книги из ГПНТБ / Шендерович А.М. Передача сигналов цветного телевидения по линиям связи

пустимого

для .канала связи . Это позволяет увеличить

р а з м а х о с ­

тавшейся

части

телевизионного, сити ал а снова до м а к с и м а л ь н о г о

значения

и после

этого подать его на вход частотного

'Модулятора.

онного

сигнала

д л я доведения его

р а з м а х а д о

м а к с и м а л ь н о

допу­

стимого

и определяет

тот в ы и г р ы ш

в помехоустойчивости,

'который

получается от введения нелинейных предыскажений .

Н а

приемной

стороне принятый

телевизионный сигнал

подается

на линейную

в о с с т а н а в л и в а ю щ у ю

цепь. Полностью

восстановить

телевизионный сигнал не удается, и на той части импульса,

кото­

рая подвергалась ограничению,

будет

н а б л ю д а т ь с я

частичная

за­

т я ж к а

фронта {рис. 4.22г).

Таким образом, в р е з у л ь т а т е проведанной обработки форма те ­

левизионного

сигнала

о к а з ы в а е т с я

искаженной .

Д о п у с т и м а я ' в е л и ­

чина этик искажений

и 'определяет

в о з м о ж н у ю

глубину

ограниче­

ния. Практически было установлено, что при

передаче

сигналов

черно-белого

телевидения

указанные искажения

визуально

еще

не

с н и ж а ю т качества, если глубина

вводимого ограничения не

превы­

шает

Зч-4 д Б .

Соответственно

таким

,же

получается выигрыш

л

пом ехоустойч.ивости видеосинн ал а.

При передаче сигналов 'Цветного телевидения вводить (нелиней­

ные п р е д ы с к а ж е н и я в

таком

же

виде,

как

при

передаче

сигналов

черно-белого

телевидения, нельзя, т а к

к а к

вносимое

ими

ограниче ­

ние цветовой

поднесущей

н а

пиках

сигналов яркости есть не что

.иное,

как искусственное

введение в к а н а л

связи -искажений

типа

го телевидения. Это объясняется тем, что при -одинаковой

степени

ограничения сигнала черно-белого телевидения и сигнала

яркости

р а з м а х цветного сигнала получается больше из-за н а л о ж е н и я н а

него цветовой поднесущей. 'Соответственно с н и ж а е т с я и

величина

работки

д л я сигнала

цветного

телевидения

ограничивается допу­

стимым

увеличением

р а з м а х а

(цветовой поднесущей.

(Применение

компрессии д л я цветовой

поднесущей на пиках сигнала яркости

невозможно, т а к к а к

у ж е

в т о р а я гармоника

цветовой

поднесущей

видения имеет

величину

.около 2 д Б .

.Рассмотрим

действие

нелинейных

п р е д ы с к а ж е н и й на

.помехо­

устойчивость ізівукового к а т а л а . Из рассмотрения видно, 'что вве­

дение

нелинейной

обработки д л я

звукоиесущих импульсов

приво­

дит ік

увеличению

длительности

их

фронтов,

а это при

широтно-импуль-

•сной

'модуляции

д о л ж н о

вести

к

ухудшению помехоустойчивости

зву­

кового

канала .

Реально

возможны

два р е ж и м а работы .

Первый

отно­

сится к случаю, 'когда глубина не­

линейной

'Обработки

совмещенного

сигнала

такова,

что

з а т я ж к а

верх-

Рис. 4.25

ней части ф р о н т а

и

нижней части

спада

звуконесущего

импульса

'(рис. 4.25а) .не затрагивает

средней

части импульса . .В этом случае принципиально

в о з м о ж н о за

счет

.применения ограничителей

с узким р а с к р ы в о м характеристик

ів де­

м о д у л я т о р е ' з в у к о и е с у щ и х

импульсов

вырезать

из

звуконесущего

•импульса

его среднюю часть, длительность ф р а н т а

и с п а д а

в ко ­

торой не

п о с т р а д а л а от нелинейной

обработки .

