книги из ГПНТБ / Комаров Е.Ф. Учебное пособие радиотелемастера

водится с зажимов второго контура последнего фильтра ПЧ (с верхнего зажима контура через конденсатор связи Ссв, а с нижнего — через конденсатор С). Второе напряжение постоянное и подается с зажимов сопротивления, включен­ ного в цепь общего минуса приемника (резистор R). Через этот резистор протекает ток всех ламп приемника в направле­ нии от земли к отрицательному зажиму источника Еа, и на нем создается падение напряжения отрицательной поляр­ ности. Это напряжение и используется для запирания диода выпрямителя АРУ (плюс его подводится к катоду диода не­ посредственно, а минус — к аноду через резистор / ? а р ѵ ) . От того, какое из этих напряжений окажется большим, бу­ дет зависеть режим'работы диода Д2.

Схема работает следующим образом. Когда на входе приемника действует слабый сигнал, напряжение на кон­ туре последнего фильтра ПЧ также будет небольшим.По­ этому даже при максимальных «пиках» напряжения на кон­ туре, получающихся при глубокой модуляции, результиру­ ющее напряжение на аноде диода Д2 будет о т р и ц а т е л ь- н ы м, диод окажется запертым и система АРУ рабо­ тать не будет. На сетки ламп регулируемых каскадов в это время подается отрицательное напряжение, полученное на резисторе R. Это напряжение играет роль «начального» напряжения смещения, определяющего максимальную кру­ тизну характеристики ламп и, стало быть, максимальный коэффициент усиления схемы приемника.

Если напряжение на входе приемника сильно возраста­ ет, то и на контуре последнего фильтра ПЧ будет действо­ вать также большое напряжение. В отдельные моменты вре­ мени напряжение на аноде диода Д2 будет п о л о ж и ­ т е л ь н ы м , диод откроется и через него начнет протекать ток. При протекании этого тока через резистор і?дру на нем создается падение напряжения, минусом обращенное к аноду диода. Это напряжение и является р е г у л и р у ю ­ щ и м н ап р я ж е н и е м, с оз да н н ы м в с и е т е м е А Р У . Регулирующее напряжение, созданное на резисторе RApy, имеет вид отдельных импульсов, амплитуда которых изменяется по закону модулирующего сигнала. Для того чтобы превратить это напряжение в постоянное, в схему введены два сглаживающих фильтра Сф/?ф. Эти фильтры ус­ траняют пульсации регулирующего напряжения в системе АРУ и одновременно предотвращают возможное самовозбуж­ дение каскадов УПЧ.

190

Т Е Л Е В И Д Е Н И Е

ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ. ПОНЯТИЕ О РАЗВЕРТКЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Т е л е в и д е н и е м называется передача и прием дви­ жущихся и неподвижных изображений по электрическим каналам связи. Чтобы осуществить такую передачу на пере­ дающей стороне, необходимо преобразовать передаваемое изображение в соответствующие электрические сигналы. На приемной стороне эти электрические сигналы должны быть преобразованы обратно в видимое изображение, ана­ логичное передаваемому. Если при передаче звука полезной информацией является изменение звукового давления пе­ ред микрофоном, то при передаче изображений полезной информацией будет я р к о с т ь каждого отдельного участ­ ка изображения. Эта яркость преобразуется в электричес­ кие сигналы, которые передаются через канал связи.

Наиболее широко для передачи телевизионных сигналов используются линии радиосвязи, в состав которых входят передатчик и приемник, а средством для передачи сигналов служат высокочастотные колебания, создаваемые передат­ чиком (так же, как это имело место при передаче звука). Тогда можно сказать, что телевидение основано на следую­ щих физических процессах:

1.Преобразование полезной информации (яркости дан­ ного участка изображения) в электрический сигнал опре­ деленного характера и величины.

2.Управление с помощью полученных сигналов колеба­ ниями высокой частоты, созданными в схеме передатчика (модуляция).

3.Излучение модулированных колебаний антенной пере­ датчика и прием этих колебаний антенной телевизионного приемного устройства.

4.Селекция и усиление высокочастотного модулирован­ ного сигнала.

