Учебное пособие елец 2008 удк ббк з
 Скачать 1.64 Mb.
|
Глава 3. Система цветного телевидения SECAM
Работа системы SECAM основана на двух принципах:
Возможность поочерёдной передачи сигналов цветности основана на сле- дующих соображениях. Как отмечалось в гл.II, неразличимость цвета мелких деталей позволяет ограничивать полосу частот сигналов цветности примерно до 1,5 МГц. Так как полная полоса частот ТВ-спектра составляет 6 МГц и соот- ветствует передаче наиболее мелких деталей, передаваемых в чёрно-белом виде яркостным сигналом ЕY, то окрашенные детали будут иметь размер вдоль стро- ки, по крайней мере, в (6 МГц / 1,5 МГц) = 4 раза большей, чем самые мелкие чёрно-белые детали. Аналогично можно считать допустимым увеличение в 3 – 4 раза размера окрашенных мелких деталей и в вертикальном направлении. На этом и основан принцип поочерёдной передачи ЦРС в системе SECAM: в тече- ние одной строки передаётся сигнал ЕR – Y , в течение следующей – ЕB – Y и т.д. Таким образом, для передачи используется только часть информации, выда- ваемой цветной камерой. Половина строк растра представлена в цветовом сиг- нале компонентой ЕR – Y , а другая половина – компонентой ЕB – Y. При этом предполагается, что в пропущенных строках цветовая информация практически идентична соседним. Иными словами, для сигналов цветности развёртка в пол- ном кадре будет содержать вдвое меньшее число строк, что приводит к соот- ветствующему увеличению размеров окрашенных мелких деталей по вертика- ли. Однако общая чёткость по вертикали при этом не упадёт, так как более мелкие детали передаются сигналом яркости ЕY с полным числом строк раз- вёртки. В телевизионном приёмнике цветного изображения для правильной работы цветного кинескопа необходимо иметь одновременно три ЦРС: ЕR – Y , ЕG – Y и ЕB – Y . Для получения непрерывной последовательности сигналов ЕR – Y и ЕB – Y и формирования с помощью матрицы третьего ЦРС ЕG – Y в приёмнике системы SECAM используется ячейка памяти – линия задержки со временем задержки на одну строку τЗАД. = ТСТР. = 64 мкс. При воспроизведении цветного изображения каждый сигнал цветности используется дважды: один раз он бе- рётся с входа линии задержки, а другой – с её выхода. Процесс формирования непрерывных сигналов ЕR – Y и ЕB – Y с помощью линии задержки поясняется на рис.3.1.  Рис.3.1. Получение одновременных сигналов на входе матрицы с помощью линии задержки Так как сигналы цветности передаются поочерёдно через одну строку, а за- держка линии равна длительности одной строки, сигналы цветности на входе и на выходе линии задержки оказываются различными, т.е. если в данный мо- мент на входе линии имеется сигнал ЕR –Y , то на выходе будет сигнал ЕB – Y (или наоборот). Таким образом, линия задержки даёт возможность всегда иметь од- новременно оба сигнала цветности. При этом, однако, предполагается, что в пропущенных строках цветовой сигнал практически не отличается от сигнала соседних строк. После восстановления непрерывности сигналов ЕR – Y и ЕB – Y можно получить с помощью матрицы сигнал ЕG – Y . Как видно из рис.3.1, сигналы ЕR – Y и ЕB – Y и на входе, и на выходе линии задержки периодически меняются местами. Отсюда возникает необходимость соответствующего переключения сигналов так, чтобы на вход канала обработ- ки сигнала R–Y подавался сигнал ЕR – Y , а на вход канала B–Y – сигнал ЕB – Y . Для этого в приёмнике SECAM используется схема электронного коммутатора. Принцип построения системы SECAM в упрощённом виде поясняется структурными схемами передающей и приёмной части, показанными на рис.3.2. а) б) Рис. 3.2. Пояснение принципа передачи сигналов в системе SECAM. Упрощённая функциональная схема кодирующего (а) и декодирующего (б) устройства системы SECAM Сигналы основных цветов ЕR , ЕG и ЕB, полученные с помощью трёх пере- дающих трубок в ТВ-камере, усиливаются и поступают на матрицу, где форми- руются сигналы ЕY, ЕR – Y и ЕB – Y . С помощью электронного коммутатора, пе- реключающегося после окончания каждой строки, формируется последова- тельность чередующихся ЦРС. Сигналы ЕR – Y и ЕB – Y по очереди управляют частотой генератора поднесущей. Полученные ЧМ-сигналы цветности в блоке сложения смешиваются с сигналом ЕY и образуется полный цветовой сигнал. В телевизоре необходимо из принятого полного цветового сигнала сформи- ровать ЦРС ЕR - Y, ЕG – Y и ЕB – Y . Полный сигнал, содержащий информацию о яркости, и сигналы цветности, передаваемые с помощью поднесущих, имеется на выходе видеоусилителя (рис.3.2б). С выхода видеоусилителя через полосо- вой фильтр этот сигнал поступает на вход линии задержки и на электронный коммутатор. Электронный коммутатор имеет четыре входа и два выхода. Сиг- нал с выхода линии задержки подаётся на входные зажимы 1 и 4, а сигнал с входа линии – на зажимы 2 и 3. Если с видеоусилителя поступает сигнал ЕB – Y , то переключатели находятся в верхнем положении, как показано на рис.3.2б. В этом случае сигнал ЕB – Y поступает с входа 3 на выходной зажим 6 и частотный детектор B–Y. Сигнал ЕR – Y , передаваемый в течение предыдущей строки, берётся с выхода линии задержки и поступает на частотный детектор R–Y со входа 1. В течение следующей строки переключатели коммутатора на- ходятся в нижнем положении, т.