flesh / Книга / 11_g

Глава 11. Основы статистической радиотехники и теории связи

ной полосы – они суммируются с яркостным сигналом. Получившийся сигнал изображения с уплотненным спектром изображен на рис. 11.37, в. Уменьшениевзаимных помех междуяркостным и цветоразностными каналами достигается ограничением спектров цветоразностныхсигналов до1,5 МГц и использованиемразныхвидов модуляции:для передачи яркостногосигнала АМ, а цветоразностных – ЧМ, а такжепередача цветоразностныхсигналов смалым уровнем.

Вследствиеперекрытияспектровцветоразностныхсигналовдля их дальнейшего разделения осуществляется их поочередная передача по радиоканалу, с коммутацией с частотой строчной развертки.

Дляприема цветныхпередачвтелевизионныхприемникахчер- но-белого изображения используется только яркостный сигнал. На рис. 11.42 изображена упрощенная структурная схема формирования цветногосигнала изображения.

Рис. 11.42. Структурная схема формирования цветного ТВ-сигнала

Матрица преобразуетсигналы цветности UR, UG и UB в соответствии с формулами (11.29) и (11.30). Электронный коммутатор обеспечиваетпоочереднуюпередачуцветоразностныхсигналов, афильтр нижних частот ограничивает их спектр. ЧМ-генератор создает поднесущиеи осуществляет частотную модуляцию. В приемном устройстве для опознавания цветов используется сигнал цветовой синхронизации, передаваемый вовремя кадровыхимпульсов путеммодуля-

81

Селектор ТВ каналов СТК включает в себя усилитель радиочастоты, смеситель и гетеродин. Переключение по частотам настройки скачкообразное. Далее АМ-сигнал изображения и ЧМ-сигнал звука на промежуточной частоте усиливаются в усилителе промежуточной частоты (УПЧ) и далее детектируются детекторами Д1 и Д2. АМ-де- тектор выделяет огибающую сигнала изображения, а ЧМ-детектор –

82

Глава 11. Основы статистической радиотехники и теории связи

сигнал звукового сопровождения. Функцию опорного колебания выполняет несущая сигнала изображения. Затем в канале звукового сопровождения КЗС-сигнал проходит через полосовой усилитель, детектируетсячастотнымдетектороми поступаетна громкоговоритель.

Видеосигнал свыхода детектора Д2 поступаетв канал яркости Y, в блок цветности и селектор синхроимпульсов (ССИ) и блок развертки. Вяркостном каналеспомощьюрежекторногофильтра (РФ)подавляются цветовые поднесущие. Затем яркостный сигнал усиливается видеоусилителем ВУ и поступает на все три катода электронных прожекторов кинескопа К.

Вблоке цветности поднесущие выделяются с помощью полосового фильтра (ПФ). Для того, чтобы совместить поочередно передаваемые цветоразностные сигналы, используется ультразвуковая линия задержки (УЛЗ) на длительностьстроки в 64 мкс. В результате на вход электронного коммутатора (ЭК) сигналы поступают одновременно. С помощью ЭК разделяются поднесущие разных цветов, причемсинхронизация ЭКосуществляетсясигналомс выхода схемы опознавания цвета (СОЦ).

Вканалах R-Y и B-Y в результате детектирования поднесущих частотными детекторами ЧД выделяются цветоразностные сигналы

красного UR – и синего UB – цветов. Зеленый цветоразностный сигнал UG – формируется в матрицеM как линейная комбинация сигналов UR – и UB – . Все три цветоразностные сигналы усиливаются в видеоусилителях ВУ и подаются на управляющие электроды соот-

ветствующих прожекторов. Цветовыесигналы UR, UG и UB образуются в кинескопе при взаимодействии яркостного и цветоразностных сигналов. В селекторе синхроимпульсов ССИ из принятого видеосигнала выделяютсяимпульсыстрочной и кадровой синхронизации. Ими синхронизируются генератор строчной развертки (ГСР) и генератор кадровой развертки (ГКР). Токи, вырабатываемые этими генераторами, создают в катушках отклоняющей системы ОС магнитные поля, управляющие отклонением луча в кинескопе. Обратный выброс тока ГСР выпрямляется высоковольтным выпрямителем и после умножителя поступает на анод кинескопа. В схеме приведены только те узлы, которые необходимы для понимания ее принципов работы.

