Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_12502
.pdf
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_390565.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=390565&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB390565A
[]
[Второе издание.] ]
ПАТЕНТНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата проведения съезда (США): декабрь. 4, 1930, 390,565 Дата подачи заявления (в Соединенном
Королевстве): 30 ноября 1931 г. № 33,164/31.
Полная спецификация принята 3 апреля 1933 года.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ.
Система электрической передачи изображения.
Мы, компания TELEVISION LABORATORIES, LIMITED, корпорация штата Калифорния, Соединенные Штаты
Америки, расположенная по адресу: 505, Crocker Building, Сан-Франциско, Калифорния, Соединенные Штаты
Америки, настоящим заявляем о характере данного изобретения и о способе его осуществления, которые
будут подробно описаны и установлены в следующем заявлении:
Данное изобретение относится к электрической передаче и воспроизведению изображений.
Изобретение представляет собой способ передачи изображения, включающий этап объединения локально
генерируемых импульсов с принимаемыми импульсами изображения для формирования практически
прямоугольных фронтовых волн.
Изобретение также заключается в способе передачи изображения, который включает этап добавления к
полученным импульсам, не имеющим компонентов, обеспечивающих детализацию, компонентов,
пропорциональных производной указанных импульсов по времени.
Изобретение дополнительно заключается в способе передачи изображения, который включает в себя этапы
сканирования поля изображения для получения тока изображения, соответствующего заданной степени
детализации, фильтрации указанного тока для удаления его высокочастотных составляющих, передачи
указанных токов и добавления на приемном конце составляющих, по существу эквивалентных составляющим,
удаленным при фильтрации.
Изобретение дополнительно включает в себя систему передачи изображения для осуществления описанного
в предыдущих параграфах способа, содержащую средства сканирования объекта для получения тока
изображения, средства ослабления высокочастотных составляющих указанного тока, канал связи для
передачи импульсов, соответствующих модифицированному току, на приемную станцию, средства,
приводимые в действие полученными импульсами для восстановления составляющих, по существу
эквивалентных ослабленным составляющим, и средства, реагирующие на указанные восстановленные
составляющие для формирования полученного изображения.
Изобретение дополнительно состоит в системе передачи изображения, описанной в предыдущем абзаце, в
которой указанный канал для передачи импульсов на приемную станцию [Цена указана] заканчивается цепью
с относительно высоким сопротивлением, при этом индуктор 55, включенный последовательно с указанной
цепью, имеет относительно низкое сопротивление по отношению к ней на самой высокой частоте передачи, и
средства, реагирующие на падение напряжения в указанном индукторе, для формирования 60 принимаемого
изображения.
Дополнительные особенности изобретения будут подробно описаны в прилагаемых пунктах формулы
изобретения.
На рисунке 1 представлена принципиальная схема системы передачи изображения по 65 проводам,
воплощающей данное изобретение.
На рисунке 2 показана кривая, иллюстрирующая характер импульсов, генерируемых передатчиком
изображения. 70 На рисунке 3 представлено множество кривых, отображающих импульс, модифицированный
фильтром, и производные этого импульса.
На рисунке 4 представлена кривая, иллюстрирующая токи, генерируемые при сканировании области 75 с
постепенно изменяющимся освещением.
На рисунке 5 представлена кривая, иллюстрирующая сумму пропорциональных частей каждой из кривых на
рисунке 3, а на рисунке 6 — аналогичная кривая, иллюстрирующая сумму двух 80 частей кривых на рисунке 3.
На рисунках 7 и 8 представлены, соответственно, схемы передающего и приемного оборудования в
радиотелевизионной системе.
На рисунках 9 и 10 представлены диаграммы модифицированных форм дифференцирующих сетей.
Как известно, при электрической передаче изображений, будь то передача неподвижных изображений, как в
случае с телеобъективом, факсимильной связью или телевидением, изображение сканируется путем
постепенного перемещения диафрагмы по всей площади изображения с целью генерации тока, который
всегда пропорционален отраженному или прошедшему освещению сканируемой области изображения.
Поскольку апертура имеет конечную площадь, невозможно передать детали, меньшие по размеру, чем сама
апертура, и этот факт является фундаментальным ограничением телевидения и других форм электрической
передачи изображения с помощью известных в настоящее время методов.
В прошлом сканирование обычно осуществлялось с помощью сканирующего диска Нипкова, а механические
ограничения на возможный размер диска и скорость его вращения, которая должна составлять шестнадцать
раз в секунду или более для передачи изображения практически без мерцания, ограничивали количество
элементов изображения примерно 2500; то есть сканирующая апертура составляла примерно 1/2500 от
площади, которую необходимо было сканировать.
Электрические методы мошенничества, описанные в наших предыдущих патентах №№.
