Teoria_SURRT

звукового сопровождения к нестабильности частоты гетеродина селектора каналов).

На практике нашел применение другой вариант схемы, получивший название гибридного, или, в настоящее время, квазипараллельного (рис. 5.6). В этой схеме групповой сигнал ПЧ с выхода селектора каналов поступал в канал изображения через последовательно включенные фильтры Z1, Z2, а в канал звукового сопровождения – только через фильтр Z1. Тем самым формировалась различная АЧХ каналов изображения и звукового сопровождения (рис. 5.7). В канал звукового сопровождения РСИ и РСЗС на ПЧ проходили без подавления и поступали на детектор разностной частоты UR1, причем последний мог работать как в линейном, так и в квадратичном режимах, т. е. не требовал большого размаха входных сигналов.

Результирующая АЧХ фильтров в канале изображения выбиралась таким

0,5

0

Рис. 5.7. Обобщенная АЧХ полосовых фильтров каналов изображения и звукового сопровождения квазипараллельного

тракта ПЧ с детектором разностной частоты.

образом, чтобы обеспечить подавление РСЗС. Это обеспечивалось за счет включения дополнительного режекторного фильтра Z2, настроенного на первую ПЧ РСЗС fПР.З1. Тем самым практически полностью устранялись перекрестные помехи в канал изображения от сигнала звукового сопровождения.

Однако по-прежнему оставалась нерешенной проблема обеспечения безыскаженной демодуляции РСИ. Это объясняется тем, что при прохождении РСИ через систему с частично подавленной одной боковой полосой (ЧПОБП)

141

со стандартными АЧХ передатчика и приемника и эквивалентной характеристикой фильтра с кососимметричным склоном (рис. 5.8):

где f – ширина кососимметричного склона (для большинства стандартов составляет 0,75 МГц);

FB – верхняя граничная частота спектра видеосигнала,

Рис. 5.8. Прохождение АМ сигналов через фильтр с кососимметричным склоном

ψ

UРСИ.КВ.

Рис. 5.9. Векторные диаграммы АМ сигналов: а – с ДБП, б – с ЧПОБП

142

в его составе появляется, помимо полезной синфазной UРСИ.СИНФ, паразитная квадратурная составляющая UРСИ.КВ (рис. 5.9), приводящая при демодуляции к нелинейным искажениям сигнала. Величина квадратурной составляющей прямо пропорциональна индексу модуляции, а также разности коэффициентов передачи фильтра для верхней и нижней боковых полос РСИ. Наибольшие искажения возникают при передаче мелких цветных деталей изображения [28]. При этом искажениям подвергаются как уровни передаваемых сигналов яркости и цветности, так и их фазовые соотношения в зависимости от глубины модуляции m.

Чувствительность КЗС при построении тракта ПЧ по гибридной схеме значительно выше, чем тракта с совместной обработкой РСИ и РСЗС, так как отсутствует подавление РСЗС на первой ПЧ, остальные параметры находятся приблизительно на том же уровне. Основным фактором, не позволяющим значительно повысить характеристики канала, остаются перекрестные искажения от сигнала изображения.

5.4.4. Тракт ПЧ с совместной обработкой радиосигналов изображения и звукового сопровождения на базе синхронного демодулятора

Следующим шагом на пути повышения качественных показателей трактов ПЧ ТВ приемников было применение в качестве демодулятора синхронного детектора. Большинство трактов ПЧ, имеющих в своем составе синхронный детектор, строилось по схеме с совместной обработкой РСИ и РСЗС (рис. 5.10).

Групповой сигнал с выхода селектора каналов через ПФ Z1 с АЧХ, аналогичной приведенной на рис. 5.5, поступает на блок синхронного детектора

Рис. 5.10. Совместный канал обработки сигналов изображения и звукового сопровождения с синхронным демодулятором

143

UR1, на выходе которого выделяется сигнал изображения UПЦТС и РСЗС на второй ПЧ fПР.З2.

Рассмотрим подробнее процессы, происходящие в синхронном детекторе. Его схема (рис. 5.11) включает перемножитель 1 и фильтр нижних частот 2 с верхней частотой пропускания FВ, или FВ+ fПР . З. На вый вход перемножителя поступает сигнал ПЧ U1(t) (или только радиосигнал изображения), на второй вход – опорное ко-

лебание в виде немодулированного (в идеале) напряжения U2(t) =Асоs 2πfП Р . И t промежуточной изображения с амплитудой А.

Если считать, что U1(t) состоит из двух слагаемых, первое из которых характеризует ЧМ сигнал, а второе – АМ сигнал изображения с амплитудами немодулированных промежуточных звука АЗ и изображения АИ, то сигнал U3(t)

а напряжение U4(t) после фильтра нижних частот 2 состоит только из UПЦТС и второй ПЧ звука без каких-либо дополнительных межканальных помех.

