ФОР Пилипенко. Контрольная работа По дисциплине физические основы радиосвязи
 Скачать 88.77 Kb.
|
|
Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций РФ Уральский технический институт связи и информатики (филиал) ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики» в г. Екатеринбурге (УрТИСИ СибГУТИ)  Домашняя контрольная работа По дисциплине «ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАДИОСВЯЗИ»
Екатеринбург, 2022 Задача 1 Приведите структурную электрическую схему телевизион- ного приемника черно-белого изображения. Опишите назначение основных узлов ТВ приемника. Принципы работы основных узлов радиовещательных и телевизионных приемников аналогичны. Характерные особенности телевизионных приемников связаны с относительно широким спектром радиосигнала изображения и его сложным составом. В настоящее время все ТВ-приемники строятся по супергетеродинной схеме. Структурная схема приемника черно-белого изображения  Упрощенная структурная схема телевизора черно-белого изображения Структурная схема телевизора в упрощенном виде состоит из следующих блоков: селектора телевизионных каналов (СК), состоящего из входного избирательного устройства (ВИУ), усилителя высокой частоты (УВЧ) и преобразователя частоты (ПЧ); усилителя промежуточной частоты изображения (УПЧИЗ); видеодетектора (ВД); усилителя видеосигналов (УВС); блока синхронизации (ВС); блоков кадровой и строчной разверток (БКР), (БСР); кинескопа (К); усилителя промежуточной частоты звука (УПЧЗ); частотного детектора (ЧД); усилителя звуковой частоты (УЗЧ), громкоговорителя (Гр), высоковольтного выпрямителя (ВВ). Телевизионная антенна (А) для приема радиосигналов определенных каналов должна иметь соответствующую полосу пропускания, а ее сопротивление согласовано так же, как и сопротивление входной цепи приемника с волновым сопротивлением фидера1. В ВИУ происходит выделение выбранного телевизионного сигнала. Выделенный сигнал имеет небольшое напряжение, поэтому его необходимо усилить. Для этого используют УВЧ. Отсюда сигнал поступает на ПЧ, который состоит из двух частей — гетеродина и смесителя. В гетеродине такое же количество колебательных контуров, как и в ВИУ. Из гетеродина сигнал поступает на смеситель, сюда же поступают сигналы из ВИУ. В смесителе несущая частота изображения f и несущая частота звукового сопровождения вступают во взаимодействие с частотой гетеродина f, в результате чего возникают колебания промежуточной частоты изображения i и звука f:  Таким образом в преобразователе вырабатываются две промежуточные частоты — изображения и звука, причем промежуточная частота изображения на 6,5 МГц выше промежуточной частоты звука. При настройке телевизора на любой канал промежуточные частоты всегда одинаконы и равны соответственно 38,0 и 31,5 МГц. Это высокочастотные модулированные колебания, полностью сохраняющие спит форму, но имеющие более низкие частоты принимаемых сигналов. Для более точной настройки на станцию частоту гетеродина можно менять в небольших пределах путем регулировки емкости его колебательных контуров. В большинстве телевизоров есть автоматическая подстройка частоты гетеродина (АПЧГ). Из СК промежуточные частоты поступают на УПЧИЗ, в котором происходит их основное усиление. Усиленные промежуточные частоты из УПЧИЗ направляют на видеодетектор, который выполняет две функции: выделяет видеосигнал и преобразует промежуточную частоту звука в но-вую промежуточную частоту — вторую промежуточную частоту звука. Она образуется в результате взаимодействия промежуточных частот изображения и звука и равна 6,5 МГц; 38,0 МГц— 31,5 МГц = 6,5 МГц. Иными словами, для сигнала звукового сопровождения видеодетектор выполняет функции преобразователя частоты (напряжением гетеродина служит напряжение промежуточной частоты изображения). Видеосигнал из видеодетектора ВД поступает на УВС и после усиления — на модулятор