83

ЗАСТЕЛА М.Ю. Основы радиоэлектроники и связи

Система цифровогоэфирноготелевиденияDVB-Tоснованана европейском стандарте EN 300744, ключевые слова которого – цифровое, видео, вещание, кадровая структура, канальное кодирование и модуляция. Наземное телевидение содержит все необходимое к пониманию особенностей цифрового телевизионного вещания. Передается информацияобизображении,звуковомсопровожденииилюбыхдополнительных сведениях. Эти данныедолжны кодироваться в пакеты транспортного потока MPEG-2. Система DVB-T определяет структуру передаваемого потока данных, систему канального кодирования для мультипрограммныхслужбназемноготелевидения,работающихвформатахограниченной, стандартной, повышенной и высокой четкости.

Для обеспечения совместимости устройств различных производителей стандарт определяет параметры цифрового модулированного радиосигнала и описывает преобразование данных и сигналов в кодирующей части системы цифрового наземного телевизионного вещания (рис. 11.44, а). Однако обработка сигналов в декодере не регламентируется стандартом и оставляет место для конкуренции производителей телевизионных приемников. Вариант схемы декодера приведен на рис. 11.44, б.

Система DVB-T адаптирована к реальной помеховой обстановке, проблемам телевизионного вещания (многолучевомураспространениюрадиоволн)и обеспечиваетвысокоекачествоизображения. Это было достигнуто благодаря новой системе модуляции OFDM – частотному уплотнению с ортогональными несущими. Однако использование только большого количества несущих недостаточно, поэтому дополнительно применяется кодирование для обнаружения и исправления ошибок. В целях повышения эффективности борьбы с различными типами ошибоксовместноиспользуетсявнешнееи внутреннее кодирование с доведением частоты ошибок до 10-11 (ошибка один раз в час). Кроме того, эффективность кодирования повышается применением перемежения (см. подразд. 11.2.6). С применением кодирования OFDM превращается в COFDM, приспособленную к раздельной обработке сигналов большого числа несущих. Система DVB-T обладает высокой общностью с другими системами цифрового телевидения: кабельного (DVB-C) и спутникового (DVB-S).

84

ЗАСТЕЛА М.Ю. Основы радиоэлектроники и связи

11.2.8. Многоканальные системы связи

При передаче информации между стационарными пунктами (например, городами) возникает необходимость в одновременной передачемногихнезависимыхсообщенийотразныхисточников. Для решения таких задач используют многоканальные системы, «уплотняют» радиоканал, объединяя сообщения и формируя групповые сообщения или групповой сигнал. Групповым сигналом модулируют несущую частоту и получают радиосигнал, пригодный для передачи в свободном пространстве. В точке приема осуществляется селекция радиосигналаи егодемодуляция, врезультатекоторой получаютгрупповой сигнал, который разделяют на отдельные первичные сообщения и отправляют соответствующим получателям информации.

Формирование группового сигнала и его разделение можно осуществить по-разному. Структурная схема многоканальной системы, не привязанной к конкретному виду формирования, приведена на рис. 11.45. Для разных систем связи количество объединенных сообщений меняется весьма существенно. В системах радиосвязи на ВЧ оно в пределах десяти, до ста в системах телеметрии и несколько тысяч в магистральных каналах спутниковых и радиорелейных линиях.

Рис. 11.45. Структурная схема многоканальной системы передачи информации

86

Глава 11. Основы статистической радиотехники и теории связи

Методыформированиягрупповогосигналазависятотвидапредставления исходных сообщений. Если необходимо передать непрерывный сигнал, то используется частотное уплотнение, а при передаче импульсных и дискретных сигналов – временное уплотнение и уплотнение по форме.

