Основы радиосвязи, радиовещания и телевидения

Рекомендовано Учебно-методическим центром среднего 
профессионального образования Федерального агентства 
связи РФ в качестве учебного пособия для образовательных 

организаций СПО укрупненной группы специальностей 

11.00.00 – «Электроника, радиотехника и системы связи»

Рекомендовано учреждением образования «Республиканский 
институт профессионального образования» Министерства 

образования Республики Беларусь

в качестве пособия для учащихся учреждений образования, 

реализующих образовательные программы среднего 
специального образования по специальностям «Сети 

телекоммуникаций», «Системы радиосвязи, радиовещания и 

телевидения»

Под редакцией А. В. Смирнова

Москва

Горячая линия - Телеком

2016

УДК 621.397.6 (075.32)
ББК 32.841 

 К75 

Р е ц е н з е н т ы :  главный инженер Республиканского унитарного предприятия 
«Белорусский радиотелевизионный центр»  Л. С. Войтешонок; преподаватель 1 категории кафедры радиосвязи, радиовещания и телевидения 
Витебского филиала учреждения образования «Высший государственный 
колледж связи»  Т. С. Рубаник 

Кохно М. Т. 
К75  Основы радиосвязи, радиовещания и телевидения. Учебное 
пособие для сузов / Под ред. А. В. Смирнова. – М.: Горячая 
линия – Телеком, 2016. – 272 с.: ил. 

ISBN 978-5-9912-0428-6. 

Описаны принципы построения и функционирования цифровых 
сетей радиосвязи подвижной и фиксированной радиослужб, цифрового радиовещания и телевидения. Рассмотрена структура радиосистем 
передачи сообщений, проанализированы свойства различных радиоканалов и принципы обработки, передачи и приема сигналов в каналах цифровых радиосистем передачи сообщений, способы повышения 
эффективности использования выделенного радиосистемам радиочастотного спектра за счет применения многочастотной и многоуровневой модуляции, множественного доступа и др. 
Для студентов группы специальностей среднего профессионального образования «Электроника, радиотехника и системы связи», в 
том числе по специальностям «Средства связи с подвижными объектами», «Радиосвязь, радиовещание и телевидение», а также специалистам предприятий, занимающихся эксплуатацией технических 
средств радиосвязи, радиовещания и телевидения. 

ББК 32.841 

Адрес издательства в Интернет WWW.TECHBOOK.RU 

Все права защищены.
Любая часть этого издания не может быть воспроизведена в какой бы 
то ни было форме и какими бы то ни было средствами без письменного 
разрешения правообладателя 
© ООО «Научно-техническое издательство «Горячая линия – Телеком»
www.techbook.ru
©  М. Т. Кохно

ПРЕДИСЛОВИЕ

По оценкам ведущих специалистов мира, ХХI век ознаменуется
созданием Глобального Информационного Общества, основой которого будут Глобальные Информационные Сети, построенные с широким использованием радиоэлектронных средств (РЭС) радиосистем
передачи информации (сообщений). Именно они в состоянии обеспечить каждому человеку планеты Земля, где бы он не находился,
возможность персонального доступа к источникам информации. Без
услуг сотовой подвижной электросвязи, цифрового телевидения и
радиовещания, высокоскоростного радиодоступа к сетям, в том числе к сети Интернет, невозможно представить жизнь в современном
обществе.
Функционирование РЭС с заданными техническими характеристиками обеспечивают специалисты, получающие профессиональное
образование по группе специальностей «Телекоммуникации».
Им
важно знать современное состояние и пути дальнейшего развития
сетей радиосвязи, радиовещания и телевидения, предельные и реальные возможности технических средств, используемых в радиосистемах передачи сообщений и т. п. Учебное пособие содержит необходимые сведения по этим направлениям. В нем представлена информация о существующих и перспективных сетях и системах радиосвязи,
радиовещания и телевидения, работающих в различных стандартах.
Учебное пособие написано в соответствии с требованиями квалификационных характеристик специалистов, получающих среднее
профессиональное образование по специальностям 210705 «Средства
связи с подвижными объектами», 210721 «Радиосвязь, радиовещание и телевидение» и др. Сведения, изложенные в пособии, являются
базовыми для изучения дисциплин специального цикла. Специалистам, специализирующимся в области радиосвязи, радиовещания и
телевидения, учебное пособие позволит систематизировать имеющиеся у них знания.
В первой главе рассмотрены структура радиосистемы передачи сообщений, принципы передачи и обработки сигналов в каналах цифровых радиосистем передачи сообщений.
Проанализированы свойства радиоканалов при различных условиях распространения радиоволн, рассмотрены способы повышения эффективности