кинескопа. Вторая промежуточная частота звука из ВД поступает на УПЧЗ, где происходит ее усиление. Затем она поступает на ЧД, который выделяет звуковую составляющую, которая усиливается в УЗЧ и подается на Гр. Через все блоки без изменения проходит синхронизирующий сигнал, выделяемый из блока УВС с помощью блока синхронизации БС. Этот блок разделяет синхроимпульсы на кадровые и строчные, управляя работой (БКР) и (БСР), из которых они поступают на отклоняющую систему. Импульсы обратного хода строчной развертки высокого напряжения подаются на высоковольтный выпрямитель ВВ, на выходе которого образуется постоянное высокое напряжение для питания второго анода кинескопа. Всеми необходимыми токами блоки телевизора обеспечивает блок питания БП. Задание 2 Приведите структурную электрическую схему телевизион- ного приемника цветного изображения. Опишите назначение основных узлов ТВ приемника. Общий признак современных вещательных систем цветного телевидения с частотным уплотнением сигналов — совместимость — позволяет применить для радиоприем;! лил логичную с черно-белым вещанием схему приемники цветного телевидения. В силу более сложного по составу полного цветового ТВ-сигнала естественно некоторое ужесточение требований к радиотракту такого приемника, а также введение необходимых для управления цветным кинескопом цепей обработки сигналов цветного телевидения. Упрощенная структурная схема телевизора цветного изображения  Упрощенная структурная схема приемника цветного телевидения Радиосигнал, принятый телевизионной антенной, поступает на селектор каналов СК. Селектор каналов цветного телевизора не отличается от СК телевизора черно-белого изображения и выполняет те же функции по выделению сигнала одного телевизионного канала и преобразованию его в две промежуточные частоты — изображения и звука. Выделенные и преобразованные по частоте сигналы изображения и звукового сопровождения затем поступают мл общий усилитель УПЧИ. Из УПЧИ промежуточные частил изображения (38 МГц) и звука (31,5 МГц) направляют на блок детекторов, который представляет собой диодный детектор с широкой полосой пропускания ВД. На выходе ВД образуется полный ТВ-сигнал, который поступает в канал яркости; на втором выходе ВД устанавливается режекторный фильтр, который предназначен для выделения второй промежуточной частоты звука, поступающей в канал звука, аналогичный каналу звука телевизионного приемника черно-белого изображения (он состоит из УПЧЗ, ЧД, УЗЧ и Гр). На входе канала яркости ставится блок разделения сигнала яркости и сигнала цветности (в простейшем случае это режекторный фильтр РФ). Усиленный и освобожденный от цветовых поднесущих яркостной сигнал Еу поступает на катоды кинескопа. Для совмещения во времени сигнала яркости и цветоразностных сигналов в каналах яркости устанавливается линия задержки. Полный ТВ-сигнал с выходов яркостного канала поступает в блок цветности и блок синхронизации. В блоке цветности с помощью полосового фильтра (ПФ) происходит выделение сигнала цветности из полного ТВ-сигнала. Выделенный сигнал цветности поступает в блок демодуляции, на выходе которого образуется два цветоразностных сигнала ER_Y и EB_Y, из которых после их сложения в матрице (М) образуется цветоразностный сигнал EQ_Y Три луча цветного кинескопа модулируются сигналами основных цветов ER, EG и Ев, для получения которых нужно каждый из цветоразностных сигналов сложить с сигналом яркости. Сложение этих сигналов может осуществляться до кинескопа и в самом кинескопе в зависимости от его конструкции. В дельта-кинескопах при подаче цветоразностных сигналов на три модулятора кинескопа и сигнала Еу одновременно на три катода сложение осуществляется непосредственно в кинескопе. В наиболее распространенных компланарных кинескопах матрицирование сигналов, т.