Радиосвязь,_радиовещание,телевидение2

Рис. 9.16. Форма синусквадратичного импульса

кажения в области малых времен характеризуются изменением формы фронта и спадом горизонтального участка прямоугольногоим

пульса. При осциллографическом методе измерения искажения фронта и вершины импульсаB2 не должны выходить за границы трафарета (рис. 9.16). Этот трафарет рассчитан на допусковый контроль линейных искажений ТВ сигнала при прохождении по протяженным линиям связи.

Частотная характеристика канала связи для передачи ТВ сигналов эквивалентна частотной характеристике ФНЧ с частотой среза, рав-

ет спектр частот, который превышает полосу пропускания канала связи. Поэтому форма осциллограммы измерительного импульса B2 на выходе канала всегда имеет искажения, вызванные не только искажениями в полосе пропускания канала, но и ограничением спектра измерительного импульса в канале связи. При этом не всегда легко оценить искажения, созданные каналом в полосе его пропускания. Измерительные импульсы должны обладать ограниченным спектром частот, соответствующим рабочей полосе пропускания канала связи. Неудобство измерений с помощью сигнала прямоугольной формы заключается еще и в том, что при наличии искажений плоской вершины трудно фиксировать положение уровней0,1U0 и 0,9U0 (U0 – номинальный размах импульса B2 ), между которым отсчитывается время нарастания фронта. Поэтому для измерения переходной характеристики тракта в области малых времен применяют синусквадратичный импульс B1, который имеет форму положительной полуволны, описываемую уравнением

где T ¢ – длительность импульса на уровне 0,5 его номинальной (первоначальной) амплитуды U 0 .

График синусквадратичного импульса приU0 = 1 В показан на рис. 9.17, а спектр импульса – на рис. 9.18. Из анализа относительной спектральной функции S(k) следует, что преимущество синусквадратичного импульса заключается в том, что его частотный спектр в ос-

не должны выходить за границы трафарета(рис. 9.19), где К ¢ – нормирующий коэффициент. Величину его выбирают от0,05 % до нескольких процентов в зависимости от допустимых искажений ТВ сигнала при прохождении отдельных звеньев тракта.

Для оценки линейных искажений ТВ сигнала, обусловленных его прохождением через тракт передачи, дополнительно к переходной характеристике измеряется неравномерность АЧХ тракта. На практике неравномерность АЧХ оценивают с помощью опорных прямоугольных импульсов C1 и пакетов синусоидальных колебанийC2 (см. рис. 9.12), наблюдаемых на экране осциллографа в пункте выделения измерительных сигналов. Размах синусоидальных колебаний измеряют на каждой из указанных частот и сравнивают с импульсами C1. На основе этих данных строится график АЧХ тракта передачи.

Измерение нелинейных характеристик телевизионного тракта.

Линейность амплитудной характеристики ТВ тракта на практике прибли-

Рис. 9.19. Трафарет поля допуска импульсной характеристики

женно оценивают по измерительному сигналу ступенчатой формыD1 , содержащему пять ступенек одинаковой величины(см. рис. 9.11), с использованием осциллографического способа. При наличии нелинейности размах отдельных ступенек будет отличаться от номинального значения 0,14 В. Критерием нелинейности является отношение наименьшего размаха ступеньки к наибольшему. Погрешность измерения амплитудной характеристики по ступенчатому каналу составляет 5–10 %.

Влияние яркостного сигнала EY на сигнал цветности проверяется с помощью ступенчатого сигнала D2 с наложенными на него синусоидальными колебаниями условной поднесущей 4,43 МГц с равными амплитудами (см. рис. 9.13). Нелинейность амплитудной характеристики тракта передачи сигнала EY приводит к дифференциальному усилению сигналов цветности в динамическом диапазоне от уровня черного до уровня белого, а также к фазовым сдвигам поднесущей, зависящим от уровня яркостного сигнала.

Оценка дифференциального усиления производится по формуле

mDY = [( mmax - mmin )mmax ]100 %,

где mmax и mmin – максимальное и минимальное значения амплитуд синусоидальных колебаний на ступеньках сигналаD2. Допустимым принимается значение mDY = 32 %.

Дифференциальную фазу поднесущей jдф определяют разностью максимального и минимального сдвигов фаз синусоидальных колебаний (в градусах) на разных уровнях синусоидального сигнала: jдф = = jmax - jmin. Принцип измерения дифференциальной фазы заключается в сравнении фазы колебаний на ступеньках(на разных уровнях)

цветности. Данный вид измерений производится с помощью составного синусквадратичного импульса F (см. рис. 9.11). При наличии расхождения искажаются границы отличающихся по цвету и яркости участков изображения. Расхождение во времени иллюстрирует рис. 9.20.