е. в замкнутом состоянии находятся контакты 2-5 и 4-6. В этом случае сигналы на детекторы R–Y и B–Y поступают сле- дующим образом. Сигнал ЕR – Y , который теперь имеется на выходе усилителя (т.е. на входе линии задержки), через замкнутые контакты 2-5 поступает на де- тектор R–Y. Сигнал ЕB – Y берётся с выхода линии задержки и поступает на де- тектор через контакты 4-6. С выхода детекторов полученные ЦРС поступают на матрицу, формирующую третий ЦРС ЕG – Y . Для управления электронным ком- мутатором используются импульсы прямоугольной формы. Полный цикл ком- мутации осуществляется за время двух строк (в течение одной строки переклю- чатели находятся в верхнем положении, в течение другой – в нижнем). Поэтому частота коммутирующих импульсов должна быть равна fСТР / 2. Нормальная ра- бота телевизора возможна лишь в том случае, когда порядок переключения коммутатора соответствует очерёдности поступления ЦРС. Это возможно лишь тогда, когда электронный коммутатор в ТВ-приёмнике работает синфазно с электронным коммутатором кодирующего устройства. Для обеспечения ука- занной синфазности в приёмник вместе с основным набором сигналов необхо- димо передавать дополнительный сигнал, с помощью которого можно устано- вить правильную фазу работы электронного коммутатора. Сигналы, устанавли- вающие правильную фазу работы электронного коммутатора, называются сиг- налами цветовой синхронизации.
Для получения и передачи сигналов цветности в системе SECAM использу- ется частотная модуляция (ЧМ) поднесущих частот цветоразностными сигна- лами. Основным параметром, характеризующим ширину спектра ЧМ-коле- бания, является индекс частотной модуляции, определяемый соотношением m = ∆fД / FВ, где ∆fД – девиация (отклонение) несущей частоты от номинального значения; FВ – высшая частота спектра модулирующего колебания. При малых индексах ЧМ (m < 0,5) ширина спектра несущей ЧМ-колебания с достаточной точностью может быть принята равной удвоенному значению F, т.е. удвоенной ширине спектра передаваемого сигнала. В этом случае ширина спектра, получаемая при ЧМ, мало отличается от ширины спектра при АМ. При увеличении индекса модуляции спектр модулированного колебания расширя- ется и достигает значения 2∆fД, т.е. ширина спектра оказывается равной удво- енному значению девиации поднесущей частоты. В системе SECAM для передачи ЦРС применяется ЧМ с индексом модуля- ции m ≈ 0,2 (т.н. узкополосная модуляция). Если ЦРС передаются в полосе час- тот до 1,5 МГц, то, согласно сказанному, общий спектр модулированного сиг- нала составит 3 МГц. Поскольку для обеспечения частотного уплотнения спектр сигналов цветности размещается в высокочастотной области спектра сигнала яркости, большее увеличение индекса модуляции не представляется возможным. В то же время высокая помехоустойчивость систем с использова- нием ЧМ может быть достигнута только при достаточно больших значениях индекса ЧМ. Поэтому, если не принять специальных мер, помехоустойчивость системы SECAM при приёме и обработке ЦРС будет недостаточно высокой. Это будет проявляться в том, что шумовые помехи, проникающие на экран те- левизора по каналу цветности, будут сильно снижать качество изображения. Можно повысить помехоустойчивость при приёме ЦРС, не прибегая к уве- личению индекса ЧМ и не расширяя при этом спектр. Это достигается введени- ем частотных предыскажений передаваемых сигналов и последующей их коррекцией на приёмном конце. Принцип действия частотных предыскажений основан на особенностях воздействия помех на ЧМ-сигнал. Известно, что при приёме ЧМ-сигналов наиболее опасным является паразитное изменение часто- ты и фазы высокочастотного колебания под воздействием помехи. При детектировании ЧМ-сигналов в условиях наличия флуктуационных по- мех происходит значительное ухудшение соотношения сигнал / шум на выходе частотного детектора, особенно в области верхних частот спектра модулирую- щего сигнала. Для устранения этого эффекта на передающем конце модулирующие цвето- разностные сигналы подвергаются предварительной частотной коррекции – предыскажениям. Корректирующая цепь обеспечивает подъём высокочастот- ных составляющих ЦРС. Графически частотная характеристика корректирую- щей цепи представлена на рис. 3.3.  