Для обеспечения линейности демодулятора необходимо, чтобы А>>АИ , при этом А ≈ 0,3…3 В, АИ < 30…50 мВ. При таких уровнях биения непосредственно между компонентами группового сигнала оказываются пренебрежимо малыми. Для упрощения требований к фильтру нижних частот 2, который осуществляет фильтрацию высокочастотных компонент, перемножители выполняют по балансной схеме. Недостатки такого варианта – сложность построения перемножителя и блока восстановления несущей частоты на дискретных элементах – преодолены путѐм выполнения их в виде интегральной схемы. Этот вариант обеспечивает более высокое качество демодулированных сигналов, к тому же упрощается построение тракта ПЧ, в котором теперь не требуются мощные высоколинейные оконечные каскады. Синхронный демодулятор используется в телевизорах начиная с 3-го (2УСЦТ и ЗУСЦТ) поколения, а также в большинстве зарубежных телевизионных приемников экономичного класса.

144

модуляции. После усилителя-ограничи- теля 2 формируется двухполярный импульсный сигнал восстановленной не-

щей частоты. Указанное напряжение подаѐтся на синхронный демодулятор (СД), который в этом случае называется квазисинхронным. Характерными особенностями пассивной регенерации являются:

простота выделения несущей частоты;

сохранение в регенерированном сигнале паразитной частотной модуляции (она возникает вследствие отличия от нуля производной по частоте от коэффициента передачи цепи между входом тракта ПЧ и выходом полосового фильтра 1;

задержка сигнала U2(t) относительно U1(t) (для еѐ компенсации сигнал U1(t), подаваемый на сигнальный вход СД, задерживается с помощью простой RC-цепи);

фазовый сдвиг восстановленного колебания несущей U2(t) относительно колебания несущей сигнала U1(t).

145

Как показывают теоретические и экспериментальные исследования, определѐнный фазовый сдвиг не только допустим, но и полезен, с точки зрения качества демодулированного сигнала изображения. Он достигается путѐм небольшой расстройки фильтра 1, который называется опорным контуром СД, в сторону частоты f > fПР.И. При такой расстройке происходит также уменьшение переходной помехи в канале звукового сопровождения, если СД является групповым. Это объясняется уменьшением величины производной коэффициента передачи каскадного соединения блоков 1 и 2 (рис. 5.12, а) по частоте в точки f = fПР.И, где блок 1 (совокупность каскадов от входа тракта ПЧ до входа перемножителя СД) имеет АЧХ в виде, изображѐнном на рис. 5.13, б, а блок 2 (полосовой фильтр) – АЧХ на рис. 5.13, в.

Следовательно, для группового СД настройку опорного контура можно производить или по минимуму межканальных помех или по максимуму качества сигнала изображения (например, по наилучшей форме ИХ и ПХ), при этом результаты настройки будут близкими.

Полоса пропускания опорного контура ПОК выбирается из условия, что уход несущей частоты fПР.И на величину fГ (за счѐт изменения частоты гетеродина в селекторе каналов) не приведѐт к уходу выбранного фазового сдвига между колебаниями исходной и регенерированной несущей fПР.И на величину, боль-

146

φСД <2° = π / 90 рад получим ПОК > 1,5 МГц, QОК < 25. При такой широкой поло се пропускания опорного контура напряжение регенерированной несущей U2(t) оказывается модулированным по частоте составляющими сигнала яркости в полосе частот от 0 до 0,5…1,0 МГц. При условии, что

где φ(t) – паразитная фазовая (частотная) модуляция регенерированного сигнала, на выходе группового СД получим яркостный сигнал

сигнал цветности

сигнал звука на второй промежуточной частоте

где AЯ(t), АЦ(t) и АЗ(t) соответствуют этим же сигналам при идеальной регенерации несущей частоты, т. е. при φ(t) = 0.

Можно показать, что в первом приближении

где mn – номинальное значение коэффициента модуляции РСИ сигналом ярко-

сти (mn ≤ 0,7…0,9);

K(ω) и dK(ω)/dω – коэффициент передачи и его производная по частоте от входа тракта ПЧ до выхода опорного контура СД;

AЯН(t) – нормированный сигнал яркости.

Из приведѐнных уравнений следует, что пассивная регенерация (квазисинхронный режим детектирования) приводит:

к нелинейным искажениям сигнала яркости;

к межканальной помехе «яркость – цветность», размах которой на выходе цветоразностного канала пропорционален d2φ(t)/dt2 = d2AЯ.Н(t)/dt2;

147

к межканальной помехе «яркость – звук», также пропорциональной d2φ(t)/dt2 = d2AЯ.Н(t)/dt2, но уже в полосе частот сигнала звукового сопровождения.

