10.3. Телевизионные передатчики

Радиопередающая станция телевизионного вещания (ТВ) содержит отдельные передатчики сигналов телевизионного изображения и сигналов звукового сопровождения. С помощью суммирующего устройства сигналы обоих передатчиков подводятся к общей антенне. В ретрансляторах и ТВ передатчиках небольшой мощности используется совместное усиления сигналов изображения и звукового сопровождения в общем ВЧ тракте. Телевизионное вещание в РФ осуществляется в диапазонах метровых (48,5 – 230 МГц) и дециметровых (470 – 870 МГц) волн, всего 70 каналов.

Структурные схемы передатчиков (или трактов) звукового сопровождения и УКВ ЧМ вещания во многом схожи. Существенные особенности отличают передатчик сигнала изображения, что обусловлено особенностями этого сигнала. Спектр яркостного сигнала занимает полосу частот 0…6 МГц (при 625 строках в кадре изображения и частоте строк 15,625 кГц, как принято по стандарту в России). Чтобы излучаемый радиосигнал не занимал очень большой полосы частот, применяют не частотную, как это принято в УКВ диапазоне, а амплитудную модуляцию. Дополнительное сокращение полосы частот достигается тем, что нижняя боковая полоса (НБП) АМ сигнала частично подавляется. С этой целью АЧХ передатчика ТВ-сигнала имеет вид несимметричный относительно частоты ( - несущая сигнала изображения). Спектр радиосигнала ТВ-вещания показан на рис. 10.4.

Правее верхней боковой полосы спектра сигнала изображения размещается спектр ЧМ сигнала звукового сопровождения (30…15000 Гц) со средней частотой , отстоящей от частоты на 6,5 МГц; девиация частоты – 50 кГц. Информация о цвете (сигналы цветности) передаются путем ЧМ на двух поднесущих в верхней части спектра сигнала изображения. При передаче цветного изображения на огибающую черно-белого (яркостного) сигнала накладываются цветовые ЧМ - поднесущие. В результате с учетом всех составляющих общий интервал ТВ - канала (по уровню минус 20 дБ относительно максимума несущей изображения) составляет 8 МГц.

Сложность полного ТВ-сигнала изображения и формируемого радиосигнала с частично подавленной боковой полосой обусловливает жесткие требования к стабильности несущих частот , , АЧХ и линейности усилительных трактов. Поэтому ТВ-передатчики характеризуются целым рядом показателей качества, помимо энергетических показателей, параметров электромагнитной совместимости и надежности.

Рис. 10.4. Спектр радиосигнала телевизионного вещания

Как отмечалось, радиосигнал изображения образуется с помощью амплитудной модуляции несущей частоты полным ТВ сигналом, причем максимум мощности соответствует синхроимпульсу, в минимум – уровню белого, т.е. модуляция оказывается негативной (рис. 10.5). В модулированном колебании должны быть строго фиксированы уровни синхроимпульсов (СИ) и гасящих импульсов, а также уровень белого и уровень черного.

В ТВ-передатчиках изображения АМ осуществляется на малом уровне мощности на промежуточной частоте (ПЧ) в линейных амплитудных модуляторах, например, в балансных диодных модуляторах (БМ). Помимо линейности, к этим модуляторам предъявляются требования широкополосноти (0…6 МГц). Промежуточная частота составляет несколько десятков мегагерц. На этой же частоте формируется и требуемая форма АЧХ передатчика. Для этого АМ колебания пропускаются через полосовой фильтр (ПФ), как правило, на основе линии

Рис. 10.5. Осциллограмма радиосигнала телевизионного изображения

задержки на поверхностных акустических волнах (ПАВ)или ПАВ-резонаторов. Такие фильтры имеют стабильные качественные параметры, высокую технологическую повторяемость и не требуют подстройки в процессе эксплуатации.

Сформированный радиосигнал изображения с помощью преобразователя частоты (смесителя – См) переносится на требуемую частоту телевизионного канала и усиливается в усилителе мощности (УМ). На его выходе ставится фильтр гармоник (ФГ). Каскады См и УМ практически не влияют на общую АЧХ передатчика.

Структурная схема такого передатчика изображения показана на рис. 10.6. Каскады усиления ПЧ строятся на полевых или биполярных транзисторах, работающих в режиме класса А. В настоящее время каскады на дискретных транзисторах вытесняются микросборками, имеющими меньшие габариты и хорошие характеристики (усиление, динамический диапазон).

Рис. 10.6.Структурная схема передатчика ТВ сигналов с модуляцией

на промежуточной частоте

Смесители выполняют либо на кольцевых балансных схемах на диодах (в диапазоне метровых волн), на варикапах или варакторах (в диапазоне дециметровых волн).

Выходной усилительный тракт в зависимости от выходной мощности передатчика строится полностью на транзисторах, либо с использованием мощных электровакуумных приборов (тетроды, а в диапазоне ДМВ (470 – 790 МГц) – многорезонансные пролетные клистроны и клистроды – «гибрид» триода и клистрона).

При построении УМ на транзисторах при Вт используются мостовые схемы суммирования мощностей (рис. 10.7). В качестве усилительных ячеек используются балансные усилители. Сумматоры и делители мощности сроятся, как правило, на основе отрезков длинных линий (коаксиальных, полосковых).

Рис. 10.7. Структурная схема модуля оконечного усилителя

тракта усиления мощности транзисторного передатчика

В заключение отметим, что по соображениям надежности обеспечения телевещания (как, впрочем, и радиовещания) в телевизионные радиопередающие станции входят рабочий и резервный комплекты передающего оборудования. При неисправности рабочего комплекта автоматически включается резервный, находящийся в режиме готовности.