Учебное пособие елец 2008 удк ббк з
 Скачать 1.64 Mb.
|
Позитивная и негативная модуляцияДля передачи изображения по радиоканалу можно применить один из ви- дов амплитудной модуляции: позитивную или негативную. Если уровень бе- лого (высокий уровень) передаётся с помощью больших амплитуд, а уровень чёрного (низкий уровень) – с помощью малых, то модуляцию называют пози- тивной. Если же уровень белого передаётся малыми амплитудами, а чёрного – большими, то модуляцию называют негативной. а) б) в) Рис.5.3. Позитивная (б) и негативная (в) модуляция На рис 5.3а показана условная форма сигнала изображения: до момента t1 передаётся уровень чёрного U1, после момента t1 передаётся уровень белого U2. На рис. 5.3б показана форма радиосигнала при позитивной модуляции: уровню чёрного (при t < t1) соответствует радиосигнал меньшей амплитуды, уровню белого (при t > t1) – сигнал большей амплитуды. На рис 5.3в показана форма радиосигнала при негативной модуляции: уровню чёрного соответст- вует сигнал большей, а уровню белого – меньшей амплитуды. Оба вида модуляции имеют свои достоинства и недостатки. Поэтому в од- них стандартах телевидения используется позитивная модуляция, в других – негативная. В России принята негативная модуляция, т.е. светлым местам со- ответствует меньшая мощность излучения, а синхроимпульсам (уровень «чернее чёрного») – большая мощность. При таком виде амплитудной моду- ляции радиопередатчик работает в более экономичном режиме, обеспечивает- ся более высокая помехоустойчивость передачи синхроимпульсов, меньше заметны на экране телевизора импульсные помехи, упрощается построение системы автоматической регулировки усиления (АРУ) в приёмнике. Радиоканал звукового сопровожденияНа телецентре несущая сигнала звукового сопровождения жёстко «привя- зывается» по частоте к несущей изображения. В российском стандарте часто- та несущей звукового сопровождения выше частоты несущей изображения на 6,5 МГц. Сигнал звукового сопровождения передаётся при помощи частотной модуляции (в стандарте России). Чем больше уровень звукового сигнала, тем больше отклонение мгновенной частоты несущего колебания от номинально- го значения. Максимальное отклонение (девиация) несущей частоты при пе- редаче сигналов звукового сопровождения не превышает ± 50 кГц, при этом ширина спектра ЧМ- сигнала звукового сопровождения составляет не более 250 кГц. Несущая звукового сопровождения расположена вблизи спектра частот сигналов изображения, что позволяет использовать одну и ту же антенну для приёма сигналов изображения и звукового сопровождения, а также конструи- ровать отдельные каскады радиоприёмного устройства телевизора с учётом одновременного усиления двух сигналов. Мощность радиопередат- чика сигналов звукового сопровождения примерно в 5 ÷ 10 раз меньше мощ- ности радиопередатчика сигналов изображения. Спектр радиосигнала вещательного телевиденияСовокупность радиосигналов изображения и звукового сопровождения од- ной телевизионной программы называют радиосигналомвещательноготе- левидения.Условный спектр радиосигнала вещательного телевидения пока- зан на рис.5.4.  Рис.5.4. Спектр радиосигнала вещательного телевидения: 1 – несущая изображения; 2 – несущая звукового сопровождения;
Частоты указаны в соответствии с российским ТВ- стандартом. По гори- зонтальной оси отложена разность между частотой f и несущей частотой изображения. Радиоканалом вещательного телевидения называют полосу радиочас- тот, отведённую для передачи радиосигналов одной вещательной программы. В этой полосе передаются:
В России общая ширина канала ТВ - вещания составляет 8 МГц, из них 7,625 МГц отводится на передачу сигнала изображения. Спектр сигналов цветности, гасящих и синхронизирующих импульсов располагается в той же полосе частот, которая отведена для сигналов изображения. Спектр сигналов звукового сопровождения занимает полосу 0,25 МГц. Разнос несущих частот изображения и звука составляет 6,5 МГц.
Для передачи ТВ - сигнала от телецентра к приёмнику используются мет- ровый, дециметровый, сантиметровый и миллиметровый диапазоны волн. Сантиметровый и миллиметровый диапазоны используются для передачи сигналов спутникового телевидения. Длина волны и частота колебаний связаны соотношением λ = с / f, где с = 3·108 м/с – скорость распространения электромагнитной волны в сво- бодном пространстве. Часто пользуются простым соотношением: λ(м) = 300 / f(МГц) или f(МГц) = 300 / λ(м), откуда следует, что длина волны однозначно определяет частоту колебаний и наоборот. Основные диапазоны волн вещательного телевиденияОсновные диапазоны волн, в которых работают ТВ - передатчики, их обо- значения и область занимаемых частот приведены в табл.5.1. Таблица 5.1.