368,309 и 368,721 устраняют это ограничение на количество передаваемых элементов изображения, так что
отношение апертуры 1 к площади изображения может быть сделано настолько малым, насколько это
необходимо, и может быть передано любое необходимое количество деталей в той мере, в какой это касается
самой операции сканирования.
Анализ проблемы передачи изображения доказывает, что наиболее типичным условием при сканировании
изображения является практически мгновенное изменение освещения, то есть резкий переход от темноты к
свету или наоборот. В электрическом плане это означает, что необходимо сгенерировать электрический
импульс, который представляет собой практически мгновенное увеличение (или уменьшение) тока от одного
фиксированного значения до другого фиксированного значения.
Ни одна практически создаваемая электрическая цепь не способна передавать импульс такого характера,
который можно описать как «прямоугольную волну», на значительное расстояние; а создание усилителей,
которые действительно будут повторять такие импульсы, практически невозможно. В этих схемах заложена
определенная медлительность реакции, которая препятствует мгновенным изменениям тока, искажает
прямоугольные волны и приводит к тому, что они медленно, а не мгновенно, достигают своего нового
значения.
Метод Фурье показывает, что прямоугольный импульс можно рассматривать как состоящий из бесконечного
числа синусоидальных волн со всеми частотами до бесконечности, и что вялость реакции цепи эквивалентна
ее неспособности передавать более высокую из этих частот; чем ниже частота среза, тем вялее цепь и тем
более постепенным становится нарастание тока. Это приводит к значительной потере деталей в получаемом
изображении в тех местах, где не передаются высокие частоты. Четкие линии преобразуются в широкие,
постепенно затененные полосы, а мелкие детали пропускаются сканирующим устройством до того, как
медлительный кабель сможет отреагировать.
Для передачи изображения, по детализации приближающегося к оптически воспроизведенному кинофильму,
требуются частоты порядка 2 000 000 циклов в секунду, и при современном уровне развития технологий
невозможно создать наземную линию связи, которая передавала бы частоты такого порядка, а также низкие
частоты, на большие расстояния без искажения частоты.
Более того, если требуется передавать телевизионные изображения по радио, огромное количество частот,
которые необходимо передавать, требует очень широких боковых полос, и, даже если одна из боковых полос
подавлена, очень широких каналов связи. Если бы телевизионный передатчик был выделен для
вещательного диапазона, весь спектр, выделенный в настоящее время для этой службы (от 545 кГц до 1300
кГц), был бы недостаточен для передачи изображения с указанным выше уровнем детализации, и поэтому
для получения каналов необходимой ширины пришлось использовать несущие частоты порядка 60 мегагерц.
Передача данных по этим ультрачастотным каналам пока неудовлетворительна.
По своему эффекту, близкому к замедлению работы цепей, схоже искажения, вызванные конечным размером
апертуры. При плавном перемещении по полю изображения под углом 90 градусов его реакция на изменение
освещения начинается в тот момент, когда его передний край достигает области изменения, но реакция не
завершается до тех пор, пока его задний край также не достигнет области изменения, 95 градусов, и вся
апертура не покроет область измененного освещения. Это приводит к более наклонному фронту волны и
ослаблению высокочастотных составляющих. Этот эффект известен как «искажение диафрагмы» 100 или
«эффект диафрагмы».
Тот же термин применяется к аналогичному эффекту, возникающему на стороне получателя. Входящее
изображение очерчивается областью освещения, которая перемещается по полю изображения так же, как и
передающая апертура, и видимая освещенность любой точки на поле равна средней освещенности этой
области при прохождении через эту точку. По этой причине, если освещенность области внезапно увеличить,
то точки вблизи задней кромки области, которые получают повышенное освещение лишь в течение
бесконечно малого промежутка времени, кажутся менее яркими, чем те 115, которые находятся вблизи
передней кромки в момент изменения и получают повышенное освещение в течение всего времени, пока
область проходит через них. Опять же, эффект заключается в размывании резких линий в затененные полосы
и детализации, и хотя это не влияет на передаваемые частоты, его воздействие на изображение такое же, как
и при дальнейшем подавлении высоких частот. 125 Следует отметить, что указанные здесь частоты являются
составляющими частотами импульсов, а сами импульсы, как правило, возникают случайным образом.
Единственные действительно периодические компоненты в 130 390,a6a аналогичных хорошо известных
преобразованиях указывают на широкий спектр задействованных эквивалентов.
Рассматривая с одной стороны, представленное здесь широкое изобретение представляет собой способ
передачи изображения с помощью электрических импульсов, который включает в себя этапы модификации
импульсов путем удаления из них определенных частотных компонентов, передачи модифицированных
импульсов и добавления на приемнике компонентов, по существу эквивалентных тем, которые были удалены
ранее, для восстановления их исходной формы волны.
