2.1 Обоснование технических требований к проектируемому передатчику

[Радиопередающие устройства. – Под редакцией академика В.В.Шахгильдяна. – М.: Радио и связь, 2003.]

ТВ вещание осуществляется в диапазо­не метровых волн в полосах частот: 48,5...66 МГц (каналы 1,2); 76... 100 МГц (каналы 3 — 5); 174...230 МГц (каналы 6 — 12), что соот­ветствует диапазонам I, II, III, а также 470...582 МГц (каналы 21 — 34) и 582...958 МГц (каналы 35— 81), что соответствует диапазонам IV и V (дециметровые волны).

Нестабильность несущей частоты канала изображения должна быть не более ±100 Гц, а разность частот f_зв – f_из должна выдерживаться с точностью не хуже ±(100...200) Гц . Кварцевая стабилизация раздельно частот f_из и f_зв в возбудителях ПИ и ПЗ, как правило, не обеспечивает второе требование, поэтому используют один общий высокостабильный опорный генератор, из колебаний которого в отдельном синтезаторе частот формируются f_из и f_зв. При работе в системах с взаимным смещением несущих частот (СНЧ) отдельных ТВ радиостанций должна обеспечиваться абсолютная нестабильность частот не более1...2Гц.

Мощности вещательных передатчиков изображения в режиме син­хроимпульсов обычно имеют несколько градаций: 1 ...2,3,4,5,10,20...25, 50 кВт, а маломощных передатчиков и ретрансляторов: 1...3, 10...20, 100...200 Вт. Мощности передатчиков сигналов звука соответственно в 10 раз меньше, так как при этом средние значения мощностей передат­чиков изображения и звука оказываются примерно одинаковыми. Вы­ходная мощность РПС указывается в виде дроби, например Р_из/Р_зв = 1/0,1 кВт; 50/5 кВт и т. д.

В спектре радиосигнала НБП должна содержаться полностью в пре­делах 0...-0.75 МГц относительно частоты несущей. На частотах, отсто­ящих от несущей на -1,25 МГц, НБП должна быть ослаблена (по отношению к соответствующей верхней боковой) не менее чем на 20 дБ, т. е. крутизна ската АЧХ должна быть не менее 40 дБ/МГц. Кроме того, на частотах -(4,5...4,2) МГц, определяемых ЧМ сигналами цвето­вых поднесущих, должно обеспечиваться дополнительное ослабление не менее чем на 10 дБ. Ширина верхней боковой полосы 0...6 МГц, а на частоте 6,375 МГц она должна быть ослаблена на 20 дБ, т. е. здесь крутизна ската должна быть еще выше не менее 53 дБ/МГц.Таким образом, рабочая полоса частот, занимаемая НБП и ВБП, со­ставляет -0,75...+6 МГц, в ней допускается неравномерность АЧХ +0,5...-(1...3) дБ относительно нулевого значения на частоте 1,5МГц и спад на граничных частотах -0,75 и +6МГц не более -4 дБ.

Глаз человека весьма чувствителен к различным искажениям телеви­зионного изображения (повторные контуры, окантовки, «тянучки» и т. п.), которые вызываются в основном линейными искажениями АЧХ и ФЧХ тракта передачи изображения. Искажения, вызываемые нели­нейностью ФЧХ φ(ω), принято оценивать по групповому времени пере­дачи (ГВП) t_гр = = ∆φ/∆ω. Если φ(ω) линейна, то t_гр(ω) = const и абсолютная величина задержки сигнала в тракте не вызывает искаже­ний. При отличии зависимости φ(ω) от линейной t_гр(ω) изменяется в диапазоне частот. Допустимая неравномерность ГВП результирующего тракта передатчик изображений — телевизионный приемник в полосе до 4,5 МГц должна быть не более ±50 нс, а далее до 5,5 МГц не более ±100 нс.

Приведенные нормы допустимых искажений АЧХ и ФЧХ ( или ГВП) являются жесткими, потому что именно они определяют нарушение

формы видеосигнала в приемнике и четкость мелких деталей на экране телевизора. Они обеспечивают также высокое качество передачи сигна­лов цветности.