Бели это удастся

сделать,

то помехоустойчивость звукового к а н а л а сохраняется та ­

'Второй р е ж и м

р а б о т ы

относится к случаю, .когда глубина

нели­

нейной обработки

такова,

что в ы р е з а т ь из звуконесущего

импуль ­

са часть, фронт .и спад которой не п о с т р а д а л и

от нелинейной

обра­

ботки, не у д а е т с я

'(рис. 4.256). В этом случае

помехоустойчивость

звукового

канала

с н и ж а е т с я пропорционально

увеличению

дли­

тельности

фронта

и с п а д а

звуконесущего импульса . Н а

практике

такой р е ж и м р а б о т ы ведет

.к резкому ухудшению помехоустойчи­

вости звукового .канала, .и это .следует учитывать при выборе

глу­

бины нелинейной о б р а б о т к и совмещенного сигнала .

Полученные в ы ш е соотношения '(4.52) — (4.56)

позволяют

р а с ­

сигнала,

при мотором

е щ е не происходят ограничения л р е д и с к а ­

женных

звуконесуших импульсов . И в /приведенных т а м ж е расчетов

.видно, что дл я случая,

когда спектр звуконесуших импульсов огра ­

ничивается на передаче д о 2,24 МГц , этот

уровень ограничения ра ­

вен 3 д Б . Та.юнм о б р а з о м , можно считать,

что введение нелинейной

обработки для совмещенного видеосигнала в пределах

до 3 д Б

еще не вызывает ухудшения качественных показателей

звукового

к а н а л а . П р и большей глубине нелинейной обработки

начинает

снижаться помехоустойчивость звукового канала .

Проведенное здесь рассмотрение показывает, что применяемые

при частотной модуляции методы линейной и нелинейной

обработ ­

линии из совмещенного сигнала с н а ч а л а у д а л я ю т с я

звуконесущие

импульсы и после этого

производятся необходимые

операции по

восстановлению

исходной

ф о р м ы . П р и раздельной

ф о р м е обработ ­

ки параметры

цепей, ф о р м и р у ю щ и х видеосигнал

и

звуконесущие

оптимальные

р е з у л ь т а т ы дл я к а ж д о г о из каналов .

С п и с о к л и т е р а т у р ы

4.1. З и н о в ь е в

А. Л., .Фіиллипов Л. М. Введемте ів теарию сипіталов и це­

4.5. Ф о р т у ше и к о А. Д. .Космические

лишни

радиосвязи

для дальней

.переда­

чи телевидения. Науічно-техішчесгаііі

юбориик. Под ред. А. Б . Гороховского

и М. .И. Кри'вошеева. М., «Связь»,

19.7і1.

станция

«Ор­

4.6. T а л ы з и il Н. В., 'К a m то р Л. Я., Цеіітліип >М. 3. Земіная

бита» для приема телевизиоіиных .программ

от искусственных

спутников

Зем­

ли.— «Электросвязь», 1967, •№ ЛЧ.

звукового

'сопровождения

4.7. С ев а.чьи ев

Л. А., Цир.Л'ИИ В. У\. Передача

в линиях

связи с .ишользо-ванмем

ИСЗ.—«/Вестник

связи», ІІ969, № '1.

4.8. С е в а л ь н е в Л. А., Лісбеінко

В. Ф. Передача

сигналов

цветного теле­

видения СЕКАМ 'Со звуковым .сопровождением через

опутяіик

овязи

«Мол-

нняні ». —«Электросвязь», 1070, № 5.

S. R. A

method

оГ trasmiting

4.9. L a w s o n

D. J., L o r d

А. V., K h a r b a n d a

sound on

the

vision carrier

of a

television

system.

—

«The

journal

of

the

Institution

of Electrical Engineers*,

Part

I I I , v. 93, July

1946, № '24.

4.10. F r e d e n d a l l

G. L. Transmission

of

TV

sound

on the picture carrier.—

«Proceedings of IRE», Part

II, v. 34, № 2.

изображения и

звукового со­

4.11. К а т а е в

С. I l , З у б а р е в

lO. іБ. Передача

провождения

в совместной

полосе частот. — «Техиика кино я

телевидения»,

1965. № 7.

Ю. іБ. Передача

звукового сопровождения

те­

4.12. Я щей «о 'К. А., З в е р е в

левидения /путем .време/шоіго уплотнения 'видеосигнала импульсами, .моду-

л.иіровашиыіміи на фазе. -^«Электросвязь», 1964, № 8.

