8.8Недостатки аналоговых систем телевизионного вещания по спутниковым каналам

При аналоговом способе передачи информации помехи воздействуют на обрабатываемый сигнал в каждом блоке приемного устройства, что приводит к ухудшению качества сигнала. Потерь и искажений тем больше, чем больше преобразований сигнала, так как они способны накапливаться. Из-за многочисленных преобразований снижается качество принимаемого изображения и звука. Аналоговые системы очень распространенны, но не удовлетворяют воз- росшим в настоящее время требованиям к качеству принимаемого изображения и звука.

В системе SECAM:

l7 при приеме снижается четкость изображения из-за режекции ("вырезания") сигналов частот 4,406 и 4,25 МГц (цветоразностных поднесущих, а заодно и сигнала яркости этих частот) из полосы сигнала яркости;

- цветоразностные поднесущие из-за их размещения в высоко-частотной области спектра (4,406 и 4,25 МГц) попадают в область повышенной спектральной плотности шума, что снижает качество цветного изображения;

- возможность вести прием цветных передач в черно-белом изображении (выполнение требования по совместимости) приводит

к проникновению сигнала яркости в цветоразностные сигналы и наоборот, так как цветоразностные сигналы расположены в той же частотной полосе, что и сигнал яркости;

- возможности приема/передачи информации по телетексту orраничены, так как много строк в кадре занято измерительной и вспомогательной информацией, а для телетекста в каждом полукадре отведено всего по две строки;

- при сравнении качества цветных изображений в системах SECAM и PAL заметно более лучшее воспроизведение цветов и переходов в системе PAL;

О при чересстрочной развертке разрешающая способность по вертикали снижается из-за перемежения отдельных строк четного и нечетного полукадров (с частотой 25 Гц) и четкость изображения по сравнению с построчной разверткой из-за этого хуже, что особенно заметно на наклонных (поперек строк) элементах изображения. Например, изображение в 625 строк в системе ВЕСАМ эквивалентно

по качеству изображения всего в 435 строк системы РА1 .

Кроме этого, следует отметить, что пространственная избыточность неподвижного изображения при чересстрочной развертке намного меньше, чем при построчной развертке (PAL}, поскольку строки его четных и нечетных полей (полукадров) разнесены на большие временные расстояния.

Это при цифровой обработке (межкадровом сжатии) создает дополнительные трудности.

В системах PAL, NTSC наблюдается:

- проникновение друг в друга сигналов цветоразностных поднесущих;

- возникновение перекрестных искажений сигнала яркости и сигналов цветности при прохождении их через цепи с нелинейными амплитудными и фазовыми характеристиками — перекрестные искажения "яркость — цветность" и "цветность-яркость".

Кроме того:

- при аналоговом способе передачи телевизионной информации во всех существующих системах около 30% энергии тратится на передачу импульсов синхронизации кадровой и строчной разверток;

- возможность вести глобальные передачи через спутники и вызванная этим необходимость сопровождения телевизионных программ на различных языках требуют для синхронного перевода расширенной частотной полосы.

Выводы

Спутниковый ресивер предназначен для выбора из сигналов полосы ПЧ 950...1750 (750...2150) МГц только одного телевизионного канала и формирования сигналов автоподстройки антенны. Выбор определенного телевизионного канала осуществляется изменением частоты его гетеродина и перестройкой включенного на входе ресивера полосового фильтра, который отфильтровывает сигналы других частотных каналов, также поступающих на вход, но являющихся помехой для выбранного частотного канала. Сигналы выбранного телевизионного канала подаются на усилитель сигналов ПЧ.

Усиленные сигналы ПЧ через усилитель-ограничитель поступают на широкополосный частотный демодулятор. Частотные демодуляторы являются главным узлом спутникового телевизионного приемного устройства — ресивера при аналоговом способе приема. Они предназначены для преобразования широкополосного частотно-модулированного сигнала (модулированной несущей ПЧ) в амплитудный сигнал основной полосы (амплитудный видеосигнал и сигнал ВЧ поднесущих звукового сопровождения) с приемлемым отношением сигналlшум на выходе.

