основы радиосвязи. Основы радиосвязи и телесвязи. 1. Основы радиосвязи

• Название: 1. Основы радиосвязи
• Анкор: основы радиосвязи
• Дата: 29.03.2022
• Размер: 2.77 Mb.
• Имя файла: Основы радиосвязи и телесвязи.doc
• Тип: Документы; #424290
• страница: 8 из 21

Конструкция просветного жидкокристаллического экрана. Конструкция ЖКЭ, работающего на просвет, показана на рисунке 6.7. Он состоит из отражателя 1, нескольких люминесцентных ламп повышенной яркости и долговечности 2; светофильтра3, выполненного в виде мозаики R, G и B интерференционных фильтров, имеющих вид прямоугольных полосок, расположенных по вертикали и отделенных друг от друга черным растром; параллельных поляризатора 4 и анализатора 11, стеклянных подложек 5 и 10, на которые соответственно напылены прозрачный электропроводящий слой 6 и тонкопленочная матрица управляемых элементов 9; изолирующей прокладки 7, слоя ЖК 8, который в отсутствие управляющего напряжения обеспечивает поворот плоскости поляризации линейно-поляризованного света на 90°. Поляризатор 3 предназначен для выделения из неполяризованного белого света колебаний с линейной поляризацией.

Отражатель, входящий в состав просветного ЖКЭ представляет собой акриловую пластинку с микропризматическими бороздками, обеспечивающими отражение света непосредственно на жидкокристаллическую панель (матрицу) без дополнительного рассеяния. Иногда для обеспечения более равномерного освещения жидкокристаллической панели выходным излучением ламп подсветки непосредственно перед панелью (см. рисунок 6.7) устанавливается рассеиватель 12, выполненный из специальной пластмассовой пленки. Мозаичный цветной светофильтр представляет собой окрашенные органическими красителями полимерные рельефы, полученные фотолитографическим способом на стеклянной подложке.

В исходном состоянии (без подачи управляющих напряжений) ЖКЭ не пропускает свет от люминесцентных ламп, так как слой ЖК 8 поворачивает плоскость поляризации линейно-поляризованного света на 90°, он задерживается анализатором 11.

При подаче управляющего напряжения на элементарный участок слоя ЖК устраняется вращение плоскости поляризации света, и он не задерживается анализатором. Это приводит к появлению на выходной плоскости ЖКЭ локально окрашенной элементарной точки, цвет которой определяется неуправляемым оптическим фильтром, находящимся напротив данного элементарного участка ЖК.

Для применения в ТВ устройствах проекционного типа, воспроизводящих изображения большого размера, непосредственно используются жидкокристаллические матрицы с размерами в пределах 10x10 см, включающие в себя элементы 4 11 (см. рисунок 6.7).

6.3. Газоразрядные панели, воспроизводящие телевизионные изображения

Одним из перспективных направлений создания плоских воспроизводящих ТВ устройств являются газоразрядные панели. Это объясняется тем, что газоразрядные панели обладают рядом свойств, требуемых для создания ТВ экрана, а именно: пороговой электрооптической характеристикой, малыми временами включения и выключения, возможностью воспроизведения цветного изображения.

В настоящее время в телевидении в основном используются газоразрядные панели постоянного тока с внешней адресацией. В панелях постоянного тока электроды (т.е. катод и анод) находятся в непосредственном контакте с газом, что позволяет возбуждать в каждой элементарной ячейке панели обычный тлеющий разряд. Как известно, в тлеющем разряде имеются две интенсивно излучающие области: отрицательное тлеющее свечение и положительный столб. Ультрафиолетовое излучение каждой из этих областей может применяться для возбуждения люминофора, причем при использовании положительного столба принципиально достижимы сравнительно высокая световая эффективность, составляющая несколько единиц люменов на ватт.

Газоразрядные панели постоянного тока с внешней адресацией представляют собой двухкоординатную матрицу взаимно перпендикулярных электродов, на пересечениях которых образуются элементарные светоизлучающие ячейки. Для разработки высокоэффективной панели, прежде всего, необходимо оптимизировать конструкцию газоразрядной ячейки с люминофором, которая должна обладать высокими яркостью и световой эффективностью при небольших размерах, обеспечивать возможность получения полутонов, быть достаточно технологичной с точки зрения серийного производства. Наиболее приемлемыми для газового наполнения оказались смеси инертных газов: Не -Xe, Не - Кг и Не - Аг под общим давлением 3·10⁴Па.

