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

Параметры

передачи

Общая ширина канала

передачи

8 МГц

Размещение несущей частоты изображения

1,25 МГц

Интервал между

несущими

звука

и изоб­

6,5 МГц

ражения

Полярность модуляции

негативная

Мощность радиопередатчика

звука

1/5 от мощности

передатчика изобра­

жения

Уровень мощности передатчика изображе­

— 20 дБ от номинальной

ния на частотах —1,25 МГц+6,37 МГц

Максимальная

девиация

для

передачи

dz 50 кГц

сигналов звука

Ширина

канала

передатчика

звука

250 кГц

Параметры видеосигнала

Размах

полного

видеосигнала

1,1 В

Размах

сигнала яркости

1,0 В

Сигнал яркости

Еу

Е'у = 0,299 E'R +;0,587 Е'в +

+ 0,114£ß,

где

E'R=E]pr

F'

— fl/Y

F' —tpl/V

CG~

CG

'

CB

—J^B

Гамма (у)

2,2

Координаты белого цвета С:

X

0,310

У

0,316

Цветоразностные

сигналы:

- 1 , 9 ( £ Л - £ у )

DR

1,5 ( £ д - Ey )

Предварительная коррекция сигналов цвет­

Низкочастотная коррекция,корректирую­

ности

щая цепь, коэффициент передачи ко­

торой

1 + і

h

h

Л (/) = •

/о

+

i

3/i

где fx = 85 кГц

Полоса частот сигналов DR

и

DB

1,4 МГц

Частота

покоя

генератора

поднесущей

частоты сигнала

цветности

в строке:

с сигналом

DB

4,25 МГц ± 2 кГц

с сигналом

DR

4,406 МГц ± 2 кГц

взаимодействия ш у м а и полезных сигналов -будут рассмотрены

р а з ­

дельно в к а ж д о м канале .

іГладкие .(флуктуационные) ш у м ы имеют .составляющие

частот,

равномерно распределенные по спектру. Амплитуды и ф а з ы

этих

с о с т а в л я ю щ и х изменяются в зависимости от их частоты.

Однако

закономерного соотношения м е ж д у ф а з а м и отдельных составляю ­

щ и х нет. Источниками флуктуационных помех являются тепловое

д в и ж е н и е электронов в проводниках и непостоянство во

времени

интенсивности электронного потока в л а м п а х и д р . При

п р и е м е

ных помех создают биения с частотами полезного сигнала,

которые

проявляются на изображении в виде точечных (игольчатых)

помех.

В упрощенном

виде

эти биения

.можно рассматривать как

резуль ­

т а т сложения

двух

синусоидальных .колебаний. П р и

этом

получа ­

ется одно колебание, и м е ю щ е е модуляцию

по .амплитуде и частоте.

•Глубина

амплитудной модуляции

зависит

от .амплитуд

с к л а д ы в а е ­

мых сигналов

и

помех, .а частота

биений

от разности

их

частот.

Т а к ка.к на входе

амплитудного

детектора действует помеха

с мно­

жеством составляющих и различными амплитудами,

то на

выхо­

де детектора действуют помехи с множеством различных

частот

биений.

П о этой причине

на и з о б р а ж е н и и ш у м

проявляется

к а к

неста­

ционарная помеха различной частоты и интенсивности.

Известно,

•что отношение н а п р я ж е н и я .сигнала к н а п р я ж е н и ю помехи н а

входе

амплитудного

детектора р а в н о

такому ж е отношению

на

его вы ­

ходе. Вот почему

отношение сигнала к ш у м у на выходе

детектора

(постоянно и не зависит от частоты биений и спектр помехи

имеет

вид пр яімоуголшика.