е. получение сигналов ER, EQ и Ев, происходит до кинескопа. Затем полученные сигналы подаются раздельно на три катода кинескопа. С выхода канала яркости полный ТВ-сигнал подается также на блок синхронизации БС. В блоке синхронизации из ТВ-сигнала выделяются синхронизирующие импульсы, которые проходят без изменений в составе телевизионного сигнала все предыдущие блоки. Они выполняют ту же функцию, что и в телевизоре черно-белого изображения, — управляют разверткой изображения по кадрам и строкам синхронно с его разверткой на передающей стороне. Развертку изображения осуществляют с помощью блоков кадровой (БКР) и строчной (БСР) разверток, сигналы из которых поступают на отклоняющую систему (ОС). При совместной работе БСР и БКР на экране кинескопа образуется растр. Импульсы напряжения, возникающие во время обратного хода строчной развертки, используются для получения в высоковольтном выпрямителе (ВВ) высокого напряжения для питания анода кинескопа. Работа всех блоков цветного телевизора обеспечивается блоком питания (БП). Задание 3 Приведите конструкцию антенн диапазона частот от 300 Мгц до 30 ГГц, их основные характеристики и параметры. Основным требованием, предъявляемым к фидерам, является доведение до минимума потерь энергии в нем. В зависимости от конструкции фидера потери энергии могут определяться: нагреванием металлических элементов, изоляторов и окружающей среды, а также излучением (в случае открытого фидера). Качество фидера, в смысле потерь энергии, определяется коэффициентом полезного действия. Обратимся к схеме линии радиосвязи. Коэффициентом полезного действия фидера передающей антенны называется отношение мощностей радиочастотного сигнала на его выходе и входе К коэффициенту полезного действия фидеров приемных антенн до 30 МГц (диапазоны НЧ, СЧ и ВЧ) обычно не предъявляются такие жесткие требования, как к этому же параметру фидеров передающих антенн. В этих диапазонах интенсивность внешних помех велика. При прохождении через фидер с потерями внешние помехи претерпевают такое же ослабление, как и полезный сигнал. Поэтому отношение мощностей сигнала и внешних помех на входе и на выходе фидера сохраняется. На более высоких частотах (диапазоны ОВЧ, УВЧ и СВЧ), когда мощность внутренних шумов приемных устройств соизмерима или превосходит мощность внешних помех, значение коэффициента полезного действия фидера необходимо по возможности увеличивать. Фидер должен обладать достаточной электрической прочностью, то есть должен быть рассчитан на передачу требуемой мощности без опасности электрического пробоя. Это требование не отличается от рассмотренного для передающей антенны. В фидере, как и в передающей антенне, может образоваться факельное истечение. В худшем случае отдельные провода могут расплавиться и сделать фидер неработоспособным. Вопрос о максимальной мощности, пропускаемой фидером приемной антенны, естественно, отпадает. Фидеры должны быть свободны от антенного эффекта, то есть сами по себе не должны излучать или принимать электромагнитные волны. Передающая антенна почти всегда находится не в свободном пространстве. В непосредственной близости от неё могут оказаться многие объекты. Один из ближайших и принципиально неудаляемых предметов окружения антенны является её фидер. Ближнее поле излучения антенны может нарушить симметрию противофазных токов в фидере, и он начнет излучать электромагнитные волны. Антенный эффект абсолютно нежелателен из-за возрастания потерь в фидере (потерь на излучение) и вследствие искажения диаграммы направленности передающей антенны. Последствия антенного эффекта в фидере приемной антенны могут оказаться ещё более неприятными, поскольку они могут свести на нет все достоинства направленной антенны и дать резкое увеличение мощности внешних помех на входе радиоприемника. Схема построения антенны  Задание 4 Приведите структурную схему трехзвенной радиотрансля- ционной сети. Опишите ее особенности, возможности применения. Это особый тип сетей, применяемый в крупных городах, где число абонентов может быть более миллиона. Особенность сетей заключается в наличии т.