Радиосвязь,_радиовещание,телевидение2

Важным узлом декодирующего устройства телевизора являются цепи цветовой синхронизации. Необходимо обеспечить, чтобы сигналы DR¢ и D¢B поступали на свой частотный детектор. Для этого требуется установить правильную начальную фазу работы электронного коммутатора. Такую функцию выполняют цепи цветовой синхронизации, состоящие из управляющего генератора прямоугольных импульсов 10 и блока опознавания 15, управляемого сигналом U оп .

Исходя из того, что ТВ вещание по системеSECAM-III в России будет продолжаться еще долгие годы, отечественными научно-иссле- довательскими организациями проводятся работы по улучшению качества воспроизводимого ТВ изображения. Например, предложена широкоформатная ТВ системаSECAM plus, совместимая с существующей системой SECAM-III.

Новая система обеспечивает [1]:

-совместимость с существующим парком цветных телевизоров;

-повышение качества изображения;

-формат изображения, равный 16:9;

-стереозвуковое сопровождение.

Краткие сведения о системах цветного телевиденияNTSC, PAL. В совместимой системеNTSC одновременная передача цветоразностных сигналов производится на одной поднесущей с использованием квадратурной модуляции. Генератор цветовой поднесущей вырабатывает высокостабильные колебания частоты f0, которая является нечетной гармоникой половины частоты строчной развертки. При таком выборе цветовой поднесущей в интервале длительности одной строки будет укладываться дробное число периодов несущей, т.е. целое число периодов и половина периода. А так как при чересстрочной развертке в одном кадре содержится нечетное число строк, то фазы поднесущих в одинаковых строках двух последовательных кадров будут противоположны. Это приводит к усреднению визуально наблюдаемой яркости, создаваемой на черно-белом изображении цветовой поднесущей, что ослабляет ее заметность. Практически частота цветовой поднесущей f0 в ТВ системе с числом строк разло-

нальны произведениям входных напряжений при подавлении подне-

Рис. 8.11. Спектр ТВ сигнала системы NTSC

сущей. Этим устраняется мешающее действие цветовой поднесущей на воспроизводимом изображении. В блоке сложения оба цветоразностных сигнала, передаваемые на поднесущей, линейно складываются, образуя результирующий сигнал цветности Uцв , модуль и фаза которого соответственно равны:

Из данных соотношений видно, что результирующий сигнал цветности изменяется по амплитуде и фазе. Причем амплитуда сигнала характеризует насыщенность цвета, фаза – цветовой фон.

Учитывая неодинаковую разрешающую способность зрения при восприятии мелких деталей, окрашенных в различные цвета, в системе NTSC вместо сигналов E ¢R -Y и E ¢B -Y с помощью матрицирования формируются следующие сигналы:

E ¢I = 0,74 E¢R -Y - 0,27EB¢ -Y ,

EQ¢ = 0,48 ER¢ -Y + 0,41EB¢ -Y .

Передача сигналов E¢I и EQ¢ осуществляется в разных полосах частот. Например, сигнал EQ¢ передается в полосе±0,5 МГц (отсчет частоты ведется от значения поднесущей), а сигнал E¢I – в полосе от –1,4 до +0,5 МГц, т.е. с частичным подавлением верхней боковой по-

лосы (рис. 8.11).

На передающей стороне результирующий сигнал цветностиUцв смешивается с яркостным сигналом EY¢ и затем подается на ТВ радиопередатчик. Для правильной работы телевизора необходимо восстановление по частоте и фазе цветовой поднесущей. С этой целью в составе полного ТВ сигнала системыNTSC передается сигнал «синхровспышки» в виде 7–9 периодов цветовой поднесущей f0 , располагаемый на задних площадках СГИ.