Частотноеуплотнение при егоприменении к сообщениям, имеющим близкий спектральный состав, требует предварительное разнесениеспектра от разных источников почастотному диапазону. Например, если имеем дело с телефонными сообщениями, то спектр каждого из них (сигнал «тональной частоты») расположен в полосе от300до3400Гц. Дляразнесениясигналовиспользуетсянабор«поднесущих»частот. В дальнейшем совокупность модулированных поднесущих составляет групповой сигнал, который послемодуляции им общей несущей можно использовать как переносчик группового сигнала в радиоканале. Естественно, двухэтапная модуляция приводит к появлению сигналов вида АМ-АМ, АМ-ЧМ и т.д.

Принцип работы многоканальной системы с частотным уплотнением проиллюстрирован на рис. 11.46.

Рис. 11.46. Частотное уплотнение информации

87

ЗАСТЕЛА М.Ю. Основы радиоэлектроники и связи

Три сообщения от разных источников (1) разносятся с помощью трех поднесущих частот fн1, fн2 и fн3 по частотному диапазону и с помощью полосовых фильтров из них выделяют по одной боковой полосе(2). После суммирования (3) групповым сигналом модулируется несущая частота fS1 (4). В приемнике осуществляется демодуляция принятого сигнала, выделение канальными фильтрами отдельных сообщений (5) и перенос их с помощью сети поднесущих частот (6) и демодуляции в каналыполучателей сообщений (7). Этот алгоритмреализуется с помощью устройства, структурная схема которого изображена на рис. 11.47.

Рис. 11.47. Структурная схема многоканальной системы передачи информации с частотным уплотнением

88

Глава 11. Основы статистической радиотехники и теории связи

Совместное рассмотрение рис.11.46 и 11.47 дает исчерпывающую информацию о работе структурной схемы многоканальной системы с частотным уплотнением информации. Дополнительно следует подчеркнуть тольконеобходимость передачи сигнала синхронизации. Заметим, что так как система аналоговая, к ее точностным характеристикам по временной стабильности предъявляются жесткиетребования. Отметимтакже,чтоформированиеширокополосных каналов осуществляется при объединении каналов тональной частоты. В аналоговых системах используют: предгрупповой канал – взамен трех каналов «тональной частоты» (ТЧ); первичный канал – 12 каналов ТЧ; вторичный канал – 60 каналов ТЧ; третичный канал – 300 каналов ТЧ.

Временное уплотнение используется в случае применения импульсных или цифровых сигналов. Техническая реализация импульсных систем проще, чем аналоговых. Идея временного уплотнения заключается в выделении каждому из каналов временного интервала, вкоторомнаходитсяимпульс, несущий информацию в своих параметрах– амплитуде(АИМ), длительности (ШИМ) или вовременном положении (ВИМ), или же группа импульсов, содержащая, например, в двоичном коде информацию от источника сообщения.

На рис. 11.48 проиллюстрирован принцип временного уплотнения. Так как принципы передачи импульсных и цифровых сигналов при временном уплотнении близки, на одном рисунке представлены оба варианта.

Для того чтобы излишне не увеличивать объем рисунка, ряд временныхдиаграмм, безущерба дляцелей поясненияработы системы, опущен.

Первичный непрерывный сигнал Sн1(t) (1) подвергается дискретизации по времени в соответствии с теоремой Котельникова (2). Так как интервалы дискретизации tвб достаточно большие, то в этот временной интервал возможно поместить выборки и от других источников сообщений, отведя на каждую интервал tИ (3). В интервалы помещаются импульсы, несущие информацию от разных источников сообщений (4), в нашем примере с АИМ модуляцией (может

89

ЗАСТЕЛА М.Ю. Основы радиоэлектроники и связи

быть и ШИМ, и ВИМ). Кроме того, информация в цифровых системах может быть представлена кодовой последовательностью, в нашем примере двоичной пятиразрядной (5). Затем в приемном устройстве с помощью сигналов синхронизации осуществляется формирование канальных стробов (6) и получение адресатом своего сообщения, импульсного (7) или цифрового (8). Естественно, как из импульсных, так и из цифровых сигналов возможно восстановление первичныхнепрерывных сообщений. На рис. 11.49 приведена структурная схема многоканальной системы передачи информации с временным уплотнением– какс импульсными, так и цифровыми сигналами в канале передачи информации.

Рис. 11.48. Временное уплотнение информации

90