Высокая световая эффективность воспроизводящих панелей в значительной степени определяется преобразованием люминофором газового излучения, лежащего в ультрафиолетовой области. Специально для газоразрядных панелей были разработаны новые трехцветные люминофоры: красный YGd/ВО₃:Еu³⁺, зеленый ВаАl₁₂O₉ и синий ВаМgАl₁₄O₂₃:Eu²⁺, которые характеризуются высокой эффективностью преобразования под действием ультрафиолетового излучения, широкой цветовой гаммой, воспроизведением белого цвета при одном и том же разрядном токе.



1 - люминофорная площадка, содержащая триаду трехцветных ячеек R,G, B типа; 2 - лицевая пластина; 3 - перфорированная центральная пластина; 4 - линейчатые катоды; 5 - задняя пластина; 6 - разделительные элементы; 7 - линейчатые аноды

Рисунок 6.8. Конструкция газоразрядной панели

Для примера на рисунке 6.8 показана одна из конструкций газоразрядной панели, в которой линейчатые аноды изготавливались по толстопленочной технологии, люминофорные площадки на внутренней стороне лицевой стеклянной пластины панели, соответствующие одному элементу цветного ТВ изображения, представляют собой трехцветные ячейки R, G, B типа. Регулирование свечения люминофорных ячеек, расположенных в направлении одной строки, осуществляется совокупностью анодных формирователей тока, которые представляют собой коммутируемые по методу ШИМ источники тока, управляемые цифровыми схемами со 100 и более уровнями квантования временных интервалов.

Наиболее простым способом внешней адресации газоразрядной панели является построчный. В этом случае для воспроизведения отдельных строк ТВ растра ко всем анодным формирователям тока с целью образования светоизлучающих ячеек последовательно во времени подключаются соответствующие линейчатые катоды. Однако на практике при построчном методе адресации яркость свечения люминофорных ячеек оказывается недостаточной, а требуемое при этом повышение тока анодных формирователей снижает световую эффективность газоразрядных панелей.



1 - ЗУ; 2, 5 - формирователи анодных управляющих напряжений; 3, 6 - индикаторные модули газоразрядной панели; 4, 7 схемы сканирования, управляющие линейчатыми катодами

Рисунок 6.9. Функциональная схема устройства параллельной адресации газоразрядной панели

Поэтому фактически используются методы параллельной строчной адресации, которые позволяют не только получить более высокие световую эффективность и яркость, но и снизить уровень шумов за счет больших интервалов времени адресации и, следовательно, прохождения разрядного тока. Однако их применение требует усложнения конструкции газоразрядной панели и соответствующих схем управления.

При параллельной строчной адресации линейчатые аноды разбиваются на m частей, при этом воспроизводимые изображения состоят из m информационных блоков, адресация каждого из которых осуществляется независимо. Основной недостаток параллельной строчной адресации заключается в сложности подключения к линейчатым анодам, разбитым на m частей при условии, что m > 2. При m = 2 подключение к линейчатым анодам, разделенным на две части, осуществляется с двух сторон газоразрядной панели, что практически не усложняет ее конструкцию. Функциональная схема устройства параллельной адресации газоразрядной панели для случая, когда m = 2, приведена на рисунке 6.9.

Видеосигналы R, G, B цветов, демодулированные ТВ приемником, мультиплексируются в соответствии с расположением цветных люминофорных ячеек. Затем видеосигналы преобразуются в 8-разрядный двоичный код и записываются в запоминающее устройство (ЗУ) типа сдвигового регистра. Считывание производится в порядке сканируемых строк. Например, при числе строк разложения z (условимся в данном случае, что число строк является четным) осуществляется одновременное считывание последовательности следующих строк: 1 - (z/2 + 1), 2 - (z/2 + 2), ... , (z/2) - z. Одновременно управляющий импульс подается на соответствующий линейчатый катод, пространственно размещенный под углом 90° по отношению к линейчатым анодам. Считанные цифровые сигналы демультиплексируются в видеосигналы R, G, B цветов. Далее осуществляется преобразование цифровых видеосигналов в ШИМ сигналы постоянной амплитуды, которые усиливаются и подаются непосредственно на анодные формирователи тока для возбуждения тлеющих разрядов в элементарных ячейках газоразрядной панели.

Для повышения конкурентоспособности ТВ приемников на газоразрядных панелях по сравнению с телевизорами на обычных кинескопах необходимо существенное повышение разрешающей способности газоразрядных панелей. Особенно это относится к ТВЧ

6.4. Конструктивные особенности плоских видеопанелей типа "плазматрон"

"Плазматрон" представляет собой дальнейшее развитие жидкокристаллической матрицы. В основе конструкции "плазматрона" лежат две функциональные платы - одна с адресующей плазмой, а другая с ЖК. Конструктивные особенности "плазматрона" схематически поясняются рисунком 6.10.

