7.4.1.1. Модуляция на "среднем" уровне

Устройства генерирования и формирования радиосигналов

7.4.1.1. Модуляция на "среднем" уровне

В отечественных мощных ламповых передатчиках изображения ранних выпусков используют сеточную модуляцию смещением, которую производят на "среднем" уровне, т.е. в одном из промежуточных каскадов высокочастотного тракта (в ламповом каскаде мощностью от 100 до 500Вт), с последующим усилением мощности в УМК. При осуществлении сеточной модуляции смещением на «высоком» уровне, т.е. в выходном каскаде передатчика, энергетические показатели модулируемого каскада не лучше, чем при модуляции на «среднем» уровне и УМК. Основное преимущество модуляции на «высоком» уровне заключается в том, что качество передачи изображения здесь определяется характеристиками модуляциионного устройства и только одного каскада высокочастотного тракта, благодаря чему повышается стабильность качественных показателей передатчика и упрощается его регулировка. Однако при этом существенно усложняется широкополосное модуляционное устройство, которое получается многокаскадным и его регулировка затрудняется. Потребление мощности таким модуляционное устройством может составить до 10% от общей мощности, потребляемой передатчиком.

Рис.7.4

Анодную или анодно-экранную модуляцию в оконечном каскаде с трансформаторным двухтактным модулятором осуществить невозможно из-за чересчур широкой полосы модулирующих частот. Недостатками сеточной модуляции являются низкие значения КПД модулируемых каскадов в режиме модуляции и телевизионного передатчика в целом.

Так как телевизионный сигнал - униполярный, то в передатчике возможны два варианта модуляции - негативная и позитивная. При позитивной модуляции максимальная мощность соответствует уровню передачи уровня "белого". В этом случае уровень синхроимпульсов является минимальным уровнем модулированных колебаний (рис.7.5б). В отечественных телевизионных передатчиках используется негативная модуляция, при этом:

  • передатчик излучает в среднем существенно меньшую мощность, так как в телевещании преобладают светлые кадры, поэтому огибающая АМ-сигнала "прижимается" к временной оси (рис.7.5а);
  • наибольшие значения потребляемой и рассеиваемой на электродах ламп мощностей кратковременны, что позволяет лучше использовать лампы;
  • при негативной модуляции передача синхроимпульсов в области верхних криволинейных участков модуляционной характеристики генераторной лампы (рис.7.7) не вызывает искажений видеосигнала, что позволяет осуществлять более глубокую модуляцию;

Рис.7.5

  • импульсные помехи чаще проявляются в виде темных точек и визуально менее заметны;
  • повышается помехоустойчивость системы синхронизации из-за того, что при передаче сигнала синхронизации передатчик излучает максимальную (пиковую) мощность;
  • облегчается построение системы АРУ приемника, так как в качестве опорного сигнала АРУ используется сигнал синхронизации разверток приемника, а он не зависит от содержания изображения. Поскольку при негативной модуляции опорный сигнал имеет место в пиковом режиме, для его выделения могут быть использованы простые устройства.

Негативная модуляция требует сохранения строгой полярности видеосигнала на входе и на выходе модуляционного устройства: на входе его полярность должна быть положительной, на выходе - отрицательной. По этой причине число каскадов в модуляционном устройстве должно быть нечетным. Как правило, применяют три или пять каскадов.

В предварительных каскадах модуляционного устройства, построенных по схеме широкополосного усилителя и работающих в режиме колебаний класса А, телевизионный сигнал усиливается до уровня, необходимого для осуществления модуляции. Эти каскады не пропускают постоянной составляющей, которая "теряется" при прохождении телевизионного сигнала через первый же межкаскадный разделительный конденсатор. Это приводит к тому, что положение видеосигнала на модуляционной характеристике генератора меняется (рис.7.2 и 7.6, 1' и 2'). При больших изменениях уровня часть сигнала будет ограничена верхним или нижним загибами модуляционной характеристики. Первое вызовет уменьшение синхроимпульсов на выходе передатчика, что приведет к ухудшению синхронизации в приемнике. Второе - к уменьшению количества градаций яркости на изображении - срезанию "белого". Так как пределы изменения видеосигнала могут достигать почти двойного значения от величины полного размаха телевизионного сигнала, то необходимо иметь линейный участок модуляционной характеристики, также равный примерно удвоенному значению размаха сигнала.

Рис.7.6

Однако при этом модулируемый каскад и передатчик в целом будут использованы по мощности гораздо хуже, чем если бы положение сигнала было неизменным. Можно показать, что во избежание искажений пришлось бы уменьшить размах сигнала между уровнем "белого" и вершинами синхроимпульсов приблизительно в 1,7 раза, что привело бы к уменьшению мощности боковых полос приблизительно в три раза и ухудшению условий приема. В связи с этим в передатчиках производится восстановление постоянной составляющей (ВПС). В сигнале с постоянной составляющей уровни синхроимпульса, белого и черного фиксированы (рис.7.6, 1 и 2), что позволяет более полно использовать мощность электронных приборов, а для передачи сигнала изображения между уровнями черного и белого - линейный участок модуляционной характеристики. В телевизионном сигнале, содержащем постоянную составляющую, независимо от его формы (которая определяется характером передаваемого изображения) четко определены уровни синхронизирующих и гасящих импульсов, следующих в конце каждой строки, что и позволяет восстановить утерянную постоянную составляющую. Для этого необходимо приводить вершины синхронизирующих или гасящих импульсов к одному и тому же неизменному уровню. Этот процесс называют привязкой, или фиксацией уровня. В принципе привязка возможна по любому уровню, однако фиксировать пиковый уровень невыгодно, так как в отсутствие модулирующего сигнала передатчик будет излучать пиковую мощность. Привязка по уровню "белого" неудобна, поскольку этот уровень при передаче реального изображения изменяется. Обычно привязка производится по уровню гасящих импульсов, так как постоянство уровня "черного", а следовательно и величина синхроимульсов, автоматически поддерживаются неизменными при передаче любого сигнала. Неизменная величина синхроимпульсов улучшает работу системы АРУ приемника и повышает устойчивость синхронизации. В отсутствие сигнала на входе модулятора телевизионный передатчик излучает мощность, соответствующую передаче сплошного черного поля. ВПС производится либо на сетке лампы модулятора, либо в предшествующем ему усилительном каскаде.