С другой точки зрения, широкое изобретение представляет собой способ преобразования волн или
импульсов, используемых в электрической передаче изображений и имеющих наклонные фронты волн 80, в
волны с крутыми фронтами путем добавления к ним компонентов, пропорциональных одной или нескольким
производным приходящего импульса по времени, причем по меньшей мере один из добавленных
компонентов производной предпочтительно 85 имеет разрыв в момент прихода импульса.
Производные компоненты питаются от дифференцирующей сети, которая в предпочтительном варианте
включает в себя относительно большое сопротивление для определения тока и установления связи между
током и напряжением в сети, а также шунтирующее плечо с относительно пренебрежимо малым
сопротивлением, в котором падение напряжения опережает по фазе падение напряжения в управляющем
сопротивлении, и на котором развивается напряжение, пропорциональное производной поступающего
импульса. Если вакуумная лампа подключена к цепи управления параллельно этому шунтирующему плечу, то
ее выходной ток будет пропорционален напряжению в этом плече, и этот ток может циркулировать через
аналогичную сеть для генерации производной более высокого порядка. Путем добавления соответствующих
компонентов 105 тока или напряжения, пропорциональных приходящей волне и ее производным, включая
производную, имеющую разрыв в момент прихода волны, формируются импульсы с прямым фронтом. 110 В
электрической передаче изображений эти восстановленные импульсы используются для управления
освещением области, сканирующей поле принимаемого изображения, что обеспечивает детализацию,
которая даже лучше, чем та, что получается при использовании приемника, подключенного непосредственно к
передатчику, поскольку искажение апертуры передатчика полностью корректируется.
Добавление еще более высокой производной составляющей в значительной степени компенсирует искажение
апертуры 120 на приемнике, поскольку мощный импульс, соответствующий бесконечному разрыву в момент
прихода, дает четкие очертания изображаемых масс, создавая иллюзию рельефа.
Далее будет подробно описана система передачи изображения в соответствии с нашим изобретением, после
чего будет рассмотрена передача изображения с указанием самой частоты изображения (например, 16
циклов в секунду) и частоты сканирования, или, как их иногда называют, нижней и верхней частот
сканирования.
Исходя из этого, становится ясно, что для получения качественных изображений необходимо передавать две
истинно периодические частоты, на которые накладываются случайные импульсы или переходные процессы,
и что трудности передачи почти полностью связаны с последней.
Как уже отмечалось, при передаче или усилении переходных процессов крутые волновые фронты или
мгновенные подъемы тока преобразуются в наклонные волновые фронты или постепенные подъемы тока.
Тем не менее, если рассматривать ситуацию с принимающей стороны, существует определенный момент
прихода волны, то есть момент, когда начинается изменение тока.
В этот момент скорость изменения тока (математически ее первая производная по времени, или di/dt)
изменяется от нуля до некоторого конечного значения. В этой точке скорость изменения тока имеет разрыв
или мгновенное изменение значения.
Если в цепи присутствует фазовое искажение, даже скорость изменения может быть постепенной, и в этом
случае не будет разрыва в первой производной di/dt. Однако момент первого прихода волны все же
существует, и он будет отмечен разрывом во второй производной d2t -d- или в некоторых производных более
высоких степеней. Там, где производная имеет разрыв, все производные более высоких степеней имеют
бесконечные разрывы, изменяющиеся от нуля до плюс-минус бесконечности в этот момент времени.
Если импульсы следуют друг за другом настолько близко, что первое изменение не завершается до прихода
второго, то изменение наклона происходит уже не от нуля до конечного значения, а от одного конечного
значения к другому или к нулю, но разрыв в момент прихода сохраняется.
Хотя до настоящего момента волна рассматривалась как волна тока, следует понимать, что вышесказанное в
равной степени справедливо и для волны напряжения, и это также следует учитывать в дальнейшем.
Теорема о преобразовании, утверждающая, что в любом уравнении, описывающем напряжение и ток, эти
величины можно поменять местами, и при замене импедансов на проводимости уравнение останется
справедливым, верна здесь, как и везде. В данном описании используется и будет использоваться термин
«текущий», чтобы дать ясное и связное описание без повторных пояснений, однако будет приведена
упомянутая теорема о преобразовании, а также другие математические объяснения ее действия и указано ее
применение в других областях.
Система передачи изображения, показанная на рисунке 1, представляет собой упрощенную схему устройства,
использующего передающее и приемное оборудование, описанное в наших предыдущих патентах,
упомянутых выше.
