ПЕРЕДАТЧИКИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Радиопередающая станция (РПС) телевизионного вещания состоит из радиопередатчиков сигналов изображения и сигналов звукового сопровождения, устройства сложения этих сигналов в общей нагрузке, устройства питания, охлаждения, контрольно-измерительной аппаратуры и т. д.
ВТВ передатчиках небольшой мощности и ретрансляторах ВЧ тракт строится для совместного усиления сигналов изображения и звука.
Переход к такому способу усиления наблюдается на ТВ станциях и в передатчиках большей мощности.
По принятому в нашей стране стандарту телевизионного вещания в передатчиках изображения применяется АМ модуляция несущего колебания полным телевизионным сигналом с частичным подавлением нижней боковой полосы.
Передатчик сигналов изображения (ПИ) преобразует полный телевизионный сигнал (сигналы изображения, гашения и синхронизации) в модулированный радиочастотный ТВ сигнал.
Впередатчиках звукового сопровождения применяется частотная модуляция. Передатчик звукового сопровождения (ПЗ) по своим параметрам, принципам
построения, схемам и режимам отличается от передатчиков УКВ ЧМ лишь значением
рабочей частоты (номером канала ТВ вещания). |
1 |
|
ОСОБЕННОСТИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА
Согласно принятому в РФ стандарту вещательного телевидения кадр изображения содержит 625 строк и состоит из двух полей (полукадров) с чересстрочным чередованием.
Номинальная частота кадров 25, а частота полей 50 в секунду. При этом частота строк fCTP = 25* 625 = 15 625 Гц. Допустимая нестабильность частоты строк не должна
превышать ±0,016 Гц ( f/f<10–6).
Для передачи изображения с максимальной четкостью необходимо передавать спектр частот сигнала изображения с высшей частотой FB 6,5 МГц*.
В ряде стран существуют другие системы ТВ вещания с числом строк 405; 525; 819; 1225, как с негативной, так и с позитивной модуляцией, в которых спектр частот сигнала изображения занимает полосу, отличающуюся от 6,5 МГц.
Сигнал изображения позитивен (уровень сигнала пропорционален освещенности) и однополярен. Его среднее значение зависит от средней освещенности передаваемого кадра изображения и может медленно изменяться во времени.
Спектр сигнала изображения имеет частоты от 0 до 5 Гц и далее от 50 Гц до 6,5 МГц, т. е. от постоянного тока до середины диапазона декаметровых волн.
Радиосигнал изображения образуется с помощью амплитудной модуляции несущей канала изображения полным телевизионным сигналом.
Максимум мощности радиосигнала соответствует синхроимпульсу (СИ), а минимум — уровню белого.
СТР=1/ fCTP =1/25*625=64 мкс, ЭЛ= СТР/ (4/3)*625, |
2 |
|
FB=1/2 ЭЛ =0,5*(4/3)*625*25*625 6,5 МГц |
||
|
Модуляция оказывается негативной (рис.). Это обеспечивает более устойчивую синхронизацию и меньшую заметность импульсных помех при приеме.
В модулированном колебании должны быть строго фиксированы пиковый уровень (уровень синхроимпульсов), уровень гасящих импульсов, который должен составлять (75±2,5)% от пикового значения и одновременно должен быть выше уровня черного на (0...4,5)%, и уровень белого, который должен составлять (12,5...2,5)% пикового.
При этом интервал изменения сигнала изображения от белого до черного занимает только 55...67 % амплитудной характеристики передатчика.
Сигнал изображения имеет резко выраженный ступенчато-импульсный характер, так как предметы на передаваемых изображениях имеют резкие границы.
Перепады уровней от белого до черного могут происходить за времяtmin=0,05...0,07 мкс, соответствующее
передаче одного элемента строки. Для экономии полосы частот, занимаемой каналом, в спектре AM сигнала подавляется часть нижней боковой.