Рис.3.3. Амплитудно-частотная характеристика цепи НЧ-предыскажений сигналов цветности. Поскольку предыскажениям подвергается немодулированный (низкочастот- ный) сигнал цветности, данный вид предыскажений называется низкочастот- ными предыскажениями. Для неискажённого приёма ЦРС в ТВ-приёмнике необходимо скорректиро- вать внесённые частотные предыскажения. С этой целью в тракт усиления ЦРС следует включить корректирующий фильтр с частотной характеристикой, имеющей спад в области верхних частот. Полная коррекция будет иметь место, если частотная характеристика корректирующего звена в приёмнике будет об- ратная частотной характеристике звена предыскажения на передающем конце. Частотная характеристика цепи коррекции НЧ-предыскажений представлена на рис.3.4.  Рис.3.4. Частотная характеристика цепи коррекции НЧ предыскажений Как видно из рис.3.4, частотная характеристика корректирующего звена имеет спад, увеличивающийся по мере повышения частоты. Шумовые помехи, поступающие в приёмник вместе с полезным сигналом, после прохождения фильтра окажутся значительно ослабленными. При этом высокочастотные со- ставляющие спектра помехи, имеющие большую интенсивность, ослабляются в большее число раз. Следует отметить, что ослабление спектральных состав- ляющих ЦРС, которые в приёмнике также подвергаются коррекции, не ухуд- шает качество изображения, так как их амплитуда была соответственно увели- чена на передающем конце. Техническая реализация цепей, осуществляющие описанные преобразова- ния, оказывается довольно простой. На рис.3.5 представлены принципиальные схемы цепей, осуществляющих соответственно частотные предыскажения и их коррекцию.  а) б) Рис.3.5. Принципиальные схемы корректирующих цепей: а – схема цепи НЧ-предыскажений; б – схема цепи коррекции НЧ-предыскажений. В схеме на рис. 3.5а на низких частотах влияние конденсатора С не сказыва- ется, и схему можно представить в виде делителя на резисторах R и R'. На час- тотах, превышающих 20 кГц, начинает сказываться шунтирующее действие конденсатора. Эквивалентное сопротивление горизонтального плеча делителя уменьшается с ростом частоты, за счёт чего обеспечивается постепенный подъ- ём частотной характеристики. В схеме на рис.3.5б конденсатор С включён в выходную цепь, что обеспе- чивает уменьшение эквивалентного сопротивление вертикального плеча с рос- том частоты и соответствующее уменьшение коэффициента передачи. Другой вид предыскажений, применяемый в системе SECAM, – это высо- кочастотные предыскажения, которым подвергается ЧМ-сигнал цветности. Цель этих предыскажений та же, что и у предыскажений видеосигналов, – уве- личение помехозащищённости каналов яркости и цветности приёмника. Дейст- вие предыскажений, которым подвергается модулированный сигнал, проявля- ется в увеличении амплитуды поднесущей частоты при отклонении её от номи- нального значения. Графически зависимость коэффициента передачи цепи вы- сокочастотных предыскажений представлена на рис.3.6.  Рис.3.6. Частотная характеристика цепи ВЧ-предыскажений Как видно из рисунка, при отклонении частоты от номинального значения коэффициент передачи возрастает, что позволяет повысить уровень спектраль- ных составляющих сигнала, удалённых от поднесущей и в большей степени подверженных воздействию помех. В приёмнике необходимо иметь цепь коррекции ВЧ-предыскажений с час- тотной характеристикой, обратной частотной характеристике цепи введения предыскажений на передающем конце. Графически частотная характеристика корректирующей цепи представлена на рис.3.7.  Рис.3.7. Частотная характеристика цепи коррекции ВЧ-предыскажений Коррекция высокочастотных предыскажений в приёмнике должна произво- диться достаточно точно. Экспериментально установлено, что минимум кривой должен совпадать с частотой 4,286 МГц ± 20 кГц. Принципиальные схемы устройств, обеспечивающих получение АЧХ, представленных на рис.3.6 и 3.7, изображены на рис.3.8.  Рис.3.8. Принципиальные схемы корректирующих цепей: а – цепь введения ВЧ-предыскажений; б – цепь коррекции ВЧ-предыскажений. Цепь, вводящая ВЧ-предыскажения, состоит из двух контуров, причём, кон- тур L1 C1 R1 является параллельным, а контур L2 C2 R2 – последовательным. Для получения точной коррекции внесённых предыскажений корректирующая цепь в приёмнике также должна состоять из двух контуров, причём, последова- тельный и параллельный контуры следует поменять местами. На практике час- то пользуются упрощённой корректирующей цепью, состоящей из одного па- раллельного контура (рис.3.8б).