метод

4.13. Е с и н В. Т., Т о в б и н

M. Н., С к л и з к о в

В. М. Однокаиальнын

передачи

шпіалов изображения и звукового сопровождения

в ЦТ. — «Тех­

ника кино и телеаицения», il968, № 6.

of

television

sound

by pulse-code-

4Л4. S h o r t e r

D. E. L. The distribution

modulation signals incorporated in the video

waveform. E.B.U. Revien. —

«Technical», Part A, v. 113, February

1969.

ническая информация), івып. 32 (674). M., 1970.

повышения качественных по­

4.16. M a к a р о в .В. В. Исследование .возможностей

казателей існт.нала звукового солровождеимя

телевидения, передаваемого

5.1. О Б Щ И Е С В Е Д Е Н И Я

Д л я

(рассмотрения" возможности передачи сигналов звука ів

спектре

яркоетіного сигнала ів .интервале строчного г а с я щ е г о им ­

дискретными. В с е р е а л ь н ы е непрерывные

сообщения

представляют

собой процессы, основная часть спектра

которых сосредоточена в

конечном интервале частот (например, в

телефонии

нет необходи­

щения, имеющие ограниченные спектры, которые

не

с о д е р ж а т

ча­

стот в ы ш е

некоторой граничной частоты FB.

Д л я

таких

непрерыв ­

ных

функций

справедлива

теорема Котельникова. Зна ­

чение этой теоремы для тех­

ники

связи

заключается

в

том, что если требуется пе­

редать

непрерывное

сооб­

щение

г

(I)

с

ограниченным

спектром

(например,

сигнал

звуковых

колебаний),

то,

в

принципе,

можно

не

пере-

* д а в а т ь

сигнал

(т.

е. все

зна­

чения

функции),

достаточно

передавать

лишь

отдельные

мгновенные

значения,

отсчи­

танные через интервалы

времени

(рис.

5.1).

И з

рассмотрения

рисунка видно, что для всех моментов времени, кроме

моментов

отсчетов,

функция r(t)

определяется суммой

всех

непрерывных

слагаемых, а в моменты отсчетов значение

функции

r(t) опреде­

ляется только одним слагаемым, так

как все

остальные

с л а г а е м ы е

рывного сообщения ничем принципиально

не

отличается от

пере­

д а ч и дискретного сообщения, так как передача

непрерывной функ­

ции времени м о ж е т быть заменена передачей дискретной во

вре­

мени последовательности мгновенных значений этой функции.

Таким образом, д л я организации канала

передачи сигналов

зву­

кового

сопровождения в одном спектре с сигналом и з о б р а ж е н и я

могут

быть ;использованы основные п о л о ж е н и я теоремы

Котельни-

кова, при этом непрерывный сигнал звука

д о л ж е н

'быть

превращен

.в иімпульаный сигнал, частота следований импульсов

в

котором

д о л ж н а совпадать

с частотой следования

строк

в

изображении .

Верхнее значение

м о д у л и р у ю щ е й частоты

сигнала

звука

в этом

с л у ч а е

будет 'Определяться

как ^ в = - ^ р - ,

т. е. 7,5

кГц.

5.2.

О Р Г А Н И З А Ц И Я

ЗВУКОВОГО

К А Н А Л А

М Е Т О Д О М

И М П У Л Ь С Н О Й Ч А С Т О Т Н О Й М О Д У Л Я Ц И И

К а к

у ж е б ы л о

п о к а з а н о в предыдущей

главе,

на

спутниковых

л и н и я х связи д л я передачи

сигналов звукового сопровождения ока ­

ной частотной модуляцией пакетов цветовой поднесущей

м о ж е т

•представлять определенный 'интерес и

д л я этих линий связи,

если

ее применение р а с с м а т р и в а т ь с точки

зрения организации

допол­

нительных звуковых к а н а л о в . Наличие

в совмещенном

телевизион-

-:ном

сигнале звуконесущих импульсов,

модулированных

по

шири ­

н е ,

не препятствует п р о холоданию но

.каналу связи защитных

па­

волило

бы в

ряде случаев

организовать дополнительный

звуковой

к а н а л .

П р и

(передаче

звуковых

сигналов (методом

4 M

(первоначально

звуковой

сигнал

из аналоговой ф о р м ы п р е в р а щ а е т с я в

последова­

тельность

звуконесущих импульсов, (модулированных но

амплитуде .

