15.2 . Диапазон частот
В телевизионном вещании используют ультракороткие волны: метровые и дециметровые. В пределах пяти частотных диапазонах размещено 60 радиоканалов:
I диапазон 48,5...66 МГц (радиоканалы 1 и 2);
II диапазон 76... 100 МГц (радиоканалы 3-- 5);
III диапазон 174...230 МГц (радиоканалы 6 -- 12);
IV диапазон 470...582 МГц (радиоканалы 21 --34);
V диапазон 582...790 МГц (радиоканалы 35-- 60).
В настоящее время освоены метровый и дециметровый диапазоны (радиоканалы 1-12 и 21-60). Выбор нижней границы I диапазона определяется тем, что для выделения полного цветового телевизионного сигнала из радиосигнала изображения необходимо, чтобы несущая в несколько раз превышала максимальную частоту спектра модулирующего сигнала 6 МГц. Кроме того, диапазон примерно до 40 МГц занят для радиовещания, радиосвязи и других целей.
Верхняя граница V диапазона ограничена длинами волн, на которых начинают сказываться значительное поглощение излучения в атмосфере и влияние ее неоднородностей — дождя, тумана и т.д. Поэтому диапазон УКВ 30...3 см (1...10 ГГц) используется для передачи ТВ сигналов только в радиорелейных и космических системах связи, а также в линиях связи ПТС и ТТП. (передвижных ТВ станций и ТВ трансляционных пунктов).
15.З. Зона обслуживания тв вещанием
Зона обслуживания ТВ вещанием определяется границами зоны уверенного приема радиосигналов, в пределах которых сигнал не зависит от времени суток, года и других факторов. Эти границы фиксируются по медианному (среднестатистическому по времени и месту) значению напряженности поля излучения радиосигнала изображения.
Чтобы зоны уверенного приема радиосигналов изображения и звукового сопровождения были примерно одинаковы, номинальная мощность канала изображения выбирается в 10 раз больше мощности канала звукового сопровождения ТВ передатчика.
Эффективное значение напряженности поля, мкВ/м, в зоне уверенного приема может быть оценено по формуле Б.А.Введенского
где h1, h2 — высоты передающей и приемной антенн, м; r — расстояние между антеннами, км; Р — мощность радиопередатчика, кВт; λ - длина волны его излучения, м; D — коэффициент усиления передающей антенны (для турникетной примерно равен числу ее этажей).
Из-за того, что УКВ при распространении испытывают очень малую рефракцию в атмосфере, радиус действия телевизионного радиопередатчика примерно ограничен расстоянием прямой видимости, км:
)
.
Поэтому увеличение мощности излучения передатчика позволяет увеличить напряженность поля в зоне прямой видимости, но почти не расширяет зону обслуживания ТВ вещанием. Эта зона может быть увеличена с помощью радиорелейных, кабельных и космических линий связи (с ретрансляцией радиосигналов передающими станциями).
15. 4.Структурная схема телевизионного приемника черно-белого изображения
Телевизионный приемник предназначен для воспроизведения изображения и звукового сопровождения нескольких вещательных программ. Эта задача решается путем приема, усиления и преобразования одновременно двух независимых радиосигналов вещательного ТВ, их взаимного разделения, а также селекции сигналов синхронизации.
В настоящее время все ТВ приемники строятся по супергетеродинной схеме с однократным преобразованием несущей изображения и двукратным преобразованием несущей звукового сопровождения. Структурная схема приемника черно-белого телевидения приведена на (рис.15.3). Принципы работы основных узлов радиовещательных и телевизионных приемников аналогичны. Характерные особенности последних связаны с относительно широким спектром радиосигнала изображения и его сложным составом.
Телевизионная антенна А для приема радиосигналов определенных каналов должна иметь соответствующую полосу пропускания, а ее сопротивление (так же как и сопротивление входной цепи приемника) должно быть согласовано с волновым сопротивлением фидера.
Рис.15.3. Структурная схема приемника черно-белого телевидения
зависят от конструкции антенны, основой которой чаще всего является полуволновый вибратор.
Усилитель высокой частоты (УВЧ) предназначен для предварительного усиления радиосигналов. Частотная характеристика УВЧ равномерная в пределах ширины полосы частот канала. Форма ее за пределами полосы выбирается такой, чтобы обеспечить избирательность приемника по зеркальному каналу, т.е. каналу, частота несущей которого совместно с частотой Эти параметры, а также диаграмма направленности и коэффициент усиления гетеродина образует в смесителе гармоники, равные промежуточной частоте. Шумовые параметры УВЧ во многом определяют чувствительность приемника, поэтому в УВЧ должны использоваться элементы с малым эквивалентным шумовым сопротивлением. Смеситель (См) и гетеродин (Г) служат для преобразования несущих изображения fн.и. и звукового сопровождения fн.зв. в соответствующие промежуточные частоты. Последние образуются как разность между частотой гетеродина fг и несущими частотами (согласно ГОСТ 7845-92 для современных ТВ приемников):
fпч.из. = fг - fни = 38,0 МГц;
fпч.зв.1 = fг – fн.зв = 31,5 МГц.
