Радиосвязь,_радиовещание,телевидение2

ки 7; слоя ЖК 8, который в отсутствие управляющего напряжения обеспечивает поворот плоскости поляризации линейно-поляри- зованного света на 90°. Поляризатор 4 предназначен для выделения из неполяризованного белого света колебаний с линейной поляризацией.

Отражатель, входящий в состав просветного ЖКЭ, представляет собой акриловую пластинку с микропризматическими бороздками, обеспечивающими отражение света непосредственно на жидкокристаллическую панель (матрицу) без дополнительного рассеяния. Иногда для обеспечения более равномерного освещения жидкокристаллической панели выходным излучением ламп подсветки непосредственно перед панелью (см. рис. 7.15) устанавливается рассеиватель 12, выполненный из специальной пластмассовой пленки. Мозаичный цветной светофильтр представляет собой окрашенные органическими красителями полимерные рельефы, полученные фотолитографическим способом на стеклянной подложке.

Висходном состоянии(без подачи управляющих напряжений) ЖКЭ не пропускает свет от люминесцентных ламп, так как слой ЖК 8 поворачивает плоскость поляризации линейно-поляризованного света на 90°, он задерживается анализатором 11.

При подаче управляющего напряжения на элементарный участок слоя ЖК устраняется вращение плоскости поляризации света и он не задерживается анализатором. Это приводит к появлению на выходной плоскости ЖКЭ локально окрашенной элементарной точки, цвет которой определяется неуправляемым оптическим фильтром, находящимся напротив данного элементарного участка ЖК.

ВТВ устройствах проекционного типа, воспроизводящих изображения большого размера, используются жидкокристаллические матрицы с размерами в пределах 10x10 см, включающие в себя элемен-

ты 4–11 (см. рис. 7.15).

Одним из перспективных направлений создания плоских воспроизводящих ТВ устройств являются газоразрядные панели. Это объясняется тем, что газоразрядные панели обладают рядом свойств, требуемых для создания ТВ экрана, а именно: пороговой электрооптической характеристикой, малыми временами включения и выключения, возможностью воспроизведения цветного изображения.

Внастоящее время в телевидении в основном используются газоразрядные панели постоянного тока с внешней адресацией. В панелях постоянного тока электроды (т.е. катод и анод) находятся в непосредственном контакте с газом, что позволяет возбуждать в каждой элементарной ячейке панели обычный тлеющий разряд. Как известно, в тлеющем разряде имеются две интенсивно излучающие области: отрицательное тлеющее свечение и положительный столб. Ультрафиолетовое излучение каждой из этих областей может применять-

ся для возбуждения люминофора, причем при использовании положительного столба принципиально достижимы сравнительно высокая световая эффективность, составляющая несколько единиц люменов на ватт.

Газоразрядные панели постоянного тока с внешней адресацией представляют собой двухкоординатную матрицу взаимно перпендикулярных электродов, на пересечениях которых образуются элементарные светоизлучающие ячейки. Для разработки высокоэффективной панели прежде всего необходимо оптимизировать конструкцию газоразрядной ячейки с люминофором, которая должна обладать высокими яркостью и световой эффективностью при небольших размерах, обеспечивать возможность получения полутонов, быть достаточно технологичной с точки зрения серийного производства. Наиболее приемлемыми для газового наполнения оказались смеси инертных газов: Не – Хе, Не – Кr и Не – Аr под общим давлением 3×104 Па.

Высокая световая эффективность воспроизводящих панелей в значительной степени определяется преобразованием люминофорами излучения газового разряда, лежащего в ультрафиолетовой области. Специально для газоразрядных панелей были разработаны

Рис. 7.16. Конструкция газоразрядной панели

1 – люминофорная площадка, содержащая триаду трехцветных ячеек R, G, В типа; 2 – лицевая пластина; 3 – перфорированная центральная пластина; 4 – линейчатые катоды; 5 – задняя пластина; 6 – разделительные элементы; 7 – линейчатые аноды

BaAl12O19 и синийBaMgAl14O23:Eu2+, которые характеризуются высокой эффективностью преобразования под действием ультрафиолетового излучения, широкой цветовой гаммой, воспроизведением белого цвета при одном и том же разрядном токе.