н. Магистрального фидера (МФ), по которому передается сигнал повышенного напряжения (340, 480, 680 или 960в) большой мощности (до 7кВт) на большие расстояния (до 30км). На Опорных усилительных станциях (ОУС) в шкафах СВК стоят повышающие фидерные трансформаторы (ФТ), которые повышают напряжение до указанного выше. В конце МФ сооружается Трансформаторная подстанция (ТП, УТП), в шкафах СТП которой стоят фидерные трансформаторы, понижающие напряжение до (60, 120 или 240в). ТП обычно не нуждаются в электропитании, однако на современных ТП имеется вспомогательное оборудование, которое требует питания. Раньше применялись ТП, сигнал на которые подавался по одному МФ, в случае обрыва которого весь район вырубался. Чтобы покончить с этим, были созданы ТП, питаемые по двум фидерам от разных ОУС. Из-за небольших различий (по фазе, амплитуде, АЧХ) сигналов от разных ОУС, нельзя было допустить работу ТП от двух ОУС одновременно (это приведет к похериванию аппаратуры ОУС). Это потребовало синхронизацию всех переключений. Также было нужно обеспечить автоматическое переключение в случае аварии. Для этого наилучшим вариантом явилось применение искусственного канала (ИК, цепь между средней точкой и землей) магистрального фидера. В ИК МФ загоняется постоянное напряжение, составляющее +300в для рабочего фидера и +60в для резервного. На ТП имеется реле, которое производит переключение на другой МФ в случае пропадания напряжения (+300в) в ИК рабочего МФ, а при отсутствии даже +60в выдает сигнала об аварии. От городских ТП на ЦСПВ могут идти СЛ обратного контроля и управления, которые обеспечивают полный контроль исправности МФ, ТП и РФ. Задание 5 Спектр частот телевизионного сигнала. Раскрыть способ оп- ределения нижней и верхней частот спектра. Спектр телевизионного сигнала Форма видеосигнала за период строки TZ (строчная осциллограмма видеосигнала), а за период кадра (кадровая осциллограмма) Видеоинформация передается только во время активной части строки и кадра, а в интервалах гасящих импульсов видеосигнал подавляется. В сигнале различают: номинальный уровень белого, соответствующий передаче нормированного белого в объекте; уровень черного, соответствующий наиболее темным элементам изображения; уровень гашения, расположенный “чернее черного” на 0…7% для запирания TV преобразователей на время обратного хода развертывающих лучей; уровень синхроимпульсов, расположенных на площадках гасящих импульсов в диапазоне “чернее черного”. Длительность строчного синхронизирующего импульса τк.синхр = 4,7 мс, кадрового τк.синхр = 160 мс = 2,5 H, где Н – период строки. Размах полного сигнала яркости (видеосигнал + синхросигнал) принимается за 100%. Полезная видеоинформация (от уровня гасящих импульсов до уровня белого) занимает 70% его амплитудного диапазона, а сигнал синхронизации приемника – 30%. Подавление нижней боковой полосы спектра радиосигнала изображения устраняет избыточность информации и дает возможность сократить полосу частот, занимаемую ТВ каналом. Для уменьшения квадратурных искажений ТВ сигнала, возникающих в линейном амплитудном детекторе телевизионного приемника при подавлении одной боковой полосы, оставляют неподавленной небольшую часть спектра нижней боковой шириной 0,75 МГц. При этом форма АЧХ радиоканала изображения имеет кососимметричный склон, именуемый склоном Найквиста. В частности, уровень несущей частоты изображения должен ослабляться на 6 dB (в 2 раза), а составляющая 0,75 МГц нижний боковой – на 20 dB (по сравнению опорной частоты спектра 1,5 МГц верхней боковой). В этом случае результирующая АЧХ примет вид, (плоская АЧХ в полосе 0 – 6 МГц). АЧХ УПЧИ. На частоте поднесущей звука (31,5 МГц) формируется “полочка” для обработки ЧМ аудио сигнала. |