Файл: БТВА (окончательная редакция) для печати.docx

5.3. Частотные каналы телевизионного вещания

Для передачи ТВ - сигнала от телецентра к приёмнику используются метровый, 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 свободном 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 телевидения

Основные диапазоны волн, в которых работают ТВ - передатчики, их обозначения и область занимаемых частот приведены в табл.5.1.

Таблица 5.1.

В области метровых волн размещаются 12 каналов вещательного телевидения: 5 каналов в нижнем поддиапазоне и 7 каналов – в верхнем. В нижнем поддиапазоне метровых волн, кроме ТВ - программ, располагаются также радиовещательные станции УКВ- диапазона (65,8 … 73 МГц) и FM- диапазона (87,5 … 108 МГц).

В дециметровом диапазоне размещены 40 каналов вещательного телевидения (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. Рассматривается 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 сигнала

Радиоволны УКВ-диапазона (метровые, дециметровые, сантиметровые, миллиметровые) распространяются вдоль поверхности земли в пределах прямой 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 поверхностью земли для обеспечения гарантированной прямой видимости между передающей и приёмной антеннами, особенно в условиях пересечённой местности или в городах с разноэтажной застройкой.

Исследования условий распространения радиоволн показали, что они распространяются в пределах прямой видимости на сравнительно небольшие расстояния (несколько десятков километров). На расстояния, большие нескольких десятков километров, радиоволны распространяются с огибанием земной поверхности. Это явление называется рефракцией радиоволн.

Существует несколько видов рефракции радиоволн. Возникновение каждого вида рефракции определяется несколькими факторами: температурой воздуха, давлением, влажностью, их градиентом (изменением этих величин с высотой), а также состоянием ионосферы и поверхности Земли.

При стандартной положительной рефракции, имеющей место в большинстве случаев, радиоволны огибают поверхность Земли, имеющей так называемый эквивалентный радиус R_Э = 4/3 R_З. При физическом радиусе Земли R_З ≈ 6370 км эквивалентный радиус Земли R_ЭКВ ≈ 8500 км.

Дальность приёма телевизионного сигнала при стандартной рефракции

определяется из выражения

D(км) = 4,12·,

где H – высота передающей антенны в метрах;

h – высота приёмной антенны в метрах.

5.4. Стандарты телевизионного вещания

Стандартом телевизионного вещания называют установленный международной технической организацией набор параметров, определяющих телевизионный сигнал.

Стандарт ТВ - вещания определяется совокупностью стандарта ТВ- сигнала 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- сигнала. 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, рассчитанные на приём сигналов в различных регионах мира, т.е. по разным стандартам. 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 литературе.

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.

5.5. Функциональная схема радиоканала вещательного тв - приёмника

Радиоканал ТВ - приёмника обеспечивает следующие функции:

• настройку на выбранную программу;

• выделение полезного сигнала из смеси сигналов и помех;

• усиление сигнала;

• разделение сигналов изображения и звукового сопровождения;

• детектирование сигналов изображения и звукового сопровождения;

• выделение сигналов синхронизации;

• автоматическую регулировку усиления;

• автоматическую подстройку частоты гетеродина.

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 изображения; СС – селектор синхроимпульсов; ПФ – полосовой фильтр; УПЧЗ – усилитель промежуточной частоты звукового сопровождения; ЧД – частотный 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 усилителе промежуточной частоты изображения (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 радиосигнал второй промежуточной частоты звукового сопровождения.

После видеодетектора сигналы изображения и звукового сопровождения разделяются частотными фильтрами. Режекторный фильтр (РФ) настраивается 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 усилителя промежуточной частоты звукового сопровождения (УПЧЗ). Видеосигнал ПЦТВ на вход УПЧЗ не проходит.

С выхода УПЧЗ напряжение второй промежуточной частоты звукового сопровождения поступает на частотный детектор (ЧД), с выхода которого продетектированный сигнал звуковых частот – сигнал звукового сопровождения (СЗС). В дальнейшем этот сигнал усиливается в звуковом канале телевизора и воспроизводится громкоговорителем.

Сигнал на выходе видеодетектора содержит строчные и кадровые синхроимпульсы (ССИ и КСИ), необходимые для синхронизации устройств строчной и кадровой развёрток телевизора. Эти импульсы выделяются селектором синхроимпульсов (СС). Выделение синхроимпульсов производит амплитудный селектор, который пропускает на выход только импульсы, превышающие порог ограничения. Значение порога ограничения выбирается выше уровня гасящих импульсов. Выделенные амплитудным селектором строчные и кадровые синхроимпульсы поступают далее на схему разделения импульсов синхронизации. Разделение производится по признаку длительности синхроимпульсов. 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 регулирования: система автоматической регулировки усиления (АРУ) и система автоматической подстройки частоты гетеродина (АПЧГ).

Система АРУ поддерживает стабильный уровень выходных сигналов радиоканала при значительных изменениях уровня входного сигнала радиоканала и защищает радиоканал от перегрузок, вызываемых сигналами большой мощности. Система АПЧГ поддерживает постоянной промежуточную частоту, на которой происходит основное усиление ТВ-сигнала.

Селектор телевизионных каналов (СК)

Сигнал от приёмной антенны поступает на вход селектора каналов (тюнера), который обеспечивает настройку приёмника на выбранный канал, усиление сигнала по высокой частоте и его преобразование на промежуточную частоту. В соответствии с этими функциями он имеет структурную схему, 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 U_ВХ 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 осуществляют предварительную селекцию. После преселектора сигнал поступает на преобразователь частоты, состоящий из смесителя (СМ), гетеродина (Г) и фильтра промежуточных частот (ФПЧ). Преобразователь частоты переносит спектр частот сигнала изображения и звукового сопровождения выбранного ТВ-канала в область промежуточных частот изображения и звукового сопровождения. 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 сигнала.

Напряжение настройки U_Н совместно с управляющим напряжением системы АПЧГ подаётся на варикапы контуров ВЦ, ПФ и гетеродина (Г). Эти напряжения обеспечивают настройку на выбранный канал и поддерживают постоянство промежуточной частоты при изменении внешних дестабилизирующих факторов.

Напряжение АРУ подаётся на УРЧ, уменьшая его коэффициент усиления при увеличении уровня входного сигнала. Это позволяет избежать перегрузки последующих каскадов телевизора.