Для примера на рис. 7.16 показана одна из конструкций газоразрядной панели, в которой линейчатые аноды изготавливались по толстопленочной технологии, люминофорные площадки на внутренней стороне лицевой стеклянной пластины панели, соответствующие одному элементу цветного ТВ изображения, представляют собой трехцветные ячейки R, G, В типа [6]. Регулирование свечения люминофорных ячеек, расположенных в направлении одной строки, осуществляется совокупностью анодных формирователей тока, которые представляют собой коммутируемые по методу ШИМ источники тока, управляемые цифровыми схемами со100 и более уровнями квантования временных интервалов.

Наиболее простым способом внешней адресации газоразрядной панели является построчный. В этом случае для воспроизведения отдельных строк ТВ растра ко всем анодным формирователям тока с целью образования светоизлучающих ячеек последовательно во времени подключаются соответствующие линейчатые катоды. Однако на практике при построчном методе адресации яркость свечения люминофорных ячеек оказывается недостаточной, а требуемое при этом повышение тока анодных формирователей снижает световую эффективность газоразрядных панелей.

Поэтому фактически используются методы параллельной строчной адресации, которые позволяют не только получить более высокие световую эффективность и яркость, но и снизить уровень шумов за счет больших интервалов времени адресации и, следовательно, прохождения разрядного тока. Однако их применение требует усложне-

ния конструкции газоразрядной панели и соответствующих схем управления.

Рядом зарубежных фирм разработан «гибрид» жидкокристаллической и газоплазменной панелей, в котором используются плазменно адресуемые жидкие кристаллы, а традиционно используемая транзисторная матрица заменена«газовой электроникой». Плоские ТВ экраны подобного типа, получившие название «плазмотрон», серийно выпускаются фирмами Sony и Philips.

Контрольные вопросы

1.Перечислите основные характеристики зрительного анализатора.

2.Каким способом осуществляется развертка ТВ изображения?

3.Из каких условий определяется число строк разложения ТВ изображения?

4.Чему равняется частота смены кадров в ТВ системе?

5.Расскажите о принципе получения чересстрочного растра.

6.Поясните состав полного ТВ сигнала.

7.Что такое синхронность и синфазность работы развертывающих устройств в ТВ системе и как они поддерживаются?

8.Дайте количественную оценку граничным частотам ТВ сигнала.

9. С помощью каких приборов оптические изображения преобразуются

вэлектрический сигнал?

10.Поясните принципы работы передающих ТВ трубок.

11.Назовите основные конструктивные особенности твердотельных преобразователей на основе ПЗС.

12.Объясните принципы преобразования видеосигнала в изображение.

13.Чем конструкция цветного масочного кинескопа отличается от чернобелого?

14.В чем заключаются конструктивные особенности жидкокристаллического экрана просветного типа?

15.Охарактеризуйте основные принципы работы газоразрядной панели.

Список литературы

1.Ряхин А. Видеостандарт MPEG // 625. – 1996. – № 6. – C. 22–25.

2.Телевидение / Под ред. В.Е. Джакония. – М.: Радио и связь, 1986. – 456 с.

3.Телевизионные передающие камеры/ В.А. Петропавловский, Л.Н. Постникова, А.Я. Хесин, А.Л. Штейнберг. – М.: Радио и связь, 1988. – 304 с.

4.Техника цветного телевидения / Под ред. С.В. Новаковского. – М.: Связь, 1976. – 496 с.

5.Максимов В.И., Гопко А.Н. Цветные управляемые транспаранты на жидких кристаллах // Зарубежная радиоэлектроника. – 1980. – № 11. – с.43-63.

