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

Если же учесть, что одновременно с сигналами изображе­ ния передаются сигналы звукового сопровождения, также занимающие место в частотном диапазоне, то ширина спект­ ра еще более возрастет. При таком широком спектре частот одного канала в телевизионном диапазоне сможет раз­ меститься малое число каналов, а сложность и стоимость передатчика и, что особенно важно, приемников окажет­ ся слишком высокой.

Н иж няя паЗаІл.

Рис. 124. Амплитудночастотные характеристики телевизионного передатчи­ ка (а) и приемника (б)

Поэтому в СССР, с о г л а с н о с т а н д а р т у т е л е ­ в и д е н и я , п е р е д а ч а с и г н а л о в и з о б р а ж е ­ н и я п р о и з в о д и т с я с ч а с т и ч н ы м п о д а в ­ л е н и е м о д н о й ( н и ж н е й ) б о к о в о й п о л о с ы ч а с т о т , п о л у ч е н н о й в п р о ц е с с е м о д у ­ л я ц и и . Для этого Е схеме передатчика имеются специаль­ ные фильтры. На рис. 124 приведены амплитудно-частот­ ные характеристики телевизионного передатчика и при­ емника. Из характеристики передатчика (рис. 124,а) видно, что верхняя боковая полоса частот передается полностью, тогда как нижняя полоса частот подавлена и имеет ширину

гласно стандарту, располагается выше несущей частоты сигналов изображения. Между этими двумя несущими часто­ тами имеется «разнос», одинаковый для всех каналов и равный 6,5 Мгц. Полный спектр частот, излучаемых антен­ ной передатчика, оказывается равным 8 Мгц. Из этого спектра для передачи сигналов изображения отводится

210

полоса частот 7,625 Мгц, а для передачи сигналов звука —

0,25 Мгц.

Из характеристики приемника (рис. 124,6) видно, что при передаче с подавлением боковой полосы полоса про­ пускания приемника получается предельно узкой и содер­ жит только спектр рабочих частот. Это существенно упро­ щает схему и делает ее более дешевой. Одной из особеннос­ тей телевизионного приемника по сравнению с радиовеща­ тельным является то, что он одновременно принимает два разных сигнала с разными несущими частотами и разными

м о г о с и г н а л а .

При развертке изображения яркость отдельных его участков преобразуется в напряжение видеосигнала. Такое преобразование можно осуществить двумя способами: при одном способе наибольшей яркости изображения соответст­ вует наибольшая амплитуда напряжения видеосигнала (позитивная полярность сигнала). При другом способе наи­ большее напряжение видеосигнала соответствует наимень­ шей яркости изображения (негативная полярность сигнала).

В С С С Р п р и н я т а н е г а т и в н а я п о л я р ­ н о с т ь и з л у ч а е м о г о с и г н а л а .

При прохождении через схему передатчика сигнал изобра­ жения несколько раз изменяет фазу и бывает то в позитиве, то в негативе, но в схеме это не имеет значения. Важно, что­ бы антенна телепередатчика излучала в пространство сиг­ нал непременно в негативной полярности. Это создает в системе телевидения ряд благоприятных явлений, улучшаю­ щих качество системы. Основным из них будет то, что лю­ бая импульсная помеха, воздействующая на сигнал во время его движения в пространстве (грозовые разряды, по­ мехи электросварки, автомобильного зажигания и др.), при негативной полярности сигнала будет проявляться на эк­ ране приемной трубки в виде малозаметных темных (или черных) точек или штрихов малого размера. При позитив­ ной полярности сигнала эти же помехи проявились бы на изображении в виде сильно заметных белых точек или ли­ ний, которые из-за расфокусировки светового пятна на экране трубки имели бы большие размеры. При негатив­ ной полярности сигнала в схеме приемника легче осу­ ществляется система автоматической регулировки усиле­ ния (АРУ).

211

3. Г о р и з о н т а л ь н а я п о л я р и з а ц и я и з ­ л у ч а е м о й в о л н ы .

Электромагнитные колебания (радиоволны) представ­ ляют собой сочетание электрического и магнитного полей. Векторы напряженности этих полей взаимно перпендику­ лярны. По отношению к плоскости земли поля могут быть ориентированы самым произвольным образом, но обычно используют один из двух способов. При первом способе век­ тор напряженности электрического поля располагают пер­ пендикулярно плоскости земли (вертикальная поляриза­ ция волны). При втором способе вектор напряженности электрического поля располагают параллельно плоскости земли (горизонтальная поляризация волны). Ориентация полей задается ориентацией антенны передатчика.