В процессе доработки системы SECAM неоднократно менялись её парамет- ры. При рассмотрении упрощённых структурных схем передающей и приёмной частей мы считали, что передаются ЦРС ER – Y и EB – Y. В последней системе, принятой в СССР и стандартизированной, эти ЦРС заменены сигналами DR и DB. Новые сигналы формируются следующим образом: ДR = kR·ER – Y = – 1,9ER – Y ДB = kB·EB – Y = 1,5EB – Y …………….. (3.2), где kR = – 1,9 и kB = 1,5 – называются коэффициентамикомпрессии. Из этих соотношений видно, что сигналы DR и DB отличаются от ЕR – Y и ЕB – Y полярностью и наличием коэффициентов компрессии. Введение коэффициентов kR = – 1,9 и kB = 1,5 направлено на улучшение совместимости и повышение помехоустойчивости системы. Дело в том, что максимальные и минимальные значения ЦРС ЕR – Y и ЕB – Y различны. На рис.3.9 представлены осциллограммы сигналов ЕR – Y и ЕB – Y . Такие сиг- налы применяются при настройке телевизоров для получения изображения на экране в виде вертикальных цветных полос в следующей последовательности: белая, жёлтая, голубая, зелёная, пурпурная, красная, синяя, чёрная (Табл.3.1). Таблица 3.1 Получение вертикальных цветных полос при различных комбинациях основных цветов (R,G,B).  Рис.3.9. Характерные уровни ЦРС при передаче испытательного изображения в виде вертикальных цветных полос Из приведенных эпюр видно, что значения сигнала ЕR – Y изменяются от
Если сигналы ЕR – Y и ЕB – Y подать на частотный модулятор, то девиация частоты при передаче сигнала ЕB – Y будет больше, чем при передаче ЕR – Y . Общая полоса частот, занимаемая модулированным сигналом цветности, будет определяться сигналом ЕB – Y . Сигнал ER – Y , имеющий меньшие экстремальные значения, займёт соответственно меньшую полосу частот, что ухудшит поме- хоустойчивость канала R – Y . Введение коэффициентов компрессии позволя- ет исправить это положение и передавать ЦРС в равных условиях. Действи- тельно, с учётом коэффициентов kR и kB экстремальные значения обоих сиг- налов становятся одинаковыми: ДR = kR·ER - Y = – 1,9·0,67 ≈ – 1,33; ДB = kB·EB – Y = 1,5·0,89 ≈ 1,33. Значения сигналов DR и DB при передаче изображения цветных полос ука- заны на рис.3.9в и 3.9г. Введение знака минус перед коэффициентом kR означает изменение поляр- ности сигнала ЕR – Y на противоположную. Это выбрано из следующих сообра- жений. Изучение цветовых сигналов при передаче различных сюжетов показа- ло, что в сигнале ЕR – Y преобладают положительные значения, а в сигнале EB – Y – отрицательные. Изменением полярности ЕR – Y добиваются то- го, что при передаче обоих сигналов ДR и ДB для большинства сюжетов пре- обладает отрицательная девиация частоты, т.е. уменьшение частоты поднесу- щей при передаче большинства сюжетов позволяет уменьшить заметность ис- кажений цветного изображения, часто возникающих в тракте передачи при ог- раничении верхней боковой полосы сигнала цветности. Поднесущие частоты. В ранних вариантах SECAM цветоразностные сигналы по очереди модули- ровали общую поднесущую частоту. В стандартизированном последнем вари- анте SECAM – IIIБ принято передавать сигналы ДR и ДB с помощью двух раз- личных поднесущих частот. Теоретические расчёты и эксперименты показали, что оптимальными значениями поднесущих частот являются: f0R = 282fСТР. = 4406,25 ± 2 кГц f0B = 272fСТР. = 4250,00 ± 2 кГц, где fСТР. = 15625 Гц – частота строк. Такие значения поднесущих частот позволили добиться заметного уменьше- ния помех на экране цветного телевизора. На рис.3.6, то видно, что поднесущая f0R оказалась смещённой относительно максимума частоты настройки цепи коррекции предыскажений (4,286 МГц) на 120 кГц в сторону увеличения, а поднесущая f0B – на 36 кГц в сторону уменьшения. Значение девиации частоты при передаче сигналов DR и DB различны. Они равны ∆fR = 280 ± 9 МГц; ∆fB = 230 ± 7 МГц. Эти значения девиации, установленные ГОСТ 18471 – 83, определены при подаче на вход частотного модулятора модулирующего сигнала с уровнем, рав- ным условной единице. За условную единицу принимается размах сигнала яр- кости от уровня гашения до уровня белого. Увеличение девиации «красного» сигнала цветности сделано с целью повыше- ния помехоустойчивости при передаче сигнала ДR. Дело в том, что шумовые помехи более всего заметны на красном фоне (они воспринимаются в виде «снега» на изображении). Поэтому с целью уменьшения заметности этой поме- хи необходимо было увеличить уровень сигнала, несущего информацию о красном цвете на выходе частотного детектора. Это можно сделать, увеличив девиацию частоты поднесущей f0R.