6.Яблонский Ф.М. Исследование и разработки плоских телевизионных экранов// Зарубежная радиоэлектроника. – 1982. – № 1. – с.63-79.

Глава 8. Особенности построения телевизионных систем

8.1. Принципы передачи телевизионных сигналов

Для передачи ТВ сигналов по радиоканалам, в принципе, можно использовать как АМ, так и ЧМ. В случае ЧМ для обеспечения высокой помехоустойчивости передачи необходимо, чтобы индекс модуляции mЧМ был равным 3–5. При этом полоса частот DfЧМ , занимаемая частотно-модулированным сигналом, будет определяться соотношением:

DfЧМ @ 2fв + 2DfD ,

где DfD = mЧМfв – девиация частоты.

Следовательно, для передачи одного ТВ сигнала потребуется радиоканал с полосой частот порядка50–70 МГц. Такое расширение полосы частот радиоканала привело бы к резкому сокращению общего числа передаваемых ТВ сигналов в диапазоне частот, отведенном для ТВ вещания. В современной сети ТВ вещания для передачи ТВ сигналов по радиоканалам используется только АМ, несмотря на более низкую помехоустойчивость и худшие энергетические показатели радиопередатчиков по сравнению с ЧМ. Основное достоинство АМ заключается в том, что амплитудно-модулированный сигнал занимает сравнительно узкую полосу частот.

Как известно, АМ несущей частоты f0 приводит к образованию двух боковых частотных полос – нижней и верхней, каждая из которых равна ширине полосы частот модулирующего сигнала. Если максимальная модулирующая частота fв @ 6 МГц, что соответствует верхней частоте ТВ сигнала, то спектр модулированных частот будет равным f0 ± fв , т.е. займет полосу приблизительно в 12 МГц. Поэтому для возможности передачи модулированного ТВ сигнала в стандартном радиоканале, имеющем полосу пропускания 8 МГц, нижняя боковая полоса частот модулированного ТВ сигнала частично подавляется, что приводит к устранению избыточности информации в амплитудномодулированном ТВ сигнале.

Согласно ГОСТ 7845–92 остаток нижней боковой полосы частот составляет 1,25 МГц. При этом номинальная полоса частот радиоканала, отводимая для передачи непосредственно ТВ сигнала, составляет 7,625 МГц (рис. 8.1). Причем ослабление частотных составляю-

Рис. 8.1. Номинальные амплитудно-частотные характеристики радиопередатчиков изображения и звукового сопровождения

щих – 1,25 и 6,375 МГц относительно несущей частоты изображения составляет 20 дБ. Часть спектра нижней боковой полосы частот шириной 0,75 МГц передается в неискаженном виде. Крутизна склона нижней боковой полосы частот, начинающегося от значения 0,75 МГц ниже несущей частоты изображения, составляет 40 дБ/МГц. При этом крутизна склона верхней боковой полосы частот, рядом с которым расположен спектр сигнала звукового сопровождения, оценивается величиной более 50 дБ/МГц. При таком способе передачи ТВ сигнала по радиоканалу амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) тракта изображения ТВ приемника должна иметь форму, представленную на рис. 8.2. Из рис. 8.3 следует, что в ТВ приемниках уровень несущей частоты изображения должен ослабляться на6 дБ, т.е. в 2 раза, а частотная составляющая 0,75 МГц нижней боковой полосы должна быть ослаблена на 20 дБ, т.е. в 10 раз, по сравнению с уровнем опорной частоты 1,5 МГц в спектре верхней боковой полосы. При выполнении данных условий после детектирования ТВ радиосигнала суммарное номинальное напряжение, образующееся на нагрузке детектора от одинаковых частотных составляющих нижней и верхней боковых полос, на любой частоте спектра в пределах0–6 МГц всегда будет равно единице, если отсчет вести в относительных величинах. На практике это означает, что форма результирующей АЧХ тракта передачи ТВ -ра диосигнала от модулятора радиопередатчика до нагрузки детектора телевизора будет равномерной в заданной полосе частот 6 МГц.