Предисловие

использования радиочастотного спектра за счет применения многочастотной модуляции, множественного доступа и др.
Выделение данных вопросов в отдельную главу преследует
цель — подчеркнуть, что в основе построения различных по назначению систем радиосвязи, радиовещания и телевидения лежат одни
и те же принципы. Такое построение способствовало исключению
повторения излагаемых сведений в других главах учебного пособия.
Во второй главе рассмотрены принципы построения сетей подвижной и фиксированной служб радиосвязи. Показано их многообразие, пояснено назначение и особенности функционирования некоторых элементов сетей. Обращено внимание на интеграцию вновь
создаваемых сетей подвижной электросвязи с другими сетями.
В третьей главе приведены характеристики сигналов звукового
вещания, методы их сжатия, принципы построения аналоговых систем синхронного и стереофонического радиовещания, а также перспективных систем цифрового радиовещания.
В четвертой главе рассмотрены системы аналогового и цифрового вещательного телевидения. Приведены сведения о сигналах вещательного телевидения, способах уменьшения избыточности цифровых сигналов. Пояснены принципы построения систем цифрового
телевидения стандартов DVB.
Для усвоения приведенного в пособии материала требуются знания по математике, теории электрических цепей, теории электрической связи, цифровым и микропроцессорным устройствам, основам
построения систем и сетей телекоммуникаций.
Учебное пособие написано автором — доцентом М.Т. Кохно с
учетом многолетнего опыта преподавания дисциплин «Теория электрической связи», «Звуковое и телевизионное вещание», «Радиорелейные и спутниковые системы передачи» в Минском техникуме связи и Учреждении образования «Высший государственный колледж
связи» (УО ВГКС), а также с использованием ранее изданной литературы по данной тематике [1–30]. Автор признателен преподавателю УО ВГКС Н.Г. Прашковичу, любезно согласившемуся ознакомиться с авторским оригиналом и сделавшему ряд предложений
по его улучшению.

ВВЕДЕНИЕ

Развитие современного общества сопровождается неуклонным и
быстрым ростом потоков информации. Объем информации растет
примерно пропорционально квадрату промышленного потенциала,
удваиваясь каждые два года. Информация имеет ценность только в
том случае, если она доступна людям, невзирая на ее удаленность от
места и давность появления. Отсюда возникает необходимость запоминания, хранения и передачи ее на расстояние. Для этих целей
информацию представляют совокупностью различных знаков и символов (слова и фразы человеческой речи, рисунки и т. п.), которые
называют сообщениями.
В электросвязи передача сообщений любого рода (звуковых, оптических, данных) ведется с использованием энергии электромагнитного поля, способной распространяться в специальных направляющих средах или в открытом пространстве со скоростью (в зависимости от среды распространения), почти равной скорости света.
Появление электросвязи было подготовлено величайшими открытиями ХVIII и начала XIX веков, связанными с электрическими и магнитными явлениями, в частности, с протеканием (распространением) по проводникам электрического тока. Первоначально
электросвязь осуществлялась исключительно по проводам. Во второй половине XIX века наука теоретически доказала существование
электромагнитных волн (ЭМВ), способных распространяться в открытом пространстве со скоростью света.
Сущность ЭМВ впервые предсказал в 1832 г. М. Фарадей, а в
1865 г. Дж. Максвелл теоретически доказал, что ЭМВ распространяются от источника по всем направлениям и что все виды излучений
(радиоволны, оптические волны и др.) являются электромагнитными волнами, имеющими разную длину волны. В 1888 г. немецкий физик Г. Герц экспериментально подтвердил эту теорию. Им же определена скорость распространения ЭМВ в воздухе — она оказалась
примерно равной 300 000 км/с, как и предсказывал Дж. Максвелл.
Практическое использование ЭМВ блестяще реализовал русский ученый А.С. Попов, который впервые с помощью специальных
устройств осуществил радиопередачу — формирование и излучение
радиочастотных сигналов.
Демонстрация устройства для приема
ЭМВ произошла на заседании Русского физико-химического обще