Временной сдвиг tрв между этими сигналами не должен превышать

50…100 нс.

Различие усиления сигналов яркости и цветностипроверяется путем сравнения размахов импульсов B2 и F (см. рис. 9.11). В этом случае импульс B2 является опорным, его размах соответствует уровню белого. Одной из основных причин различия является неравномерность АЧХ в области частоты4,43 МГц, где размещен спектр сигналов цветности. Допустимое различие усиления находится в пределах ±3 дБ.

Контрольные вопросы

1.Какими способами ТВ программы доводятся до телезрителей?

2.В каких диапазонах радиоволн ведется ТВ вещание?

3.Как обеспечивается совместная работа большого количества ТВ станций?

4.С какой целью осуществляется смещение несущих частот передающих ТВ радиостанций?

5.Назовите принципы построения систем кабельного телевидения.

6.Поясните особенности древовидной структуры построения СКТВ.

7.Перечислите основные преимущества использования ВОЛС по сравнению с коаксиальным кабелем.

8.Какие способы построения СКТВ на коаксиальном кабеле используются на практике?

9.Дайте общую характеристику типовому оборудованию СКТВ.

10.В чем заключаются конструктивные особенности СКТВ на основе ВОЛС?

11.Расскажите об основных принципах работы источников и приемников оптического излучения.

12.Какие способы модуляции находят применение в распределительных сетях СКТВ, использующих ВОЛС?

13.Поясните принципы функционирования сотовых систем телевидения.

14.Охарактеризуйте основные принципы организации контроля качества ТВ вещания.

15.Перечислите основные типы измерительных сигналов системы непрерывного контроля работы ТВ тракта и дайте их общую характеристику.

16.Каким способом осуществляется контроль диаграммы уровней и переходной характеристики ТВ тракта?

17.В чем заключаются преимущества измерения переходной характеристики ТВ тракта с помощью синусквадратичного импульса?

18.Расскажите об особенностях измерения нелинейных характеристик ТВ тракта.

19.Как осуществляется контроль передачи сигналов цветности?

Список литературы

1.Сети телевизионного и звукового ОВЧ ЧМ вещания / М.Г. Локшин, А.А. Шур, А.В. Кокорев, Р.А. Краснощеков. – М.: Радио и связь, 1988. – 144 с.

2.Косарев А.В., Комаров П.Ю. Новый комплекс современной аппаратуры для - ка бельного телевидения // Вестник связи. – 1991. – № 6. – С. 58–61.

3.Системы интерактивного кабельного телевидения диапазона частот до600 МГц / Под ред. Ф.Л. Айзина и О.И. Шелухина. – М.: Государственная академия сферы бы-

та и услуг, 1994. – 104 с.

4.Волоконно-оптические системы передачи / Под ред. В.Н. Гомзина.– М.: Радио и связь. – 1992. – 416 с.

5.Красюк Б.А., Корнеев Г.И. Оптические системы связи и световодные датчики. – М.: Радио и связь, 1985. – 192 с.

6.Кириллов В.И., Тарченко Н.В. Сравнительный анализ помехозащищенности многоканальных ТВ ВОСП с частотным разделением каналов// Радиотехника. – 1991. –

№ 6. – С. 81–84.

7.Герасименко В.И., Гомзин В.Н., Жорняк Б.Н. и др. Цифровая ВОСП со скоростью

486 Мбит/с для кабельного телевидения // Электросвязь. – 1994. – № 1. – С.17–18.

8.Мамаев Н. Многоканальные системы наземного телевещания // 625. – 2000. – № 1 –

с. 69-73.

9.Зубарев Ю.Б., Глориозов Г.Л. Передача изображений: Учеб. для вузов. 2-е изд. – М.: Радио и связь, 1989. – 336 с.

Глава 10. Аудио- и видеозапись

10.1.Физические принципы магнитной записи электрических сигналов

Описание устройства магнитной записи. Метод магнитной запи-

си электрических сигналов основан на способности некоторых материалов, называемых ферромагнитными, намагничиваться под действием изменяющегося магнитного поля и сохранять остаточную намагниченность продолжительное время. В качестве носителя записи чаще всего используется магнитная лента, поскольку она компактна, долговечна и проста в обращении. Лента протягивается мимо зазора магнитной головки. При этом электрические сигналы фиксируются на ленте в виде магнитного «узора» 1 по-разному намагниченных участков ленты (рис. 10.1).