Основной особенностью этого передатчика является особый тип фотоэлемента, включающий в себя оболочку
1, предпочтительно цилиндрической формы, и имеющий на одном конце плоское окно 2. Через это окно
линзовая система 3 фокусирует изображение объекта 5, которое должно быть передано, на
светочувствительную катодную пластину 6.
Параллельно катоду и в непосредственной близости от него расположен экранирующий анод 7, который
поддерживается под положительным потенциалом относительно катода с помощью батареи или другого
источника 8.
Электроны высвобождаются с катода пропорционально яркости проецируемого на него изображения, и эти
электроны ускоряются потенциалом на аноде, большая часть из них проходит через последний в
эквипотенциальное пространство, образованное экраном или защитным экраном 10. Электроны,
высвобождаемые из каждой точки катода, фокусируются в соответствующей точке в плоскости отверстия 11 в
небольшом трубчатом экране 1'2, который выступает внутрь со стороны оболочки, прилегающей к окну.
Внутри экрана находится мишень или коллектор 13, который предпочтительно поддерживается слегка
положительным по отношению к экрану с помощью источника 8 и который собирает те электроны, которые
попадают на апертуру. Поскольку электроны высвобождаются одновременно из всей области изображения,
таким образом формируется полное электронное изображение изображаемого объекта, и если бы в трубку в
плоскости апертуры поместили флуоресцентный экран, изображение появилось бы на нем.
Электронный поток, формирующий электронное изображение, отклоняется магнитным полем с помощью
катушек, расположенных вокруг трубки; одна из этих катушек схематически показана и обозначена символом
15. Он питается от генератора 16 и служит для отклонения изображения по всей апертуре на низкой частоте
сканирования. Аналогичный генератор, работающий на высокой частоте сканирования, питает набор катушек,
расположенных под углом 90° к показанному на рисунке. Для простоты этот момент опущен на диаграмме.
Два отклонения изображения заставляют его перемещаться за пределы апертуры, так что последняя
последовательно охватывает всю область изображения, осуществляя сканирование.
В предпочтительном методе для вертикального перемещения изображения используются пилообразные
колебания, при этом изображение равномерно перемещается вниз по апертуре примерно за 1/6 секунды, а
затем практически мгновенно возвращается в исходное положение. В то же время другой генератор 70
отклоняет изображение из стороны в сторону с практически постоянной скоростью, эквивалентной от 2000 до
4000 циклов в секунду, так что электроны последовательно входят в апертуру из каждой единицы площади
поля изображения, проецируемого на катод, и попадают на мишень.
Электронный ток, собранный мишенью 13, проходит через резистор 17, вызывая падение напряжения на этом
резисторе 80 Ом, что приводит в действие усилитель 18.
Описанная выше часть аппарата может быть идентична по конструкции и принципу работы той, что описана в
вышеупомянутых наших патентах. 8.5 На рисунке показано, что усилитель 18 подает сигнал на фильтр нижних
частот 20, который удаляет все частоты выше заданного значения среза. На изображении показано, что
фильтр подает сигнал в линию 21. Причины использования фильтра W будут подробно рассмотрены ниже.
К линии последовательно подключен резистор 22, а линия замыкается через импеданс, состоящий из
индуктора 23 95 и переменного резистора 25, соединенных последовательно. Если омическое сопротивление
линии достаточно велико, так что ток в линии определяется сопротивлением линии, а не сопротивлением
замыкания, резистор 10(22) можно опустить. Важным фактором в представленной здесь сети является то, что
импеданс, от которого питается сеть, включающая элементы 23 и 25, должен быть преимущественно
резистивным и иметь достаточно высокое значение (10,5), чтобы влияние импеданса элементов 23 и 25 на
протекание тока было пренебрежимо малым.
К замыкающему импедансу подключена вакуумная лампа 26, предпочтительно с экранирующей сеткой типа
110, так что ее выходное сопротивление высокое. Пластина трубки 26 соединена через другую цепь,
включающую индуктор 27 и переменный резистор 28. 115 В лабораторной схеме, фактически
сконструированной для волны, практически не имеющей компонентов с частотами выше 7 кГц, резистор 22
имеет значение 1 мегаом, а индукторы 23 и 27 — значение 120, примерно 35 миллигенри каждый. Наилучший
результат получился при установке переменных резисторов 25 и 28 на сопротивление около 27000 Ом.
Импеданс линии был пренебрежимо мал по сравнению с импедансом управляющего резистора 22.
К анодной цепи лампы 26 через конденсатор 3 подключена катодно-лучевая приемная лампа или генератор
31, сетка 32 которой соединена с конденсатором 30. 130 340 565 т проще.