Рис. 8.12. Схема компенсации фазовых искажений в системе PAL а, б – векторные диаграммы двух соседних строк;

в– результирующий сигнал цветности после сумматора

ВТВ приемниках для обратного разделения результирующего сигнала цветности на цветоразностные сигналы применяются синхронные детекторы. На них же подаются колебания от местного генерато-

ра цветовой поднесущей со сдвигом фаз на90° для сигналов E¢I

иEQ¢ . Частота и фаза колебаний генератора поднесущей частоты устанавливаются под действием «синхровспышки», выделяемой селектором телевизора. Далее из принятых сигналов матрицированием

формируются цветоразностные сигналы E ¢R-Y , EG¢ -Y , E ¢B -Y , которые подаются на модуляторы трехлучевого цветного кинескопа.

Основным недостатком системыNTSC является ее чувствительность к фазовым искажениям сигнала, возникающим в канале связи

ипроявляющимся в основном в изменении цветового тона.

Всовместимой системе цветного ТВPAL, как и в NTSC, применяется квадратурная модуляция одной поднесущей при передаче цветоразностных сигналов. В данной системе устраняются цветовые искажения изображений за счет компенсации фазовых искажений сигнала. Для этого в системе PAL на передающей стороне используется периодическое изменение фазы поднесущей одного из цветоразност-

ных сигналов ( E ¢R-Y ) от строки к строке на180°. В ТВ приемнике для сигнала цветности устанавливается ЛЗ на время передачи одной строки. Причем на выходе линии задержки осуществляется периоди-

ческое изменение полярности цветоразностного сигнала E ¢R-Y . Одновременное наличие в телевизоре двух сигналов цветности соседних

274 Глава 8. Особенности построения телевизионных систем

строк позволяет осуществлять их сложение, что приводит к устранению цветовых искажений.

Принцип компенсации фазовых искажений поясняет .рис8.12. Пусть в результате фазовых искажений в тракте передачи произошел сдвиг квадратурно-модулированного сигнала U¢цв1 относительно исходного положения Uцв1 на угол Dj против часовой стрелки(см. рис. 8.12, а). Тогда на рис. 8.12, б изображен результирующий сигнал цветности Uцв2 для следующей строки и фактически сдвинутый на угол Dj в том же направлении сигналUцв¢ 2. Сложение сигналов цветности следует производить по правилам сложения векторов. Из рис. 8.12, в видно, что в результате сложения сигналовU¢цв1 и Uцв¢ 2 образуется результирующий сигнал U , величина которого приблизительно равна удвоенной величине исходных слагаемых, а направление совпадает с исходным сигналом Uцв1 , т.е. происходит компенсация фазового сдвига. Причем практически удвоенный размах сигнала U за счет ограничения приводится к нормальному значению Uцв1 .

Одним из важных недостатков системы PAL является некоторое усложнение ТВ приемника за счет введения в его схему дополнительных устройств для задержки сигнала цветности на время -од ной строки и периодического изменения фазы цветоразностного сигнала E ¢R -Y .

8.4.Конструктивные особенности современных телевизионных приемников

Современные стационарные телевизоры классифицируются на три группы и имеют соответственно следующие обозначения: 3УСЦТ (унифицированные стационарные полупроводниково-интегральные телевизоры третьего поколения), 4УСЦТ, 5УСЦТ.

Характерной особенностью телевизоров серии3УСЦТ стала их полная транзисторизация, а также использование больших интегральных микросхем и цветных кинескопов с самосведением электронных лучей (планарных). В телевизорах данной серии используются -им пульсные источники питания, устройства сенсорного выбора программ и беспроводного дистанционного управления, автоматическое выключение после окончания передач. Телевизоры модели 3УСЦТ имеют блочно-модульную конструкцию.

Телевизоры четвертого поколения (модель 4УСЦТ) являются модернизацией ТВ приемников серии 3УСЦТ. В них установлен двухсистемный модуль цветности, что позволяет принимать и обрабатывать ТВ сигналы, кодированные в соответствии с системами цветного ТВ

SECAM, PAL.