В области метровых волн размещаются 12 каналов вещательного телеви- дения: 5 каналов в нижнем поддиапазоне и 7 каналов – в верхнем. В нижнем поддиапазоне метровых волн, кроме ТВ - программ, располагаются также ра- диовещательные станции УКВ- диапазона (65,8 … 73 МГц) и FM- диапазона (87,5 … 108 МГц). В дециметровом диапазоне размещены 40 каналов вещательного телевиде- ния (21 … 60 каналы). Весь ДМВ - диапазон делят на два поддиапазона: ІV (21 … 34 каналы) и V (35 … 60 каналы). Отдельный диапазон частот выделен для кабельного телевидения. В ряде стран в ДМВ - диапазоне размещается 49 каналов ТВ- вещания с номерами 21 – 69, занимающих область частот 470 …862 МГц. ГОСТ Р52023 – 2003 разрешает использование частот до 1000 МГц. Рассмат- ривается вопрос об использовании для телевещания частот до 1750 МГц. Во избежание помех от соседних каналов в пределах одной местности ТВ- вещание ведётся с пропуском соседнего канала. Для спутникового ТВ - вещания выделены 7 каналов в диапазоне частот 1,452 … 86,0 ГГц: L-, S-, C-, X-, Ku-, Ka-, K- диапазоны. В России активно используется Ku- диапазон (спутники «Галс-1», «Галс-2»). Он делится на два поддиапазона: нижний (10,70 … 12,75 ГГц) и верхний (12,75 … 14,80 ГГц). Зона уверенного приёма телевизионного сигналаРадиоволны УКВ-диапазона (метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые) распространяются вдоль поверхности земли в пределах пря- мой видимости. Поэтому для увеличения дальности приёма ТВ - программ стремятся по возможности передающие антенны ТВ - станций установить на высоких мачтах. Приёмные ТВ - антенны также стремятся поднять над по- верхностью земли для обеспечения гарантированной прямой видимости меж- ду передающей и приёмной антеннами, особенно в условиях пересечённой местности или в городах с разноэтажной застройкой. Исследования условий распространения радиоволн показали, что они рас- пространяются в пределах прямой видимости на сравнительно небольшие расстояния (несколько десятков километров). На расстояния, большие не- скольких десятков километров, радиоволны распространяются с огибанием земной поверхности. Это явление называется рефракциейрадиоволн. Существует несколько видов рефракции радиоволн. Возникновение каждо- го вида рефракции определяется несколькими факторами: температурой воз- духа, давлением, влажностью, их градиентом (изменением этих величин с вы- сотой), а также состоянием ионосферы и поверхности Земли. При стандартной положительной рефракции, имеющей место в боль- шинстве случаев, радиоволны огибают поверхность Земли, имеющей так на- зываемый эквивалентный радиус RЭ = 4/3 RЗ. При физическом радиусе Земли RЗ ≈ 6370 км эквивалентный радиус Земли RЭКВ ≈ 8500 км. Дальность приёма телевизионного сигнала при стандартной рефракции определяется из выражения H( м) h( м) D(км) = 4,12· , где H – высота передающей антенны в метрах; h – высота приёмной антенны в метрах.
Стандартомтелевизионноговещанияназывают установленный между- народной технической организацией набор параметров, определяющих теле- визионный сигнал. Стандарт ТВ - вещания определяется совокупностью стандарта ТВ- сигна- ла и системы цветного телевидения. Стандарт ТВ - сигнала определяет параметры сигнала без характеристик цветности: число строк в кадре, частота развёртки полей, разностная частота несущих изображения и звука, ширина полосы ТВ- сигнала, тип модуляции несущих изображения и звука и т.д. В мире действует 10 стандартов ТВ- сиг- нала. Стандарты сигнала обозначаются латинскими буквами: B, D, G, I, H, K, K1, L, M, N. ТВ- приёмник, рассчитанный на приём только одного стандарта, не может нормально принимать сигналы других стандартов. В настоящее время ведущие фирмы выпускают мультистандартные телевизоры, рассчи- танные на приём сигналов в различных регионах мира, т.е. по разным стан- дартам. В России приняты стандарты D и K. Они полностью идентичны: стандарт D применяется в области МВ, а стандарт К – в области ДМВ. Более подробные данные о стандартах ТВ - сигнала имеются в справочной литера- туре. Система цветности определяет способ передачи сигналов цветности. В настоящее время используются три основных системы цветности: NTSC, PAL и SECAM. Подробнее эти системы были рассмотрены в Гл. 3 и 4. Для того чтобы указать стандарт ТВ - вещания, требуется указать систему цветности и стандарт ТВ - сигнала: например, SECAM – D/K, принятый в России; NTSC – M, принятый в США; PAL – D, принятый в Китае.