П р и

приеме

-частотно-модулированных

'Сигналов

амплитудная

(модуляция сигнала,

в ы з в а н н а я

помехой,

срезается

ограіничитель-

іным 'каскадом. З д е с ь помеха воспринимается ка.к частотная моду­

ляция

полезного сигнала сигналом помехи. С о с т а в л я ю щ и е сигнала

помехи

с частотами, м а л о отличающимися от несущей частоты по­

лезного сигнала, создают небольшую вредную девиацию частоты в

мех,

частоты

которых

сильно отличаются от не­

сущей

частоты

сигнала .

Частотный

детектор

имеет

характеристику де­

тектирования,

при кото­

рой

амплитуда

сигнала

на выходе зависит как от

напряжения

сигнала

на

входе, так и от величины

девиации

частоты

вход­

ного сигнала. Поэтому по­

мехи,

с о з д а ю щ и е

м а л ы е

девиации

частоты

в

по­

лезном

сигнале,

будут на

выходе иметь м а л ы е ам­

плитуды,

а помехи,

соз­

дающие

большие

девиа­

ции

частоты

полезного

сигнала,

— большие

ам­

плитуды. Таким

образом,

спектр

помех

на

выходе

детектора

частотной

мо­

дуляции

имеет

вид

тре­

угольника.

При

частотной

моду-

Р и с - 2-1

ляции

индекс

модуляции

(или коэффициент

модуляции) есть

отношение величины девиации

к верхней

модулирующей

частоте

видеосигнала (Fs).

На

рис.

2.1а и б

показаны спектры помех на

выходах A M и 4 M

детекторов

для случаев, когда

индекс

модуляции (К)

равен единице и превы­

шает ее.

И з

рисунка

видно,

что

спектр шумов

іна выходе

определяется

величиной

FB

д л я

с л у ч а я широкополосной частотной

м о д у л я ц и и :

когда

/ ( > 1 , выигрыш

в отношении сигнал/шум при частотной .мо­

дуляции перед амплитудной модуляцией получается

значительным,

поскольку

ш у м ы

д а в я т с я фильтром

низких частот н.а

выходе

4 M

мехи пропорциональна среднему значению к в а д р а т а

.амплитуд, со­

ставляющих

'помехи і(так іка:к мощность пропорциональна

іквадр.ату

н а п р я ж е н и я ) . Д л я случая, показанного

на рис. 2.1а,

при

одинако ­

вой ширине

полосы пропускания частот

отношение

средней

мощ­

ности помех

к средней 'мощности сигнала на выходе детектора

A M

будет пропорционально

площади люд

линией

квадратов

ординат

-.прямоугольника

(ОАВС),

а на выходе

4 M

детектора

—

под ли ­

нией

'квадратов

ординат

треугольника

(ОВС).

Расчет

показывает,

•что выигрыш отри 4 M

(Д) перед A M получается

в ѴЗ-К

р а з

по н а ­

пряжению .

В

системе

С Е К А М

д л я передачи .сигнала

цветности

применяет ­

с я частотная

м о д у л я ц и я

поднесущей частоты.

Однако

в этой си­

стеме

частотная

м о д у л я ц и я 'узжтолоен.ая,

т.

е.

'/С<і1,

и

поэтому

преимущество

4 M перед

A M , показанное

выше,

не имеет места.

бы коррекции сигнала д л я

улучшения отношения сигнала

к

шуму

в к а н а л е цветности.

Сигнал ш у м а

в ы з ы в а е т

изменение

средней

яркости

различных

участков э к р а н а

телевизора,

поэтому

удобно

р а с с м а т р и в а т ь

дей­

ствие шума на сигнал яркости т р и подаче на вход канала

яркости

видеосигнала ступенчатой іфорімы, на

который

н а к л а д ы в а е т с я

шум.

