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

и поднесущая /поди в модулируется «синим» видеосигна­ лом. Через систему телевидения передается информация о синем цвете. Во время развертки следующей, «красной», строки к модулятору подводится «красный» видеосигнал и этим сигналом модулируется поднесущая /подн /?• В это время через систему телевидения передается информация о красном цвете. Таким образом, информация о синем цве­ те передается только в течение времени развертки п о л о ­ в и н ыобщего числа строк данного полукадра, допустим, во время развертки всех нечетных строк полукадра. Ин­ формация от второй половины «синих» строк не использу­ ется. Это будут четные строки полукадра. Такое же поло­ жение наблюдается относительно «красных» строк только в обратном порядке: используется информация от четных, а информация от нечетных строк опускается. Кажется, что это должно резко ухудшить качество передаваемого изоб­ ражения. На самом деле этого не происходит вследствие того, что (см. ранее) минимально различимый размер крас­ ной или синей детали изображения значительно больше тол­ щины одной строки. Это означает, что распределение цветов в двух соседних «синих» или «красных» строках в передавае­ мом изображении примерно одинаково и при отсутствии информации о цвете данной строки в приемнике эту инфор­ мацию можно получить из сигнала п р е д ы д у щ е й стро­ ки. Для осуществления этого в схеме приемника ставится специальное запоминающее устройство в виде линии за­ держки. Ко входу этой линии задержки подводится цвето­ вой видеосигнал, в котором поочередно проходят то «синий», то «красный» видеосигналы. Время задержки линии в точнос­

будет подан «синий» видеосигнал, «красный» видеосигнал подойдет к концу линии. Коммутируя соответствующим об­ разом начало и конец линии задержки, можно получить в схеме приемника (на входах частотных детекторов подне­ сущих) непрерывные «синий» и «красный» видеосигналы в их правильном чередовании. Далее, из яркостного сигнала и двух цветоразностных образуется «зеленый» цветораз­ ностный сигнал. Яркостный сигнал подводится к катодам трехлучевого кинескопа, цветоразностные сигналы подают­ ся на соответствующие управляющие электроды трубки. Для коммутации цветоразностных сигналов в схеме передат­ чика и для переключения входа и выхода линии задержки

310

в приемнике в систему введены специальные электронные коммутаторы.

На рис. 183 приведена упрощенная структурная схема системы ЦВТ «СЕКАМ». Рассмотрим в общих чертах ее работу. На выходе трех передающих трубок получаются три цветовых видеосигнала R, G и В. Эти сигналы усилива­ ются в схемах УВС и далее подаются на кодирующую мат­

«красный» видеосигналы. Промодулированные поднесущие в блоке сложения суммируются с яркостным сигналом и по лученным сложным сигналом модулируются несущие коле­ бания передатчика. Антенна излучает энергию этих колеба­ ний в пространство.

Сигнал принимается антенной и в виде модулированного напряжения высокой частоты подается на вход приемника. Это напряжение усиливается общей частью схемы приемника, детектируется и вновь усиливается в схеме УВС. На выходе УВС мы получаем полный цветной телевизионный сигнал, содержащий яркостный сигнал и чередующиеся во времени поднесущие, частотномодулированные цветоразностными видеосигналами R —У и В—У. Сигнал яркости с выхода УВС подводится непосредственно к катодам кинескопа. Цве­ товые сигналы пропускаются через линию задержки, вход и выход которой коммутируется электронным коммутато­ ром. При правильной работе коммутатора на входе частот­ ного детектора «красного» канала всегда будет действо­ вать «красный» видеосигнал, а на вход детектора «синего»

В—У поступают на декодирующую матрицу, где вырабаты­ вается «зеленый» цветоразностный видеосигнал. Далее все три сигнала подаются на кинескоп.

Из приведенного описания можно заключить, что систе­ ма ЦВТ «СЕКАМ» является комбинированной системой. При передаче цветов здесь использован принцип поочередности (цветовые сигналы чередуются по времени). В то же время сложение цветов на приемном конце происходит одновременно.

Одной из важных характеристик системы телевидения является ее помехозащищенность, под которой следует пони-

311

мать способность системы нормально функционировать при наличии определенных помех. Следует различать внешнюю и внутреннюю помехозащищенность. В первом случае на систему воздействует внешняя помеха, созданная какимлибо источником, находящимся вне данной системы. К та­ кому виду относятся атмосферные и индустриальные поме­ хи. Во втором случае помехи, воздействующие на систему, возникают внутри самой системы. Такими помехами могут быть внутренние флюктуационные шумы и различные сиг налы, проходящие через данную систему. При плохой поме хозащищенности системы телевидения, даже при достаточ­ но большом уровне сигнала на входе приемника, изображе ние на приемном конце за счет действия помехи может быть сильно искажено. Наоборот, при высокой степени помехо­ защищенности системы даже при малых уровнях сигнала на входе приемника качество принимаемого изображения будет вполне удовлетворительным. В системе цветного теле­ видения действие помех всегда приводит к появлению ряда побочных явлений, сопровождающихся специфическими ис кажениями изображения. Для их устранения в тракт переда­ чи и приема приходится вводить специальные узлы, суще ственно изменять ряд процессов и накладывать ограничения на некоторые параметры системы ЦВТ. Для выяснения этих вопросов целесообразно рассмотреть, применительно к си­ стеме ЦВТ «СЕКАМ», условия работы цветного телевизора при приеме черно-белых и цветных изображений и черно­ белого телевизора при приеме цветных изображений.