Кодирующее устройство предназначено для формирования из видеосигна- лов, поступающих с ТВ-камеры, полного цветового телевизионного сигнала (ПЦТС). На вход кодирующего устройства исходные сигналы поступают с ка- мерного канала, в котором они прошли первичную обработку: усиление, кор- рекцию частотных искажений, гамма-коррекцию. ПЦТС на выходе кодирующего устройства включает в себя следующие сиг- налы:
Структурная схема кодирующего устройства SECAM изображена на рис. 3.10.  Рис.3.10. Структурная схема кодирующего устройства системы SECAM Три видеосигнала Е'R, Е'G, Е'B c выхода камерного канала поступают на ко- дирующую матрицу, с помощью которой формируется сигнал яркости Е'Y и два цветоразностных сигнала Д'R и Д'B . Штрих в формулах означает, что пе- редаваемые сигналы подвергнуты обработке в камерном канале. Сигналы D'R и D'B подаются на сумматоры Σ, в которые замешиваются сиг- налы опознавания цвета, поступающие с блока формирования сигналов цве- товой синхронизации. Затем сигналы D'B и D'R (последний сигнал подаётся через фазоинвертор, в котором меняется его полярность) поступают на цепи низкочастотных предыскажений, в которых для повышения помехоустойчи- вости системы осуществляется подъём высокочастотных составляющих этих сигналов. Далее эти сигналы поступают на электронный коммутатор, который обеспечивает поочерёдную от строки к строке передачу ЦРС Д'R и Д'В на фильтр низких частот (ФНЧ). С выхода ФНЧ цветовые сигналы подаются на амплитудный ограничитель (АО). Введение в тракт обработки цветовых сиг- налов ограничителя амплитуды объясняется следующими соображениями. Низкочастотные предыскажения ЦРС преобразуют их форму. Резкие перепа- ды сигнала, соответствующие переходу от одного цвета к другому, после прохождения цепи низкочастотных предыскажений приобретают выбросы. Однако сигналы, поступающие на частотный модулятор, должны иметь впол- не определённые уровни. Согласно ГОСТ 18471 – 83 максимальная девиация частоты поднесущей не должна превышать + 350 и – 506 кГц при передаче строк с сигналом Д'R и + 506 и – 350 кГц при передаче строк с сигналом Д'В. Наиболее простым техническим решением является соответствующий подбор напряжений модулирующих сигналов на входе частотного модулятора, чтобы указанные значения девиации частоты соответствовали пиковым значениям сигналов Д'R и Д'B. Однако при этом пришлось бы довольно сильно умень- шить исходный сигнал, что привело бы к снижению помехоустойчивости ка- нала цветности. Поэтому в кодирующем устройстве системы SECAM приме- няется ограничитель, с помощью которого выбросы цветовых сигналов огра- ничиваются по максимуму и минимуму на уровнях, при которых девиация частоты соответствует номинальным значениям. Процесс ограничения сигна- лов Д'R и Д'В поясняется рис.3.11. а) б) в) г) д) Рис.3.11. Ограничение сигналов цветности в кодирующем устройстве Здесь изображены сигналы Д'R (рис.3.11б) и Д'В (рис.3.11в), соответст- вующие передаче вертикальных цветных полос. После прохождения цепи НЧ- предыскажений сигналы принимают вид, показанный на рис.3.11г и 3.11д. Уровни ограничения сигналов показаны на рис.3.11г и 3.11д штриховыми линиями. Как видно из рис.3.11, уровни ограничения сигналов Д'R и Д'В долж- ны быть разными. Однако в кодирующем устройстве используется один огра- ничитель. Для того чтобы ограничение происходило на разных уровнях, на ограничитель подаются коммутирующие импульсы с частотой повторения, равной половине строчной частоты. Эти импульсы смещают сигналы цветно- сти относительно постоянных уровней ограничения на нужную величину. С выхода амплитудного ограничителя сигналы поступают на частотный моду- лятор (ЧМ). Каждый из ЦРС модулирует свою поднесущую частоту f0R или f0B. Они являются гармониками строчной частоты: f0R = 282fСТР, f0B = 272fСТР. С выхода частотного модулятора сигнал цветности поступает на блок коммутации фазы поднесущих, который через каждые две строки изменяет на 180° фазу колебаний каждой из поднесущих частот. Это делается для уменьшения заметности помех от поднесущих на экране телеви- зора. Далее сигнал цветности подаётся на схему ВЧ-предыскажений. В блоке ВЧ-предыскажений подавляются поднесущие частоты. Это делается для по- вышения помехоустойчивости системы и для ослабления видимости подне- сущих на чёрно-белом изображении в случае слабонасыщенных цветов. За- тем цветовой сигнал подвергается дополнительной амплитудной модуляции. Для этого с помощью полосового фильтра из яркостного сигнала Е'Y выделя- ются частотные компоненты, лежащие вблизи поднесущих частот, и детекти- руются амплитудным детектором. После детектирования сигналы подаются на амплитудный модулятор. Дополнительная амплитудная модуляция цвето- вых поднесущих уменьшает помехи, вызываемые сигналом яркости в канале цветности телевизора. В каскаде гашения осуществляется запирание сигналов цветности на время прохождения синхроимпульсов, чтобы сигналы цветности не создавали помех синхронизации развёртывающих устройств телевизора. С выхода каскада гашения сигналы цветности подаются на сумматор, где про- исходит их сложение с сигналами яркости и импульсами синхронизации. В канал яркости кодирующего устройства входят линия задержки и кор- ректор перекрёстных искажений. Назначение линии задержки – совмещение по времени сигналов яркости и цветности, которые поступают на сумматор. Корректор перекрёстных искажений предназначен для уменьшения помех в приёмнике, возникающих из-за биений между сигналами цветности и со- ставляющими сигнала яркости, передаваемые в общей полосе частот. Это достигается с помощью сложных систем режекторных фильтров. После сумматора сформированный ПЦТС подаётся на радиопередающее устройство.