Радиоканал ТВ - приёмника обеспечивает следующие функции:
В соответствии с выполняемыми функциями схема радиоканала ТВ- приёмника представляется на рис.5.5.  Рис.5.5. Функциональная схема радиоканала ТВ - приёмника СК – селектор каналов; УПЧИ – усилитель промежуточной частоты изобра- жения; СС – селектор синхроимпульсов; ПФ – полосовой фильтр; УПЧЗ – усилитель промежуточной частоты звукового сопровождения; ЧД – частот- ный детектор; ПЦТВ – полный цветовой телевизионный видеосигнал; ССИ – строчные синхроимпульсы; КСИ – кадровые синхроимпульсы; СЗС – сигнал звукового сопровождения; АРУ – автоматическая регулировка усиления; АПЧГ – автоматическая подстройка частоты гетеродина. Сигналы промежуточных частот изображения и звукового сопровождения усиливаются в усилителепромежуточнойчастотыизображения(УПЧИ)и поступают на видеодетектор(ВД). Схема, в которой сигналы промежуточных частот изображения и звукового сопровождения усиливаются в общем УПЧИ, называется одноканальной. Видеодетектор преобразует радиосигнал промежуточной частоты в полный цветовой телевизионный видеосигнал (ПЦТВ) и одновременно преобразует радиосигнал промежуточной частоты звукового сопровождения в радиосиг- нал второй промежуточной частоты звукового сопровождения. После видеодетектора сигналы изображения и звукового сопровождения разделяются частотными фильтрами. Режекторныйфильтр(РФ)настраива- ется на вторую промежуточную частоту сигнала звукового сопровождения и не пропускает этот сигнал в канал обработки видеосигнала. Таким образом, после режекторного фильтра выделяется полный цветовой телевизионный сигнал ПЦТВ. Полосовой фильтр (ПФ) также настраивается на вторую промежуточную частоту сигнала звукового сопровождения, но, в отличие от РФ, пропускает этот сигнал на вход усилителяпромежуточнойчастотызвуковогосопро- вождения (УПЧЗ). Видеосигнал ПЦТВ на вход УПЧЗ не проходит. С выхода УПЧЗ напряжение второй промежуточной частоты звукового со- провождения поступает на частотный детектор (ЧД), с выхода которого продетектированный сигнал звуковых частот – сигнал звукового сопровожде- ния (СЗС). В дальнейшем этот сигнал усиливается в звуковом канале телеви- зора и воспроизводится громкоговорителем. Сигнал на выходе видеодетектора содержит строчные и кадровые синхро- импульсы (ССИ и КСИ), необходимые для синхронизации устройств строч- ной и кадровой развёрток телевизора. Эти импульсы выделяются селектором синхроимпульсов (СС). Выделение синхроимпульсов производит амплитуд- ный селектор, который пропускает на выход только импульсы, превышающие порог ограничения. Значение порога ограничения выбирается выше уровня гасящих импульсов. Выделенные амплитудным селектором строчные и кад- ровые синхроимпульсы поступают далее на схему разделения импульсов син- хронизации. Разделение производится по признаку длительности синхроим- пульсов. Короткие ССИ выделяются дифференцирующей цепочкой, а более длительные КСИ – интегрирующей цепочкой. Далее импульсы поступают на схемы строчной и кадровой развёрток. В радиоканале телевизора имеются две системы автоматического регули- рования: система автоматическойрегулировкиусиления(АРУ)и система автоматической подстройки частоты гетеродина(АПЧГ). Система АРУ поддерживает стабильный уровень выходных сигналов ра- диоканала при значительных изменениях уровня входного сигнала радиока- нала и защищает радиоканал от перегрузок, вызываемых сигналами большой мощности. Система АПЧГ поддерживает постоянной промежуточную часто- ту, на которой происходит основное усиление ТВ-сигнала. Селектор телевизионных каналов (СК)Сигнал от приёмной антенны поступает на вход селектораканалов(тю- нера), который обеспечивает настройку приёмника на выбранный канал, усиление сигнала по высокой частоте и его преобразование на промежуточ- ную частоту. В соответствии с этими функциями он имеет структурную схе- му, приведенную на рис.5.6.  Рис.5.6. Структурная схема селектора каналов ВЦ – входная цепь; УРЧ – усилитель радиочастоты; ПФ – полосовой фильтр; СМ – смеситель; Г – гетеродин; ФПЧ – фильтр промежуточных частот. Входной сигнал UВХ поступает во входную цепь (ВЦ) и далее на усилитель радиочастоты (УРЧ), в нагрузку которого включён полосовой фильтр (ПФ). Эти каскады настраиваются на частоту принимаемого сигнала и осуществля- ют предварительную селекцию. После преселектора сигнал поступает на пре- образователь частоты, состоящий из смесителя (СМ), гетеродина (Г) и фильт- ра промежуточных частот (ФПЧ). Преобразователь частоты переносит спектр частот сигнала изображения и звукового сопровождения выбранного ТВ- канала в область промежуточных частот изображения и звукового сопровож- дения. При этом значения промежуточных частот выбираются одинаковыми для всех ТВ-каналов, что требует перестройки частоты гетеродина при смене канала. Частота гетеродина выбирается выше спектра частот входного сигна- ла. Напряжение настройки UН совместно с управляющим напряжением систе- мы АПЧГ подаётся на варикапы контуров ВЦ, ПФ и гетеродина (Г). Эти на- пряжения обеспечивают настройку на выбранный канал и поддерживают по- стоянство промежуточной частоты при изменении внешних дестабилизи- рующих факторов. Напряжение АРУ подаётся на УРЧ, уменьшая его коэффициент усиления при увеличении уровня входного сигнала. Это позволяет избежать перегрузки последующих каскадов телевизора. Рассмотрим назначение и устройство функциональных узлов селектора ка- налов. Входная цепь выполняет следующие функции:
В состав ВЦ входят фильтры верхних частот (ФВЧ), полосовые (ПФ) и ре- жекторные фильтры (РФ). ФВЧ ослабляет помехи, спектр которых лежит ниже диапазона принимаемых частот. ПФ имеют полосу пропускания, при- мерно равную ширине спектра ТВ-сигнала, и настраиваются на выбранный частотный канал. РФ ослабляют помехи, лежащие в области промежуточных частот ТВ-приёмника. Телевизоры рассчитаны на подключение внешней антенны с помощью ко- аксиального фидера, имеющего волновое сопротивление ρ = 75 Ом. Входное сопротивление УРЧ в области принимаемых высоких частот меньше 75 Ом. Входная цепь согласует эти два сопротивления, обеспечивая режим бегущих волн в фидере и тем самым максимальную отдачу мощности принимаемого сигнала на вход УРЧ. Усилитель радиочастоты предназначен для усиления радиосигналов изо- бражения и звукового сопровождения выбранной телепрограммы. УРЧ опре- деляет чувствительность ТВ-приёмника, т.е. его способность принимать сла- бые сигналы. Поэтому выбираются схемы УРЧ, обеспечивающие максималь- ное усиление по мощности принимаемого сигнала и максимально возможное соотношение уровня принятого сигнала над уровнем шумов. Полосовой фильтр обеспечивает селективные (избирательные) свойства УРЧ. Одиночный контур не даёт необходимой избирательности по частоте, поэтому применяют систему связанных контуров (чаще всего двухконтур- ные). Настройка ПФ на среднюю частоту принимаемого канала осуществля- ется варикапами, на которые подаётся сумма напряжения настройки и управ- ляющего напряжения системы АПЧГ. В диапазоне метровых волн использу- ются колебательные контуры с сосредоточенными параметрами (индуктивно- стью и ёмкостью), а в диапазоне дециметровых волн – с распределёнными па- раметрами (отрезки длинных линий). Гетеродин – это маломощный местный автогенератор, вырабатывающий непрерывные колебания высокой частоты fГ. Гетеродин входит в состав пре- образователя частоты (ПрЧ). Частота гетеродина определяется напряжением настройки, поступающим на варикап его колебательной системы. Частота ге- теродина всегда выше несущей частоты изображения радиоканала ТВ- приёмника. Это соотношение поддерживается постоянным системой АПЧГ. Смеситель селектора каналов входит в состав ПрЧ и служит для образова- ния разностной (промежуточной) частоты fПР = fГ – fС В общем случае смеситель имеет два входа, на один из которых подаётся сигнал от УРЧ, а на другой – от гетеродина. Однако существуют схемы сме- сителей, на вход которых подаётся сумма этих напряжений. В результате ра- боты смесителя в выходном токе появляются составляющие суммарной и разностной частот колебаний сигнала и гетеродина. Составляющая разност- ной частоты выделяется фильтром промежуточных частот (ФПЧ) селектора каналов и подаётся в тракт усиления промежуточных частот радиоканала ТВ- приёмника. Всеволновый селектор каналов (СК-В). Современный ТВ-приёмник обес- печивает приём сигналов вещательного телевидения в метровом и дециметро- вом диапазонах волн. Однако техника обработки сигналов в области метро- вых и дециметровых волн различается. Колебательные системы, работающие в диапазоне метровых волн, выполняются на базе элементов с сосредоточен- ными параметрами. В диапазоне дециметровых и более коротких волн создать колебательные системы с сосредоточенными параметрами технически невоз- можно. Поэтому колебательные системы в дециметровом диапазоне выпол- няются на базе отрезков длинных линий, имеющих распределённые по длине индуктивность и ёмкость. Всеволновый селектор можно создать в виде двух отдельных блоков: СК-М (селектор каналов метровых волн) и СК-Д (селектор каналов децимет- ровых волн). Однако в современных телевизорах оба селектора конструктив- но объединяют в один всеволновый селектор каналов (СК-В). Структурная схема такого селектора показана на рис.5.7.  Рис.5.7. Структурная схема всеволнового селектора каналов: ВЦ МВ – входная цепь метровых волн; ВЦ ДМВ – входная цепь дециметро- вых волн; УРЧ МВ – усилитель радиочастоты МВ; УРЧ ДМВ – усилитель ра- диочастоты ДМВ; СМ – смеситель; Г МВ – гетеродин МВ; Г ДМВ – гетеро- дин ДМВ; СМ ДМВ – смеситель канала ДМВ; ФСС УПЧИ – фильтр сосредо- точенной селекции усилителя промежуточной частоты изображения. Сигнал от всеволновой антенны поступает на входную цепь метрового (де- циметрового) диапазона, далее усиливается усилителем радиочастоты метро- вых (дециметровых) волн и преобразуется в промежуточную частоту преоб- разователем частоты метрового (дециметрового) диапазона. После преобразователя частоты метрового диапазона сигнал на промежу- точной частоте поступает непосредственно на фильтр сосредоточенной се- лекции (ФСС) УПЧИ. При приёме сигналов дециметрового диапазона сигнал