В СССР принята горизонтальная поляризация излу­ чаемой волны. При этом значительно ослабляется действие различных индустриальных помех и система телевидения становится более помехозащищенной. При горизонтальной поляризации волны проводники передающих и приемных антенн (усы полуволновых вибраторов) располагаются горизонтально.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ПРИЕМНИКА

СПОСОБЫ ПОСТРОЕНИЯ СХЕМЫ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА

В современных телевизионных приемниках имеются сле­ дующие, принципиально необходимые каскады и узлы:

1.Канал усиления высокочастотного амплитудно-моду- лированного напряжения (УМН).

2.Видеодетектор.

3.Канал усиления сигналов изображения (УВС).

4.Преобразователь видеосигналов в оптическое изоб­ ражение (электроннолучевая приемная трубка — кине­

скоп).

5. Развертывающее устройство, обеспечивающее полу­ чение н а экране трубки светящегося прямоугольника —

ра GT р а .

6.Блок синхронизации, управляющий работой генера­ торов развертки.

212

7.Канал усиления высокочастотного напряжения, моду­ лированного по частоте.

8.Демодулятор (частотный детектор).

9.Усилитель низкой частоты.

10.Громкоговоритель.

Рассмотрим принцип работы телевизионного приемника и его блок-схему, предварительно ознакомившись с тремя замечаниями, позволяющими понять особенности построе­ ния блок-схем телевизоров. Существо этих замечаний сво­ дится к следующему:

1.В настоящее время все телевизионные приемники для приема сигналов звука и изображения построены по су­ пергетеродинной схеме, т. е. усиление сигналов в них про­ изводится с преобразованием частоты принимаемого сиг­ нала. Единственным телевизором, где приемник сигналов изображения построен по схеме прямого усиления, был телевизор КВН-49, который давно снят с производства.

2.В телевизоре имеется два, по существу, совершенно самостоятельных приемника — приемник сигналов изоб­ ражения и приемник сигналов звука. Каждый из них прини­ мает свой сигнал и выполняет свои функции. Конечно, оба канала, т. е. канал изображения и канал звука, могут быть раздельными, начиная с антенны и кончая оконечными при­ борами (приемной трубкой и громкоговорителем). Однако иметь на приемной стороне два отдельных канала не имеет смысла. Несущие частоты сигналов звука и изображения расположены близко друг к другу (6,5 мгц). Поэтому целе­ сообразно принимать сигналы звука и изображения на одну антенну и использовать максимальное число общих кас­ кадов в приемнике. Это упрощает схему и удешевляет теле­

визор. Общими каскадами для каналов звука и изображе­ ния обычно являются каскады УВЧ, смеситель и гетеродин. Весь этот узел в современных телевизорах унифицирован по схеме и конструкции и носит название п е р е к л ю ч а ­ т е л я т е л е в и з и о н н ы х к а н а л о в (ПТК), или по новому стандарту СК (селектор каналов).

3. Существует два типа схем телевизионных приемников, где выделение сигнала звука из общего канала производится разными способами. В первом типе схем после преобразова­ теля сигналы изображения и звука усиливаются раздельно

типа выделение сигналов звука происходит на выходе

213

канала изображения, который является общим для обоих сигналов. Такая схема носит название о д н о к а н а л ь ­ н о й с х е м ы .

Учитывая эти замечания, построим блок-схему телеви­ зора.

На рис. 125 показана блок-схема телевизора с раздель­ ным усилением сигналов изображения и звука, т. е. с двух­ канальной схемой приемника. В этой схеме каскады УВЧ, смеситель и гетеродин объединены в один блок (блок ПТК)

Канал збуха

Рис. 125. Структурная схема телевизора с раздельным уси­ лением сигналов изображения и звука

и являются общими для каналов изображения и звука. Каскады УПЧ, видеодетектор, усилитель видеосигналов (УВС) и приемная трубка образуют самостоятельный канал изображения. Совокупность каскадов: УПЧ звука, ограничитель амплитуды, частотный детектор, УНЧ и громкоговоритель входят в состав самостоятельного канала звука. Ниже изображены: блоки разверток, блок синхронизации и блок питания (выпрямитель).

