цифровой станции на (14 - 7,1) х 8000 = 55 200 кВт в год.
На сети имеется примерно 35 аналоговых станций мощностью 2,0 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты на 2,4 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 616 МВт в год.
На сети имеется примерно 45 цифровых станций мощностью 2,0 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты на 30 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 2484 МВт в год.
Следовательно, использование коаксиального кабеля с меньшими потерями приводит к увеличению затрат на приобретение фидера, но снижает мощность передатчика, что позволяет снизить суммарные затраты на приобретение передатчика и фидера, а также уменьшить потребляемую мощность станции.
3.1. Рассмотрим передающую станцию с передатчиком мощностью 0,5 кВт и передающей антенной с коэффициентом усиления 3 дБ. Излучаемая мощность исходной станции P∑исх = - 3 - βL + 3 = - βL.
Расходы на приобретение передатчика и антенны равны 500 + 20 = 520 тыс. руб. для аналоговой станции и 1600 + 20 = 1620 тыс. руб. для цифровой станции.
В модернизированной станции заменим 3 дБ антенну на антенну с коэффициентом усиления 7 дБ. Это позволяет уменьшить мощность передатчика на 4,0 дБ, то есть в 2,5 раза. Выберем передатчик мощностью 0,2 кВт, что позволяет создать модернизированную передающую станцию с излучающей мощностью, равной излучающей мощности исходной станции P∑ = - 7 - βL + 7 = - βL. Суммарные затраты на приобретение передатчика и антенны равны 165 + 70 = 235 тыс. руб. для аналоговой станции и 800 + 70 = 870 тыс. руб. для цифровой станции.
Следовательно, модернизация станции позволяет уменьшить расходы на приобретение оборудования на 285 тыс. руб. для аналоговой станции и 750 тыс. руб. для цифровой станции. При этом уменьшается потребляемая электроэнергия аналоговой станции на (1,2 - 0,6) х 800 = 4800 кВт и цифровой станции на (3,5 - 1,2) х 8000 = 18 400 кВт в год.
На сети имеется примерно 130 аналоговых станций мощностью 0,5 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты примерно на 37 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 624 МВт в год.
На сети имеется примерно 135 цифровых станций мощностью 0,5 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты примерно на 101 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 2484 МВт в год.
3.2. Рассмотрим передающую станцию с передатчиком мощностью 5 кВт и передающей антенной с коэффициентом усиления 5 дБ. Излучаемая мощность исходной станции P∑исх = 7 - βL + 5 = 12 - βL. Расходы на приобретение передатчика и антенны равны 2400 + 250 = 2650 тыс. руб. для аналоговой станции и 11 000 + 250 = 11 250 тыс. руб. для цифровой станции.
В модернизированной станции заменим 5 дБ антенну на антенну с коэффициентом усиления 10 дБ. Это позволяет уменьшить мощность передатчика на 5,0 дБ, то есть в 3,2 раза. Выберем передатчик мощностью 2,0 кВт, что позволяет создать модернизированную станцию с излучающей мощностью в 1,26 раза большей мощности исходной станции P∑ = 3 - βL + 10 = 13 - βL. Суммарные затраты на приобретение передатчика и антенны модернизированной станции равны 1100 + 1000 = 2100 тыс. руб. для аналоговой станции и 3700 + 1000 = 4700 тыс. руб. для цифровой станции.
Следовательно, модернизация станции позволила уменьшить расходы на приобретение оборудования на 550 тыс. руб. для аналоговой станции и 6550 тыс. руб. для цифровой станции. Кроме того, уменьшилась потребляемая электроэнергия аналоговой станции на (12 - 5) х 8000 = 56 000 кВт и цифровой станции на (36 - 14) х 8000 = 176 000 кВт в год.
На сети имеется примерно 500 аналоговых станций мощностью 5,0 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты на 275 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 28 000 МВт в год.
На сети имеется примерно 100 цифровых станций мощностью 5,0 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты примерно на 655 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 17 600 МВт в год.
Рассмотрим несколько частных примеров.
4.1. Исходная станция состоит из передатчика мощностью 0,1 кВт, кабеля 1/2" длиной 75 м и передающей антенны с коэффициентом усиления 3 дБ. Излучающая мощность станции равна P∑исх = - 10 - 4,8 + 3= - 11,8 дБ. Суммарная стоимость передатчика, фидера и антенны равна 150 + 24 + 20 = 194 тыс. руб. для аналогового и 600 + 24 + 20 = 644 тыс. руб. для цифрового варианта станции.