после преобразователя частоты подаётся на смеситель канала метровых волн, который в этом случае работает в режиме дополнительного каскада УПЧИ. Далее сигнал поступает на ФСС УПЧИ. Переключение диапазонов производится с помощью переключающих дио- дов (на схеме не показаны). Управляющее напряжение АРУ поступает на УРЧ обоих каналов, а управляющее напряжение АПЧГ вместе с напряжением на- стройки поступает на варикапы гетеродинов и преселекторы обоих каналов (на схеме не показаны). Усилитель промежуточной частоты изображения (УПЧИ) На рис5.5 показана одноканальная (последовательная) схема радиоканала ТВ-приёмника, в которой усиление сигнала изображения и звукового сопро- вождения происходит совместно в тракте УПЧИ. Такое построение усили- тельного тракта широко распространено, т.к. позволяет упростить схему при- ёмника и обеспечить хорошие характеристики тракта. Сигналы изображения и звукового сопровождения разделяются после видеодетектора (ВД). Основ- ные функции УПЧИ:
При уровне сигнала на входе УПЧИ порядка 1 мВ уровень сигнала на его выходе должен быть порядка 1 В. Таким образом, коэффициент усиления УПЧИ должен составлять не менее 60 дБ. Для сигнала звукового сопровож- дения усиление выбирают на 20 дБ меньше. Во избежание перегрузки силь- ным входным сигналом каскады УПЧИ охватываются цепью отрицательной обратной связи АРУ. Жёсткие требования предъявляются к полосе пропускания УПЧИ и к рав- номерности его АЧХ в области, соответствующей спектру сигнала изображе- ния. При чрезмерно широкой полосе пропускания снижается помехозащи- щённость ТВ-приёмника, при слишком узкой – ухудшается изображения и искажается цветопередача, вплоть до потери цветности. Видеодетектор. Детектированием называют выделение сообщения (в данном случае видео- сигнала) из модулированного радиосигнала. Так как изображение передаётся с помощью амплитудной модуляции, в качестве видеодетектора применяется амплитудный детектор. Амплитудным детектором называют устройство, вы- ходное напряжение которого определяется амплитудой входного сигнала. По принципу работы различают два вида амплитудных детекторов:
Детектор огибающей на нелинейных элементах содержит элемент с нели- нейной передаточной характеристикой (диод, транзистор). За счёт этой нели- нейности изменяется форма колебаний выходного тока, и возникают спек- тральные составляющие напряжения модуляции. Чаще всего используют ди- одные детекторы. Детектор огибающей на нелинейных элементах имеет следующие недос- татки:
Если перечисленные условия не выполняются, то такой детектор произво- дит детектирование с искажениями. В современных ТВ-приёмниках вместо детектора огибающей на нелинейных элементах применяют синхронный де- тектор. Синхронный детектор относится к линейным устройствам с переменными параметрами (т.е. к параметрическим). Он представляет собой электронную ключевую схему, которая замыкается на время, не превышающее половину периода несущей входного сигнала, синхронного с этим колебанием (рис.5.8).  Рис.5.8. Схема пассивного синхронного детектора: ПФ – полосовой фильтр; УО – усилитель-ограничитель; К – ключ. На рис.5.9 приведены эпюры сигналов, действующих в схеме синхронного детектора: входного напряжения UВХ, управляющего напряжения UУПР и вы- ходного тока IВЫХ.  а) б) в) Рис.5.9. Эпюры сигналов в синхронном детекторе: а – входной сигнал с амплитудной модуляцией; б – напряжение управления ключом; в – выходной ток детектора. Схема работает следующим образом. Полосовой фильтр (ПФ) выделяет из АМ-сигнала синусоидальное несущее колебание. Усилитель-ограничитель (УО) формирует из него последовательность управляющих прямоугольных импульсов. В результате на выходе ключа получаются однополярные импуль- сы тока IВЫХ, амплитуда которых пропорциональна амплитуде входного сиг- нала. Фильтр нижних частот RН CН формирует напряжение UВЫХ, пропорцио- нальное огибающей входного сигнала. В отличие от детектора огибающей на нелинейных элементах синхронный детектор не обладает свойством амплитудной избирательности, но обладает фазовой избирательностью. Если моменты замыкания/размыкания ключа не совпадают с моментами перехода через ноль входного сигнала, импульсы вы- ходного тока становятся разнополярными и выходное напряжение уменьша- ется. При взаимном сдвиге фаз входного и управляющего напряжений на 90º средняя составляющая выходного тока становится равной нулю, детек- тирования не происходит. Гармонические колебания одинаковой частоты, имеющие взаимный сдвиг по фазе 90º, называются квадратурными колебаниями. Колебания в одинако- вой фазе называются синфазными. Синхронный детектор обладает свойством выделять колебание, синфазное с управляющим, и подавлять квадратурное. Достоинства синхронного детектора:
В ТВ-приёмниках синхронный детектор реализуется в виде части инте- гральной микросхемы обычно совместно с УПЧИ. В качестве полосового фильтра используется внешний колебательный контур, настраиваемый на частоту несущей изображения. Для повышения коэффициента передачи де- тектор строится по двухполупериодной схеме. При этом детектируются как положительные, так и отрицательные полупериоды входного сигнала. Оги- бающие разных знаков поступают на два входа дифференциального усилите- ля. Выходное напряжение дифференциального усилителя зависит от разности входных сигналов. Если учесть при этом, что на входах дифференциального усилителя действуют разнополярные сигналы, то на выходе его в конечном итоге происходит сложение огибающих. Кроме пассивного синхронного детектора, в котором управляющее напря- жение получается путём усиления и ограничения несущего колебания, ис- пользуется схема активного синхронного детектора. В этой схеме управляю- щее напряжение получают от автогенератора, синхронизируемого по фазе не- сущим колебанием входного сигнала. Электронные ключи могут быть заме- нены устройствами перемножения входного и управляющего сигналов. Второй преобразователь частоты сигнала звукового сопровождения. В одноканальной схеме усиления сигналов изображения и звукового со- провождения на входе видеодетектора, кроме сигналов изображения, дейст- вует ещё и сигнал звукового сопровождения. В результате биений между час- тотно-модулированным сигналом звукового сопровождения на поднесущей 31,5 МГц и несущей сигнала изображения 38 МГц возникает колебание раз- ностной частоты 6,5 МГц, которое выделяется видеодетектором совместно с сигналом изображения. Эта частота называется второйпромежуточнойчас- тотой сигнала звукового сопровождения. Сигнал второй промежуточной частоты имеет тот же закон частотной модуляции, что и сигнал первой про- межуточной частоты 31,5 МГц. Таким образом, видеодетектор в одноканальной схеме одновременно с ос- новной функцией выделения огибающей АМ-сигнала изображения выполняет ещё и вторую функцию – преобразование сигнала звукового сопровождения с первой на вторую промежуточную частоту. В Российском стандарте D/K зна- чение второй промежуточной частоты сигнала звукового сопровождения со- ставляет 6,5 МГц.
Отличительной особенностью ТВ - приёмника является наличие во вход- ном сигнале одного частотного канала двух информационных колебаний: сигналов изображения и звукового сопровождения. Эти два вида информации передаются на разных несущих частотах. Разность несущих частот изображе- ния и звука строго постоянна в любом ТВ- стандарте. В стандартах D/K она составляет 6,5 МГц, в стандартах В/G – 5,5 МГц, в стандарте М – 4,5 МГц. Частотные спектры сигналов изображения и звукового сопровождения не пе- рекрываются. Поэтому они могут быть разделены в приёмнике методом час- тотной фильтрации. Разработано несколько схем ТВ - радиоканалов, обеспечивающих разделе- ние сигналов изображения и звукового сопровождения. К ним относятся:
Одноканальная схема изображена на рис.5.5. Она характеризуется сле- дующими особенностями:
Достоинством одноканальной системы является высокая стабильность зна- чения второй промежуточной частоты, которая образуется как разность несу- щих частот изображения и звукового сопровождения, задаваемых на телецен- тре с очень высокой точностью. Следовательно, нет необходимости предъяв- лять высокие требования к стабильности частоты гетеродина, так как разно- стная частота биений является величиной постоянной (6,5 МГц) и не зависит от частоты гетеродина. Значение второй промежуточной частоты не изменяется при неточной настройке телевизора, т.к. при этом значения частот несущих изображения и звука приобретают одинаковое отклонение, но разность этих частот, определяющих значение второй промежуточной часто- ты, сохраняется постоянной. Кроме того, значение второй промежуточной частоты звукового сопровождения оказывается значительно меньше, чем пер- вой (fПР.ЗВ.1 = 31,5 МГц). Это повышает стабильность настройки узкополосно- го УПЧЗ и частотного детектора. Благодаря этим двум причинам обеспечива- ется высокое качество частотного детектирования сигнала звукового сопро- вождения и, в конечном счёте, высокое качество звука. За счёт схемных решений формируется специальная АЧХ УПЧИ, позво- ляющая избежать взаимного проникновения сигналов изображения и звука не в свои каналы. Двухканальная схема изображена на рис.5.10.  Рис.5.10. Двухканальная схема построения радиоканала телевизора: УПЧЗ – усилитель промежуточной частоты звукового сопровождения; ЧД – частотный детектор; УЗЧ – усилитель звуковой частоты; ВД – видеодетектор; ВУС – видеоусилитель. Сигнал звукового сопровождения усиливается в УПЧЗ, настроенном на первую промежуточную частоту звукового сопровождения 31,5 МГц. После этого он детектируется частотным детектором (ЧД), поступает в усилитель звуковых частот (УЗЧ) и подаётся на громкоговоритель. Сигнал изображения усиливается в усилителе промежуточной частоты (УПЧЗ), настроенном на промежуточную частоту изображения 38 МГц, де- тектируется видеодетектором (ВД). Полученный видеосигнал усиливается видеоусилителем (ВУС) и подаётся на кинескоп. Эта схема имеет ряд серьёзных недостатков и сейчас практически не ис- пользуется. Квазипараллельная и комбинированная схемы радиоканала телевизора яв- ляются модернизацией последовательной схемы, и здесь мы рассматривать их не будем.