П р и организации

звукового .канала

с полосой пропускания,

удов ­

л е т в о р я ю щ е й

н о р м а м на

радиовещательный к а н а л

I I класса,

зву­

ковые

выборки берутся

со строчной частотой, при более

широкой

.полосе 'пропускания — с

двойной строчной частотой. В последнем

случае

при

обработке

звукового

сигнала

нужно

использовать

дыдущей

.главе. В

полный телевизионный сигнал

в этом случае

не ­

о б х о д и м о

(вводить

д в а звуконесущих синусоидальных

пакета .

Д л я

ф о р м и р о в а н и я звуконесущих .пакетов на передающей

(стороне

л и ­

нии связи используется частотномодулированный

генератор оинуоо-

лідальных

колебаний, р а б о т а ю щ и й ів импульсном

р е ж и м е . П о д

дей­

з а щ MI, генератор

запускается в

нужные .моменты передачи! гася ­

щего импульса . Средняя частота

звуконесущих

пакетов

(и

девиа­

ция)

выбирается

таким образом,

чтобы она находилась в преде­

лах полосы

видеочастот. Звуконесущие пакеты

мо.гут располагать ­

аІ

ся

во

время

передачи

син-

ГГП

ГШ

хросигнала или за ним в ин­

тервале

гасящего

импульса

"ѴІІІІІ \^~/

(рис,

5.2Û

и б).

'

> ~ "

> 4 ~ \ - J Щ

*~

^

приемном

устройстве

_ І І

\c^L.

звуконесущие

пакеты

отде­

ляются

от

видеосигнала,

затем

ограничиваются

по

амплитуде

для

устранения

шумов

и

подаются

на

час­

тотный дискриминатор . Вы­

ходной

сигнал, снимаемый с

ди с к р и м ниатора,

представ­

Рис.

5.2

ляет

собой

последователь­

ность

звуконесущих

импуль­

сов,

модулированных

по ам­

передачу 4 M

сигналов, в которой па-кеты длительностью т

следуют

с интервалом

Т. В такой системе высокочастотный сигнал

e(t),

'мо­

дулированный по частоте низкочастотным сигналом r(t)

с

полосой

частот от

Fmm

до FBepx

передается в интервалы времени

длитель ­

ностью т. с

частотой повторения / = ' 1 / Г , причем

т < с Х П о

этой

при­

чине можно

полагать, что в интервале времени

от 0 до

т

частота

в п а к е т е 'остается неизменной. При этом предполагается,

что

(ми­

нимальное значение величины х определяется м и н и м а л ь н ы м

чис­

лом синусоид, с .помощью которых формируется

сигнал .

З д е сь значение частоты

в

ш к е т а х определяется .как

! ( ( ) = .

=№ +тк],

где т=—

—

индекс модуляции;

к — -коэффициент,

•определяющий свойства .частотного модулятора .

Следует

-отметить

в а ж н о е

свойство способа

И Ч М , ікотоірое

зак­

лючается

в

том, что

ширина

пакета

остается

.неизменной

при

лю­

бой девиации частоты, т. е. x=const.

-По

ѳтой

причине

интервал

строчного

гасящего 'импульса,

з а н и м а е м ы й

сигналом звука,

не

из ­

меняется в процессе

его передачи, что является

существенным

д л я

ного

гасящего импульса, д о л ж н о ;быть по возможности

минималь ­

н ы м ;

2)

число синусоид в звукоінесущѳм пакете д о л ж н о являться до­

статочным д л я нормальной

р а б о т ы демодулятора;

3)

переходные

процессы

при формировании и

усилении сигна­

лов

импульсной

частотной

.модуляции д о л ж н ы

'быть

минималь­

дующее

усиление и

обработка

производятся с участием резонанс­

ных систем. Полоса пропускания этих си­

стем обычно выбирается так, чтобы обес­

печивалось

надпологовое отношение

сиг­

нал/шум в частотном демодуляторе зву­

конесуших пакетов и в р е м я

установления

переходных

процессов

при

этом

не

вы­

ходило за допустимые пределы.