Замена кабеля 1/2" кабелем 7/8" позволяет уменьшить мощность передатчика на 2,1 дБ, то есть в 1,6 раза. Использование передающей антенны с коэффициентом усиления 7 вместо 3 дБ позволяет уменьшить мощность передатчика на 4 дБ, или в 2,5 раза. Следовательно, мощность передатчика будет уменьшена в 4,0 раза, или до 0,025 кВт. Выберем передатчик мощностью 0,03 кВт.
Излучающая мощность модернизированной станции равна P∑ = - 15,2 - 2,7 + 7 = - 10,9 дБ, то есть в 1,23 раза превышает излучающую мощность исходной станции.
Суммарная стоимость передатчика, фидера и антенны модернизированной станции равна 85 + 34,5 + 70 = 189,5 тыс. руб. для аналогового и 350 + 34,5 + 70 = 454,5 тыс. руб. для цифрового варианта станции.
Суммарные затраты на приобретение оборудования при модернизации будут уменьшены на 4,5 тыс. руб. для аналоговой станции и на 189,5 тыс. руб. для цифровой станции.
Потребляемая мощность передатчика будет уменьшена на (0,4 - 0,24) х 8000 = 1280 кВт в год для аналогового и на (0,8 - 0,4) х 8000 = 3200 кВт в год для цифрового варианта станции.
На сети имеется примерно 4 тыс. аналоговых станций мощностью 0,1 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты на 18 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 5120 МВт в год.
На сети имеется примерно 200 цифровых станций мощностью 0,1 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты на 38 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 640 МВт в год.
4.2. Исходная станция состоит из передатчика мощностью 0,5 кВт, кабеля 1/2" длиной 75 м и передающей антенны с коэффициентом усиления 3 дБ. Излучающая мощность станции равна P∑ исх = - 3-4,8 + 3 = - 4,8 дБ. Суммарная стоимость передатчика, фидера и антенны равна 500 + 24 + 20 = 544 тыс. руб. для аналогового и 1600 + 24 + 20 = 1644 тыс. руб. для цифрового варианта станции.
Замена кабеля 1/2" кабелем 1 1/4" позволяет уменьшить мощность передатчика на 2,9 дБ, то есть в 1,95 раза. Использование передающей антенны с коэффициентом усиления 7 вместо 3 дБ позволяет уменьшить мощность передатчика на 4 дБ, или в 2,5 раза. Следовательно, мощность передатчика будет уменьшена в 4,9 раза, или до 0,1 кВт.
Излучающая мощность модернизированной станции равна P∑ = - 10 - 1,9 + 7= - 4,9 дБ, то есть незначительно, в 1,02 раза, меньше излучающей мощности исходной станции.
Суммарная стоимость передатчика, фидера и антенны модернизированной станции равна 150 + 61,5 + 70 = 281,5 тыс. руб. для аналогового и 600 + 61,5 + 70 = 731,5 тыс. руб. для цифрового варианта станции.
По сравнению с исходной станцией суммарные затраты на приобретение оборудования будут уменьшены на 262,5 тыс. руб. для аналоговой станции и на 912,5 тыс. руб. для цифровой станции. Потребляемая мощность передатчика будет уменьшена на (1,2 - 0,4) х 8000 = 6400 кВт в год для аналогового и на (3,5 - 0,8) х 8000 = 21 600 кВт в год для цифрового варианта станции.
На сети имеется около 130 аналоговых станций с передатчиками мощностью 0,5 кВт. Предлагаемая модернизация позволит уменьшить затраты на приобретение оборудования на 34 млн руб. и снизить потребляемую мощность за один год на 832 МВт.
На сети имеется около 135 цифровых станций с передатчиками мощностью 0,5 кВт. Предлагаемая модернизация позволит уменьшить затраты на приобретение оборудования примерно на 123 млн руб. и снизить потребляемую мощность за один год на 2900 МВт.
4.3. Рассмотрим передающую станцию с передатчиком мощностью 1 кВт, передающей антенной с коэффициентом усиления 5 дБ и фидера 7/8" длиной 150 м. Излучаемая мощность исходной станции P∑ исх = 0-5,3 + 5 = 0,3 дБ. Расходы на приобретение передатчика и антенны равны 800 + 69 + 250 = 1119 тыс. руб. для аналоговой станции и 2800 + 69 + 250 = 3119 тыс. руб. для цифровой станции.