При приеме цветного изображения в черно-белом телеви­ зоре на катод приемной трубки одновременно подаются яр­

не предусмотрено никаких устройств для защиты от этих сигналов и создаваемых ими помех, и если не принять спе­ циальных мер к их уничтожению или к существенному ослаб­ лению в с а м о й с и с т е м е Ц В Т , то на изображении появится помеха в виде «муара» (мелкоструктурная сетка). Особенно сильную помеху создает сигнал поднесущей, на частоте которой сосредоточена большая доля энергии сиг­ нала цветности. Эта помеха имеет вид сетки, которая, накладываясь на изображение, ухудшает его качество тем в большей степени, чем больше размеры ячейки этой сетки. Размеры же ячеек сетки находятся в обратной зависимости

313

от м и н и м а л ь н о й частоты сигнала цветности, кото­ рая, в свою очередь, определяется выбором поднесущей час­ тоты и величиной частотной девиации сигнала цветности. Для уменьшения различимости помехи на экране трубки желательно сделать размеры ячеек как можно меньше. Это приводит к необходимости увеличивать минимальную часто­ ту сигнала цветности. Исходя из этой необходимости, час­ тоты поднесущих выбираются равными 4,406 Мгц (для сиг­ нала R —Y) и 4,25 Мгц (для сигнала В—Y), т. е. в самом высокочастотном участке спектра яркостного сигнала. Для этой же цели в системе ЦВТ «СЕKAM» принят несколько

симальной частоте передаваемых сигналов цветности по­ рядка 1 Мгц частотная девиация составляет величины всего лишь 280 кгц для «красного» сигнала и 230 кгц для «синего» сигнала. При таком малом индексе модуляции минимальная частота сигналов цветности составляет вели­ чину порядка 4 Мгц и сетка, наложенная на изображение, становится мелкоструктурной и мало различимой. Такое ограничение индекса модуляции способствует уменьшению помех от сигналов цветности на экране трубки черно-бело­ го телевизора, но приводит к уменьшению внешней помехо­ защищенности системы ЦВТ.

Располагая поднесущую в верхнем конце спектра яркост­ ного сигнала, мы не ослабляем и тем более не уничтожаем помеху, а лишь делаем ее менее различимой. Для того чтобы значительно уменьшить помеху, можно применить метод взаимной компенсации, заключающийся в том, что в схеме передатчика фаза поднесущей периодически (через стро­ ку) изменяется на противоположную. В таком случае лож­ ное изображение («муар»), созданное сигналом помехи данной фазы, будет частично компенсироваться изображе­ нием, создаваемым сигналом помехи противоположной фа­ зы. Для переключения фазы поднесущей в схему передат­ чика вводится специальный коммутатор фазы. При такой построчной коммутации фаза поднесущей изменяется на противоположную и в д в у х с л е д у ю щ и х д р у г з а д р у г о м к а д р а х . При этом ложные изображения будут воспроизводиться то в негативе, то в позитиве и час­ тично скомпенсируют друг друга. Эффект усилится, если оба цветоразностные видеосигнала будут передаваться в различной полярности. Тогда частоты цветоразностных сиг­

314

налов после модуляции для наиболее часто встречающихся цветов изображения окажутся близкими друг к другу и ком­ пенсация будет более полной.

Действие помех от сигналов цветности наиболее за­ метно на белых и светлых участках, которых всегда много в реальных телевизионных изображениях. Передача цвето­ разностных сигналов вместо сигналов цветности R и В при­ водит к устранению помехи, так как при развертке светлых участков изображения амплитуда цветоразностных сигна­ лов оказывается близкой к нулю.