Разработка и выпуск телевизоров третьего и четвертого поколений позволяют улучшить следующие технические параметры:

Рис. 8.13. Структурная схема телевизора типа 4УСЦТ

-повысить яркость ТВ изображения до160 и 250 кд/м2 соответственно для телевизоров с экранами размером 61 и 51 см по диагонали;

-в 2–3 раза снизить потребляемую мощность, например для телевизоров, имеющих размер экрана по диагонали61 и 51 см, она составляет менее 80 и 75 Вт соответственно;

-уменьшить в 1,5–2 раза массу телевизора;

-обеспечить работу телевизоров в более широком диапазоне изменения напряжения питающей сети переменного тока;

-в 2–2,5 раза повысить надежность работы телевизоров;

-в 2 раза снизить трудоемкость изготовления ТВ приемников. Структурная схема телевизора унифицированной модели четвер-

того поколения представлена на рис. 8.13 [2]. В состав телевизора серии 4УСЦТ входят: блок управления 1, акустическая система 2, модуль обработки сигналов 3, модуль питания 4, модуль разверток 5, плата кинескопа 6, цветной кинескоп 7. Блок управления состоит из индикатора принимаемой программы 8, платы местного управления 9, модуля предварительной настройки 10, фотоприемника инфракрасного излучения 11, модуля дистанционного управления 12, модуля дополнительных регулировок, содержащего регуляторы тембров 13, и платы сетевого фильтра (ПСФ) 14.

ПСФ обеспечивает выполнение следующих функций:

-автоматическое размагничивание кинескопа с помощью устройства 22, представляющего собой две последовательно соединенные катушки, располагающиеся на баллоне кинескопа, которые обеспечивают размагничивание теневой маски и бандажа кинескопа в момент выключения телевизора;

-подавление импульсных помех, проникающих из модуля импульсного питания в сеть переменного тока.

Модуль обработки сигналов осуществляет выполнение следующих функций:

-усиление и селекцию ТВ сигналов и преобразование их в сигналы промежуточных частот;

-усиление сигналов промежуточной частоты изображения и декодирование сигналов изображения;

-декодирование полного ТВ сигнала, формирование и усиление сигналов основных цветов;

-усиление промежуточной частоты звука, декодирование и усиление сигналов звукового сопровождения;

-автоматический баланс белого.

В состав модуля обработки сигналов входят: селектор каналов дециметрового диапазона 15, усилитель промежуточной частоты изображения 16, блок цветности 17, селектор каналов метрового диапазона 18, разделительный фильтр 19, блок усиления промежуточной частоты сигнала звукового сопровождения и частотного детектирования 20, усилитель низкой частоты 21.

Принятые антенной высокочастотные сигналы изображения и звукового сопровождения поступают в соответствующий селектор каналов. В ТВ приемниках осуществляется совместное усиление высокочастотных сигналов изображения fвч.из и звукового сопровождения fвч.зв в селекторах сигналов, каждый из которых состоит из усилителя высокой частоты (УВЧ), смесителя сигналов и гетеродина. Пройдя УВЧ, сигналы fвч.из и fвч.зв поступают в смеситель. Частота гетеродина fгет выбирается выше частоты сигналов. Поэтому на выходе сме-

сителя образуются сигналы промежуточных частот изображения

fпч.из и звука fпч.зв следующих номиналов: fгет - fвч.из = fпч.из = 38 МГц;

fгет - fвч.зв = fпч.зв = 31,15 МГц.

В новейших моделях телевизоров принято двухканальноепо строение усилительного тракта промежуточных частот. Для этого селектор каналов, имеющий симметричный выход, нагружается на фильтр на поверхностных акустических волнах (ПАВ), у которого имеется специальный отвод для блока усиления промежуточной частоты сигнала звукового сопровождения. Данный разделительный фильтр позволяет существенно повысить качество звукового сопровождения за счет снижения уровня помех в звуковом тракте.

цветов ( E¢R , EG¢ , E¢B ) используется блок цветности, состоящий из декодера PAL и транскодера SECAM–PAL. В транскодере осуществляется опознавание сигналов, передаваемых по системамPAL и SECAM. При приеме сигналов системы SECAM происходит их преобразование в сигналы системыPAL. При этом демодуляция этих сигналов и преобразование цветоразностных сигналов в сигналы основных цветов осуществляются в декодереPAL. В случае непосредственного приема сигнала системыPAL он декодируется только декодером PAL, а транскодер участия в их обработке не принимает.