(АПЧГ) Высокое качество изображения и звукового сопровождения может быть получено только при точной настройке и высокой стабильности частоты ге- теродина. Повышение точности и стабильности настройки можно добиться лишь в результате применения системы автоматической подстройки гетеро- дина (АПЧГ). Принцип действия системы АПЧГ поясняется на рис.5.11. а) б) Рис.5.11. Система АПЧГ: а – структурная схема; б – АЧХ фазового дискриминатора. Система АПЧГ представляет собой систему автоматического регулирова- ния, в которую входит фазовый дискриминатор (ФД), усилитель постоянного тока (УПТ) и управляющий элемент (УЭ), связанный с контуром гетеродина (Г). Амплитудно-частотная характеристика дискриминатора представлена на рис.5.11б. Фазовый дискриминатор представляет собой частотный детектор, реагирующий на фазовые изменения промежуточной частоты. При номиналь- ном значении промежуточной частоты сигнала изображения (fПР. ИЗ. = 38 МГц) напряжение на выходе дискриминатора равно нулю. В этом случае управляющее напряжение, подаваемое на контур гетеродина, будет также равно нулю, и частота гетеродина изменяться не будет. При изменении по какой-либо причине промежуточной частоты на выходе фазового дискри- минатора появляется сигнал ошибки, величина и знак которого зависит от ве- личины и знака ухода промежуточной частоты от номинального значения. Это напряжение ошибки суммируется с напряжением настройки гетеродина и восстанавливает точную величину промежуточной частоты. В качестве управляющего элемента в современных телевизорах применяют варикапы – полупроводниковые приборы с управляемой ёмкостью р-n- пе- рехода. В таких приборах используется ёмкость запертого p-n - перехода. При возрастании запирающего напряжения толщина перехода увеличивается, и ёмкость варикапа уменьшается. Следовательно, изменяя напряжение, пода- ваемое на варикап, можно изменять его ёмкость. Поскольку варикап включа- ется в контур гетеродина, то при изменении его ёмкости будет изменяться и частота гетеродина так, чтобы значение промежуточной частоты fПР.ИЗ. не от- личалось от номинального. При ручной регулировке частоту изменяют изме- нением постоянного напряжения, подаваемого на варикап с переменного ре- зистора.
Уровень сигнала на входе ТВ - приёмника может изменяться в широких пределах в зависимости от мощности передатчика, расстояния между ТВ - пе- редатчиком и приёмной антенной, наличия или отсутствия радиотени, качест- ва приёмной антенны, условий распространения радиоволн и пр. Допустимые изменения уровня входного сигнала обычно принимаются в пределах от 0,2 до 50 мкВ. Вместе с тем для нормальной работы каналов яркости, цветности и син- хронизации требуется вполне определённый уровень сигналов (порядка 1 В). Изменение уровня сигнала на выходе радиоканала не должно превышать 3 дБ. Уменьшение уровня сигнала на выходе радиоканала приводит к умень- шению контрастности изображения, потере цветности и нарушению синхро- низации. Увеличение уровня сигнала приводит к чрезмерной контрастности, неустойчивой синхронизации и также к потере цветности. Это в сильной сте- пени портит впечатление у зрителя. Для устранения этого необходимо поддерживать постоянным напряжение на выходе видеоусилителя телевизора независимо от изменения сигнала на входе. Добиться выполнения этого условия удаётся только при использовании автоматической регулировки усиления (АРУ). Система АРУ поддерживает постоянное значение уровня ПЦТС на выходе радиоканала при изменении уровня входного сигнала телевизора. Кроме того, система АРУ обеспечивает отсутствие искажений формы сигнала в радио- тракте, которые могут возникнуть при перегрузке усилителей мощным сигна- лом. В современных ТВ - приёмниках применяют двухпетлевую систему АРУ, структурная схема которой показана на рис.5.12.  