Принятые меры ослабляют дей­ ствие помех, но не устраняют их полностью. Особенно это относит­ ся к колебаниям поднесущей час­ тоты, создающим на экране трубки черно-белого телевизора довольно заметную сетку. Для того чтобы существенно уменьшить действие и этой помехи, нужно уменьшить энергию колебаний поднесущей час­ тоты. Для этого в схему передатчи­ ка вводится процесс высокочас­

тотного предыскажения модулированных сигналов цветнос­ ти. Модулированные сигналы цветности с выхода генерато­ ра поднесущей поступают на вход специального фильтра, имеющего перевернутую колоколообразную характерис­ тику (характеристика типа «антиклёш»). Эта характеристи­ ка показана на рис. 184 (сплошная линия). За счет действия такого фильтра амплитуда сигнала на поднесущей часто­ те уменьшается в несколько раз. Намеренное перераспреде­ ление энергии сигнала приводит к значительному уменьше­ нию помехи на изображении. Одновременно с этим, как это будет показано ниже, увеличивается внешняя помехозащи­ щенность системы ЦВТ.

При приеме цветным телевизором цветных изображений к катоду каждой из трех электронных пушек цветного кине­ скопа с выхода яркостного канала (видеоусилитель цветного телевизора) подводится яркостный сигнал Y, а к управляю­ щим электродам — цветоразностные сигналы R—Y, О—Y и В—Y . Фазы этих сигналов подобраны так, что между като­ дом и управляющим электродом каждой пушки действует их сумма:

(R — Y) + У = R ; (G — Y)-\rY = Gn(B — К) -ф- У = В.

315

Как видно из приведенных выражений, в результате сло­ жения на входе каждой электронной пушки появилось на­ пряжение видеосигнала о п р е д е л е н н о г о ц в е т а . Это значит, что кинескоп в схеме цветного телевизора иг­ рает роль своеобразной матрицы, с помощью которой можно производить сложение сигналов. Но благодаря присутствию в яркостном сигнале цветовых сигналов информация о цве­ те будет неправильной, а это приведет к искажению цветов в изображении.

Следовательно, если яркостный сигнал необходим для создания изображения на экране трубки, то сигналы цвет­ ности, имеющиеся в его составе, представляют собой с и г ­ н а л п о м е х и . Несмотря на то, что амплитуда цветовой поднесущей и близко расположенных к ней боковых частот значительно уменьшены в схеме передатчика (высокочастот­ ные предыскажения сигнала), все же эти сигналы вызывают искажения цветов в принимаемом изображении. Поэтому в яркостном канале цветного телевизора предусматривает­ ся устройство для подавления частот, соответствующих сиг­ налам цветности. Это устройство обычно представляет собой режекторный контур (см. стр. 266), подбором частоты на­ стройки и добротности которого можно добиться заметного ослабления сигналов цветности и тем самым уменьшить действие помехи.

Для получения и обработки сигналов цветности, а также для осуществления цветовой синхронизации в схеме цветного телевизора имеется б л о к ц в е т н о с т и , на вход кото­ рого с выхода яркостного канала (или непосредственно с

В—У. Вместе с сигналами цветовых поднесущих в блок цветности могут проникнуть другие сигналы, которые будут изменять закон частотной модуляции цветоразностных сигналов и вносить искажения в процесс цветопередачи. Такими мешающими сигналами являются все внешние сиг­ налы, сигнал с частотой биений между поднесущими часто­ тами и промежуточной частотой звука (6,5 Мгц) и яркост­ ный сигнал. Очевидно, что действие всех этих сигналов должно быть ослаблено до такой степени, при которой не происходит ухудшения качества изображения.

Действие яркостного сигнала ослабляется за счет того, что на входе блока цветности ставится фильтр, пропускаю­ щий из всего спектра частот сигнала только ту часть,

316

где расположены сигналы цветности. Так как после высоко­ частотного предыскажения сигналов цветности в схеме передатчика сигналы частот, полученных при модуляции, имеют амплитуду, значительно большую по сравнению с сигналом поднесущей частоты, этот фильтр может иметь сравнительно узкую полосу пропускания, через которую в канал цветности проникнет лишь небольшая часть энергии яркостного сигнала. Обычно характеристика этого фильт­

теристика типа «клёш») изображена на рис. 184 пунктирной линией. С помощью фильтра, имеющего такую характерис­ тику, в схеме приемника восстанавливается прежнее соот­ ношение между уровнями поднесущей и боковых частот. Следовательно, введение в схему передатчика высокочас­ тотного предыскажения цветовых сигналов практически не сказывается на качестве цветопередачи в системе ДВТ, но за­ то существенно увеличивает ее внешнюю помехозащищен­ ность. В самом деле, для полезных сигналов система ЦВТ по-прежнему имеет широкую полосу пропускания, величина которой обусловлена принятой четкостью изображения. В то же время, для любого внешнего сигнала помехи полоса про­ пускания системы ЦВТ ограничена полосой пропускания «клёш» — фильтра приемника, т. е. величиной порядка 0,5 Мгц. Действия всех внешних помех резко ослабляются.