Фильтрация высоких частот еще более необходима при передаче по радиоканалу, как показано на рисунках 7
и 8, поскольку широкополосный сигнал 70, ранее необходимый для передачи, трудно модулировать на любых
частотах, кроме самых высоких, трудно принимать без обрезки боковых полос и вызывает чрезмерные помехи
для других служб. 75 В системе радиопередачи, изображенной на рисунке 7, используемое устройство
идентично тому, которое используется для линейной передачи до фильтра 201 включительно, и обозначено
аналогичными 80 ссылочными символами, отличающимися диакритами. Однако вместо подачи сигнала в
линию, фильтр подает сигнал на генератор-модулятор 41 того же типа, что и для передачи звука по радио, а
излучение 85 осуществляется с помощью антенны 42.
На приемнике, показанном на рисунке 8, сигналы принимаются антенной 421, проходят через
усилитель-детектор 43 и после обнаружения подаются на сетку 90 высокоимпедансной трубки 44.
Анодная цепь этой лампы включает индуктор 231 и резистор 251, которые выполняют ту же функцию, что и
аналогично обозначенные элементы на рисунке 1, при этом резистор 22 в данном случае не требуется,
поскольку его функцию выполняет анодное сопротивление лампы. С этого момента схема идентична
показанной на рисунке 1, за исключением резистора смещения сетки 45 и конденсатора сетки 451, которые
используются в соответствии с обычной практикой усилителей и которые не нужны в линейном клеммном
блоке, где отсутствует лампа 44. 105 Наилучшее понимание работы терминальной сети по восстановлению
изображения можно получить с помощью математического анализа импульсов изображения и искажений,
которым они подвергаются между передатчиком и приемником.
Характерной чертой изображений являются резкие изменения освещения; то есть...
Апертура, проходя через участок изображения с постоянной освещенностью K 115 (рис. 2), внезапно попадает
на другой участок с иной освещенностью H.
Момент, в который происходит это изменение освещенности, можно принять за время t. В результате в
резисторе 17 сопротивлением 120 Ом возникает ток, который до момента времени 0 имеет значение,
пропорциональное K, а после момента времени 0 резко возрастает и становится пропорциональным H. Форма
этого импульса тока показана на рисунке 2. 125 Если апертура сканирования велика, то увеличение тока от K
до H, вместо того чтобы быть мгновенным, занимает определенное время T, причем увеличение тока
происходит с постоянной скоростью в течение этого времени. В этом осциллирующем светильнике 130
имеется нагретая нить накаливания 33, которая высвобождает электроны, ускоряемые анодом 35 и
фокусируемые в точку на флуоресцентном экране 36 в большом конце осциллирующего светильника.
Интенсивность этого пятна регулируется сеткой 32, и оно отклоняется, предпочтительно магнитно катушкой
37, питаемой от генератора 38, таким образом, чтобы соответствовать отклонению электронного потока
передающим сканирующим генератором. В результате передаваемое изображение появляется на
флуоресцентном экране, определяемом фокусным пятном.
В этом случае тоже, но показан один из сканирующих генераторов. Синхронизация принимаемых
сканирующих генераторов обеспечивается их подключением к сетке генератора 32 через резистор 40, при
этом компоненты частоты сканирования в передаваемой волне достаточны для поддержания синхронизации
генератора.
Если усилитель 18 подключен непосредственно к сетке 32 и способен усиливать широкий диапазон частот,
скажем, от 300 до 1000 килогерц, то на флуоресцентном экране 36 осциллятора появится превосходное
изображение объекта 5. Введение фильтра 20 в линию без добавления другого устройства между фильтром и
осциллографом преобразует четкое изображение на экране в размытое, почти неузнаваемое. Чётко
очерченные края расходятся в широкие затенённые полосы, и изображение приобретает общий вид тени,
отбрасываемой на удалённый экран большим источником света, то есть тёмные участки изображения
окружены большой «полутенью».
Вставка описанной выше сети между фильтром и осциллографом сразу же восстанавливает детали
изображения, причем четкость становится даже лучше, чем при прямом подключении усилителя к сетке
осциллографа.
На практике огромные преимущества достигаются за счет фильтрации высоких частот перед передачей.
Фильтр не обязательно должен представлять собой отдельную структуру, как показано на рисунке, он может
быть встроен в усилитель, что обеспечивает более дешевую, компактную и эффективную конструкцию, чем
та, которая требовалась для работы с широкополосными сигналами ранее. Помимо этих факторов,
минимизируется влияние фазовых искажений, поскольку это влияние зависит от передаваемых частот. Там,
где эти частоты составляют всего один или два процента от требуемых в противном случае, нежелательные
эффекты уменьшаются примерно в той же пропорции, и их коррекция соответственно осуществляется.