На стеклянную подложку 2 толщиной 1,9 мм посредством печати наносят металлические переключающие электроды - аноды и катоды, образующие плазменные каналы. Способом многослойной печати получают боковые стенки 4 плазменных каналов, которые имеют толщину 0,1 мм и высоту 0,2 мм. Черный материал стенок в дальнейшем исключает внутреннее и внешнее светоотражение. После вжигания электродов поверхности боковых стенок подвергают полировке. Равномерная высота и чистота поверхностей ребер обеспечивают прецизионные качество жидкокристаллической зоны и светопропускание панели. На подготовленные вышеуказанным образом боковые стенки наклеивают тонкую стеклянную пластинку (диэлектрическую пленку 8) толщиной 50 мкм. Образующиеся при этом каналы продувают воздухом и наполняют инертным газом под низким давлением. За изготовлением платы с адресующей плазмой следует изготовление платы с ЖК. Слой ЖК располагается между двумя стеклянными пластинами 8 и 12. На внутренней поверхности стеклянной пластины 12 укреплены вертикальные штрихи цветного светофильтра с расположенными за ними штриховыми электродами. Элементарные штрихи цветного светофильтра и штриховые электроды чередуются с разделителями диэлектрического типа 14. Пространство между стеклянной пластиной 8 и вертикально расположенными электродами заполняется ЖК и герметизируется.

Высокое электрическое сопротивление неактивированного газа и высокая электрическая проводимость газа в ионизированном состоянии делают плазму идеальной переключающей средой. Действие плазменного переключателя можно сравнить с работой полевого транзистора. Потенциал затвора полевого транзистора соответствует катодному потенциалу плазменного элемента, а электрод истока - анодному вводу плазменного элемента. Плазменные каналы и штриховые электроды образуют совокупность эквивалентных накопительных конденсаторов.

Если плазменный канал находится во включенном состоянии, то любой из накопительных конденсаторов заряжается в соответствии с величиной видеосигнала, прикладываемого к аноду данного плазменного канала и к соответствующему штриховому электроду. Каждому значению видеосигнала будет соответствовать определенная ориентация ЖК, расположенных



1 — источник света; 2 — поляризатор; 3 — стеклянная пластина; 4 — ребро (боковая стенка) плазменного канала; 5 — катод; 6 — анод; 7 — газовое наполнение; 8 — диэлектрическая пленка; 9 — жидкокристаллический слой; 10 — вертикально расположенные электроды штрихового типа; 11 — цветной светофильтр, состоящий из совокупности вертикальных штрихов R, G, B типа; 12 - стеклянная пластина; 13 - поляризатор; 14 — разделители цветного светофильтра и электродов

Рисунок 6.10. Конструкция "плазматрона"

в области данного эквивалентного конденсатора. В неактивированном состоянии плазменный канал приобретает высокое электрическое сопротивление, при котором ориентация ЖК сохраняется, а ее изменение может осуществить только новый цикл переключения. Переключение плазменных каналов осуществляется с помощью специальных управляющих импульсов, одновременно подаваемых к аноду и катоду выбранного канала. Если в обычных жидкокристаллических устройствах воспроизведения изображений каждый элементарный конденсатор соответствует одному элементу ТВ изображения и переключается собственным транзистором, то в "плазматроне" процесс переключения происходит не поэлементно, а построчно. Плазменный канал здесь берет на себя функцию общего переключателя - все элементы одной строки переключаются одновременно. Следовательно, изображение в "плазматроне" формируется не последовательностью элементов, а последовательностью строк. Поэтому число плазменных каналов равно стандартному числу активных строк ТВ изображения. При работе "плазматрона" видеоимпульсы соответствующие всем R, G, B элементам любой строки, одновременно подаются на все вертикально расположенные штриховые электроды. При этом в зависимости от местоположения плазменного канала будет воспроизводиться та или иная строка ТВ изображения.