В декодирующем устройстве осуществляются обратные преобразования цветовых сигналов. Декодирующее устройство располагается в телевизион- ном приёмнике и называется блоком цветности. Блок цветности выполняет следующие функции:
Структурная схема декодирующего устройства представлена на рис.3.12.  Рис.3.12. Структурная схема декодирующего устройства системы SECAM Сигнал с видеодетектора поступает на полосовой усилитель. В полосовом усилителе частотно-модулированные сигналы цветности отделяются от ярко- стного сигнала и корректируются частотные предыскажения цветовых подне- сущих. Частотная характеристика корректирующего каскада имеет форму ко- локола. После усиления выделенного сигнала сигнал цветности поступает на электронный коммутатор и на вход линии задержки, время задержки которой равно периоду одной строки изображения (64 мкс). После электронного коммутатора сигналы цветности поступают на два ам- плитудных ограничителя, обеспечивающих двустороннее ограничение сигна- лов цветности. При этом устраняются импульсные помехи, попавшие в канал цветности, и паразитная амплитудная модуляция. Как видно из рисунка, АЧХ в каналах R–Y и B–Y , проходят через нуль при частотах 4,406 и 4,25 МГц соответственно, имеют линейный участок в диапазоне приблизительно 1,5 МГц и являются как бы зеркальным отраже- нием друг друга. Таким образом, увеличение частоты поднесущей на входе канала R – Y вызывает увеличение напряжения на его выходе, а аналогичное увеличение частоты на входе канала B – Y – соответствующее уменьшение напряжения. Электронный коммутатор и линия задержки необходимы для одновремен- ного получения сигналов ЕR – Y и ЕB – Y на входе формирующей матрицы ЕG – Y. Таким образом, на первом выходе электронного коммутатора всегда име- ется сигнал ЕR – Y , а на втором выходе – сигнал ЕB – Y. С выхода электронного коммутатора ЧМ-сигналы цветности поступают на частотные детекторы. Частотные детекторы (ЧД) преобразуют сигналы цветности в цветоразно- стные сигналы (ЦРС). На выходе «красного» ЧД формируется сигнал ЕR – Y, а на выходе «синего» ЧД – ЕВ – Y. Частотные детекторы в приёмнике системы SECAM выполняются по схеме фазовых дискриминаторов. Фазовые дискри- минаторы в каналах R – Y и B – Y различаются частотами настройки резо- нансных цепей и амплитудно-частотными характеристиками, которые пока- заны на рис.3.13.  Рис.3.13. Амплитудно-частотные характеристики дискриминаторов каналов цветности Наклоны АЧХ детекторов в каналах R–Y и B–Y имеют противоположные знаки. Это значит, что при уменьшении частоты сигналов на входах детекто- ров на выходе частотного детектора R–Y образуется отрицательное напряже- ние, а на выходе частотного детектора B–Y – положительное напряжение. С выходов видеоусилителей ЦРС ЕR – Y и ЕB – Y поступают на матрицу, форми- рующую ЦРС ЕG – Y. Таким образом, на выходе декодирующего устройства появляются все три ЦРС. Цветоразностные сигналы, образующиеся на выходах частотных детекто- ров, имеют характерные выбросы на переходах, вызванные низкочастотными предыскажениями, введёнными в кодирующем устройстве. Кроме того, цве- товые поднесущие не полностью подавляются дискриминаторами и, проникая в цветоразностные сигналы, вызывают дополнительные искажения. Для по- давления цветовых поднесущих на выходах частотных детекторов включают- ся фильтры-пробки, роль которых выполняют обычные параллельные резо- нансные контуры. Работой электронного коммутатора управляют импульсы, вырабатываемые в генераторе коммутирующих импульсов. Установление правильной фазы коммутирующего сигнала обеспечивает схема опознавания цвета (схема цве- товой синхронизации). Если положение переключателей в электронном ком- мутаторе не соответствует приходящим сигналам цветности, схема цветовой синхронизации изменяет фазу коммутирующих импульсов. Эта же схема за- пирает канал цветности при передаче чёрно-белого сигнала. Из рис.3.12 видно, что электронный коммутатор, распределяющий сигналы цветности по соответствующим каналам обработки, управляется симметрич- ным триггером. Таким образом, порядок коммутации сигналов определяется управляющими импульсами, действующими на его плечах. При включении телевизора начальное состояние триггера устанавливается случайно. Поэтому вполне возможно, что при поступлении импульсов строчной синхронизации на вход триггера распределение сигналов по цветовым каналам произойдёт неправильно, т.е. сигнал Д'R – Y попадёт в канал В – Y, а сигнал Д'B – Y – в ка- нал R– Y. Для распознавания цветности приходящих сигналов в составе ПЦТС передаются сигналы, несущие соответствующую информацию. Эти сигналы называются сигналами цветовой синхронизации.