Активная регенерация колебаний несущей частоты осуществляется на основе схемы фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), еѐ упрощѐнный вариант показан на рис. 5.14. Генератор восстановленной несущей G1, напряжение которого U2(t) поступает на второй вход СД, соединѐн через фазовращатель U1 на 90о со вторым входом фазового детектора (ФД) UR1. На первый вход ФД поступает радиосигнал промежуточной изображения U1(t). На выходе ФД образуется напряжение ошибки, пропорциональное разности фаз U1(t) и U2(t), которое через ФНЧ Z1 и усилитель постоянного тока A5 подаѐтся на управляющий вход генератора G1, подстраивая его частоту до значения частоты несущего колебания входного сигнала U1(t). Чем уже полоса пропускания ФНЧ Z1, тем меньше частота сигнала U2(t) отличается от несущей. Именно этим определяются фильтрующие свойства схемы ФАПЧ. Однако при узкой полосе пропускания фильтра нижних частот, которая, в принципе, может составлять единицы и даже доли килогерц (тогда как полоса контура 1 на рис. 5.12, а не менее 1 МГц), схема ФАПЧ может работать только при условии, что она предварительно была введена в режим захвата частоты. При включении телевизора и, соответственно, системы ФАПЧ, а также при кратковременных, но значительных скачках частоты несущей fПР.И система ФАПЧ может не войти в указанный режим и автосопровождение частоты не состоится.

148

чение которых то же, что и на рис. 5.14, а схема АПЧ включает дополнительно частотный детектор UR2, широкополосный ФНЧ Z2 (его полоса несколько мегагерц), широкополосный усилитель постоянного тока A2 и схему сложения U2. Схема АПЧ работает при больших начальных расстройках частот, а когда они становятся малыми, включается схема ФАПЧ, которая частотную ошибку доводит до столь малых значений, что схема АПЧ автоматически отключается (точнее, напряжение на еѐ выходе становится равным нулю).

a )

б )

Рис. 2.15. Улучшенные варианты активного регенератора:

а – с блоками частотной и фазовой автоподстроек; б – с коммутируемым фильтром нижних частот

149

Второй вариант (рис. 5.15, б) кроме известных блоков A1, G1, U1, UR1 и Z1 включает широкополосные Z2 и усилитель постоянного тока A2, блок анализа U2 и коммутатор S1. При больших расстройках по частоте срабатывает блок анализа (используя, например, частотную селекцию) и коммутатор включает в цепь ФАПЧ широкополосный ФНЧ Z2, что обеспечивает захват частоты и вхождение в синхронизм. Через некоторое время в системе произойдѐт подстройка генератора G1 и уменьшение расстройки до определѐнной, но малой величины. При этом происходит переключение коммутатора, и цепь ФАПЧ продолжает отслеживание через узкополосный ФНЧ Z1. Как показывает практика, в активных регенераторах несущей частоты полоса пропускания ФНЧ в режиме сопровождения выбирается не менее 10…15 кГц, при этом если входной сигнал U1(t) является модулированным как по амплитуде, так и по частоте (по указанным ранее причинам), то паразитная ЧМ передаѐтся и сигналу регенерированной несущей U2(t) в полосе от 0 до 10…15 кГц. Тогда при использовании СД как группового демодулятора радиосигнал звукового сопровождения на частоте fП Р . З 2 окажется частотно-модулированным межканальной помехой (компонентами сигнала изображения в полосе 10…15 кГц). Следовательно, активные регенераторы, хотя и позволяют уменьшить полосу частот, занимаемую переходной помехой из яркостного канала в каналы цветности и звукового сопровождения, но ввиду того, что в исходном спектре сигнала яркости амплитуды НЧ составляющих много больше ВЧ составляющих, это практически не сказывается на эффективном напряжении переходной помехи. Так как активные регенераторы значительно сложнее в реализации, чем пассивные, последние используются более часто.

Итак, применение в тракте ПЧ синхронного детектора в сочетании со схемой активной регенерации опорного колебания обеспечило практически безыскаженную демодуляцию РСИ. Перекрестные искажения от сигнала звукового сопровождения в канал изображения, учитывая значительное подавление РСЗС в ПФ на первой ПЧ, сведены практически к нулю.

В то же время характеристики КЗС далеко не всегда удовлетворяли требованиям к качеству обработки сигнала звукового сопровождения. Это и пониженная чувствительность за счет ослабления РСЗС на первой ПЧ, и перекре-

150