Это позволяет сократить полосу частот ТВ вещания до 8 МГц на канал.
Однако несимметрия спектра означает появление наряду с AM сопутствующей
фазовой модуляции (СФМ) для видеочастот выше 0,75 МГц , в том числе и на частотах цветовых поднесущих.
Как и передатчиках с ОБП, СФМ является полезной, сокращая спектр передаваемого сигнала. Однако в отличие от ОБП предъявляются жесткие требования не только к АЧХ, но и к ФЧХ результирующего тракта передатчик — приемник.
При принятой в нашей стране в совместимой системе цветного телевидения СЕКАМ передается черно-белое изображение EY=0,59EG+0,30ER+0,11ЕВ, образуемое тремя цветовыми составляющими: зеленым EG, красным ER и синим ЕВ.
Соответствующие коэффициенты корректируют особенности восприятия разных цветов человеческим глазом.
При этом черно-белому изображению соответствует равенство EG=ER=ЕВ.
В частных случаях EG=ER=ЕВ = 0 и EG=ER=ЕВ=1 – соответственно черное и белое изображение.
Информация о цвете (сигналы цвета) в системе СЕКАМ** передается путем частотной модуляции на двух поднесущих.
В красной строке на поднесущей частоте 4,40625 МГц передается ЧМ сигнал, пропорциональный разности сигналов ER–EY, а в следующей, синей на поднесущей частоте 4,25000 МГц передается сигнал ЕВ–EY, т. е. спектры цветоразностных сигналов размещаются в верхней части спектра сигнала изображения (см. рис.)
Общая АЧХ телевизионной РПС (передатчиков сигналов изображения и звукового сопровождения)
При передаче цветного изображения на огибающую яркостного черно-белого сигнала дополнительно накладываются цветовые поднесущие, модулированные по частоте разностными сигналами цвета.
Отклонение частоты (девиация) от 4,40625 или 4,25000 МГц зависит от значения цветоразностного сигнала (цвета).
Кроме того, амплитуды получаемых ЧМ колебаний также зависят от разностного сигнала ER–EY или EB–EY (интенсивность).
Таким образом, передача цвета осуществляется сложным сигналом амплитудно- частотной телеграфии с девиацией, зависящей от мгновенного значения цветоразностных сигналов.
В качестве примера на рис. изображена огибающая радиосигнала при передаче цветных вертикальных полос и указаны значения частоты и амплитуды цветовой поднесущей относительно полного размаха яркостного сигнала от белого до черного при передаче «красной» строки.
Сигнал цветовой синхронизации с f=4,40625 МГц расположен после синхроимпульса на уровне гасящего импульса строк.
При передаче белой, серой и черной полос, т. е. черно-белого изображения, разностный сигнал ER–EY=0 и частота поднесущей
остается неизменной: 4,40625 МГц. При передаче, например, зеленой, красной и синей полос разностный сигнал ER–EY
соответственно равен - 0,59EG;
0,3ER и 0,11EB,
а частота поднесущей принимает значения 4,640; 4,126 и 4,452 МГц. При передаче цветного изображения огибающая, (результирующий сигнал) собственно изображения, выходит за уровни гашения и белого.
Радиосигнал красной строки на выходе передатчика изображения при передаче цветных полос 6
Звуковое сопровождение телевидения (50...15000 Гц) передается методом ЧМ с девиацией частоты fЧМ=±50 кГц. Средняя частота fЗВ звукового канала выше частоты несущей изображения fИЗ на 6,5 МГц.
Спектр передатчика звукового сопровождения занимает полосу 0,25 МГц. Полоса, занимаемая телевизионной станцией, составляет около 8 МГц.