В каждом стандартном радиоканале шириной8 МГц кроме ТВ сигнала передается соответствующий ему сигнал звукового сопровождения (см. рис. 8.1). Причем радиосигнал звукового сопровождения пе-

Рис. 8.2. Амплитудно-частотная характеристика радиотракта изображения ТВ приемника

редается с помощью ЧМ несущей частоты звука, что обеспечивает высокую помехоустойчивость тракта звукового сопровождения. Максимальная девиация частоты составляет±50 кГц при номинальной ширине полосы частот, занимаемой радиосигналом звукового сопровождения, не более 0,25 МГц. Для использования общей антеннофидерной системы в радиопередающих устройствах и общего усилительного тракта для усиления ТВ сигнала и сигнала звукового сопровождения в телевизорах принято передавать сигнал звукового сопровождения на несущей частоте, близкой к несущей частоте изображения. В действительности разнос несущих частот звука и изображения составляет 6,5 МГц, причем несущая частота изображения меньше несущей частоты звука. Разные виды модуляции ТВ и звукового радиосигналов в значительной мере облегчают их разделение в телевизорах. На практике мощность радиопередатчика звукового сопровождения составляет 10–20 % от мощности ТВ радиопередатчика в моменты передачи СИ. Соотношение мощностей радиопередатчиков изображения и звукового сопровождения выбирается из условия создания одинаковых радиусов действия обоих передатчиков при приеме на стандартные ТВ приемники.

Ввиду униполярности ТВ сигнала возможны два варианта АМ радиосигнала: негативная и позитивная в зависимости от полярности модулирующего ТВ сигнала. В большинстве стран мира, в том числе и в нашей стране, принята негативная полярность модуляции, при которой максимальному уровню несущей изображения соответствует передача величины СИ, а минимальному значению – уровень белого ТВ сигнала. При такой полярности модуляции по сравнению с позитивной импульсные помехи проявляются на ТВ изображении в большинстве случаев в виде темных точек, а не белых, поэтому они визуально менее заметны. Повышается помехоустойчивость тракта

Рис. 8.3. Амплитудно-частотная характеристика усилителя промежуточной частоты изображения ТВ приемника

синхронизации ТВ системы по всем видам помех, кроме импульсных, так как при передаче СИ ТВ радиопередатчик излучает максимальную, т.е. пиковую мощность. При негативной полярности модуляции

в телевизорах легче осуществлять автоматическую регулировку усиления (АРУ), так как в излучаемом радиосигнале, независимо от содержания ТВ изображения, СИ соответствует максимальной и постоянной величине излучаемой мощности. Кроме того, облегчается конструирование радиопередатчиков, так как средняя излучаемая мощность значительно меньше максимальной, поскольку на ТВ изображениях больше преобладают белые детали. Основной недостаток негативной полярности модуляции заключается в относительно большем влиянии импульсных помех на устойчивость синхронизации в ТВ приемниках.

Способ установки элементов передающей ТВ антенны ориентирует электрический и магнитный векторы электромагнитной волны, т.е. определяет плоскость поляризации электромагнитного излучения. Согласно ГОСТ 7845–92 допускается использовать как горизонтальную (вектор электрического поля E расположен в горизонтальной плоскости), так и вертикальную поляризацию волн, излучаемых ТВ радиопередатчиком. В свободном пространстве горизонтальная и вертикальная поляризации электромагнитных волн не имеют друг перед другом каких-либо преимуществ. Однако в реальных условиях, особенно в городах с большим количеством вертикально отражающих объектов, например домов, при горизонтальной поляризации обеспечивается меньший уровень отраженных интерферирующих волн, которые вызывают замирание сигнала и помехи на ТВ изображении в виде дополнительных контуров. Кроме того, при горизонтальной поляризации наблюдается меньшее воздействие промышленных помех,