Введение

ства 7 мая 1895 г. Этот день вошел в историю как день изобретения
радио. Радио (от лат. radio — испускаю лучи) является общим термином, его применяют при указании на использование радиоволн.
Например, радионавигация — определение места расположения (координат) морских и воздушных судов с помощью радиотехнических
устройств; радиолокация — определение направления на источник
радиоизлучения; радиосвязь — электросвязь, осуществляемая посредством радиоволн и т. д.
Кроме А.С. Попова радиопередачей занимались другие ученые
и инженеры.
Наибольшего успеха при этом добился итальянский
изобретатель и предприниматель Г. Маркони, который 2 июля 1897 г.
запатентовал в Англии «усовершенствование в передаче электрических импульсов и сигналов в аппаратуре для этого». Спустя несколько месяцев А.С. Попов писал в редакцию английского журнала, что
«устройство приемника Маркони является воспроизведением моего
индикатора молний».
Изобретение радио привело к интенсивному развитию радиосвязи. Можно выделить несколько этапов ее развития. Уже в 1900 г.
радиосвязь использовалась при проведении спасательных работ по
снятию с камней броненосца «Генерал адмирал Апраксин», который находился на расстоянии 45 км от берега. Вплоть до начала
20-х годов ХХ столетия радиосвязь осуществлялась с применением преимущественно искровых радиопередатчиков (радиопередающих устройств), в которых радиочастотные колебания получали с
помощью искровых разрядов. Применение их сделало возможным
передачу текстовых сообщений телеграфом (искровое радиотелеграфирование) практически на любые расстояния. Однако попытка использования искровых радиопередатчиков для передачи звуковых
сообщений, предпринятая А.С. Поповым в 1903 г., не дала достаточно хорошего качества приема и не получила распространения.
Дальнейшее развитие радиосвязи связано с появлением электронной вакуумной лампы (радиолампы). Применение радиоламп
дало возможность генерировать и усиливать высокочастотные электрические колебания. Осенью 1920 г. под руководством М.А. БончБруевича была организована первая в мире передача звуковых (речевых) сообщений между городами Москва и Берлин с использованием радиопередатчика мощностью 5 кВт. Однако диалога не получилось, так как в Берлине голос из Москвы слышали, но ответить
не могли. Фирма «Телефункен» только в октябре 1923 г. создала
достаточно мощный радиопередатчик для передачи звуковых сообщений.

Введение
7

На следующем этапе после появления радио началось развитие
и применение радиовещания.
В августе 1922 г. в Москве начала
работать первая в мире радиовещательная станция им. Коминтерна.
Она имела мощность 12 кВт, которую обеспечивали 12 генераторных
радиоламп, включенных параллельно.
Дальнейшее развитие радиосвязи и радиовещания шло по пути создания все более мощных радиоламп при одновременном переходе на использование радиоволн с меньшей длиной волны. Использование более высоких частот позволило в 30-х годах прошлого
столетия осуществить передачу подвижных изображений (телевидение).
В эти годы радиотехника превратилась в самостоятельную
инженерную науку, были разработаны инженерные методы расчета
радиотехнических устройств и т. п.
Следующий этап после изобретения радио ведет отсчет с середины ХХ столетия, когда были созданы полупроводниковые приборы
и реализованы цифровые методы обработки и передачи аналоговых
сигналов. В этот период в СССР началось создание единой автоматизированной сети связи (ЕАСС), предполагавшей техническое и
организационно-административное объединение разрозненных сетей
электросвязи в единую сеть электросвязи.
С запуском спутников
связи (в США — 1963 г., в СССР — 1965 г.)
мир вступил в эру
спутниковой связи.
Очередной этап в истории радио начался с появлением в 80-х
годах ХХ века персональных компьютеров. Стала возможной передача больших объемов данных, был разработан метод передачи сигналов с коммутацией пакетов. Уровень развития микроэлектроники
позволил выпускать массовые дешевые радиоэлектронные устройства с программным управлением, что привело к появлению сотовых
сетей радиосвязи (согласно [25] — сотовой подвижной электросвязи). Бум сотовой подвижной электросвязи не замедляется вот уже
четверть века. Мобильных телефонов во всем мире уже в несколько
раз больше, чем обычных стационарных телефонов, — номинально в
абонентах сотовых сетей числится 70 % населения Земли. В этот период начали создаваться инфокоммуникационные (компьютерные)
сети.
Примером такой сети является всемирная интернациональная сеть Интернет.
Эти сети, кроме средств электросвязи, состоят из средств хранения, обработки и поиска информации (баз данных).
Современный этап развития электросвязи характеризуется созданием Глобальных сетей электросвязи, которые позволят реализовать персональную связь.
В разрабатываемой Международным
союзом электросвязи концепции персональной связи важное место