Модуль питания выполняется по схеме импульсного источника питания. Поэтому в нем отсутствует силовой трансформатор, а напряжение электрической сети переменного тока преобразуется в последовательность импульсов частотой 16…40 кГц. Постоянное напряжение, формируемое после выпрямления этих импульсов, отличается высокой стабильностью. Это позволяет сохранить работоспособность

с помощью импульсного трансформатора трансформируется во вторичные напряжения, необходимые для работы телевизора. После выпрямления вторичных напряжений модуль питания вырабатывает следующие выходные напряжения: 150, 15, 12 и 8 В. В модуле питания предусмотрена защита от коротких замыканий во вторичных цепях. КПД модуля питания не менее 80 %.

Модуль разверток состоит из генераторов строчной и кадровой разверток. В генератор строчной развертки входят предварительный усилитель, выходной каскад, устройство коррекции ТВ растра, предназначенное для устранения геометрических искажений вертикальных линий

истабилизации размера по горизонтали. В генераторе строчной развертки формируются напряжения для питания анода, фокусирующего

иускоряющего электродов кинескопа, которые создаются с помощью умножителя напряжения. Кроме того, в генераторе строчной развертки формируется напряжение 220 В для питания выходных усилителей сигналов основных цветов. В состав генератора кадровой развертки входят: задающий генератор, формирователь КГИ, устройства регулировки размера, линейности ТВ растра, предварительный усилитель, выходной каскад и генератор импульсов обратного хода.

Телевизоры пятого поколения(модель 5УСЦТ) выполняются на аналого-цифровых интегральных схемах с микропроцессорным управлением. Вследствие этого телевизоры5УСЦТ отличаются от предыдущих моделей более высоким качеством цветного изображения, большим числом функциональных возможностей и комфортностью управления. Микро-ЭВМ, входящая в состав телевизора, обеспечивает автоматическую настройку на любой из ТВ радиоканалов в диапазонах

метровых и дециметровых волн, запоминание 90 параметров из отобранных программ, переключение их по кольцу в сторону увеличения или уменьшения номера канала, их прямой выбор. Кроме того, в телевизорах пятого поколения осуществляются автоматическое переключение на прием ТВ сигналов различных систем цветного ТВ, электронная регулировка громкости, яркости, контрастности, насыщенности, запоминание их уровней, переключение в режим ожидания при пропадании сигнала на выходе или по истечении предварительно заданного таймером времени. Обязательным приложением к телевизору серии 5УСЦТ является пульт беспроводного дистанционного управления.

Рис. 8.14. Структурная схема аналого-цифрового цветного телевизора

1 – пульт дистанционного управления; 2 – блок управления; 3 – контроллер селектора каналов; 4 – селектор каналов; 5 – канал звука; 6 – усилитель низкой частоты; 7 – акустическая система; 8 – система дистанционного управления; 9 – микро-ЭВМ; 10 – функциональная клавиатура; 11 – индикаторная панель; 12 – УПЧ изображения; 13 – канал цветности; 14 – декодер Телетекста; 15 – коммутатор внешних сигналов; 16 – коммутатор видеосигналов; 17 – плата кинескопа; 18 – цветной кинескоп с отклоняющей системой; 19 – адаптер сервисного коммутатора; 20 – синхропроцессор; 21 – генератор кадровой развертки; 22 – блок питания; 23 – генератор строчной развертки

Структурная схема одной из моделей телевизора пятого поколения приведена на рис. 8.14 [3]. В данной конструкции телевизора используется как аналоговая, так и цифровая обработка ТВ сигнала. Функции гетеродина в селекторе каналов выполняет цифровой синтезатор частот, а блок цветности реализован на элементах цифровой техники. Большинство узлов и блоков цветного телевизора, требующих регулировки и настройки как в процессе производства, так и в период эксплуатации, управляются и диагностируются микро-ЭВМ посредством двухпроводной шины в соответствии с программой, записанной в постоянном запоминающем устройстве(ПЗУ) микрокомпьютера.