390,565 390,565 Постепенное увеличение показано пунктирной кривой 461 на рисунке 2, а условие для
бесконечно малой апертуры показано сплошной кривой 46. Однако с помощью системы электрического
сканирования апертуру можно сделать настолько синей, насколько это необходимо, очень близко
приближаясь к условиям, указанным на кривой 46. Для упрощения анализа будет рассмотрено только
условие, создаваемое бесконечно малой апертурой, поскольку эффект большей апертуры, как было указано
выше, по существу аналогичен эффекту низкочастотного фильтра.
Если рассматривать ток K как постоянный ток, на который накладываются импульсы, составляющие ток
изображения, то мы можем пренебречь K и представить импульс интегралом Фурье I =f(t) r +1 Cdco f (A) cos c
(A)-t) d A, где A — вспомогательная переменная интегрирования. Значение этого интеграла от t= - до t=0
равно 0, а от t=0 до t= + 00 оно равно I1t- ( do sb -7rJ o Интегрирование по co указывает на сумму всех
компонентных частот импульса, тогда как интеграл по A дает амплитуду этих частот. Выполнив первое
интегрирование и упростив, получаем I =ft) 2(H-K) F + x, sin cot =f(t) T Jo do.
Это представляет собой исходный импульс. Если мы удалим из него все частоты выше f = 2,
модифицированный импульс можно выразить тем же интегралом, изменив верхний предел с 0° до A, получив
I = f(t) 2(HI) rN sin Cotfd. Эта функция построена в зависимости от St как кривая 47 на рисунке 3. Следует
отметить, что ток I равен нулю до момента времени t = 0, после чего он внезапно начинает возрастать, имея в
этой точке самый крутой наклон. Значение 4,5 продолжает расти с постепенно уменьшающимся наклоном,
достигая величины, превышающей его конечное значение H-IK, а затем падает до своего конечного значения
посредством ряда затухающих колебаний вокруг этого значения. Это форма входящей волны, поступающей
на приемник.
При интерпретации этой кривой следует понимать, что X — это всего лишь значение o на частоте среза, и что
кривая остается верной независимо от значения частоты среза.
Разделив все абсциссы на X, мы преобразуем ось X в истинную ось для выбранного конкретного значения
порогового значения.
Нам известно, что в ранее опубликованных анализах передачи импульсов вышеуказанный интеграл для t = -0
до t = 0 вычисляется таким же образом, как и для t = 0 до t = +0, что дает вместо (H-K). Для положительных
значений t это можно выразить в упрощенной форме:
J+ 0 в cotf (H3-K) SUP COMlA резкое изменение наклона кривой при t =0, постепенно возрастающая серия
колебаний тока вокруг значения K, 65 с последующим увеличением тока до значения KI+ H при t= 0, и еще
одна постепенно затухающая серия колебаний вокруг значения H, как в приведенном здесь анализе.
То есть импульс был выражен как нечетная функция, в которой f(t) = -f( - t), и этой функции была дана
действительная интерпретация для отрицательных значений времени, а не интеграл равен нулю для всех
отрицательных значений t, как указано выше. 75 Ошибочность такой интерпретации становится очевидной,
когда понимаешь, что она требует, чтобы ток подготовился к предстоящему импульсу, начав колебаться за
бесконечное время до того, как произойдет изменение. 80 Поскольку импульсы возникают случайным
образом, и поскольку подобные импульсы могут быть вызваны случайным переключением выключателя или
другими причинами, совершенно не связанными с самой схемой, предвосхищение импульса схемой является
очевидной нелепостью. Однако следует учитывать это различие в интерпретации, поскольку именно резкое
изменение наклона в начале импульса определяет принцип действия данного изобретения. 90 Хотя
представленная здесь интерпретация интеграла Фурье может быть обоснована математически, это
предполагает теорему, которая до сих пор не была опубликована, и поскольку она требует довольно
длительных и сложных вычислений, доказательство здесь не будет приведено.
Наиболее убедительной демонстрацией является практическая генерация импульсов, фильтрация высоких
частот и исследование полученной формы волны с помощью осциллографа с электронно-лучевой трубкой.
Изменение наклона графика в момент времени o четко выявляется этим методом.
Это резкое изменение наклона представляет собой внезапный подъем или разрыв в производной IP кривой,
которая изображена кривой 48 на рисунке 3. Как будет показано далее, эта функция также равна нулю до
момента времени t = 0, после чего резко возрастает до максимального значения, а затем постепенно падает
до значения I = 0 посредством ряда колебаний, приблизительно на 900 градусов отстающих от колебаний I.
Вторая производная I1l кривой 47 изображена на графике в виде кривой 49 на том же рисунке.
В момент времени 0 она возрастает до значения Il = +00, мгновенно падает до нуля и затухает в результате
серии затухающих колебаний, отстающих примерно на 180 градусов от колебаний I.