Рис.7.7

Схемы восстановления постоянной составляющей телевизионного сигнала

Для того, чтобы восстановить в телевизионном сигнале утраченную постоянную составляющую, необходимо и достаточно приводить потенциал сетки лампы усилителя к одной и той же требуемой величине в моменты передачи одного из строго определенных уровней в строчном сигнале. Для этого на сетку лампы в указанные моменты подают соответствующее смещение, которое затем "запоминается" на весь период передачи строки.

В телевизионных передатчиках используются управляемые схемы фиксации. К ним относятся схемы с двумя диодами, с двумя триодами, а также нашедшая широкое применение схема с четырьмя диодами.

В схеме ВПС с двумя диодами, изображенной на рис.7.8а, телевизионный сигнал подается на сетку лампы Л1 через разделительный конденсатор Ср. Уровень гасящих импульсов на сетке лампы Л1 с помощью диодов Д1 и Д2 периодически (после каждой строки) приводится к потенцииалу Еg. Для этого в момент прихода каждого гасящего импульса (вслед за приходом синхронизирующего импульса) на сетку лампы Л2 поступает специальный управляющий импульс, который обычно формируется на малом уровне мультивибратором, запускаемым синхроимпульсами телевизионного сигнала. Возникающие на аноде и на катоде Л2 импульсы противоположной полярности отпирают одновременно оба диода. В результате появления проводимости диодов потенциал сетки лампы Л1 мгновенно становится равным потенциалу Еg, приложенному к сетке через диоды. В течение последующей строки диоды остаются запертыми, но средний потенциал сетки Л1, определяемый зарядом емкости Ср, практически не успевает измениться. В результате уровень гасящих импульсов сохраняется постоянным.

а)

б)

Рис.7.8

В схеме с четырьмя диодами, изображенной на рис.7.8б, диоды включены в плечи моста, который здесь является сопротивлением утечки сетки усилительной лампы Л. Напряжение смещения Еg выбирают так, чтобы при любых возможных в процессе передачи телевизионного сигнала напряжениях на сетке лампы Л все диоды были заперты. В моменты передачи задних площадок гасящих импульсов в диагональ моста (в точки 2 и 3) одновременно подаются сформированные в специальной схеме усилителя-формирователя управляющие импульсы длительностью 2-3мксек: положительный U1 - на аноды диодов Д2 и Д4 и отрицательный U2 - на катоды диодов Д1 и Д3. Эти импульсы открывают диоды, при этом конденсаторы С1 и С2 подзаряжаются практически до полного размаха управляющих импульсов. Под действием этих импульсов диоды Д14 отпираются и на сетке лампы Л устанавливается напряжение, при котором токи всех диодов становятся равными нулю, и заряд (или разряд) разделительного конденсатора Ср прекращается. Это напряжение называется "равновесным" Еравн. Очевидно, равновесие в схеме устанавливается тогда, когда Еравн1 = е4g. Напряжение Еравн не зависит от сигнала, приложенного к входу усилительного каскада, оно определяется постоянным напряжением Еg и, следовательно, является величиной фиксированной, его значение должно соответствовать режиму работы лампы Л при передаче уровня черного. По окончании действия управляющих импульсов диоды одно-временно запираются напряжениями на конденсаторах С1 и С21 и С2>>Ср), и постоянное напряжение на разделительном конденсаторе Ср остается неизменным до следующего момента фиксации. Если из-за изменения средней яркости изображения, переданного предыдущей строкой, напряжение на сетке лампы в момент фиксации оказывается больше или меньше Еg, происходит заряд или разряд конденсатора Ср. Полный перезаряд Ср должен быть закончен за время длительности управляющего импульса. Заряд происходит по цепи: Д2-R последовательно с Д3, зашунтированные Rимп0, где Rимп0 - эквивалентное выходное сопротивление оконечного каскада одного из усилителей управляющих импульсов, разряд - по цепи Д1- R последовательно с Д4, зашунтированные Rимп0. Постоянная времени цепи фиксации:

t » Ср(Rпр0 + Riд+ Rимп0) ,

где Rпр0 - эквивалентное выходное сопротивление предыдущего каскада модуляционного устройства, а Riд - внутреннее сопротивление диода. Для того, чтобы постоянная времени t была мала по сравнению с временем фиксации, емкость разделительного конденсатора Ср должна быть небольшой, внутреннее сопротивление диодов Riд - малым, а оконечные каскады усилителей управляющих импульсов - достаточно мощными, если осуществляется фиксация при значительных уровнях телевизионного сигнала.

Следует отметить, что в процессе ВПС в излучаемом сигнале эффективно снижается уровень искажений в области нижних частот, а также паразитная модуляция низкочастотными шумами тракта, в том числе фоном источников питания.

Устройства генерирования и формирования радиосигналов






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