В теории доказывается, что чем больше отличается час­ тота внешнего мешающего сигнала от частоты несущей (в данном случае поднесущей) частотно-модулированного ко­ лебания, тем больше получается его амплитуда и, следова­ тельно, тем более вредное действие оказывает эта помеха. Уменьшить вред помехи можно, увеличивая отношение сигнал!помеха на тех частотах модулированного сигнала, которые наиболее сильно отличаются от несущей частоты. В спектре видеосигнала этим частотам соответствует самая верхняя, высокочастотная область, для которой и нужно увеличить уровень сигнала. Такое преобразование сигнала, при котором производится увеличение амплитуды высоко­ частотных составляющих цветового сигнала по сравне­ нию с его низкочастотной составляющей, получило назва­ ние «низкочастотного предыскажения сигнала» и также совершается в передатчике системы ЦВТ. Цветоразностные сигналы R — Y и В— Y еще до подачи их на вход модулятора поднесущей пропускаются через схему, коэффициент уси­

317

ления которой возрастает с повышением частоты сигнала (на рис. 185 характеристика этой схемы показана сплошной линией). С помощью этой схемы достигается приблизительно трехкратное увеличение амплитуды высокочастотных сос­ тавляющих спектра цветоразностных сигналов по сравне­ нию с его низкочастотными составляющими. На эту же ве­ личину возрастет и отношение сигнал!помеха на этих час­ тотах. Действие помехи ослабляется. Для обратного вос­ становления уровней высокочастотных и низкочастотных составляющих в схему приемника (в блоке цветности) вве­ дена схема, обладающая характеристикой обратного вида,

при которой усиление сигнала умень­

которых велика, а частота случайно оказалась входящей в полосу пропускания «клёш»-фильтра. Эти сигналы создают паразитную амплитудную модуляцию несущих колебаний, нарушают правильность их частотной модуляции и вносят искажения в процесс цветопередачи. Для защиты от этих помех в блоке цветности цветного телевизора, как и во всяком устройстве для приема 4M сигналов, имеется ампли­ тудный ограничитель Назначение и работа подобного огра­ ничителя были описаны на стр. 273.

Наличие в системе ЦВТ «СЕKAM» двух поднесущих для передачи цветовых сигналов также продиктовано желанием увеличить помехозащищенность системы ЦВТ В предыду­ щем варианте системы «СЕК AM» использовалась одна подне­ сущая с частотой, равной 4, 43 Мгц. По отношению к этой единственной поднесушей спектры цветоразностных 4M сиг­ налов располагались нессимметрично. что вызывало появ­ ление помех в виде шумов на красном цвете, который обычно

318

преобладает для большинства сюжетов в реальных изобра­ жениях. Введение двух поднесущих позволило уравнять условия для передачи красного цвета в обоих цветоразност­ ных сигналах и тем самым уменьшить шумы и улучшить качество передаваемого изображения. Кроме того, после введения построчного переключения поднесущих в схеме передатчика оказалось возможным использовать в схеме приемника для усиления обоих цветоразностных сигналов один общий канал.

В современных телевизорах, как известно, выделение сигнала звука производится за счет биений между промежу­ точными частотами изображения и звука в схеме видеодетек­ тора. В цветном телевизоре, в сигнале, подводимом к видеоде­ тектору, кроме промежуточных частот звука и изображения, присутствуют еще цветовые поднесущие, частоты кото­ рых близки к разностной частоте (частоте биений) 6,5 Мгц. За счет нелинейности характеристики видеодетектора на его выходе образуется еще один вид биений между частотами поднесущих и разностной частотой 6,5 Мгц. Частота этих биений достаточно низка, и, если такой сигнал проникнет в канал цветности, он может изменить закон частотной модуляции цветоразностных сигналов и тем самым исказить закон цветопередачи. Чтобы избежать таких искажений, в схемах цветных телевизоров иногда возвращаются к мето­ ду раздельного усиления сигналов изображения и звука (двухканальная схема). Напряжение промежуточной часто­ ты звука (31,5 Мгц) не пропускается в схему УПЧИ, а пода­ ется ко входу самостоятельного канала звука, где и проис­ ходит вся последующая его обработка. Это позволяет пол­ ностью подавить в схеме УПЧИ (с помощью режекторных контуров) напряжение промежуточной частоты звука (31,5 Мгц) и не допустить появления мешающих сигналов биений 6,5 Мгц. Если же в схеме цветного телевизора применяется метод совмещенного усиления сигналов изображения и зву­ ка, то для выделения напряжения разностной частоты 6,5 Мгц применяется отдельный детектор, а в схему УПЧИ пе­ ред самым видеодетектором для ослабления сигнала проме­ жуточной частоты звука ставится режекторный контур.

При приеме цветным телевизором черно-белых передач напряжение черно-белого видеосигнала подается одновре­ менно на катоды всех трех электронных пушек цветного ки­ нескопа. При определенном соотношении амплитуд сигна­ лов, действующих между модулятором и катодом каждой

319