Введение

отводится радиосвязи, позволяющей динамично изменять (без подключения и отключения пользователей) топологию сети. Ее использование также позволяет отказаться от дорогостоящей и не всегда
возможной прокладки или аренды волоконно-оптических или электрических (медных) кабелей и др. Видимо все возвращается на круги своя: человечество тысячелетиями жило без проводов, хочет без
них жить и впредь.

ПРИНЦИПЫ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ
В РАДИОКАНАЛАХ РАДИОСИСТЕМ
ПЕРЕДАЧИ СООБЩЕНИЙ

1.1. Радиочастотный спектр и его
использование радиослужбами

Радиочастотный спектр — совокупность полос радиочастот,
которые могут быть использованы для функционирования радиоэлектронных средств и (или) высокочастотных устройств.
Радиоэлектронные средства — технические средства, состоящие из одного
или нескольких радиопередающих и (или) радиоприемных устройств
и вспомогательного оборудования, используемые для электросвязи.
Под высокочастотными устройствами понимают оборудование
или приборы, предназначенные для генерирования и местного использования радиочастотной энергии в любых целях, за исключением применения в области электросвязи. К ним можно отнести,
например, электроустановки, медицинскую аппаратуру и др.
Радиочастотный спектр (РЧС) имеет ограниченный ресурс, его
использование регулируется и контролируется Международным союзом электросвязи (МСЭ) и каждым государством мира. Миссия
МСЭ заключается в обеспечении равноправного доступа государств
к РЧС, рациональном, справедливом и эффективном его использовании, проведении исследований и утверждении Рекомендаций по
вопросам радиосвязи и др.
Первый международный документ (свод правил), определяющий порядок использования РЧС и условий работы радиосредств,
был принят в 1903 г. и получил название Регламент радиосвязи (от
франц. reglament — правило). С тех пор в него неоднократно вносились дополнения и изменения. В настоящее время Регламент радиосвязи регулирует распределение полос частот для 38 наземных
и спутниковых радиослужб, функционирующих в диапазоне частот
от 10 кГц до 275 ГГц.

Г л а в а 1

Рис. 1.1. Службы радиосвязи

Радиослужба — организационно-техническая совокупность радиоэлектронных и других технических средств, обеспечивающих излучение, передачу и (или) прием радиоволн, предназначенных для
выполнения определенных целей. Например, для обмена информацией с помощью радиоволн предназначена служба радиосвязи; для
определения местоположения, скорости и (или) других характеристик объектов за счет свойств радиоволн — служба радиоопределения (радиолокации, радионавигации, радиопеленгации); для астрономии, основанной на приеме радиоволн космического происхождения, — служба радиоастрономии и т. п. Службы радиосвязи бывают
наземными и спутниковыми (рис. 1.1).
Наземные службы радиосвязи делят на фиксированные, радиовещательные и подвижные. Фиксированная служба — служба радиосвязи между определенными фиксированными (стационарными)
пунктами. Радиовещательная служба — служба радиосвязи, предназначенная для организации непосредственного приема населением телерадиовещательных программ. Термин «телерадиовещание»
объединяет в себе звуковое и телевизионное вещание. Подвижная
служба (мобильная) — служба радиосвязи между подвижными станциями или подвижной и стационарной станциями. Под стационарными станциями понимают станции (базовые, аэропортов, береговые), предназначенные для работы в определенном пункте, в то
время как подвижные станции предназначены для работы во время движения пользователя. Вариантами подвижной службы являются сухопутная, воздушная (между станциями аэропортов и станциями воздушных судов или между станциями воздушных судов) и