5.Преобразование модулированного сигнала высокой частоты в сигнал низкой частоты (демодуляция — детекти­ рование).

6.Усиление и обратное преобразование низкочастотных телевизионных сигналов в видимое изображение.

Исходя из этого перечисления можно прийти к заклю­ чению, что методы передачи и приема сигналов изображения

извука одинаковы и что для передачи сигналов изображе­ ния будет пригоден канал радиосвязи, аналогичный тому, блок-схема которого показана на рис. 70. Однако это не так. Несмотря на сходство методов передачи и приема сигна­ лов, в системе передачи сигналов изображения есть осо­ бенности, резко отличающие ее от системы передачи сигна­ лов звука. Если проанализировать работу любого канала

связи, то окажется, что в любом его сечении в к а ж д о е о т д е л ь н о е м г н о в е н и е в р е м е н и п р о ­ х о д и т т о л ь к о о д и н - е д и н с т в е н н ы й с и г ­ н а л в в и д е н а п р я ж е н и я и л и т о к а . Эта осо­ бенность является неотъемлемым свойством всякого канала связи, в том числе канала радиосвязи для передачи изобра­ жения и звука.

При передаче звука изменение звукового давления перед микрофоном (звуковые сигналы) преобразуется в электри­ ческие сигналы звуковой частоты, которые и передаются по каналу связи. Структура этих сигналов проста. Для них характерно то, что в каждое мгновение времени сигнал опре­ деляется только одним значением напряжения или тока. Поэтому радиоканал со своей задачей справляется успешно.

Иное дело в телевидении!

Если взять любое реальное изображение, то в нем можно увидеть множество отдельных участков, имеющих различ­ ную яркость. Глаз наблюдателя видит изображение цели­ ком. Чтобы передать такое изображение через канал связи, необходимо передать информацию о яркости каждого отдель­ ного участка изображения. Следовательно, от каждого участка нужно получить свой электрический сигнал и полу­ ченное множество электрических сигналов о д н о в р е ­ м е н н о пропустить через канал связи. С такой задачей канал связи справиться не может. Если к его входу подвес­ ти множество различных сигналов, то все они суммируются, образуют некоторый сигнал средней величины, который и пройдет через канал связи. Закон передаваемой информа­ ции будет нарушен, и вместо передаваемого изображения

194

на приемной стороне будет наблюдаться серое поле с яр­ костью, одинаковой для всех его участков.

Таким образом, поскольку по одному каналу связи мо­ жет быть передан лишь один сигнал, соответствующий яр­ кости одного определенного участка изображения, для пере­ дачи всего изображения потребуется огромное количество каналов связи. Подобное решение проблемы передачи изоб­ ражений нереально, и осуществить передачу изображений оказалось возможным лишь после появления идеи п о о ч е ­ р е д н о й передачи информации о яркости отдельных эле­ ментов изображения по о д н о м у к а н а л у с в я з и . Для реализации этой идеи в систему телевидения была вве­ дена р а з в е р т к а и з о б р а ж е н и я .

При развертке изображения на передающей стороне канала связи изображение разбивается (разлагается) на множество отдельных участков, имеющих различную яр­ кость и образующих ряд параллельных полосок — строк. Для того чтобы полностью сохранить характер передавае­ мого изображения, следовало бы передавать информацию о яркости каждой отдельной т о ч к и этого изображения. Но точка, понимаемая математически, имеет бесконечно малые размеры, поэтому практически приходится передавать ин­ формацию о яркости не точек, а отдельных небольших пло­ щадок, яркость которых может считаться величиной постоян­ ной. Такие небольшие площадки, форма которых условно считается квадратной, получили название э л е м е н т о в р а з л о ж е н и я и з о б р а ж е н и я . Чем меньше раз­ меры площадки, тем больше площадок будет в изображении и тем более четко сможем мы воспроизвести все передавае­ мые детали.

