7.1. Общие сведения

Телевидение - наиболее совершенное средство радиовещания, при котором передаются одновременно не только звуковая, но и зрительная информация - изображение. Передача изображения осуществляется путем последовательного его разложения на сотни тысяч элементов, характеризующих освещенность каждой его части. Большое число элементов, на которое для четкого воспроизведения приходится разлагать передаваемое изображение (сфокусированное на светочувствительный фотоприемник), приводит к большому числу передаваемых в секунду электрических сигналов. Это является причиной появления в спектре видеосигнала весьма высоких частот: согласно принятому в России стандарту вещательного телевидения кадр изображения содержит 625 строк и состоит из двух полей (полукадров) с чересстрочным чередованием. Номинальная частота кадров - 25, а частота полей - 50 в секунду. При этом частота строк fстр=25×625=15625Гц при допустимой нестабильности ±0,016Гц. При 625 строках по вертикали может быть изображено 625 элементов. С учетом формата кадра 4/3 (отношение размеров по горизонтали и вертикали) число элементов изображения вдоль строки составит Nэл=(4/3)×625. Так как длительность одной строки tстр=1/fстр=64мкс, то длительность одного передаваемого элемента сигнала tэл=tстр/Nэл, поэтому максимальная частота сигнала изображения fвmax=0,5/tэл»6,5МГц (множитель 0,5 учитывает чередование черных и белых элементов (точек)). В связи с этим для телевизионного вещания используют ультракороткие волны - метровые и дециметровые: I диапазон -частоты 48,5 ¸ 66 Мгц (1 и 2 радиоканалы), II диапазон - 76 ¸ 100 Мгц (3…5 радиоканалы), III диапазон - 174 ¸ 230Мгц (6…12 радиоканалы) - метровые волны, а также IV диапазон - частоты 470 ¸ 582 Мгц (21…34 радиоканалы) и V диапазон - 582¸790Мгц ( 35…60 радиоканалы ) - дециметровые волны.

Радиосигнал на выходе передатчика изображения является сложным (рис.7.1), так как кроме видеосигнала - информации о передаваемом объекте - он содержит и вспомогательные сигналы. Одновременно с сигналами изображения передаются бланкирующие импульсы, гасящие обратный ход луча по кадрам и строкам, чтобы электронный луч приемной трубки не прочерчивал на экране линий. На бланкирующих импульсах, как на пьедесталах, расположены строчные и кадровые импульсы, предназначенные для синхронизирующие синхронизации цепей развертки

Рис.7.1

телевизионного приемника. Как видно из рис.7.1, сигнал изображения находится между бланкирующими импульсами.

На рис.7.1 приведены значения длительностей телевизионного сигнала t, видеосигнала (tв » 0,82t), а также бланкирующих и синхронизирующих импульсов (tб » 0,19t и tс » 0,4tб). Если принять максимальную высоту телевизионного сигнала (Uси) за 100%, то относительный уровень бланкирующих импульсов составит 75%. Синхронизирующие импульсы, выступая над бланкирующими импульсами, занимают уровень от 75% до 100%. Уровень видеосигнала колеблется между уровнем 70-72%, который соответствует уровню "черного", и уровнем 10-12,5%, который соответствует уровню "белого". Перепады уровней от белого до черного очень резкие, они могут происходить за время Dt=0,08-0,1мсек, которое соответствует передаче одного элемента изображения по строке.

Уровень "черного" практически является границей раздела между синхронизирующими импульсами и видеосигналом и служит отправной точкой для их разделения в приемном устройстве. Кроме того, он позволяет решить вопрос о правильном воспроизведении яркости телевизионного изображения.

Телевизионный сигнал - униполярный, его мгновенные значения расположены по одну сторону от уровня "белого". Синхроимпульсы также униполярны. Этим объясняется наличие в телевизионном сигнале постоянной составляющей, величина которой определяется средней освещенностью передаваемого объекта. При передаче движущегося изображения общий характер освещенности передаваемых объектов, т.е. постоянная составляющая сигнала, изменяется. В качестве примера на рис.7.2 показаны изображения и видеосигналы черной полосы на белом фоне и белой полосы на черном фоне. Из рисунка видно, что средние значения этих сигналов существенно различаются. Изменения постоянной составляющей - очень медленные, они характеризуются частотами от 0 до 2…5Гц. При принятом в настоящее время чересстрочном разложении низшая частота сигнала при передаче неподвижного изображения практически

Рис.7.2

есть частота полей (полукадров), т.е. 50Гц. Относительная амплитуда колебаний с частотами между 2…5Гц и 50Гц (в том числе и с частотой кадров 25Гц) в телесигнале малы. Итак, полный спектр видеосигнала составляет (0…6,5×106)Гц. Необходимость передачи столь широкой полосы частот с минимальными искажениями как по амплитуде, так и по фазе, сопряжено с большими трудностями, этим обусловлены основные отличия передатчиков изображения от радиовещательных передатчиков.

В состав радиопередающей станции (РПС) телевизионного вещания входят радиопередатчики сигналов изображения и сигналов звукового сопровождения. В передатчиках изображения используется амплитудная модуляция (АМ) полным телевизионным сигналом. Это позволяет существенно сузить спектр излучаемых колебаний по сравнению со спектром колебаний, модулированных по частоте (ЧМ).

На рис.7.3 изображена общая АЧХ РПС цветного телевидения. Для сужения излучаемого спектра нижняя боковая полоса частично (ниже 0,75МГц относительно несущей) подавляется. В связи с этим при модулирующих видеочастотах выше 0,75МГц радиосигнал - однополосный, т.е., как было показано в 5.1, здесь амплитудной модуляции сопутствует фазовая модуляция. В отличие от однополосных передатчиков, предназначенных для радиовещания и связи, в телевизионных передатчиках, предъявляются жесткие требования не только к амплитудно-частотной, но и к фазово-частотной характеристике.

Рис.7.3

При цветном телевизионном вещании по принятой в нашей стране системе (совместимой с черно-белым телевидением) сигнал изображения складывается из так называемых сигнала яркости, совпадающего с рассмотренным выше собственно сигналом изображения, и сигналов цветности, несущих информацию о цветовых тонах передаваемого объекта и их насыщенности. Информация о цвете передается путем частотной модуляции на двух поднесущих: 4,40625МГц (красная строка) и 4,25МГц (синяя строка), т.е. спектры этих сигналов размещаются в верхней части спектра видеосигнала - рис.7.3. Эти сигналы накладываются на сигнал яркости.

В передатчике звукового сопровождения используется ЧМ. Полоса модулирующих частот - (30 - 15000)Гц, девиация частоты Df=50кГц, ширина спектра радиосигнала передатчика звукового сопровождения составляет 0,25МГц, разнос несущих частот передатчиков изображения и звука, fиз и fзв, равен 6,5МГц , таким образом полоса, занимаемая телевизионной станцией, составляет 8МГц (рис.7.3). Применение ЧМ, обладающей по сравнению с АМ намного большими помехоустойчивостью и эффективностью, позволяет снизить мощность передатчика звукового сопровождения в 10 раз по сравнению с мощностью передатчика изображения. Передатчик звукового сопровождения по своим параметрам и принципам построения, схемам и режимам работы мало отличается от УКВ ЧМ вещательных передатчиков.

Устройства генерирования и формирования радиосигналов


*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.