11

Лекция №10 Тема: Параметры и особенности передачи радиосигналов вещательного телевидения. Структура телевизионной системы Вопрос №1. Структура телевизионной системы

Радиоканалом телевизионного вещания называют комплекс техни­ческих средств для передачи телевизионной программы на расстоя­ние. В его состав входят передающее оборудование телецентра и радиоканал телевизионного приемника. Упрошенная схема радиоканала при­ведена на рис. 10.1.

Сигналы изображения и звукового сопровождения на телецентре преобразуются в радиосигналы с помощью передатчиков изображе­ния ПИ и звукового сопровождения ПЗ. Эти радиосигналы суммиру­ются и излучаются передающей антенной Ант. 1. Электромагнитные волны достигают приемной антенны Ант. 2, которая преобразует их в электрические сигналы соответствующих радиочастот. Радиоканал те­левизионного приемника РК ТВ усиливает принятые радиосигналы, отделяет их от помех и преобразует в исходные сигналы изображения и звукового сопровождения.

В случае идеальной передачи сигналов телевизионного вещания с телецентра потребителю принятые сигналы изображения и звукового сопровождения должны в точности соответствовать переданным. На практике сигналы при передаче подвергаются искажениям и воздействию помех.

Рис. 10.1. Радиоканал ТВ вещания: ПИ – передатчик изображения;

ПЗ – передатчик звукового сопровождения;

Ант. 1,2 – передающая и приемная антенны;

РК ТВ – радиоканал телевизионного приемника

Радиоканал телевизионного вешания строится таким образом, чтобы свести искажения к малому допустимому уровню и минимизировать действие помех.

Вопрос №2 Радиосигнал телевизионного вещания

1. Вид модуляции и ширина спектра ТВ радиосигнала

В современной системе телевизионного вещания для одновременной передачи нескольких программ используется частотное разделение каналов. При этом видеосигналы каждого из каналов модулируют высокочастотные несущие колебания.

Ширина частотного спектра сигнала изображения достаточно велика, верхняя частота спектра имеет порядок 6 МГц. Выбираемый вид модуляции высокочастотной несущей сигналом изображения, должен обеспечивать возможность размещения максимального числа каналов вещательного телевидения в отведенной полосе частот.

При амплитудной модуляции ширина спектра сигнала составляет . В случае частотной модуляции полоса, занимаемая сигналом, определяется выражением

, (10.1)

где индекс модуляции.

В соответствии с (10.1) спектр амплитудно-модулированного колебания является более узким по сравнению с частотной модуляцией. Однако, по сравнению с амплитудной модуляцией частотная модуляция обладает более высокой помехоустойчивостью.

Поскольку при амплитудной модуляции спектр сигнала состоит из двух симметричных боковых полос, каждая из которых содержит всю необходимую информацию о передаваемом сигнале, имеется возможность сузить спектр амплитудно-модулированного колебания путем подавления одной из боковых полос спектра. К тому же, в этом случае, мощность передатчика расходуется на излучение только одной боковой полосы, т.е. более эффективно. Это позволяет обеспечить повышение помехоустойчивости приема при сужении полосы пропускания.

Таким образом, при использовании однополосной амплитудной модуляции обеспечивается наиболее узкая полоса при передаче видеосигнала, равная . Поэтому именно данный вид модуляции определяет амплитудно-частотную характеристику радиопередатчиков изображения вещательного телевидения.

Действительно, в соответствии с ГОСТ 7845-72 радиосигналы телевизионного вещания образуются посредством модуляции несущей частоты изображения полным телевизионным сигналом по амплитуде с частичным подавлением нижней боковой полосы частот и модуляции несущей частоты звукасигналом звукового сопровождения по частоте с максимальной девиациейкГц (рисунок 10.1).

Возможность применения частотной модуляции обусловлена узкополосностью сигнала звукового сопровождения. Передача этого сигнала осуществляется в полосе 0,25 МГц, которая во избежание взаимного влияния сигналов яркости и звука вынесена за пределы спектральной полосы сигнала изображения. Разнос несущих частот сигналов звукового сопровождения и изображения выбран равным 6,5 МГц. Использование различных видов модуляции при передаче звука и изображения в телевидении существенно упрощает процесс их разделения в телевизионных приемниках.

Рисунок 10.2 Огибающая спектра монохромного видеосигнала

В связи с тем, что с помощью реальных фильтров невозможно резко ограничить спектр сигнала, в излучаемом спектре телевизионного сигнала содержатся неподавленные (в полосеМГц) и постепенно ослабляемые до 20 дБ относительно несущей ( в полосеМГц) низкочастотные составляющие нижней боковой полосы. Вследствие этого возможны искажения телевизионного изображения, что устраняется выбором соответствующей формы амплитудно-частотной характеристики телевизионных приемников.

Таким образом, ненужные составляющие спектра нижней боковой полосы радиосигнала изображения лежат в интервале частот МГц, а полезные составляющие верхней боковой полосыв интервалеМГц. Интервал частотМГц отводится на спад спектра с ослаблением до 20 дБ. При этом суммарная ширина спектра радиосигналов изображения и звука составляетМГц. Существующие стандарты телевидения отводят на один телевизионный канал полосу частот, равную 8 МГц. Данная полоса получается с учетом добавления между соседними каналами интервала частот, равного 0,125 МГц.

Полярность модуляции радиосигнала

Огибающая видеосигнала может иметь либо отрицательную, либо положительную полярность (то есть телевизионный видеосигнал является униполярным). В зависимости от полярности видеосигнала радиосигнал телевизионного изображения может быть негативным (рисунок 10.2, а) или позитивным (рисунок 10.2,б).