Если построить кривую, представляющую собой сумму кривой 47 и пропорциональной части кривой 48, так
чтобы начальное значение I при t = 0 было равно конечному значению I, то новая кривая будет представлять
собой резко возрастающий импульс, по существу равный исходному импульсу плюс небольшое затухание, как
показано кривой 50 на рисунке 6. Добавление к этой кривой меньшей доли кривой 49 незначительно
уменьшает амплитуду наложенных колебаний и добавляет мгновенный высокий пик к крутому фронту волны,
как показано кривой 51 на рисунке 5.
Действие описанной выше терминальной сети заключается в добавлении к входящей волне тока
компонентов, пропорциональных первой и второй производным, так что кривая 51 представляет собой
результирующую волну, воздействующую на сетку 32 катодно-лучевого приемника.
Ток I, протекающий через резистор 25, вызывает падение напряжения IR, где R — сопротивление элемента
25. Тот же ток, протекающий через индуктор 23, создает падение напряжения, равное Ld', где L —
индуктивность элемента 23. Сумма этих двух напряжений подается на сетку трубки 26.
Однако величина dl совпадает с той, которую мы уже обозначили как I1, и поэтому управляющее напряжение
на сетке трубки пропорционально кривой 50. Превосходное изображение получается при подаче этого
напряжения непосредственно на сетку осциллятора, полностью исключая лампу 26.
Однако предпочтительнее использовать эту трубку, как показано на рисунке. Используется трубка с
экранирующей сеткой, поскольку её высокое сопротивление приводит к тому, что выходной ток изменяется
прямо пропорционально управляющему напряжению, независимо от сопротивления в выходной цепи.
Выходной ток в резисторе 28 создает падение напряжения, пропорциональное I плюс составляющая I1. Тот
же ток в индукторе 27 создает напряжение, пропорциональное IP плюс составляющая III. Компоненты T
суммируются, и, следовательно, напряжение, подаваемое на сетку осциллятора, соответствует уже
описанной кривой 51.
Поскольку два резистора 25 и 28 являются переменными, относительные значения различных компонентов
можно легко регулировать до тех пор, пока изображение не приобретет наилучшее качество.
До настоящего момента мы рассматривали только резкие изменения освещенности и тока. Подобные
изменения составляют подавляющее большинство импульсов, происходящих при передаче изображения, но
в некоторых случаях наблюдается постепенное изменение освещения от светлого к темному или наоборот.
Эти изменения также обычно сопровождаются резким изменением наклона в начале или конце, 80 что
вызывает крутые фронты производных волн, которые, однако, имеют меньшую амплитуду, чем волны,
создаваемые импульсом основного типа. Без детального рассмотрения математических аспектов такого
условия, общий эффект показан на рисунке 4. На этом рисунке кривая 52 показывает ток, который остается
постоянным до момента времени t1, постепенно возрастает между t и t2, а затем возвращается в устойчивое
состояние при новом значении 90. Форма, в которой этот ток будет восстановлен показанной здесь сетью,
приблизительно обозначена кривой 53.
Изменение наклона вызывает импульс с крутым фронтом, что повышает уровень всего тока 95° в точке tl.
Основная составляющая между t1 и t2 вызывает постепенное увеличение тока в течение этого интервала, в
то время как противоположное изменение наклона в момент времени t2 приводит к тому, что ток снова падает
на 100 до приблизительно своего установившегося значения в момент времени tP.
Если изображение сканируется "вперед и назад", то при обратном сканировании уровень текущего
изображения следует за уровнем кривой 531. На этой кривой 105 уровень находится так же ниже истинного
уровня, как и выше на противоположном графике, и средний эффект практически не искажен. На рисунке этот
эффект сильно преувеличен. 110 Компенсирующая цепь отличается от обычного усилителя тем, что
импеданс, падение напряжения которого приложено к входной цепи лампы, не контролирует собственный ток,
который определяется 115 гораздо большим внешним сопротивлением 22. Поскольку цепь в основном
резистивная, токовые и вольтовые волны имеют одинаковую форму, и поэтому напряжение на относительно
пренебрежимо малой индуктивности 23 пропорционально производной как токовой, так и вольтовой волн.
Если бы управляющее сопротивление было индуктивным, то волна тока отличалась бы от волны напряжения,
будучи пропорциональной его интегралу 125. Напряжение на индуктивности по-прежнему будет
пропорционально производной тока, но по форме оно будет идентично напряжению. Такое состояние
характерно для обычных усилителей с импедансной связью.
Вся схема восстановления, включая лампу 26, обычно ослабляет, а не усиливает принимаемый сигнал, и в
тех случаях, когда необходимо усиление принимаемых сигналов, следует предусмотреть дополнительную
лампу или лампы.