Основным параметром частотного демодулятора является демодуляционный порог (threshold), от которого зависит чувствительность спутникового приемного устройства (ресивера). Демодуляционный порог — это то минимальное значение отношения несущая/шум на входе демодулятора, при котором после его уменьшения наблюдается резкое отклонение отношения сигнал/шум от пропорциональной зависимости, что происходит из-за уменьшения сигнала (по мощности) на выходе, или иначе — снижение коэффициента передачи. Значение отношения сигнал/шум на выходе частотного демодулятора определяет качество телевизионного изображения. Для повышения отношения сигнал/шум важно увеличивать отношение несущая/шум на входе демодулятора, а также улучшать пороговые свойства демодуляторов. Такая возможность существует и широко используется на практике при применении частотных демодуляторов следящего типа, в частности демодуляторов с ФАПЧ. Их применение позволяет понизить демодуляционный порог и получить выигрыш по сравнению с традиционными демодуляторам типа ограничитель-дискриминатор. Для работы фазового детектора в демодуляторах с ФАПЧ необходим уровень отношения несущая/шум порядка — 10 дБ Вт, а для работы обычных традиционных демодуляторов типа ограничитель-дискриминатор уровень несущая/шум должен быть около 0 дБ. Это значит, что дискриминаторы с ФАПЧ имеют значение демодуляционного порога ниже по сравнению с обычными демодуляторами и обеспечивают прием в более тяжелых условиях приема, когда принимаемый сигнал мал.

Кроме того повысить уровень несущая/шум, а значит улучшить условия приема, можно за счет сужения частотной полосы перед демодулятором (шумы "собираются" с меньшей частотной полосы), что и используется на практике. Однако в этом случае возможно ослабление высокочастотных составляющих видеосигнала и ухудшение качества изображения — оно становиться тусклым, снижается контрастность.

После общего демодулятора видеосигнал и ВЧ поднесущие звукового сопровождения разделяются ФНЧ и полосовыми фильтрами соответственно. Видеосигнал, выделенный ФНЧ, подается на видеопроцессор телевизора (подключение по "низкой частоте" через разъем SCART). Кроме этого, видеосигнал может преобразоваться в стандартный наземный сигнал систем PAL или ВЕСАМ и подаваться на антенный вход телевизора в любом свободном канале дециметрового диапазона.

Звуковое сопровождение, как отмечалось, при телевизионною вещании имеет ряд специфических особенностей. В

виду глобальности вещания со спутников оно может быть многоязычным, что

осуществляется передачей звуковой информации на нескольких ВЧ поднесущих. Выбор языка осуществляется настройкой на соответствующие поднесущие электронным способом — напряжением, подаваемым на варикап, который включен в контур гетеродина канала звука. Если гетеродин работает как ГУН, то это осуществляется синтезатором частоты.

Существуют два способа выделения сигналов звукового сопровождения:

— первый способ предусматривает преобразование всех ВЧ поднесущих канала в единую поднесущую с общей ПЧ (10,7 МГц), которая усиливается, а затем подается на полосовые фильтры, каждый из которых выделяет несущую своей частотной полосы. Дальше следуют усилители, амплитудные ограничители и частотные дискриминаторы (каждые для своего канала). Частотные дискриминаторы настраиваются каждый на "нулевую" частоту поднесущей своего канала;

— второй способ предполагает использование демодулятора с ФАПЧ, в котором перестройка на необходимый звуковой канал осуществляется перестройкой ГУН с использованием синтезатора частоты. Этот вариант рассчитан на применение интегральной микросхемы и более технологичен, чем первый.

Дальнейшая обработка полученных сигналов звукового сопровождения направлена на ослабление шумовой составляющей. Ослабление обеспечивается следующим образом. Поскольку полоса частот звукового канала во много раз меньше ВЧ поднесущей звука, то при сужении в несколько десятков раз частотной полосы (ФНЧ со звуковыми частотами среза) во столько же раз происходит подавление шумовой составляющей. Затем, выделенный звуковой сигнал, подается на широко применяемые компандерные и деемфазные цепи, которые еще дополнительно снижают его шумовую составляющую.

Аналоговые системы приема/передачи имеют множество недостатков и не удовлетворяют возросшим в настоящее время требованиям к качеству приема как изображения, так и звука. Поэтому для телевизионных передач по спутниковым каналам необходимы были новые системы. Системы, удовлетворяющие частично или полностью новым требованиям, были разработаны не так давно. К ним в первую очередь следует отнести цифро-аналоговые системы семейства МАС.