Рассмотрим в общих чертах работу этой схемы. От ан­ тенны ко входу каскада УВЧ поступает амплитудно-моду- лированное напряжение высокой частоты сигнала изоб­ ражения и частотно-модулированное напряжение сигналов звука. Оба напряжения одновременно усиливаются каска­ дом УВЧ и затем подводятся ко входу смесителя. Сюда

214

же поступает напряжение гетеродина. Таким образом, на вход смесителя подаются напряжения с тремя основными частотами — напряжение несущей сигналов изображения /нес. и з ., напряжение несущей частоты сигналов звука /нес . зв. и напряжение частоты гетеродина /г. На выходе преобразо­ вателя появляются две промежуточные частоты — промежу­ точная частота изображения /пр. из. и промежуточная часто­ та звука / п р . з в . Напряжение промежуточной частоты зву­ ка подается на вход УПЧ звука и усиливается им. После этого каскад ограничителя амплитуды приводит амплитуду напряжения к одному, практически постоянному уровню. Далее это напряжение подается в схему частотного детек­ тора, выделяющего напряжение звуковой частоты.

Напряжение промежуточной частоты изображения уси­ ливается схемой УПЧ и подводится к видеодетектору, ко­ торый выделяет модулирующий сигнал, т. е. напряжение частоты видеосигнала. Это напряжение усиливается кас­ кадом УВЧ и преобразуется приемной трубкой в оптичес­ кое изображение.

Блоки разверток обеспечивают получение на экране трубки светящегося прямоугольника, составленного из отдельных горизонтальных линий — строк. Блок синхрони­ зации управляет работой блоков разверток, согласуя во вре­ мени развертку отдельных участков экрана приемной трубки с разверткой трубки передатчика.

Двухканальная схема телевизора отличается высоким качеством воспроизведения как сигналов изображения, так и сигналов звука при полном отсутствии взаимных помех между ними. Однако считается, что такая схема сложна при первоначальной регулировке в заводских условиях и доро­ же одноканальной, так как содержит большее количество ламп. Кроме того, при возможной нестабильности частоты напряжения гетеродина, неизбежной на частотах 6—12-го канала, промежуточная частота звука изменится и может «уйти» из полосы пропускания канала УПЧ звука и норма­

мещенным усилением сигналов звука и изображения, т. е. одноканальная схема. В этой схеме еще больше общих уз­ лов, и для усиления промежуточных частот звука и изоб­ ражения в ней используется один общий канал, который начинается со входа приемника и кончается выходом УВС (входом приемной трубки). Собственно канал звука, состоя-

215

щий из тех же каскадов, что и в предыдущей схеме, представ­ ляет собой продолжение общего канала — канала изображе­ ния. Канал изображения, блоки разверток и блок синхро­ низации в данной схеме работают так же, как и в предыду­ щей.

Что же касается канала звука, то здесь выделение сиг­ нала звука и его прохождение по схеме происходит иначе.

На выходе смесителя так же, как это имело место в преды­ дущей схеме, получаются два напряжения промежуточных

Рис. 126. Структурная схема телевизора с совмещенным уси­ лением сигналов изображения и звука

частот звука и изображения. Оба напряжения усиливаются общим каналом УПЧ и подводятся к видеодетектору. При этом в нем возникает процесс, аналогичный процессу, про­ исходящему в смесителе («биение частот»), В результате на выходе видеодетектора появляется напряжение разност­ ной частоты, т. е. напряжение второй промежуточной часто­ ты звука. Так как напряжение первой промежуточной час­ тоты звука, подведенное ко входу видеодетектора, модулиро­ вано по частоте, то и напряжение с частотой «биений» также окажется модулированным по частоте в соответствии с за­ коном модулирующего сигнала.

Разнос несущих частот звука и изображения, а следо­ вательно, и разнос промежуточных частот на входе детек­ тора имеет всегда постоянную величину 6,5 Мгц. Это обус­ ловливает, в свою очередь, постоянство второй промежуточ­

216

ной частоты звука, которая снимается с выхода УВС и уси­ ливается в УПЧ звука. Это означает, что каскад УПЧ звука настраивается на частоту, равную 6,5 Мгц.

Остальные каскады, т. е. ограничитель амлитуды, час­ тотный детектор, усилитель звуковой частоты, работают так же, как и в предыдущей схеме.