При необходимости дополнительный усилитель лучше всего устанавливать перед сетью, как в случае
радиоадаптации, описанной в данном изобретении, и он может быть любого одобренного типа, достаточного
для усиления полосы принимаемого сигнала. Однако его конечная трубка предпочтительно, как и трубка 44,
имеет сетчатую структуру с сопротивлением анода, которое можно считать бесконечным, причем это
сопротивление контролирует протекание тока и действует как элемент 22. Значение второй производной
составляющей волны в значительной степени обусловлено компенсацией эффекта апертуры в приемнике.
Резкое и резкое изменение, происходящее при первом изменении наклона импульса, формирует четко
очерченный край изображения вместо затененной полосы шириной, равной ширине апертуры. Как уже было
сказано выше, этот эффект при желании можно опустить, что приведет лишь к незначительной потере
детализации изображения.
Однако существуют определенные случаи, когда из-за фазовых искажений или многократных изменений
формы энергии, таких как модуляция и демодуляция в медленных системах, изменение наклона в момент
прихода переходного процесса перестает быть резким. Даже в этих случаях наблюдается резкое изменение
наклона, то есть разрыв во второй производной, что позволяет в значительной степени восстановить
исходный импульс. В таких случаях для компенсации эффекта апертуры может быть добавлена третья
производная4,5. До настоящего времени не было выявлено случаев, когда возникла бы необходимость
добавления производных выше третьей степени при передаче изображения, но нет причин, по которым это
нельзя было бы сделать, если бы это было желательно.
При теоретическом рассмотрении эффекта фильтрации высоких частот из импульсов изображения
предполагалось, что срез фильтра абсолютно резкий, т. е. что на частоте fe затухание отсутствует, а на
частотах fe-Af затухание бесконечно. На практике это условие никогда не выполняется, поскольку выключение
происходит постепенно, а частоты выше fe все больше и больше затухают по мере подъема по частотной
шкале.
Эффект постепенного обрыва заключается в некотором уменьшении колебаний, воздействующих на гребень
реконструированной волны. Поэтому целесообразно, чтобы используемый фильтр равномерно пропускал
частоты до fe, ослаблял частоты от fe до некоторого другого значения fl с возрастающей скоростью, при этом
все частоты выше fl были бы практически полностью устранены. Условия конкретной задачи определят
ширину полосы возрастающего затухания между fJ и fl, при этом компромисс будет достигнут между шириной
полосы и интерференционными полосами на передаваемых изображениях, возникающими из-за колебаний.
Однако даже при самых резких срезах эти челки на практике не оказались серьезным недостатком. Из-за
неопределенности в отношении резкости среза в различных передающих системах или даже в одной и той же
системе в разное время целесообразно предусмотреть возможность регулировки в восстанавливающей сети,
чтобы можно было изменять долю поступающих импульсов и их производных для получения наилучшего
изображения.
Нет необходимости в том, чтобы резистивный элемент в 90-градусной сети был регулируемым, или даже в
использовании отдельных элементов, поскольку резистор и вариометр, соединенные последовательно, или
вариометр, намотанный резистивной проволокой, обеспечат требуемый эффект. 95 Возможны и другие
формы дифференцирующих цепей. Таким образом, на рисунке 9 показана схема, которая позволяет
дифференцировать волну напряжения, хотя ее общая применимость не так велика, как у уже описанной
схемы. В данном случае высокое управляющее сопротивление обеспечивается небольшим конденсатором
65, шунтирующее плечо которого образовано относительно незначительным сопротивлением 66,
соединенным последовательно с конденсатором большой емкости 67. Последний замыкается на
высокоомный проводник утечки 68, через который сетка трубки 70 питается от батареи 71.
В этой схеме падение напряжения на резисторе 110 Ом обеспечивает производную составляющую, а падение
напряжения на конденсаторе представляет собой исходную волну.
На рисунке 10 показана схема, содержащая компоненты как первой, так и второй производных, а также
основную частоту. Здесь управляющее сопротивление снова обеспечивается конденсатором 75, при этом
конденсатор 76 обеспечивает падение напряжения на основной цепи, резистор 77 — первую производную, а
индуктор 78 — вторую производную.
Редко встречаются ситуации, когда последовательное сопротивление в цепи можно экономически выгодно
сделать достаточно малым, чтобы оправдать использование емкостного импеданса, как в этих случаях.
две последние схемы, но они включены для иллюстрации возможного диапазона эквивалентных схем. В
общем случае можно утверждать, что при любом управляющем импедансе падение напряжения 130 390,565
390,565, опережающее импеданс, будет пропорционально производной, причем первая производная будет
Соседние файлы в папке патенты