Покровский / УМК ОРЭ ч.2(для студентов) / Радиоэлектроника(часть2) / Ответы(часть2)№14

11.5. ПРИЕМНИКИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ

В настоящее время практически во всех странах приняты сов­местимые системы телевизионного вещания. Это означает, что сиг­налы цветного или черно-белого телевидения передаются в одина­ковой полосе частот, причем сигналы цветного телевидения могут быть приняты черно-белыми телевизорами и наоборот. В резуль­тате сигналы цветности, особенно цветовые поднесущие, могут соз­давать помехи приему яркостного сигнала в цветном и черно-бе­лом телевизорах. Для уменьшения этих помех принимаются специ­альные меры как при передаче, так и при приеме телевизионных сигналов [12—14].

Для телевизионного вещания используются следующие подди­апазоны частот: I — поддиапазон 48,5... 66,0 МГц (каналы 1 и 2 с несущими частотами сигналов изображения 49,75 и 59,25 МГц и несущими частотами звука 56,25 и 65,75 МГц); II — поддиапазон 76,0... 100,0 МГц (каналы 3—5 с несущими частотами сигналов изображения 77,25; 85,25 и 93,25 МГц); III —поддиапазон 174,0.., ...230,0 МГц (каналы 6—12 с несущей частотой сигналов изобра­жения шестого канала 175,25 МГц); IV — поддиапазон 470,0... ...790,0 МГц (каналы 21—60 с несущей частотой сигналов изобра­жения 21-го канала 471,25 МГц и несущей сигналов звука 477,75 МГц). Возможны еще каналы в диапазоне до 1000 МГц, С учетом спектра телевизионных сигналов на один телевизионный канал отводится полоса частот, равная 8 МГц. Большинство теле­визионных каналов расположено вплотную друг к другу, без за­пасных частотных промежутков на расфильтровку. Разнос между несущими частотами сигналов изображения соседних каналов пре­вышает 8 МГц лишь между каналами 1—2, 2—3 и 5—6. Близкое расположение соседних каналов определяет достаточно жесткие требования к избирательности телевизионных приемников по со­седним каналам. В диапазоне дециметровых волн несущие частоты сигналов изображения f_из и сигналов звука f_зв для любого канала могут быть найдены по-формулам f_из = 471,25 + 8(п — 21), МГц; f_зв = 477,75 + 8(п — 21), МГц, где п — номер канала с 21-го по 70-й.

В каждом телевизионном канале разность частот между несу­щими частотами сигналов изображения и звука составляет 6,5 МГц. Промежуточная частота сигналов изображения равна 38,0 МГц. Промежуточная частота сигналов звука 31,5 МГц.

На рис. 11.19 показано размещение спектра частот сигналов изображения и звука, принятое в нашей стране для одного телеви­зионного канала, т. е. спектра частот излучения ТВ радиопере­датчика. Передача сигналов изображения осуществляется с по­мощью AM несущей сигналов изображения полным цветовым ТВ сигналом с частично подавленной нижней боковой полосой частот. Передача сигналов звука осуществляется с помощью ЧМ несущей сигналов звука с максимальной девиацией частоты 50 кГц. Состав­ляющие спектра частот, отстоящие на —1,25 и +6,375 МГц отно­сительно несущей сигналов изображения, подавляются на 20 дБ. Составляющие спектра, отстоящие на —0,75 МГц от несущей, не подавляются, что позволяет уменьшить искажения ТВ сигнала, возникающие при подавлении одной боковой полосы.

На рис. 11 20 приведена номинальная АЧХ радиотракта сигна­лов изображения, которую необходимо сформировать в приемнике. Видно, что уровень несущей сигналов изображения должен ослаб­ляться на 6 дБ, а составляющая с частотой — 0,75 МГц — на 20 дБ по сравнению с уровнем опорной частоты f_oп, отстоящей от несущей сигналов изображения на 1,5 МГц. В этом случае харак­теристика верности, т е. форма результирующей АЧХ от входа модулятора передатчика до выхода детектора приемника, будет рав­номерной в полосе частот 6 МГц (рис 11.21). Указанными ослабле­ниями определяется выбор наклона правого участка АЧХ тракта УПЧ телевизора (рис. 11.22).

В приемниках сигналов черно-белого изображения напряжение промежуточной частоты сигналов звука f_{пр зв} = 31,5 МГц обычно поступает на видеодетектор подавленным на 20 дБ относительно напряжения промежуточной частоты сигналов изображения f_{пр из} = = 38,0 МГц. При этом в видеодетекторе еще обеспечивается эф­фективное преобразование частот во вторую промежуточную час­тоту сигналов звука f_{пр зв2} = f_{пр из} − f_{пр зв} = 38,0 − 31,5 = 6,5 МГц. В этих условиях помехи в звуковом канале со стороны сигналов изображения, создающих паразитную AM, относительно легко уст­раняются с помощью АО.