Вместо органов управления (как правило, сенсорных или кнопочных переключателей и переменных резисторов) в телевизорах пятого поколения используется функциональная клавиатура(ФК), с по-

мощью которой можно осуществлять настройку и регулировку ТВ приемника.

Микро-ЭВМ телевизора по двухпроводной шине управляет двумя звуковыми процессорами (вариант стереофонического звукового сопровождения) и синхропроцессором, коммутаторами сигналов и декодерами цветности и системы Телетекста. Возможность управления предусмотрена как от пульта дистанционного управления(ДУ), так и от встроенной панели ФК. В современных телевизорах основные блоки, управляемые микро-ЭВМ по цифровой шине, являются анало-

говыми. Поэтому в каждой управляемой микросхеме для создания аналоговых управляющих сигналов предусмотрен цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Рассмотренная конструкция аналого-цифрового ТВ приемника является переходной моделью к цветным цифровым телевизорам.

В перспективных моделях телевизоров пятого поколения планируется использование цифровых видео- и радиопроцессора и цифрового блока памяти на кадр ТВ изображения. Причем на входах цифро-

вых процессоров предполагается преобразование аналоговых ТВ сигнала и сигнала звукового сопровождения, принятых по системе ТВ вещания, в цифровую форму с помощью АЦП. В этом случае в видеопроцессоре из полного ТВ сигнала с помощью цифровой фильтрации, реализуемой схемами временной задержки, суммирования

иумножения, будут выделяться и обрабатываться сигналы яркости

ицветности. Сигналы звукового сопровождения должны обрабатываться в радиопроцессоре, где произойдет их выделение и формирование. Здесь же будут осуществляться регулировка громкости, тембра, автоматическое распознавание моно- и стереофонических сигналов, а также сигналов двухречевого звукового сопровождения. Для монофонических сигналов имеется возможность создавать псевдостереофонический эффект.

В 1997 г. в Российской Федерации приняты государственные программы поддержки производства конкурентоспособных отечественных телевизоров нового поколения. Концепция построения этих телевизоров в первую очередь предполагает [1]:

-обеспечение высокого качества изображения и звука в стандарте SECAM-III в результате оптимизации радио и видеотрактов и применения современных кинескопов;

-достижение высокой технологичности благодаря применению современной элементной базы с высокой степенью интеграции;

-расширение функциональных возможностей (например, реализация функций «стоп-кадр», «мультиэкран», устранение межстрочных мерцаний, удвоение частоты полей);

-современное программное обеспечение управлением телевизора;

-создание телевизора с разными кинескопами и функциональными возможностями на базе одного шасси;

-разработку современного дизайна.

Для ряда зарубежных стран характерной особенностью является быстрый рост выпуска телевизоров с плоскими экранами на плазменных и жидкокристаллических (ЖК) панелях. Например, в Японии в последние годы ЖК телевизоры составляют около50 % общего количества выпускаемых цветных телевизоров.

Контрольные вопросы

1.Поясните основные принципы передачи ТВ сигналов по радиоканалу.

2.Каким способом в ТВ системе передается сигнал звукового сопровождения?

3.Назовите основные элементы структурной схемы ТВ системы.

4.Сформулируйте основные принципы построения совместимых систем цветного телевидения.

5.Назовите важнейшие особенности системы цветного телевиденияSE- CAM-III.

6.Нарисуйте структурную схему кодирующего устройства системы SECAM-III.

7.С какой целью в системеSECAM-III вводятся предыскажения цветоразностных сигналов перед их передачей по каналу связи?

8.Нарисуйте структурную схему приемного декодирующего устройства

SECAM-III.

9.Расскажите об особенностях системы цветного телевидения NTSC.

10.Дайте общую характеристику системы цветного телевидения PAL.

11.Назовите основные конструктивные особенности современных ТВ приемников.

12.Нарисуйте структурную схему телевизора унифицированной модели четвертого поколения.

13.В чем состоят конструктивные особенности телевизоров пятого поколения?