Конструктивно УВЧ, См. и гетеродин объединены в один узел — селектор (переключатель) ТВ каналов (СК, ПТК). Для приема радиосигналов различных каналов колебательные контуры этого узла в диапазонах перестраиваются с помощью варикапов, которые позволяют осуществить электронный выбор программ и автоматическую подстройку частоты гетеродина (АПЧГ).
В усилителе промежуточной частоты канала изображения (УПЧИ) производится основное усиление радиосигнала изображения, формируется частотная характеристика приемника (см. рис 15.1, б, г) и обеспечивается тем самым избирательность по соседнему каналу. Система автоматической регулировки усиления охватывает селектор УВЧ и УПЧИ. В отличие от приемников звукового радиовещания ТВ приемники используют, как правило, ключевую АРУ, в которой анализ уровня сигнала после детектора происходит только во время обратного хода строчной развертки по фиксированным уровням видеосигнала. В УПЧИ несколько усиливается и радиосигнал звукового сопровождения. Уровень последнего на нагрузке амплитудного детектора АД должен быть небольшим, так как этот сигнал является помехой для ТВ сигнала и может проявиться на экране в виде различных полос, следующих в такт с сигналом звукового сопровождения. Поэтому в последних моделях ТВ приемников радиосигнал звукового сопровождения практически полностью подавляется режекторным контуром в УПЧИ, а в канале звукового сопровождения организуется отдельный АД3в, включаемый до этой режекции.
Прием двух радиосигналов с помощью однократного преобразования несущих в настоящее время не используется из-за необходимости строгого сопряжения настроек и, главное, обеспечения стабильности параметров УПЧ изображения и звука. Действительно, при однократном преобразовании несущих звукового сопровождения и изображения значения соответствующих промежуточных частот зависят от частоты гетеродина. Поэтому настройки двух отдельных УПЧ должны быть строго согласованы между собой и это сопряжение должно быть строго стабильно во времени. Последнее требование выполнить чрезвычайно трудно. В то же время взаимная расстройка УПЧ приводит к ухудшению качества воспроизведения изображения или звука.
Чтобы избежать взаимозависимости настроек каналов и обеспечить при одном гетеродине прием двух независимых сигналов, используются биения между промежуточными частотами изображения и звукового сопровождения. Эти биения возникают на нелинейном элементе — амплитудном детекторе — втором преобразователе частоты радиосигнала звукового сопровождения, в котором в качестве сигнала второго гетеродина используется относительно большой сигнал промежуточной частоты изображения. Вторая промежуточная частота звука
fпчзв2 = fпчи – fпчзв1 = 38 - 31,5 = 6,5 МГц.
Эта частота не зависит от частоты гетеродина приемника, а определяется только относительной стабильностью несущих изображения и звука (±500 Гц каждая согласно ГОСТ 7845-92),
fпчзв2 = fнзв – fни = 6,5 МГЦ.
Чтобы в процессе второго преобразования частоты даже кратковременно не пропадал сигнал звукового сопровождения, ГОСТ 7845-92 предусмотрено обязательное наличие немодулированного остатка несущей изображения с уровнем 15+2,0 % при передаче уровня белого (см.рис.15.2, а), а с цветовой поднесущей 7+2,0 % максимального уровня радиосигнала.
С нагрузки АД полный ТВ сигнал поступает через видеоусилитель ВУ на модулятор кинескопа, а сигнал второй промежуточной частоты звука fпч зв2 — на УПЧЗ. Так как сигнал "второго гетеродина" модулирован по амплитуде, сигнал звукового сопровождения на fпч зв2 необходимо глубоко ограничить в амплитудном ограничителе (АО) для устранения паразитной амплитудной модуляции. Обычно эта операция производится совместно с детектированием в частотном детекторе (ЧД). После детектирования сигнал звукового сопровождения через усилитель звуковой частоты (УЗЧ) поступает на громкоговорители.
Канал синхронизации содержит амплитудный (АС) и временной (ВС) селекторы. Первый из них (ограничитель) выделяет из полного ТВ сигнала сигнал синхронизации разверток, а второй (интегрирующие и дифференцирующие цепочки) – из сигнала синхронизации кадровые и строчные синхронизирующие импульсы.