В приемниках сигналов цветного изображения напряжение про­межуточной частоты сигналов звука f_{пр зв} = 31,5 МГц необходимо подавлять на 35... 40 дБ, чтобы уменьшить напряжение биений между промежуточной частотой сигналов звука и поднесущими ча­стотами сигналов цветности. Если указанное подавление не обе­спечить, то на выходе видеодетектора в спектре сигнала яркости будут помехи с частотами 1,75...2,6 МГц, которые существенно ухудшают качество цветного изображения. Если же такое подав­ление имеет место, то видеодетектор не обеспечивает эффективно­го преобразования на вторую промежуточную частоту сигналов звука. Приходится применять отдельный диодный преобразователь на частоту 6,5 МГц, подавая на него сигнал с той точки тракта УПЧ, где напряжение промежуточной частоты сигнала звука лишь в 10...20 раз меньше напряжения промежуточной частоты сигна­ла изображения. При этом стремятся к тому, чтобы в пределах спектра ЧМ сигнала звукового сопровождения АЧХ телевизора была максимально плоской (для подавления паразитной AM), a порог ограничения АО в тракте УПЧЗ возможно меньше.

В целом в цветных телевизорах требования к равномерности АЧХ радиотракта выше, чем в черно-белых, что обусловлено на­личием в спектре яркостного сигнала сигналов цветности с ЧМ. Поэтому в полосе 33... 34,3 МГц неравномерность АЧХ радио­тракта не должна превышать ±1,5 дБ. Иначе из-за паразитной AM могут возникнуть разнояркие строки на изображении (при не­идеальных АО). Спектр полного сигнала цветного телевидения в системе SECAM приведен на рис. 11.23.

Необходимость в подавлении напряжений мешающих частот, расположенных выше промежуточной частоты сигналов изображе­ния (нижний соседний канал), ограничивается требуемой крутиз­ной скатов АЧХ для уменьшения искажений сигнала. Поэтому по­давление частоты сигналов звука соседнего канала 39,5 МГц (об­разующей с частотой изображения 38 МГц биения в спектре сигнала яркости с частотой 1,5 МГц) считается допустимым в преде­лах 30...40 дБ.

Технические показатели телевизора зависят от того, к какому классу он относится. Так, телевизоры класса II должны иметь сле­дующие основные показатели:

• чувствительность тракта изображения, ограниченная: а) шума­ми — не хуже 150 и 500 мкВ в диапазонах MB и ДМВ соответст­венно, б) синхронизацией разверток — 80 и 150 мкВ в диапазонах MB и ДМВ соответственно;

• чувствительность канала звука, ограниченная шумами, не хуже 75 и 300 мкВ в диапазонах MB и ДМВ соответственно;

• избирательность на частотах, отстоящих от несущей изображе­ния (по соседним каналам, см. рис. 11.22), в полосе — (1,5.. .3,0) МГц не менее 38 дБ, в полосе 8,0... 9,5 МГц не менее 40 дБ, в точ­ке 6,5 МГц в пределах 14... 26 дБ.

Коэффициент шума таких телевизоров примерно 9...12 дБ, избирательность по промежуточной частоте 50... 60 дБ, избира­тельность по зеркальному каналу 30 ... 45 дБ.

Функциональная схема приемников черно-белого и цветного изображения приведена на рис. 11.24. Телевизор содержит отдель­ные антенны (или входы для антенн) для диапазонов MB и ДМВ. Далее следует радиоканал, в котором осуществляется выбор не­обходимой программы с помощью блока управления выбором про­грамм, обеспечиваются требуемая чувствительность и избиратель­ность по зеркальному каналу и каналу промежуточной частоты.

С выхода радиоканала после преобразования частоты полный сиг­нал черно-белого или цветного телевидения поступает в канал про­межуточной частоты. Амплитудно-частотная характеристика, ко­торую должен обеспечивать радиоканал совместно с каналом про­межуточной частоты, приведена на рис. 11.22.

С выхода канала промежуточной частоты сигнал поступает на видеодетектор (детектор радиоимпульсов) и на устройство АПЧ ге­теродина, так как требования к стабильности частоты гетеродина цветных телевизоров достаточно жесткие, в том числе из-за необ­ходимости сильного подавления частоты 16,5 МГц. В черно-белых телевизорах сигнал с выхода видеодетектора (или видеоусилите­ля) поступает в канал звукового сопровождения, на устройство автоматической регулировки яркости, в каналы сигналов яркости, синхронизации и далее на блок разверток. С выхода видеодетекто­ра сигнал подается также на устройство АРУ. Обычно для высо­кой степени регулирования усиления и особенно для независимо­сти регулировки усиления от содержания сигналов изображения (а также для увеличения помехоустойчивости приема) в телевизо­рах используются схемы ключевой АРУ.