Система цветовой синхронизации (ЦС) предназначена для управления ра- ботой коммутатора в декодирующем устройстве. Она определяет вид строки ПЦТС («красная» или «синяя»), поступающей в данный момент времени в декодирующее устройство, и в соответствие с этим подключает входы комму- татора к тому или иному выходу коммутатора. Сигналы опознавания цвета (сигналы ЦС) удобно передавать либо во время обратного хода луча по стро- ке, сразу же после строчного синхроимпульса, либо во время обратного хода по кадру (полю). Теоретически нет необходимости передавать сигналы цвето- вой синхронизации в течение всего времени телевизионной передачи. Доста- точно один раз в начале передачи установить правильную фазу работы элек- тронного коммутатора. Однако практически из-за наличия помех, которые могут попасть в канал цветности, возможно нарушение правильной фазы ра- боты коммутатора. Кроме того, при приёме чёрно-белых программ необходи- мо обеспечить запирание каналов цветности, для того чтобы исключить попа- дание помех с блока цветности на экран кинескопа. Для автоматического за- пирания и отпирания каналов цветности при приёме цветных и чёрно-белых программ в сигнале необходимо также иметь информацию, позволяющую легко отличать сигналы цветной программы от сигналов чёрно-белой. Поэто- му оказывается необходимым регулярно передавать сигналы цветовой син- хронизации. В системе SECAM передаются два типа сигналов ЦС: по полям и по строкам. Сигналы ЦС по полям передаются с частотой полей после окончания зад- них уравнивающих импульсов, следующих после кадрового синхроимпульса (рис.3.14).  Рис.3.14. Сигналы цветовой синхронизации по полям Эти импульсы имеют длительность активной части строки. Частота запол- нения импульсов «красной» (нечётной) строки равна 4,756 МГц, а частота заполнения «синей» (чётной) строки равна 3,9 МГц. Импульсы «красных» и «синих» строк чередуются между собой непрерывно от строки к строке с пе- риодом, равным двум периодам кадров (четырём периодам полей); при этом первым (нечётным) кадром считается кадр, в котором первая строка «крас- ная» (рис.3.14). Место расположения всех описанных сигналов в структуре ПЦТС: в первом (нечётном) поле – с начала 7-й строки до конца 15-й строки; во втором (чётном) поле – с начала 320-й строки до конца 328-й строки. Функциональная схема системы ЦС пополям приведена на рис. 3.15.  Рис.3.15. Упрощённая функциональная схема системы ЦС по полям: Ф1, Ф2 – фильтры; ЛЗ – линия задержки; «И» - схема совпадения И; Тг – триггер. Эпюры сигналов в системе цветовой синхронизации по полям показаны на рис.3.16.  Рис.3.16. Эпюры сигналов в системе ЦС по полям: UВХ – входной сигнал; U1 – сигнал на выходе Ф1; U2 – сигнал на выходе Ф2; U3 – сигнал на выходе ЛЗ; U4 – импульс обратного хода по полю; U5 – сиг нал на выходе схемы И; U6 – строчные синхроимпульсы; UУПР – выходные сигналы схемы ЦС. Система работает по сигналам ЦС, которые передаются во время обратно- го хода развёртки по полю (рис.3.16а). Фильтр Ф1 настроен на частоту 4,756 МГц и поэтому пропускает на свой выход только сигналы синхрониза- ции «красной» строки (рис.3.16б). Фильтр Ф2 настроен на частоту 3,9 МГц и поэтому пропускает на свой выход сигналы синхронизации «синей» строки (рис.3.16в). Линия задержки (ЛЗ) задерживает сигналы синхронизации «си- ней» строки на время, равное длительности одной строки (рис.3.16г). Таким образом, сигналы синхронизации «красной» и «синей» строк появляются од- новременно на 1-м и 2-м входах схемы И (рис.3.16б и 3.16г). Схема совпаде- ния И имеет три входа и один выход. На 3-й вход схемы поступает импульс обратного хода по полям U4, который формируется в канале кадровой раз- вёртки телевизора. При совпадении по времени всех трёх сигналов, посту- пающих на входы схемы И, на её выходе вырабатывается импульс U5, кото- рый подаётся на установочный вход «S» триггера. За время передачи одного поля на выходе схемы И появляются четыре импульса (рис.3.16е), совпадаю- щие по времени с моментами поступления на вход схемы ЦС сигналов син- хронизации «красной» строки. Сигналы на выходе схемы И называются уста- новочными. Описанная схема позволяет исключить срабатывание системы ЦС от случайных помех. Триггер (Тг) предназначен для управления работой электронного коммута- тора декодирующего устройства. Триггер, как известно, имеет два устойчи- вых состояния. В зависимости от вида триггер может иметь несколько входов и два выхода – прямой и инверсный. Когда потенциал на прямом выходе вы- сокий, то говорят, что триггер находится в состоянии «1». Когда потенциал на прямом выходе низкий, - триггер находится в состоянии «0». По инверсному выходу состояние триггера обратно состоянию на прямом выходе. В системе ЦС триггер управляется по двум входам: установочному «S» и синхронному «С». При подаче на вход «С» импульса напряжения триггер ме- няет своё состояние на обратное. При подаче импульса на вход «S» триггер устанавливается в состояние «1» независимо от того, в каком состоянии он перед этим находился. На вход «С» триггера поступают синхроимпульсы