При этом оказывается, ч т о

яркость

отдельных іполос

на

Э'кране,

ной степени. Оно больше

з а м е т н о

на

темных участках, чем

на яр ­

ких, и проявляется в виде

«хлопьев»

н а экране . Н а

ріиіс. '2.2

по'ка-

'

Уровень

100%

'"

-50%

Средний уробень

сигнала, подоер -

Скачок (А)

темный шуму _

Рис. 2.2

I

заиа осциллограмма сигнала '«серого поля»

с н а л о ж е н н ы м

н а не ­

го

сигналом

ш у м а . Д в е пунктирные

линии

п о к а з ы в а ю т уровень

яркости б е з ш у м а

и с сигналом

ш у м а . - И з осциллограмм видно, что

•яркость получает

п р и р а щ е н и е

А,. Известно,

что мощность

шумов

определяется

шириной

полосы

частот

пропускания

к а н а л а

(Вр).

В цветном телевизоре она составляет

примерно 3,5 М Г ц д л я

кана­

л а

яркости, т а к как (высокочастотная

часть

спектрд

сигнала

ярко ­

сти

режектируетея

д л я

устранения влияния

сигнала

цветности на

М о щ н о с ть

ш у м а р а в н а Р—,NkTBve2Y,

где е у - — н а п р я ж е н и я

шу­

мов на катодах кинескопа; N—.коэффициент

шума;

k

—'постоян­

ная Больцмаіна; Т—абсолютная

температура .

.Вторым .каналом, в котором шум

взаимодействует

с

полезным

сигналом, является

к а н а л -цветности.

Если .сигнал яркости подает­

ся в масочном кинескопе на катоды,

то .сигнал цветности подается

«а его у п р а в л я ю щ и е электроды .

Обозначим

н а п р я ж е н и я ш у м о в на

у п р а в л я ю щ и х

электродах

ки­

нескопа <?д,

еа

и

ев-

Тогда

результирующее

н а п р я ж е н и е ш у м а

будет

ир

=

+ 4 +

4

+

Выше было

определено

н а п р я ж е н и е

шума в

канале

яркости

е \

Величины н а п р я ж е н и я шума

ев, ес-ев

определяются свойством

ча­

стотной модуляции и примененными методами

повышения помехо­

устойчивости

в системе

СЕ'КАМ. .К ним

относятся

'предыскажения

видеосигнала

цветности, ф о р м и р о в а н и е

частотно-модуліир.ованиого

этим выбор двух

пюднесущих частот

д л я

передачи

сигналов

цвет­

ности. В случае частотной модуляции

шум воздействует н а

ампли­

туду и положение

ф а з ы полезного сигнала . Частотно - модулирован ­

ный сигнал м о ж н о

представить в виде вектора несущей частоты ил ,

в р а щ а ю щ е г о с я

с круговой частотой

шо, и

вектора

ис,

в р а щ а ю щ е г о ­

ся с частотой

сон і(рис. 2.3а). Если

теперь

принять,

что м а к с и м а л ь ­

модуляции

±тс, то

можно записать индекс

модуляции

к а к

•

ис

m,. = arc sin — - ,

или

тс

=

(в

радианах).

Воздействие

ш у м а

на

сигнал

п о к а з а н о

на

векторной

д и а г р а м м е

рис. 2.36. В е к т о р Uc из-за

действия

шумов

поворачивается на угол а'

и з а н и м а е т

положение -Up ! (рис. 2.3в).

Таким о б р а з о м ,

ф а з о в ы й

сдвиг на угол а 'определяется уровнем

шумов,

пиковое

значение

которых (Um)

'показано на векторной д и а г р а м м е

і(рис. 2.36).

Применение ограничителя

устраняет

паразитную амплитудную

модуляцию в ісіигнале. Воздействие ш у м а на

частотно-модулирован­

ный сигналопределяется

ф а з о в ы м

углом

а

(рис.

2.3е). Таким об ­

разом, мгновенная круговая частота сигнала

cûc =

d'y

=

Cûo H

. d a

.

— —

- dt

dt

•'нала, что,

.в свою очередь, приведет к изменению цветного тона.