В канале сигналов синхронизации применяют помехозащищенные схемы амплитудных селекторов и АПЧ генератора строчной развертки. В цветных телевизорах сигнал в канал звукового сопровождения подается не с выхода видеодетектора (цепь а), а с выхода канала промежуточной частоты (цепь б на рис. 11.24). В цветных телевизорах сигнал цветности с выхода видеодетектора (или видеоусилителя) поступает в канал цветности и далее на модуляторы кинескопа К. Схема, показанная на рис. 11.24, спра­ведлива для телевизоров всех трех основных стандартных систем цветного телевидения: SECAM, NTSC и PAL.

На рис. 11.25 приведена структурная схема радиоканала, об­щая для телевизоров черно-белого и цветного сигналов. Отличи­тельной особенностью схемы является то, что смеситель диапазона MB в соответствующем селекторе каналов (СК-М) при приеме сигнала в диапазоне ДМВ (с помощью- СК-Д) используется как дополнительный УПЧ. Для этого при приеме в ДМВ диапазоне ге­теродин в СК-М отключается.

Структурная схема канала сигналов звукового сопровождения черно-белых и цветных телевизоров показана на рис. 11.26. С од­ного из каскадов УПЧИ (обычно последнего, но до окончательного сильного подавления напряжения с частотой 31,5 МГц) полный телевизионный сигнал подается на диодный ПЧ, нагрузкой кото­рого является ПФ, настроенный на 6,5 МГц и имеющий крутые ска­ты АЧХ для подавления поднесущих цветности. Типичная полоса пропускания ПФ с последующим УПЧЗ 250...300 кГц. После УПЧЗ сигнал промежуточной частоты звукового сопровождения поступает на АО и далее на ЧД и УНЧ. Иногда вместо диодного ПЧ в переносных телевизорах используют нелинейность последне­го каскада УПЧИ. Приведенная схема аналогична структурной схеме канала звука черно-белого телевизора, только вместо отдель­ного диодного ПЧ используется видеодетектор.

Структурная схема канала яркости цветного телевизора при­ведена на рис 1127. Обычно она используется в телевизорах с большим экраном и позволяет применять широкополосный уси­литель на 6 МГц с большим выходным напряжением только в ка­нале яркости. Режекторный фильтр на 6,5 МГц подавляет помеху в канале яркости из канала звука. Линия задержки с полосой пропускания 6 МГц используется для того, чтобы компенсировать в канале яркости задержку, образующуюся в канале цветности из-за его меньшей полосы (примерно 1,5 МГц). Время задержки подбирается таким, чтобы середины фронтов импульсов в каналах яркости и цветности совпадали. В выходном видеоусилителе (обыч­но в эмиттерной цепи каскада с ОЭ) включают режекторные филь­тры для подавления основного энергетического спектра поднесущих в диапазоне 4...5 МГц, причем подавление достигает 15 дБ. Это приводит к уменьшению четкости в канале яркости, но в про­тивном случае появляются заметные помехи от поднесущих цвет­ности и их биений с частотой 6,5 МГц. При приеме сигналов черно-белого телевидения режекторные фильтры закорачивают, что уве­личивает четкость изображения.

Приведенная структурная схема канала яркости практически идентична в телевизорах систем SECAM, NTSC и PAL.

Структурная схема канала цветности в телевизоре системы SE­CAM приведена на рис. 11.28. Отличительной особенностью схемы является наличие ультразвуковой линии задержки {УЛЗ) на 64 мкс и электронного коммутатора строк, обусловленных пооче­редной во времени передачей цветоразностных сигналов строк Y—R и В—Y в системе SECAM, что приводит к потере четкости па цвету в 2 раза. Полный телевизионный сигнал с выхода видеоде­тектора поступает на ПФ, в котором выделяются сигналы цветно­сти и подавляются мешающие сигналы яркости и канала звука. Далее сигнал цветности проходит через усилитель с коррекцией предыскажений в области верхних частот, что позволяет поднять уровень подавленных поднесущих и увеличить помехоустойчивость канала цвета. Амплитудный ограничитель предварительно устра­няет паразитную AM. Далее сигнал поступает на УЛЗ и усилите­ли задержанного и прямого сигналов.

Задержанный на длительность строки и прямой сигналы посту­пают на электронный коммутатор. Наличие УЛЗ и электронного коммутатора обеспечивает получение на выходе последнего двух цветоразностных сигналов Y—R и В—Y на каждой строке. Это позволяет в дальнейшем получить в матрице третий сигнал G—Y. После электронного коммутатора соответствующие ЧМ сигналы цветности на поднесущих 4,250 и 4,406 МГц проходят АО и ЧД. Частотный детектор сигнала Y—R имеет обратный наклон детек­торной характеристики, благодаря чему на его выход поступает сигнал R—Y. Работу электронного коммутатора обеспечивают ге­нератор коммутирующих импульсов и блок цветовой синхрониза­ции. После матрицирования и получения сигнала G—Y цветоразностные сигналы подаются на модуляторы кинескопа, а на его ка­тод поступает сигнал яркости. Матрицирование для получения сиг­налов RGB осуществляется в самом кинескопе.

Литература: Н. Н. Фомин, “Радиоприемные устройства”, Издате6льство «Радио и связь», Москва, 1996.

6