Рис.5.12. Структурная схема двухпетлевой АРУ. УРЧ – усилитель радиочастоты; ПрЧ – преобразователь частоты; УПЧИ – усилитель промежуточной частоты изображения; ВД – видеодетек- тор; ЭК – электронный ключ; ПД – пиковый детектор; СЗ – схема задержки. В систему АРУ входят электронный ключ, пиковый детектор и схема за- держки. Остальные элементы схемы (УРЧ, ПрЧ, УПЧИ, ВД) входят в состав радиоканала. Схема работает следующим образом. На вход радиоканала по- ступает сигнал, который усиливается в УРЧ селектора каналов, преобразуется в промежуточную частоту, усиливается в УПЧИ и детектируется видеодетек- тором. Огибающая сигнала после детектирования поступает на электронный ключ, управляемый стробирующими импульсами (UC), совпадающими по времени со строчными синхроимпульсами (ССИ). (Стробирующим импульсом называется вспомогательный импульс напряже- ния, подаваемый на схему совпадения для изменения режима её работы). В результате периодического замыкания ЭК на пиковый детектор ПД поступа- ют строчные синхроимпульсы, а на выходе ПД образуется постоянное регу- лирующее напряжение UР1, величина которого определяется уровнем ССИ (т.е. уровнем ТВ- сигнала, поступающего на вход телевизора). Напряжение регулировки UР1 с выхода ПД поступает на УПЧИ, благодаря чему замыкает- ся первая петля АРУ. Эта петля образует незадержанную ключевую АРУ. Одновременно напряжение с выхода ПД поступает на схему задержки СЗ. До тех пор пока напряжение UР1 на входе СЗ меньше некоторого уровня, на- зываемого напряжением задержки, выходное напряжение схемы задержки UР2 = 0. При большом уровне входного сигнала выходное напряжение пикового детектора UР1 становится больше напряжения задержки, и на выходе СЗ появ- ляется регулирующее напряжение UР2. Теперь замыкается вторая (задержан- ная) петля АРУ. При слабом входном сигнале усиление УРЧ и УПЧИ устанавливается мак- симальным. Увеличение уровня входного сигнала приводит сначала к возрас- танию регулирующего напряжения UР1 и снижению усиления УПЧИ. Даль- нейшее увеличение уровня сигнала на входе телевизора приводит к появле- нию регулирующего напряжения UР2 и снижению усиления УРЧ. Изменение усиления радиочастотного тракта стабилизирует уровень выходного сигнала. Обе петли АРУ реагируют только на уровень ССИ на выходе радиоканала. При этом система АРУ не реагирует на изменение яркостной составляющей радиосигнала и на помехи, не совпадающие по времени с ССИ. Задержка ре- гулировки усиления УРЧ селектора каналов позволяет улучшить соотноше- ние сигнал / шум для слабых сигналов.
В канале звукового сопровождения обрабатывается сигнал, полученный после разделения сигналов изображения и звукового сопровождения. Рассмотрим звуковой канал при одноканальной схеме разделения сигна- лов, изображённой на рис.5.5. Канал звукового сопровождения выполняет следующие функции:
Функциональная схема канала звукового сопровождения представлена на рис.5.13.  Рис.5.13. Функциональная схема канала звукового сопровождения: ПФ – полосовые фильтры; УПЧЗ – усилитель промежуточной частоты звуко- вого сопровождения; АО – амплитудный ограничитель; ЧД – частотный де- тектор; УЗЧ – усилитель звуковых частот; 1,2,3 – входы регулировки громко- сти, тембра и отключения звукового сопровождения. Современные телевизоры, как правило, обеспечивают приём телевизионных сигналов различных стандартов. Схема, приведенная на рис.5.5, обеспечивает приём сигналов звукового сопровождения в стандартах ТВ-сигнала D/K и B/G. В случае приёма сигналов в стандартах D/K вторая промежуточная частота равна 6,5 МГц, а в стандартах B/G – 5,5 МГц. В первом случае сигнал второй промежуточной частоты звукового сопро- вождения выделяется полосовым фильтром ПФ, настроенным на частоту 6,5 МГц, во втором – полосовым фильтром, настроенным на 5,5 МГц. Полосовые фильтры либо включаются параллельно, как показано на рис.5.9, либо комму- тируются в зависимости от стандарта принимаемого сигнала. УПЧЗ производит усиление сигналов второй промежуточной частоты зву- кового сопровождения. Амплитудный ограничитель ограничивает амплитуду сигналов для неискажённого частотного детектирования. Частот- ный детектор выделяет сигнал звуковых частот, который затем усиливается в усилителе звуковых частот УЗЧ и поступает на громкоговоритель. В канале звукового сопровождения предусматриваются регулировки гром- кости и тембра, а также возможность отключения звукового сопровождения (режим молчания). Ведущие фирмы мира, производящие ТВ-аппаратуру, уделяют много вни- мания совершенствованию звукового канала. Вводятся устройства, обеспечи- вающие псевдостереозвучание, приём сигналов стереофонического звукового сопровождения и цифровых сигналов. Используются цифровые системы об- работки звуковых сигналов, совершенствуется акустика телевизоров. Контрольные вопросы:
|