Факсимільні сигнали
Факсимільний зв'язок - вид електрозв'язку, що забезпечує передачу нерухомих зображень: фотографій, креслень, текстів, газетних смуг і ін. Первинні факсимільні сигнали виходять за допомогою процесу електрооптичної розгортки нерухомого зображення, що полягає в перетворенні світлового потоку, відбиваного елементами зображення, в електричні сигнали.
Передане зображення на аркуші відповідного формату накладається на барабан передавального факсимільного апарата, що перебуває на валу електричного двигуна Д; оптична система передавального факсимільного апарата, що складає з освітлювального елемента - ОЭ (светодиод, лазерний діод), системи оптичних лінз Л1, Л1, створює на поверхні зображення яскраву світлову пляму малого діаметра, що переміщається уздовж осі барабана.
При обертанні барабана світлова пляма по спіралі оббігає барабан і, отже, сканує всі елементи зображення. Відбитий елементами зображення світловий потік впливає на фотоелемент ФЭ, створюючи в його ланцюзі тим більший струм, чим світліше (белее) елемент зображення. У результаті в ланцюзі ФЭ виходить пульсуючий струм миттєве значення якого визначається здатністю, що відбиває, елементів зображення.
Далі струм факсимільного сигналу надходить на "Передавач", що погодить параметри сигналу з параметрами каналу передачі й, отже, що формує первинний факсимільний сигнал.
З виходу каналу передачі факсимільний сигнал надходить в "Приймач" і потім на освітлювальний елемент - ОЭ (светодиод або лазерний діод) прийомного факсимільного апарата. Інтенсивність світлового потоку ОЭ пропорційна миттєвому значенню сигналу на виході "Приймача". Пучок світла фокусируется системою лінз Л3 і подається на барабан прийомного апарата, на якому закріплена світлочутливий папір. Барабан прийомного апарата обертається синхронно й синфазно з барабаном передавального апарата. Світлова пляма так само, як і в "Передавачі", переміщається уздовж осі барабана по світлочутливому папері й формує копію переданого зображення.
Рис. 4. Структурна схема формування й передачі факсимільного сигналу
Частотний спектр факсимільного сигналу визначається характером переданого зображення, швидкістю розгортки (обертання барабана) і розміром світлової плями, що аналізує.
Телевізійні сигнали
Первинний телевізійний сигнал формується методом електронного розгорнення за допомогою променя телевізійної передавальної трубки, що перетворить оптичне зображення у відеосигнал, або сигнал яскравості.
Рухоме зображення передається у вигляді миттєвих фотографій - кадрів, що поміняють один одного. Причому для створення ефекту плавного руху передається 25 кадрів у секунду. Кожний кадр розкладається на рядки, число яких визначається встановленими стандартами. У широко розповсюдженому стандарті кожний кадр розкладається на 625 рядків. Щоб зміна кадрів на екрані прийомної телевізійної трубки (кінескопі) була непомітною (без мерехтінь), число зображень повинне становити не менш 50 кадрів у секунду. А це вимагає збільшення швидкості розгорнення, що ускладнює встаткування формування й передачі телевізійних сигналів. Тому для усунення можливого мерехтіння кожний кадр передається у два етапи: спочатку передаються тільки непарні рядки, а потім - парні. У результаті на екрані кінескопа створюється кадр із двох зображень, називаних полями, або напівкадрами. Число останніх у секунду становить 50, і зміна зображень стає непомітної й, завдяки цьому, формується немерехтливе зображення. Внаслідок інерційності зору передача 50-ти напівкадрів у секунду сприймається як злите зображення, що рухається.
На час зміни рядків і кадрів промінь, що розгортає, прийомної трубки повинен бути погашений. Для чого на керуючий електрод трубки подається напруга, рівне напрузі відеосигналу при передачі чорного поля. Передавальна телевізійна камера доповнюється пристроями, які доводять напругу сигналу під час зворотного ходу променя до величини, що відповідає напрузі відеосигналу при передачі чорного поля. Виникаючі при цьому імпульси напруги називаються імпульсами гашення.
Рух променів, що розгортають, передавальної й приймальні телевізійних трубок повинен бути синхронним і синфазним. Для цього від передавача телевізійного сигналу до його приймача передаються синхронизуючі імпульси: у моменти переходу променя від кінця одного рядка до початку наступної передаються імпульси рядкової синхронізації, а в моменти переходу від кінця кожного кадру (напівкадру) до початку іншого - імпульси кадрової синхронізації. Щоб синхроімпульси не створювали перешкод зображенню, їх передають у той час, коли промінь кінескопа погашений, тобто під час передачі імпульсів гашення.
Поділ синхронізуючих і імпульсів гашення, у приймачі здійснюється за рівнем: якщо імпульси гашення, передаються з рівнем, що відповідає рівню відеосигналу при передачі чорного поля, то синхроімпульси передаються з рівнем, що відповідає рівню відеосигналу, що виходив би при передачі поля "чернее чорного".
Узагальнена структурна схема формування телевізійного сигналу наведена на рисунку, де прийняті наступні позначення:
ГСР - генератор рядкового розгорнення й ГКР - генератор кадрового розгорнення передавальної й приймальні телевізійних трубок; ГССИ - генератор рядкових синхроімпульсів; ГКСИ - генератор кадрових синхроімпульсів; ЗГ - генератор, що задає; ГСГИ - генератор рядкових імпульсів гашення; ГКГИ - генератор кадрових імпульсів гашення; ВУ - відеопідсилювач тракту передачі й тракту прийому; Пер - передавач телевізійних сигналів і сигналів звукового супроводу; ЗС - устаткування формування сигналів звукового супроводу тракту передачі й тракту прийому; КП - канал передачі; Прм - приймач телевізійних сигналів і сигналів звукового супроводу; ССИ селектор синхроімпульсів.
Рис. 5. Узагальнена структурна схема формування телевізійного сигналу
Отже, первинний телевізійний сигнал, що надходить на вхід передавача телевізійного каналу, представляє послідовність імпульсів зі змінною амплітудою (напругою). Ці імпульси повторюються із частотою проходження рядків Fс = Fk*Fs = 25* 625 = 15 625 Гц, а час передачі одного рядка дорівнює 1/Fс = Тс = 64 мкс. У проміжках між ними передаються імпульси рядкової й кадрової синхронізації, що мають постійні амплітуди.
Енергетичний спектр телевізійного сигналу має дискретний характер, максимуми енергії якого зосереджені поблизу гармонік частоти рядків nFc (/7=1,2, 3,...). Однак практично вся енергія сигналів яскравості зосереджена в діапазоні від 0...1,5 МГц. Ця особливість відеосигналу використовується при організації відеотелефонного зв'язку.
Захищеність сигналів яскравості від перешкод повинна бути не менш 48 дб. Число градацій яскравості телевізійного сигналу приблизно дорівнює до = 100 і згідно (10) динамічний діапазон відеосигналу буде дорівнює DTB = 40 дб. Пік-фактор сигналу, як було показано при розгляді напівтонового факсимільного сигналу (9), не перевищує 4,8 дб, а потенційний інформаційний об’єм телевізійного сигналу дорівнює IТВ ~ 80 Мбіт/с.