строк (U6) из канала синхронизации ТВ-приёмника. На установочный вход подаются сигналы с выхода схемы совпадения И. Следовательно, в момент поступления сигнала «красной» строки триггер всегда принимает состояние «1», с которого и начинается последовательных состояний триггера по прихо- ду импульсов синхронизации. Триггер (Тг) управляет работой электронного коммутатора следующим об- разом. Прямой выход триггера подключён к управляющему входу коммута- тора. Когда Тг находится в состоянии «1», то первый вход коммутатора со- единяется с его первым выходом, а второй вход – со вторым выходом (рис.3.12). Когда же Тг находится в состоянии «0», то первый вход ЭК соеди- няется со вторым выходом, а второй вход – с первым выходом. Проследив по рис. 3.16 соответствие входных сигналов ЭК и импульсов управления, можно заметить, что на первом выходе ЭК оказываются только «красные» строки сигнала цветности, а на втором – «синие» строки. Функциональная схема системы ЦС по строкам приведена на рис.3.17.  Рис.3.17. Упрощённая функциональная схема системы ЦС по строкам: Кл – ключ; ЧД – частотный детектор; Огр – ограничитель; Тг – триггер. Система работает по сигналам «вспышка». Эпюры сигналов в системе ЦС по строкам показаны на рис. 3.18. а) б) в) Рис.3.18. Эпюры сигналов в системе ЦС по строкам: U1 – сигналы «вспышки»; U2 – Сигналы на выходе ЧД; UУПР – выходные сигналы управления схемы ЦС. Ключ (Кл) выделяет из входного сигнала ПЦТС сигналы «вспышка». По- ка на входе «вспышка» отсутствует, ключ разомкнут. При появлении сигнала «вспышка» ключ замыкается. Частотный детектор (ЧД) преобразует импульсы сигналов «вспышка» в видеоимпульсы положительной или отрицательной полярности в зависимости от частоты заполнения сигналов «вспышка». При поступлении на вход ЧД «красной» вспышки (частота заполнения сигнала f0R = 4,406 МГц) на выходе ЧД появляется импульс положительной полярности. При поступлении на вход ЧД «синей» вспышки (частота заполнения сигнала f0B = 4,25 МГц) на выходе ЧД вырабатывается импульс отрицательной полярности (рис.3.18б). Ограничитель (Огр) пропускает на свой выход импульсы только положитель- ной полярности. Таким образом, на установочный вход триггера (Тг) прихо- дят импульсы только в «красные» строки ПЦТС. Триггер (Тг) управляет ра- ботой электронного коммутатора декодирующего устройства аналогично триггеру системы ЦС по полям (рис.3.12). Управление работой электронного коммутатора декодирующего устройства такое же, как и в системе ЦС по по- лям.
Яркость изображения регулируется изменением уровня «чёрного» в сигна- ле с помощью регулировки «Яркость» таким образом, чтобы уровень «чёрно- го» в сигнале изображения совпадал с уровнем отсечки тока лучей. Чтобы со- хранить уровень «чёрного», его фиксируют специальным устройством. Сигнал яркости ЕY – это однополярный сигнал, имеющий в своём составе постоянную составляющую EY (рис.3.19а). а)  б) в) Рис.3.19. К пояснению работы схемы восстановления постоянной составляющей Проходя через последовательно соединённые функциональные элементы канала яркости (например, усилители), соединённые разделительными кон- денсаторами СР, постоянная составляющая сигнала EY не пропускается этими емкостями к выходу канала. В результате выходной сигнал Е'Y= ЕY – EY ока- зывается непригодным для дальнейшего использования (сигнал как бы «про- седает» на величину напряжения EY ), что показано на рис.3.19б. Поэтому на выходе канала яркости необходимо восстанавливать постоянную составляю- щую EY . Эта операция носит название «фиксации уровня «чёрного». Упрощённая функциональная схема восстановления постоянной состав- ляющей сигнала яркости показана на рис.3.20.  Рис.3.20. Упрощённая функциональная схема восстановления постоянной составляющей сигнала яркости: Ус – усилитель; Кл – ключ. Схема работает следующим образом. В момент прихода управляющего импульса UУ ключ Кл замыкается. Вре- менное положение импульса UУ соответствует задней площадке гасящего импульса ПЦТС (рис.3.20,в). В этот интервал времени разделительный кон- денсатор СР заряжается током IЗ через замкнутый ключ и внутреннее сопро- тивление источника сигнала (Ус) до напряжения, приложенного к его левой обкладке и равного ЕY. По окончании импульса UУ ключ размыкается, и кон- денсатор СР разряжается по цепи: правая обкладка СР → сопротивление R → корпус → внутреннее сопротивление усилителя Ус → левая обкладка СР. Величина сопротивления R выбирается значительно больше внутреннего сопротивления усилителя, а постоянная времени разряда конден- сатора должна быть значительно большей длительности строки, т.е. τР = RCP >> 64 мкс. При выполнении этих условий на сопротивлении R во время разряда ёмкости образуется постоянное напряжении, равное EY , которое складывается с на- пряжением Е'Y, передаваемым через конденсатор CР. В итоге в течение актив- ной части строки на выходе схемы образуется напряжение ЕВЫХ = EY + Е'Y = EY + (ЕY – EY ) = ЕY, т.е. в выходном напряжении восстанавливается утерянная постоянная состав- ляющая. Контрольные вопросы:
«вертикальные цветовые полосы»?
|