При негативной модуляции радиосигнала максимальной мощности излучения соответствуют импульсы синхронизации и темные участки изображений. Участки белого передаются на уровне, соответствующем 15% от уровня максимального излучения. При позитивной модуляции, напротив, максимальная мощность излучения соответствует белым участкам изображения. В обоих случаях всегда фиксируется значение уровня «черного», то есть уровня гасящих импульсов.

а)б)

Рисунок 10.2 Полярность видеосигнала: негативная (а) и позитивная (б)

Негативная полярность модуляции обладает целым рядом существенных преимуществ, которые заключаются в следующем:

• сигналы синхронизации разверток приемника не зависят от содержания изображения, они соответствуют максимальному размаху несущей и легко могут быть отделены от сигнала изображения;

• опорный уровень сигнала, задаваемый синхроимпульсами, позволяет проще реализовать схемы автоматической регулировки уровней;

• помехоустойчивость системы синхронизации выше, так как уровни сигналов синхронизации соответствуют максимальной (пиковой) мощности передатчика;

• снижаются требования к выходному каскаду радиопередатчика изображения, так как попадание синхроимпульсов в нелинейную область его модуляционной характеристики не сказывается на качестве изображения;

• визуально влияние импульсных помех (при негативной модуляции проявляются как темные точки на экране телевизионного приемника) на качество телевизионного изображения слабее, чем при позитивной модуляции;

• 

  Рисунок 10.3 Диапазоны телевизионных каналов

  уменьшается средняя мощность, излучаемая передатчиком, что снижает нагрузку на выходные каскады передатчика изображения (это обусловлено преобладанием белого в изображениях).

Указанные преимущества определили принятие негативной полярности модуляции во многих странах, в том числе и в России. Вместе с тем, при негативной модуляции импульсные помехи могут вызывать нарушение строчной синхронизации.

Поляризация электромагнитного поля и диапазон волн телевизионных радиосигналов

Согласно ГОСТ 7845-72 принята горизонтальная поляризация поля излучения передатчиков изображений вещательного телевидения, так как при этом слабее сказывается влияние промышленных помех на качество телевизионных изображений. Кроме того, напряженность поля, создаваемая вертикальными антеннами в условиях городской застройки, меньше, чем создаваемая горизонтальными антеннами. Стандарт допускает при наличии взаимных помех радиопередатчиков изображения и звука использовать для одного из передатчиков вертикальную поляризацию излучаемых электромагнитных колебаний, что позволяет снизить взаимные помехи, по крайней мере, на 10 дБ.

В России для передачи вещательного телевидения на телевизионные приемники используются метровые и дециметровые волны в пределах пяти диапазонов, допускающих размещение более 70 телевизионных радиоканалов (таблица 10.2).

Как известно, для более точного выделения модулирующего сигнала несущая частота должна в 810 раз превышать максимальную частоту спектра модулирующего сигнала. Таким образом, нижняя граница первого телевизионного диапазона 48,5 МГц обусловлена спектром видеосигнала, для которогоМГц. Поэтому передача телевизионных сигналов на длинных и средних волнах практически невозможна. Использование коротких волн (с частотами 1218 МГц) является нецелесообразным, так как они не обеспечивают равномерность распространения отдельных частотных составляющих внутри радиоканала. Кроме того, диапазон частот до 30 МГц занят для радиовещания, радиосвязи и других целей.

Таблица 10.1 Размещение телевизионных каналов на территории России по диапазонам частот

Номера ТВ	Интервалы		Номера ТВ
диапазонов	частот, МГц	длин волн, м	радиоканалов
I	48,5  66,0	6,18 4,55	Р1 и Р2
II	76,0100,0	3,95 3,00	Р3Р5
III	174,0 230,0	1,72 1,30	Р6Р12
IV	470,0 622,0	0,64 0,48	Р21Р39
V	622,0 958,0	0,48 0,31	Р40Р81

Размещение радиоканалов является неравномерным (рисунок 10.3). Большинство каналов расположено вплотную друг к другу (с минимальным защитным интервалом 0,125 МГц). Частотный промежуток шириной 10 МГц между каналами Р2 и Р3 отведен для УКВ ЧМ радиовещания (диапазон 66,076,0 МГц). Промежуток шириной 74 МГц между Р5 и Р6 (диапазон 100,0174,0 МГц)для работы различных РТС специального назначения и УКВ ЧМ радиовещания.

С момента появления вещательного телевидения основными считались 12 радиоканалов трех первых диапазонов, занимающих метровые волны. В метровом диапазоне радиосигналы более подвержены воздействию атмосферных и промышленных помех, однако, их проще усиливать и выделять на фоне собственных шумов усилительных трактов.

Насыщение метрового диапазона сигналами телевидения и других радиотехнических средств привело к необходимости (для дальнейшего развития телевизионного вещания) дополнительного выделения радиоканалов Р₂₁Р₈₁в дециметровом диапазоне волн. Телевизионные каналы дециметрового диапазона располагаются равномерно. Несущие частоты изображенияи звукового сопровождения-го каналаIVиVдиапазонов могут быть определены по формулам

МГц; (10.2)

МГц. (10.3)

Верхняя граница вещательного диапазона ограничена длинами волн, на которых начинают сказываться значительное поглощение излучения в атмосфере и влияние ее неоднородностей дождя, тумана и т.д. Поэтому диапазон ультракоротких волн (УКВ) от 30 до 3 см (от 1 до 10 ГГц) используются для передачи телевизионных сигналов только в радиорелейных, космических и других линиях связи. Более слабая насыщенность данного диапазона позволяет перейти от амплитудной к частотной модуляции несущейполным телевизионным сигналом и отказаться от подавления боковой полосы частотного спектра радиосигнала изображения.