Материал: Определение параметров ТВ-вещания

Рисунок 4 - Структурная схема декодирующего устройства системы Секам

Декодирующее устройство системы СЕКАМ, так же как и кодирующее, содержит два канала: канал яркостного сигнала и канал цветности. выходными сигналами являются яркостный сигнал и три цветоразностных сигнала.

Канал цветности. Полный цветовой сигнал uп с видеодетектора поступает на ВЧ корректор сигнала цветности, с помощью которого достигается, увеличение отношения сигнал/шум и выделение из сигнала uп сигнала цветности. АЧХ корректора является обратной АЧХ цепи ВЧ предыскажений. В результате в сигнале цветности наблюдается устранение той амплитудной модуляции, которая возникла на передающем конце после прохождения цепи ВЧ предыскажений.

Остаточные явления амплитудной модуляции устраняются амплитудным ограничителем, включенным после корректора.

Ограниченный по амплитуде сигнал цветности поступает на два входа электронного коммутатора (ЭК). На один вход он подается непосредственно, а на второй - с задержкой на длительности строки. В качестве устройства задержки до сих пор используется ультразвуковая линия задержки (УЛЗ). Для системы СЕКАМ устройства задержки должно удовлетворять требованию точности и стабильности задержки с погрешностью ∆ 30 нс, где  - время задержки, равное 64 мкс.

ЭК распределяет прямой и задержанный сигналы таким образом, что на один из выходов всегда поступает сигнал, соответствующий передаче D’_R, а на другой - D’_B.

После ЭК разделенные сигналы цветности поступают на вторую ступень амплитудного ограничения, устраняющую помехи и паразитную АМ. С амплитудных ограничителей сигналы цветности поступают на частотные детекторы. С их выходов без дополнительных преобразований получают сигналы  и .

После детектирования цветоразностные сигналы подвергают низкочастотной коррекции, повышающей отношение сигнал/шум. АЧХ корректоров обратны АЧХ цепей НЧ предыскажений.

Наконец, с помощью матрицы G - Y из цветоразностных сигналов  и  формируются сигнал .

Принцип последовательной передачи сигналов в системе СЕКАМ предполагает синфазную и синхронную работу коммутаторов сигналов на передающих и приемных концах системы. Синхронность обеспечивается формированием коммутирующих импульсов из строчных импульсов. Правильность фазировки достигается с помощью устройства цветовой синхронизации.

Устройства цветовой синхронизации обеспечивает так же выключение канала цветности, если предается сигнал черно-белого телевидения или цветного телевидения, но другой системы. Выключение производится подачей запирающего напряжения на амплитудные ограничители.

Канал яркости. Он содержит в себе широкополосное устройство задержки на 0,4 … 0,7 мкс для выравнивания времяни прохождения сигналов в широкополосном яркостном и узкополосном каналах цветности. кроме того, в яркостный канал включается устройство режекции, подавляющие колебания цветовой поднесущей.

Для получения и передачи сигналов цветности в системе SECAM используется частотная модуляция (ЧМ) поднесущих частот цветоразностными сигналами. Основным параметром, характеризующим ширину спектра ЧМ-колебания, является индекс частотной модуляции, определяемый соотношением

= ∆f_Д / F_В,

где ∆f_Д - девиация (отклонение) несущей частоты от номинального значения; _В - 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 расширяется и достигает значения 2∆f_Д, т.е. ширина спектра оказывается равной удвоенному значению девиации поднесущей частоты. В системе SECAM для передачи ЦРС применяется ЧМ с индексом модуляции m ≈ 0,2 (т.н. узкополосная модуляция).

Если ЦРС передаются в полосе частот до 1,5 МГц, то, согласно сказанному, общий спектр модулированного сигнала 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 использованием 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 телевизора по каналу цветности, будут сильно снижать качество изображения.

Можно повысить помехоустойчивость при приёме ЦРС, не прибегая к увеличению индекса ЧМ и не расширяя при этом спектр. Это достигается введением 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 частоты и фазы высокочастотного колебания под воздействием помехи. При детектировании ЧМ-сигналов в условиях наличия флуктуационных помех происходит значительное ухудшение соотношения сигнал / шум на выходе частотного детектора, особенно в области верхних частот спектра модулирующего сигнала.