ТРЕБОВАНИЯ К ПЕРЕДАТЧИКАМ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СТАНЦИЙ
В РФ ТВ вещание осуществляется в диапазоне метровых волн в полосах частот: 48,5...66 МГц (каналы 1,2); 76...100 МГц (каналы 3–5); 174...230 МГц (каналы 6–12),
что соответствует диапазонам I, II, III, а также 470...582 МГц (каналы 21—34) и 582...958 МГц (каналы 35 — 81),
что соответствует диапазонам IV и V (дециметровые волны). Нестабильность несущей частоты канала изображения должна быть
не более ±100 Гц, а разность частот fЗВ–fИЗ должна выдерживаться с точностью не хуже ±(100...200) Гц.
7
Кварцевая стабилизация раздельно частот fИЗ и fЗВ в возбудителях ПИ и ПЗ не обеспечивает такой точности. Используют общий высокостабильный опорный генератор, из колебаний которого в отдельном синтезаторе частот формируются частоты fИЗ и fЗВ.
Мощности вещательных передатчиков изображения в режиме синхроимпульсов обычно имеют несколько градаций:
1...2, 3, 4, 5, 10, 20...25, 50 кВт, а маломощных передатчиков и ретрансляторов: 1...3, 10...20, 100...200 Вт.
Мощности передатчиков сигналов звука соответственно в 10 раз меньше, так как при этом средние значения мощностей передатчиков изображения и звука оказываются примерно одинаковыми.
Выходная мощность РПТС указывается в виде дроби, например PИЗ/PЗВ=1/0,1 кВт; 50/5 кВт и т. д.
8
В спектре радиосигнала НБП должна содержаться полностью в пределах 0...–0,75 МГц относительно несущей частоты*.
На частотах, отстоящих от несущей на -1,25 МГц, НБП должна быть ослаблена (по отношению к соответствующей верхней боковой) не менее чем на 20 дБ, т. е. крутизна ската АЧХ должна быть не менее 40 дБ/МГц.
Кроме того, на частотах –(4,5...4,2) МГц, определяемых ЧМ сигналами цветовых поднесущих, должно обеспечиваться дополнительно ослабление не менее чем на 10 дБ.
Ширина ВБП 0...6 МГц, а на частоте 6,375 МГц она должна быть ослаблена на 20 дБ, т. е. здесь крутизна ската должна быть еще выше — не менее 53 дБ/МГц.
Таким образом, рабочая полоса частот, занимаемая НБП и ВБП, составляет –(0,75...+6) МГц.
*) полное подавление НБП ведет к большой нелинейности ФЧХ, которую сложно |
9 |
|
компенсировать фазовыми корректорами в ТВ передатчиках и приемниках. |
||
|
В рабочей полосе допускается неравномерность АЧХ +0,5...–(1...3) дБ относительно нулевого значения на частоте +1,5 МГц и спад на граничных частотах –0,75 и +6 МГц не более –4 дБ.
Глаз человека весьма чувствителен к различным искажениям телевизионного изображения (повторные контуры, окантовки, «тянучки» и т. п.), которые вызываются в основном линейными искажениями АЧХ и ФЧХ тракта передачи изображения.
Искажения, вызываемые нелинейностью ФЧХ ( ), принято оценивать по групповому времени передачи (ГВП) tГР= / ).
Если ФЧХ ( ) линейна, то tГР( )=const и абсолютная величина задержки сигнала в тракте не вызывает искажений.
При отличии зависимости ( ) от линейной tГР( ) изменяется в диапазоне частот. Допустимая неравномерность ГВП результирующего тракта «передатчик изображений–телевизионный приемник» в полосе до 4,5 МГц должна быть не более ±50 нс, а далее до 5,5 МГц не более ±100 нс.
Приведенные нормы допустимых искажений АЧХ и ФЧХ (или ГВП) являются жесткими. Они определяют нарушение формы видеосигнала в приемнике и четкость мелких деталей на экране телевизора. Они обеспечивают также высокое качество передачи сигналов цветности.
Характеристики ( ) и tГР( ) довольно сложно измерять, да и результаты таких измерений неявно характеризуют искажения телевизионных изображений.