При передаче поочередно обходятся все площадки и яр­ кость каждой площадки преобразуется в электрический сиг­ нал соответствующей величины. Порядок обхода может быть любым, но заранее установленным в данной системе телевидения. В настоящее время в подавляющем большин­ стве случаев применяется построчная развертка слева напра­ во и сверху вниз (по закону «чтения книги»). При таком порядке развертки сначала обходятся элементы, состав­ ляющие верхнюю (первую) строку изображения, затем то же совершается с элементами второй строки, третьей и т. д. После полного окончания обхода изображения (кадра) про­ цесс повторяется в том же порядке.

Полученная таким образом совокупность электричес­

ких сигналов, как бы развернутых во времени (отсюда и термин «развертка»), передается поочередно через канал связи. С такой задачей он справиться в состоянии.

На приемной стороне каналов радиосвязи также произ­ водится обход отдельных участков той площади, которая служит основанием для будущего изображения (этой пло­ щадью обычно является экран приемной электроннолуче­ вой трубки), но уже с другой целью. Если в передатчике изображение разлагается на отдельные элементы (отдель­ ные участки малого размера), то в приемнике происходит обратный процесс воссоздания изображения из отдельных участков. При обходе участков экрана приемной трубки под воздействием принятых электрических сигналов изме­ няется яркость свечения этих участков и из них образуется цельное изображение.

Преобразование пришедших на приемный конец сигна­ лов в яркость отдельных элементов разложения и компонов­ ка из них принимаемого изображения должны происходить в таком же порядке, в каком происходила развертка на пере­ дающем конце системы.

Для того чтобы по системе телевидения можно было передавать подвижные изображения, скорость обхода (ско­ рость развертки) выбирается достаточно большой (обычно 25 полных обходов — кадров в секунду).

Из сказанного ясно, что в системе телевидения как на пе­ редающем, так и на приемном конце, кроме узлов, служащих для передачи и приема радиосигналов, нужно иметь дополни­ тельное устройство для обеспечения развертки изображения (блок развертки).

Кроме того, чтобы получить на экране трубки телевизион­ ного приемника изображение, точно соответствующее пере­ даваемому, нужно строго согласовать между собой порядок обхода отдельных элементов разложения изображения в передатчике и приемнике. Обход должен совершаться син­ хронно (одинаковое количество раз в секунду) и синфазно (одновременно должны «развертываться» одни и те же эле­ менты одних и тех же строк)*.

* Строго говоря, воспроизведение изображения на приемном конце происходит с запозданием во времени, обусловленным конечной

ние должно быть всегда постоянным по величине для каждого эле­ мента разложения.

196

Для осуществления синхронной работы блоков развер­ ток в передатчике и приемнике имеются специальные устрой­ ства, получившие название б л о к о в с и н х р о н и з а ­

ци и .

Втелевидении применяется так называемая система принудительной синхронизации, при которой блок синхро­

низации — синхрогенератор передатчика — вырабатывает специальные с и н х р о н и з и р у ю щ и е импульсы. При помощи этих импульсов задается ритм работы блока развер­ ток передатчика и, кроме того, они совместно с сигналом изображения передаются через канал связи, попадают в теле­ визионное приемное устройство и управляют работой имею­ щихся здесь генераторов развертки.

На рис. 118 приведена упрощенная блок-схема линии связи для передачи телевизионных изображений. В нее введены все рассмотренные ранее узлы. Левая часть схемы, куда включены передающая трубка, УВС, модулятор, ГВЧ, блок развертки и блок синхронизации, представляет собой п е р е д а ю щ у ю часть линии. Правая часть, содержа­ щая блок УМН, детектор, УВС, приемную трубку, блок развертки и блок синхронизации, образует п р и е м н у ю часть.

Рассмотрим в общих чертах принцип действия системы. Передаваемые объекты освещаются источником света. От­ раженные от них световые лучи посредством оптического устройства фокусируются на чувствительной поверхности светоэлектрического преобразователя (передающей телеви­ зионной трубки). В результате работы трубки на ее выходе мы получим напряжение электрических сигналов изобра­ жения, отражающее изменение яркости вдоль строк — на­ пряжение видеосигналов, которое подводится к схеме спе­ циального усилителя видеосигналов, УВС, и усиливается