В одноканальной схеме телевизионного приемника прием сигналов звукового сопровождения уже мало зависит от нестабильности частоты гетеродина, что является достоин­ ством такой схемы. Кроме того, такая схема считается более простой в производственных условиях. Однако в такой схеме несколько труднее обеспечить высокое качество во­ спроизведения изображения и звука. Причиной этому явля- 1ется взаимное проникновение синалов звука в канал изоб­

ражения (сигналы звука с частотами, близкими к высшим частотам сигналов изображения, доходят до входа приемной трубки) и сигналов изображения в канал звука (кадровые синхронизирующие импульсы накладываются на вторую промежуточную частоту звука, проходят весь такт усиления и создают на выходе приемника, в громкоговорителе, поме­ ху в виде гула низкого тона).

В настоящее время телевизоры строятся по одноканаль­ ной схеме.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРИЕМНОЙ ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ ТРУБКИ

Электроннолучевая приемная трубка (кинескоп) явля­ ется оконечным прибором приемника изображения и пред­ назначена для преобразования электрических сигналов в оптическое, видимое изображение. Трубка представляет собой электровакуумный прибор, т.е. особого вида элект­ ронную лампу. Работа трубки также основана на явлении термоэлектронной эмиссии, однако если полезным эффектом работы обычной электронной лампы является изменение ее анодного тока под воздействием напряжения, приложенного к сетке, то в трубке таким полезным эффектом будет изме­ нение яркости свечения отдельных участков экрана под действием изменения анодного тока трубки. Такая особен­ ность позволяет использовать трубку в качестве преобра­ зователя электрических сигналов в видимое изображение.

217

Рассмотрим конструкцию кинескопа с прямоугольным экраном (рис. 127). Он состоит из стеклянного баллона, в горловине которого размещено устройство для создания

Рис. 127. Конструкция приемной электроннолучевой трубки

ной части колбы имеется токопроводящее графитовое покры­ тие— аквадаг, электрически соединенный со вторым анодом. На ускоряющий электрод подается положительное напряже­ ние величиной 250—600 в. На первый анод подводится ре­ гулируемое напряжение. Оно может изменяться в пределах от —100 до +425 в. На второй анод, в зависимости от типа кинескопа, подается положительное напряжение величиной 12—16 кв. К промежутку катод — модулятор от каскада видеоусилителя подводится напряжение видеосигнала. Кро­ ме того, между катодом и модулятором трубки действует по­ стоянное, регулируемое по величине напряжение, которое является для нее напряжением смещения.

218

ускоряющий электрод расположены под некоторым углом к оси трубки. Под воздействием электрического поля уско­ ряющего электрода электроны и ионы, излученные катодом, начинают двигаться также под углом к оси трубки и по­ падают в край металлического цилиндра, образующего пер­ вый анод (ионная «ловушка»). Электроны необходимы для образования электронного пучка в трубке, и поэтому их нужно уберечь от попадания в «ловушку» и направить вдоль оси трубки. Для этого снаружи на горловину трубки на­ девается корректирующий постоянный магнит. Ионы ввиду большой их массы магнитным полем корректирующего маг­ нита почти не отклоняются и попадают в «ловушку», а легкие электроны этим полем направляются мимо «ловуш­ ки» точно по оси трубки.

Электрическое поле, действующее между вторым анодом и катодом, для электронов является ускоряющим полем. Под его воздействием электроны начинают двигаться по на­ правлению ко второму аноду, пролетают его и по инерции с большой скоростью движутся далее, попадая на люмино­ фор. При ударе электронов о люминофор энергия, запасен­ ная ими в движении, сообщается молекулам вещества люми­ нофора, вследствие чего в нем возникает явление катодолюминисценции, т. е. свечение данного участка люминофора. Яркость этого свечения можно изменять, изменяя плотность пучка электронов, т. е. количество электронов, приходящих к люминофору в единицу времени. Для осуществления этого достаточно изменять в некоторых пределах постоянное напря­ жение, действующее между управляющим электродом (мо­ дулятором) и катодом трубки. Энергия электронного пучка настолько велика, что при ударе о люминофор возникает интенсивная вторичная электронная эмиссия. Для того чтобы выбитые из люминофора вторичные электроны не соз­ давали внутри колбы вредного электронного облака (прост­ ранственного заряда), потенциал аквадага делается равным потенциалу второго анода. В таком случае вторичные элект­ роны притягиваются положительно заряженным аквадагом и уводятся наружу.

По пути движения от катода к люминофору электронный пучок проходит два электрических поля, действующих между ускоряющим электродом и первым и вторым анодом. Эти поля Елияют на электронный пучок таким образом, что заставляют электроны сходиться все ближе и ближе друг к другу. Такой процесс носит название ф о к у с и р о в к и

219