Конструктивно магнитная лента представляет собой немагнитную пластмассовую основу 2, на которую нанесен рабочий слой из маг- нитно–твердого материала 3. Толщина основы составляет 8…38 мкм, толщина рабочего слоя – 1…16 мкм. Основа ленты чаще всего изготавливается из лавсана, обладающего высокими качественными по-

Рис. 10.1. К пояснению принципа магнитной записи электрических сигналов

казателями (прочностью, влагостойкостью, теплостойкостью), либо полиамида. Рабочий слой представляет собой слой магнитного лака, состоящего из немагнитного связывающего вещества, в котором равномерно распределены мельчайшие магнитные частицы, размером 0,1…0,5 мкм, изготовленные из чистого железа(Fe) или его окислов, феррита кобальта, либо двуокиси хрома (CrO2).

Записываемые на магнитную ленту электрические сигналы подводятся к головке записи, представляющей собой электромагнит тороидальной формы и содержащей сердечник4 и обмотку 5. С конструктивной точки зрения сердечник записывающей и воспроизводящей -го ловок имеет два зазора: рабочий 6, в области которого возникает магнитный поток рассеяния 7, намагничивающий носитель записи, и технологический 8. При его отсутствии магнитное сопротивление звена головка – лента определяется в основном магнитным сопротивлением носителя. Поэтому неравномерности в слое ленты или«дрожание», связанные с плохим прилипанием ленты, приведут к изменению амплитуды магнитного потока записи и к появлению паразитной амплитудной модуляции. Наличие дополнительного немагнитного зазора величиной 30…40 мкм стабилизирует сопротивление магнитной цепи.

Рис. 10.2. Структурная схема аппарата магнитной записи – воспроизведения электрических сигналов

1 – лентопротяжный механизм; 2 – магнитная лента; 3 – головка стирания; 4 – записывающая головка; 5 – воспроизводящая головка; 6 – генератор высокочастотных колебаний стирания и намагничивания; 7 – входной преобразователь; 8 – усилитель записи; 9 – усилитель воспроизведения; 10 – выходной преобразователь

Обобщенная структурная схема устройства магнитной записи электрических сигналов приведена на рис. 10.2. Входной сигнал подается в обмотку записывающей головки и создает в ее сердечнике переменный магнитный поток.

Для согласования параметров сигнала с характеристиками тракта записи используется преобразование входного сигнала с помощью специального преобразователя. Особенностью данного устройства является использование режима высокочастотного подмагничивания (ВЧП). Сущность записи с ВЧП заключается в том, что по обмоткам магнитной головки одновременно с записываемым сигналом пропускается ток с частотой, в 5–6 раз превышающей верхнюю частоту записываемого электрического сигнала. В этом случае каждый элемент носителя записи при прохождении мимо рабочего зазора записывающей головки испытывает несколько десятков циклов перемагничивания. Режим ВЧП устанавливается для уменьшения нелинейных искажений записываемых электрических сигналов, обусловленных природной нелинейной зависимостью остаточной намагниченности ферромагнетиков от напряженности намагничивающего поля [1].

При воспроизведении записанных сигналов намагниченная лента движется мимо воспроизводящей головки. В некоторых случаях для записи и воспроизведения используется одна и та же универсальная магнитная головка.

Стирание записанных сигналов основано на физическом явлении размагничивания ферромагнитного материала при его помещении в достаточно сильное знакопеременное магнитное поле.

Конструктивными особенностями стирающей магнитной головки являются большая ширина рабочего зазора, достигающая 100…150 мкм, и отсутствие технологического зазора. Это обеспечивает большое поле рассеяния и сравнительно большой коэффициент полезного действия.

АЧХ магнитофона. Важнейшим параметром любого магнитофона является его результирующая амплитудно-частотная характеристика (АЧХ), которая определяется частотными свойствами центрального узла аппаратуры записи– «лента–головка», влиянием различных потерь, а также частотными характеристиками усилителей записи – воспроизведения. Рассмотрим более детально влияние каждого фактора.

Если на магнитную ленту записан синусоидальный сигнал с круговой частотой w, то в идеальной магнитной системе при отсутствии искажений распределение магнитного потока по оси ленты (координата x) определяется выражением

F = F0 sin w x,

Vз