197

в нем. К напряжению видеосигнала добавляется напряже­ ние синхронизирующих импульсов, вырабатываемых син­ хрогенератором. Полученным сложным сигналом модулиру­ ются несущие колебания передатчика. Модулированные ко­ лебания в виде радиоволн излучаются в пространство антен­ ной передатчика и улавливаются антенной телевизионного приемника. Первым узлом телевизионного приемника (так же как и в радиовещательном приемнике) является блок УМН (усилитель модулированного напряжения), где при­ нятые сигналы избираются по частоте и усиливаются до определенного уровня. Во втором узле приемника — видео­ детекторе, происходит процесс демодуляции, при котором из модулированного напряжения высокой частоты выделяется напряжение модуляции, т. е. напряжение видеосигнала, смешанное с напряжением синхроимпульсов. Эти напряже­ ния усиливаютея далее в схеме УВС и подводятся к элект­ рооптическому преобразователю, роль которого играет при­ емная трубка — кинескоп. С ее помощью производится обратное преобразование электрических сигналов в види­ мое изображение, аналогичное передаваемому.

Напряжение с выхода УВС подается также на вход кана­ ла синхронизации приемника, где из полученной смеси сигналов выделяются синхронизирующие импульсы. Эти импульсы подводятся к блоку развертки приемника и управ­ ляют его работой.

В заключение следует отметить, что наряду с передачей изображения всегда передается звуковое сопровождение. Тогда схема, приведенная на рис. 118, еще более усложнит­ ся, так как к каналу передачи изображений добавится канал передачи звука.

ПАРАМЕТРЫ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Оценить качество телевизионного изображения или сравнить между собой несколько различных телевизионных изображений можно при помощи общих для них парамет­ ров. К таким параметрам относятся: яркость, контраст, чет­ кость и линейность.

Яркость. Под понятием яркость телевизионного изобра­ жения обычно понимается та «средняя» яркость свечения экрана приемной трубки, которая получается при данном, конкретном изображении. Каждое изображение состоит из

198

ряда отдельных участков большего или меньшего размера с различной яркостью свечения. При просмотре такого изо­ бражения глаз наблюдателя, воспринимая яркость каждого участка в отдельности, одновременно с этим «усредняет» восприятие, создавая впечатление некоторой средней яр­ кости. Яркость принимаемого телевизионного изображения обычно меньше яркости передаваемого изображения и опре­ деляется в основном световыми характеристиками прием­ ной трубки. Во всех телевизионных приемниках предусма­ тривается ручная регулировка яркости принимаемого изображения.

Контраст телевизионного изображения характеризуется различием в яркости самых светлых и самых темных участ­ ков данного изображения. Чем это различие больше, тем контрастнее данное изображение. Численно контраст оцени­ вается отношением максимальной яркости данного изобра­ жения к его минимальной яркости. Кроме объектов, имею­ щих наибольшую и наименьшую яркости, в каждом изоб­ ражении могут быть объекты с некоторой промежуточной яркостью, причем степень выявления этих промежуточных оттенков яркости в большой степени зависит от контраста изображения. Это, в свою очередь, определяет общее ка­ чество изображения. При недостаточном контрасте разли­ чие между минимальной и максимальной яркостью в изобра­ жении мало, промежуточные оттенки яркости выявляются слабо, изображение становится тусклым и поэтому качество его низкое. При чрезмерном контрасте, наоборот, диапазон изменения яркостей велик, что при ограниченных свето­ вых возможностях приемной трубки создает также плохое выявление промежуточных оттенков яркости. Изображе­ ние изобилует участками с очень большой и очень малой яркостью, почти при полном отсутствии промежуточных от­ тенков. Изображение становится грубым. Качество его весь­ ма низкое. При нормальном контрасте в изображении хорошо прорабатываются все оттенки яркости, качество изображе­ ния значительно улучшается.

В современном телевидении, где принимаемое изображе­ ние получается на экране приемной электроннолучевой трубки, контраст изображения в значительной степени за­ висит от качества экрана трубки, т. е. о т т о й м а к с и - м а л ь н о й я р к о с т и , которую может обеспечить лю­ минофор трубки. В еще большей степени контраст зависит от минимальной яркости конкретного изображения.

199