Рассмотрим

требования,

накладывае ­

мые

на

полосу

пропускания

резонансной

системы с точки зрения переходных про­

цессов. Длительность звуконесущего па­

кета

обычно

ограничивается

наличием

свободного места в интервале строчного

гасящего импульса и не может произ­

вольно увеличиваться. В то ж е

время

для

S)

нормальной

р а б о т ы

частотного

демоду­

лятора

необходимо,

чтобы

переходные

процессы заканчивались за время, суще­

ственно меньшее длительности звуконе­

сущего

пакета.

Рис. 5.3

На

рис. '5.3

изображены

звуконе-

сущие

пакеты

на

входе

и

выходе

резонансной

системы

в

виде

параллельного

колебательного

контура. Время

н а р а с т а н и я

фронта звуконесущего

пакета (т) свя ­

зано с величиной шунтирующего сопротивления R , .которое опре­

деляет

полосу

прспускания

контура

В следующим

соотношением:

x=2RC

= B/n. іВьфазіиів длительность

переходного процесса в про ­

центах

% ) от общей длительности

звуконесущего

па.кета, имеем:

Ах =рТ и ß

> — - .

лрТ

В

ряде случаев удобней б ы в а е т

пользоваться

относительной

пакета. Тогда длительность звукового пакета

будет n = Tfa, а дли­

тельность ф р о н т а нарастания 'звуконесущего

пакета

An=Avfn-

Из этих простых соотношений видно, что

частота

генератора

сокой. Ее верхнее значение ограничивается полосой канала

сигнала

и з о б р а ж е н и я . .В

качестве

п р и м е р а

можно

у к а з а т ь

следующие

па­

р а м е т р ы

системы

И Ч М , предназначенной

д л я

передачи

сигнала

звука в черно-белом телевидении': длительность

п а к е т а т — 5

м.кс,

время н а р а с т а н и я

Дт=і0,5

мкс,

емкость

резонансной

системы

С=2'5 - '1'0 - 1 2 Ф, сопротивление

= i l О ООО Ом, ширина полосы

частот

ß = 4 0 0

кГц, частота поднесущей

fn = 4 М<Іц,

добротность

Q =

10,

число периодов синусоидальных колебаний в звукоиесущѳм

пакете

п = 2 0 , .Д.«=о периода.

5.4. О С У Щ Е С Т В Л Е Н И Е

Ф А З И Р О В А Н И Я

П О Д Н Е С У Щ Е Й

Н А П Е Р Е Д А Ю Щ Е Й

СТОРОНЕ

Согласно в ы ш е

приведенным д а н н ы м ,

о б щ е е

число синусоид в

• период переходного процесса н е более

2 является

достаточным

д л я

нормальной р а б о т ы приемника .

Отсюда 'следует,

что в н а ч а л е

па ­

кета .мгновенные значения сигнала

(/поднесущей)

д о л ж н ы

.каждый

р а з повторяться.

Если н а ч а л ь н а я

ф а з а каждого

периода

.колеба­

ний в п а к е т е н е

повторяется

(т. е. не

начинается

с

.нуля),

то

слу­

чайные

н а ч а л ь н ы е

ф а з ы

могут

д а в а т ь с л ы ш и м ы е

тона биений

и

шумы ів детектированном

сигнале .

Если ів оистеме передачи

звука

используется

независимый гене­

ратор поднесущей

'частоты,

с п о м о щ ь ю которого

формируется

не­

прерывный 4 M 'сигнал, то д л я ф о р м и р о в а н и я пакетов д о л ж н о

быть

предусмотрено

устройство,

синхронизируемое

синхроимпульсом

е и ш а л а

и з о б р а ж е н и я . Очевидно, что

синхронизация этого

устрой­

ства д о л ж н а б ы т ь

точной

в

п р е д е л а х

небольших

долей одного

пе­

риода колебаний поднесущей частоты

(около 0,1 мкс) с тем,

чтобы

начальные ф а з ы всех .импульсов были одинаковыми . Однако

тткой

метод ф о р м и р о в а н и я восприимчив

к п о м е х а м .

П р о б л е м а точной синхронизации усложняется

тем, что

частота

тике, строчная частота непрерывно подстраивается т а

м о б р а з о м ,

что 'Она

к р а т н а

частоте полей. Частота полей синхронизируется с

сетью 60

Г ц и

т а к ж е нестабильна . .В результате такой

нестабиль ­

ности .синхронизации тоны биений различной частоты

могут появ ­

ляться в выходном сигнале звука .