Скорость срабатывания представляет собой важную характеристику плазменного переключателя. Ограничение скорости здесь вызвано тем, что масса ионов больше массы электронов. Скорость переключения существенно зависит от природы применяемого газа, его давления и от анодно-катодного тока переключения (напряжения разряда плазмы). Реализуемое время смены информации в любой из ячеек жидкокристаллической панели составляет примерно 1 мкс. Если учесть, что время разрушения плазмы составляет практически 4 мкс, то для воспроизведения одной строки изображения достаточно 5 мкс. Полагая, что за 1 секунду передается 25 полных кадров (что соответствует чересстрочной развертке по стандарту SЕСАМ), легко определить, сколько строк способен воспроизводить "плазматрон" с точки зрения его временных параметров. Расчеты показывают, что z = 8000, т.е. с помощью подобного воспроизводящего устройства в принципе можно получать изображения высокой четкости.

Основные технические характеристики "плазматрона", выпускаемого фирмой Sony, следующие. При напряжении разряда плазмы 350 В и анодно-катодном токе в 50 мА потребляемая мощность без источника света составляет 7 Вт. В качестве источника света служит комбинация, состоящая из 12 люминесцентных ламп со сроком службы 15000 часов. "Плазматрон" обеспечивает яркость воспроизводимого изображения, равную 250 кд/м², при контрастности 70:1.

6.5. Системы большого телевизионного экрана

Общие принципы получения телевизионных изображений большого размера. Для воспроизведения ТВ изображений большого размера применяются видеопроекторы, в которых цветоделенные изображения формируются монохромными проекционными кинескопами небольших размеров R, G, B цветов. Затем цветоделенные изображения увеличиваются с помощью оптических линз или зеркально-оптических систем и проецируются на экран, где осуществляется их совмещение. В ТВ устройствах с проекционными кинескопами используются светосильная оптика и экраны с направленным светорассеянием. Однако получение проекционными кинескопами цветных ТВ изображений с площадью, превышающей несколько м², практически затруднено. Основные ограничения ТВ проекционных систем на кинескопах обусловлены тем, что проекционные кинескопы одновременно выполняют функции источника и модулятора света. Попытки увеличения яркости или размеров воспроизводимого ТВ изображения сопровождаются ухудшением его качества и значительным усложнением конструкции видеопроектора.

В ТВ проекционных системах с модуляцией независимого источника света эти функции распределены между внешним источником света и модулятором света. В таких видеопроекторах яркость и цветность воспроизводимых изображений в основном определяются характеристиками внешнего источника света, а качество изображения (четкость, контрастность и др.) - параметрами модулятора света, которые могут изменяться независимо от яркости. Наибольший интерес представляют ТВ проекционные системы с пространственными модуляторами света (ПМС), в которых световой поток модулируется одновременно по поверхности всего ТВ изображения. В ТВ проекционных системах с ПМС используются принципы электронной домодуляционной развертки и получение высокого коэффициента накопления (использования) светового потока. Это позволяет практически неограниченно повысить интенсивность излучения, которая определяется лишь мощностью внешнего источника света. ТВ проекционные системы с ПМС получили название светоклапанных устройств. В зависимости от типа используемого ПМС различают светоклапанные устройства с деформируемыми средами, электрооптическими твердыми кристаллами, жидкими кристаллами (ЖК) и др. Выбор ПМС в значительной мере определяет принцип действия ТВ проектора светоклапанного типа, особенности его построения и конструктивного выполнения. Наиболее широкое практическое использование получили светоклапанные видеопроекторы типа "Эйдофор" (Eidophor) и "Аристон", используемые в этих проекторах ПМС состоят из тонкого слоя вязкой прозрачной жидкости, деформирующейся под воздействием электронного луча, и шлирен-оптики. В целом ТВ проекторы светоклапанного типа, обеспечивая на выходе большие световые потоки и высокую контрастность, наиболее полно решают задачи получения изображений высокой четкости на проекционных экранах больших размеров.

Наряду с проекционными ТВ системами на основе кинескопов различных типов, различных модуляторов света широкое распространение получили составные экраны на обычных и проекционных кинескопах и дискретных индикаторных модулях. С помощью составных экранов имеется возможность воспроизводить высококачественные ТВ изображения с площадью до 100 м² и информационной емкостью, достигающей десятки миллионов элементов изображения (пикселей).

Особое место в системах большого ТВ экрана занимают проекционные системы, использующие в качестве источника светящегося ТВ изображения лазерную ЭЛТ (квантоскоп). В этих приборах полупроводниковые монокристаллы и пленки, облучаемые потоком ускоренных электронов, являются источником лазерного излучения большой яркости, а модуляция и сканирование в пространстве лазерным лучом осуществляются путем модуляции и сканирования электронного потока. Подобные проекционные системы способны воспроизводить ТВ изображения высокой четкости площадью 5 100 м².