Замена кабеля 7/8" кабелем 2 1/4" позволяет уменьшить мощность передатчика на 2,6 дБ, то есть в 1,8 раза. Использование передающей антенны с коэффициентом усиления 7 вместо 5 дБ позволяет уменьшить мощность передатчика на 2 дБ, или в 1,6 раза. Следовательно, мощность передатчика будет уменьшена в 2,9 раза, или до 0,34 кВт.
Выберем передатчик мощностью 0,5 кВт, что позволяет создать модернизированную антенну с излучающей мощностью P∑ = - 3 - 2,7 + 7 = 1,3 дБ, которая превышает в 1,4 раза излучающую мощность исходной станции.
Суммарные затраты на приобретение передатчика и антенны модернизированной станции равны 500 + 300 + 150 = 950 тыс. руб. для аналоговой станции и 1600 + 300 + 150 = 2050 тыс. руб. для цифровой станции.
Следовательно, модернизация станции позволяет уменьшить расходы на приобретение оборудования на 169 тыс. руб. для аналоговой и на 1069 тыс. руб. для цифровой станции. Кроме того, уменьшается потребляемая электроэнергия аналоговой на (2,8 - 1,2) х 8000 = 12 800 кВт и цифровой станции на (7,1 - 3,5) х 8000 = 28 800 кВт в год.
На сети имеется примерно 500 аналоговых станций мощностью 1,0 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты на приобретение оборудования на 84 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 6400 МВт в год.
На сети имеется примерно 100 цифровых станций мощностью 1,0 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты на приобретение оборудования примерно на 107 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 2880 МВт в год.
4.4. Исходная станция состоит из передатчика мощностью 5 кВт, кабеля 1 5/8" длиной 150 м и передающей антенны с коэффициентом усиления 7 дБ. Излучающая мощность станции равна P∑ исх = 7-3,1 +7 = 10,9 дБ. Суммарная стоимость передатчика, фидера и антенны равна 2400 + 150 + 500 = 3050 тыс. руб. для аналогового и 11 000 + 150 + 500 = 11 650 тыс. руб. для цифрового варианта станции.
Замена кабеля 1 5/8" на кабель 2 1/4" позволяет уменьшить мощность передатчика на 0,4 дБ, то есть в 1,1 раза. Использование передающей антенны с коэффициентом усиления 10, вместо 7 дБ позволяет уменьшить мощность передатчика на 3 дБ, или в 2,0 раза. Следовательно, мощность передатчика будет уменьшена в 2,2 раза, или до 2,3 кВт. Возьмем передатчик мощностью 2,5 кВт.
Излучающая мощность модернизированной станции равна P∑ = 4 - 2,7 + 10 = 11,3 дБ, то есть больше в 1,1 раза излучающей мощности исходной станции.
Суммарная стоимость передатчика, фидера и антенны модернизированной станции равна 1400 + 300 + 1000 = 2700 тыс. руб. для аналогового и 5100 + 300 + 1000 = 6400 тыс. руб. для цифрового варианта станции.
По сравнению с исходной станцией суммарные затраты на приобретение оборудования будут уменьшены на 350 тыс. руб. для аналоговой станции и на 5250 тыс. руб. для цифровой станции.
Потребляемая мощность передатчика будет уменьшена на (12 - 6,2) х 8000 = 46 400 кВт в год для аналогового и на (36 - 18) х 8000 = 144 000 кВт в год для цифрового варианта станции.
На сети имеется около 500 аналоговых станций с передатчиками мощностью 5,0 кВт. Предлагаемая их модернизация позволит уменьшить затраты на приобретение оборудования на 175 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 23 200 МВт в год.
На сети имеется примерно 100 цифровых станций с передатчиками мощностью 5,0 кВт. Подобная модернизация позволяет уменьшить затраты на приобретение оборудования на 525 млн руб. и снизить потребляемую электроэнергию на 14 400 МВт в год.
На частных примерах для станций мощностью 0,1; 0,5; 1 и 5 кВт показаны способы, позволяющие по сравнению с существующими методами уменьшить суммарные затраты на приобретение передатчиков, фидеров и передающих антенн примерно на 311 млн руб. для аналоговых станций и на 789 млн руб. для цифровых станций. Одновременно снижается потребляемая электроэнергия примерно на 36 000 МВт для аналоговых станций и на 21 000 МВт для цифровых.
Снижение мощности передатчика снижает расходы на оплату потребляемой электроэнергии, упрощает обслуживание передатчиков и антенно-фидерных устройств передающей станции, работающих на пониженных мощностях.
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #4+5, 2013
Посещений: 16962
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