•Определим

.величину .а из в ы р а ж е н и я :

Рис. 2.3

При небольших уровнях шума величиной

Umcos-(ùmt можно пре­

небречь, т а к

как-f/m'cos ûW<C'£A:- Т о щ а а =

- ^ - s i n (unit. Минималь ­

« о е значение

<а н а й д е м из в ы р а ж е н и я

но

увеличение является линейным

'(треугольный

ш е к т р шум.а при

ча­

стотной модуляции) ;

2) наличие члена eoswmi свидетельствует

о наличии паразитной

фазовой модуляции, т. е. отклонение частоты полезного сигнала

за

счет действия шума Д / = - ^ а

(паразитное отклонение частоты

под

действием ш у м а ) ;

2Л

3) в ы р а ж е н и е д л я

чаетотномоідулиртанного сигнала

U =

f70 cos2rt(^ + А ^ с о з Ю с О ' ;

д / — М ш

Лщ.

2п

ис

Определим полезный сигнал,

а т а к ж е

воздействие шума іна по­

лезный

сигнал

после

демодуляции .

П о л е з н ы й

сигнал

U<- = •f/o'cos иь('1+''"c'Cos (.oct)t, где

mc—индекс

модуляции:

m c =

A F

=

.

u '

.

arc sin

Fn

u'a

'Сіитінал

шума

it/m = | t/o'C: os ш<у(1 +mm,oos

<вш '/)^,

где

і / п ш —

индекс

паразитной модуляции шума .

И н д е к с ы

тс

,и ігаш

характеризуют

амплитуды полезного сигнала и сигнала

ш у м а іна выходе

демоду­

лятора . П о э т о м у отношение

сигнала

к ш у м у

тш

= arc sin

Так

как

угол паразитной

модуляции

м а л ,

Если Uс и •Um взяты перед демодуляцией,

то

Тогда

- ^ -

(после

демодуляции) = ( - ^ - )

—

,

где

Вр

—

поло-

иш

\

FB I

NkTBp

по

частоте

са частот пропускания р а д и о к а н а л а ,

a

A

F — отклонение

•полезного сигнала . Таким

о б р а з о м ,

отношение сигнала

к

шуму за­

висит

от

F B — величины

верхней

модулирующей частоты.

Если

учесть,' что полоса частот

к а н а л а

цветности

B4N=Q-FB,

то

сигнал

4 A F2

Рс

шум

в\ъ

NkTB-v '

ной модуляцией соответствует

тому

ж е отношению в случае ампли­

тудной

модуляции,

умноженному н а коэффициент, меньший еди-

/4 A F2

.

\

•Н.ИІЦЫ

В2

<• 1

. В системе С Е К А М

цв

4 А Я

4 - 2 5 0 2

_ , 0 g

R2

3000 2

на передающей стороне и цепей обратной коррекции на

приемной

стороне позволяет увеличить отношение сигнала к

шуму

на

верх ­

них (модулирующих частотах в случае использования

частотной

•модуляции д л я

передачи сигнала цветности.

Н а

рис. 2.4

I (кривая а) изображена

частотная

характеристик

фильтра корректирующего п р е д ы с к а ж е н и я видеосигнала,

включен­

ного на приемной стороне. О н а

является

обратной

той,

.которую

имеет

фильтр

предыскажения,

включенный на п е р е д а ю щ е й

сто­

редачи видеосигнала цветности и з о б р а ж е н а

кривой

в.

Механизм

уменьшения

уровня

шума на высоких частотах видео­

спектра

можно представить,

если

составляющие

шума

умножить

на

коэффициент

передачи

фильтра

(цепь RC)

корректирующего

преды ­

скажения .

0,25

/,МГі

Рис. 2.4

Рве. 2.5

Его

коэффициент

передачи

К= — Г

1,

= ,

где

F 0 =

=

—

=

85 кГц

. Т = І Я С = І 1 , 8 7

імкс.

2 я Я С

П о с л е интегрирования по всей полосе видеочастот сигнала

цвет­

ности

в ы и г р ы ш з а

счет

цепи п р е д ы с к а ж е н и я

получается

примерно

9

д Б .