Характеристики φ(ω) и t_гр(ω) довольно сложно измерять, да и резуль­таты таких измерений неявно характеризуют искажения телевизионных изображений. Практически для оценки линейных искажений пользуют­ся специальными испытательными сигналами (синус - квадратичным им­пульсом, прямоугольными импульсами различной длительности и др.), по искажениям формы которых и судят о степени соответствия характе­ристик передатчика требуемым, и в случае надобности производят ре­гулировки, коррекции и т. п.[19]. Искажения плоской вершины прямоугольных импульсов из-за выбросов, колебательных процессов, перекоса и т. д. не должны превышать ±(2... 12) %, а длительность фрон­тов и спадов 0,125 мкс.

Жесткие требования предъявляются к линейности амплитудной ха­рактеристики U_вых(U_вх) на участке от уровни белого до черного. В черно-белом телевидении нелинейность U_вых(U_вх) приводит к нарушению градаций яркости, в цветном — к нарушению правильности цветопере­дачи. Количественно амплитудные нелинейные искажения оценивают дифференциальным коэффициентом передачи, или просто дифференци­альным усилением K_d = [1 – (dU_вых/dU_вх)_min/(dU_вых/dU_вх)_max]_*100%, который не должен превышать 10...12%.

Одновременно предъявляются жесткие требования к линейности амплитудной характеристики на участке от уровня черного до уровня синхроимпульсов, так чтобы выдерживались с высокой точностью уровни черного, белого и гашения относительно пикового (уровня син­хроимпульсов).

Искажения цветопередачи вызываются также зависимостью фазо­вых сдвигов ∆φ от уровня яркостного сигнала (паразитной фазовой модуляцией) или дифференциальными фазовыми искажениями (диффе­ренциальным фазовым сдвигом). В усилителях однополосных колеба­ний и других устройствах их называют амплитудно-фазовой конверсией. При передаче черно-белого изображения пара­зитная ФМ вызывает ряд нежелательных эффектов: выбросы и другие искажения формы синхроимпульсов, побочные изображения на экранах телевизоров, а также дополнительные шумы («жужжание») в звуковом канале приемника (из-за изменения разностной частоты f_зв – f_из). Пара­зитная модуляция в области частот цветовых поднесущих вызывает искажения сдвига цветовых тонов.

Количественно паразитную фазовую модуляцию оценивают диффе­ренциальным фазовым сдвигом φ_д = ∆φ(U) – φ₀, где φ₀ — опорное зна-

чение фазы, например, при амплитуде сигнала на уровне гашения. Пара­зитная фазовая модуляция на частоте несущей канала изображения должна быть не более ±(4...5)° во всем интервале изменений сигнала по амплитуде от уровня белого до синхроимпульса. Для хорошей цветопе­редачи необходимо, чтобы φ_д для передатчика изображения не превы­шал ±6°, а для результирующего канала передатчика-телеприемника ±10°.

Кроме высокий линейности амплитудной характеристики и малой паразитной ФМ необходимо обеспечить идентичность коэффициента усиления и фазовой характеристики на частотах передачи сигналов яркости f =

= f_из и цветности f = f_из + 4,3 МГц. Разность коэффициентов усиления на указанных частотах не должна превышать ±1 дБ, а расхож­дение во времени 50 нс.

В передатчиках с совместным усилением сигналов изображения и звукового сопровождения уровень интермодуляционных составляю­щих не должен превышать -51 дБ .

Визуально очень заметны помехи от фона переменного тока в виде медленно перемещающихся по кадру широких горизонтальных темных и светлых полос. Поэтому в передатчиках изображения уровень пара­зитной модуляции фоном (из-за недостаточной фильтрации выпрямлен­ных напряжений, питания цепей накала переменным током, наводок и т. п.) не должен превышать -46 дБ, а уровень собственных шумов (дей­ствующее значение на частотах выше 10 кГц) -56 дБ. В передатчиках звукового сопровождения уровень шума, фона, помех не должен пре­вышать-46 дБ.

К передатчикам телевизионного вещания предъявляются повышен- ные требования в отношении бесперебойной работы и стабильности качественных показателей, т. е. надежности. Перерывы в работе даже на несколько минут крайне нежелательны. Обычно ТВ передатчики рабо- тают по определенному расписанию, и сеансы работы составляют от нескольких до 20 часов в сутки, что позволяет в оставшееся время организовывать систематическое профилактическое обслуживание, контроль параметров, а в случае необходимости — и ремонтно-восста- новительные работы. Требования к надёжности работы и стабильности параметров ТВ передатчиков таковы : наработка на отказ не менее 1000 ч для передатчиков без резервирования и не менее 2000 ч для передатчиков с резервированием при времени восстановления работо- способности 2...4 ч.