Для устранения этого эффекта на передающем конце модулирующие цветоразностные сигналы подвергаются предварительной частотной коррекции - предыскажениям. Корректирующая цепь обеспечивает подъём высокочастотных составляющих ЦРС. Графически частотная характеристика корректирующей цепи представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 - Амплитудно-частотная характеристика цепи НЧ-предыскажений сигналов цветности

Поскольку предыскажениям подвергается немодулированный (низкочастотный) сигнал цветности, данный вид предыскажений называется низкочастотными предыскажениями.

Для неискажённого приёма ЦРС в ТВ-приёмнике необходимо скорректировать 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 обратная частотной характеристике звена предыскажения на передающем конце.

Частотная характеристика цепи коррекции НЧ-предыскажений представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 - Частотная характеристика цепи коррекции НЧ предыскажений

Как видно из рисунка 6, 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 составляющие спектра помехи, имеющие большую интенсивность, ослабляются в большее число раз. Следует отметить, что ослабление спектральных составляющих ЦРС, которые в приёмнике также подвергаются коррекции, не ухудшает качество изображения, так как их амплитуда была соответственно увеличена на передающем конце. Техническая реализация цепей, осуществляющие описанные преобразования, оказывается довольно простой.

Другой вид предыскажений, применяемый в системе SECAM, - это высокочастотные предыскажения, которым подвергается ЧМ-сигнал цветности. Цель этих предыскажений та же, что и у предыскажений видеосигналов, - увеличение помехозащищённости каналов яркости и цветности приёмника. Действие предыскажений, которым подвергается модулированный сигнал, проявляется в увеличении амплитуды поднесущей частоты при отклонении её от номинального значения.

Графически зависимость коэффициента передачи цепи высокочастотных предыскажений представлена на рисунке 7.

Рисунок 7 - Частотная характеристика цепи ВЧ-предыскажений

Как видно из рисунка 7, при отклонении частоты от номинального значения коэффициент передачи возрастает, что позволяет повысить уровень спектральных составляющих сигнала, удалённых от поднесущей и в большей степени подверженных воздействию помех.

В приёмнике необходимо иметь цепь коррекции ВЧ-предыскажений с частотной характеристикой, обратной частотной характеристике цепи введения предыскажений на передающем конце. Графически частотная характеристика корректирующей цепи представлена на рисунок 8.

Рисунок 8 - Частотная характеристика цепи коррекции ВЧ-предыскажений

телевизионный частота кодирующий секам

Коррекция высокочастотных предыскажений в приёмнике должна производиться достаточно точно. Экспериментально установлено, что минимум кривой должен совпадать с частотой 4,286 МГц ± 20 кГц.

Для обработки частотно-модулированных сигналов в цветном телевизоре делается два отдельных канала: R-У и В-У.

В канал R-У должен поступать только «красный» цветоразностный сигнал, причем в одной строке непосредственно (прямой сигнал), а в соседней строке с выхода линии задержки (задержанный сигнал). В таком же порядке, но только «синий» цветоразностный сигнал должен поступать в канал В-У. Необходимые для этого переключения входов каналов R-У и В-У от строки к строке осуществляет специальный электронный коммутатор. При нарушении правильной фазы коммутации сигналы цветности не будут попадать в «свои» каналы, что приведет к недопустимым искажениям цветов.

Для обеспечения корректировки фазы электронных коммутаторов всех цветных телевизоров в состав полного сигнала цветного телевидения системы CEKAM вводятся сигналы цветовой синхронизации, или, как их еще называют, сигналы опознавания цвета. Они передаются во время каждого кадрового гасящего импульса после кадровых синхронизирующих и уравнивающих импульсов и занимают интервал девяти последовательных строк, а именно: с 7-й по 15-ю в нечетном поле и с 320-й по 328-ю в четном поле развертки.

Сигналы цветовой синхронизации представляют собой «пакеты» следующих через строку поднесущих с частотами f_0R и f_0В модулированных по частоте специально сформированными трапецеидальными импульсами цветовой синхронизации d_R и d_B.

7.      Рассчитать и построить осциллограмму цветоразностного сигнала для двух цветных полос;

.        Определить длительность искажённого участка (если имеет место ограничение уровня сигнала); 

9.      Рассчитать и построить осциллограмму полного цветового сигнала одной строки (D_R^' или D_B^'), соответствующую изображению в виде трёх вертикальных полос, одна из которых серая, а остальные две цветные.

Значения сигналов E'_R, E'_G, E'_B в относительных единицах (19 вариант):

Таблица 2

Определим длительность участка, на котором из-за ограничения сигнала не обеспечивается правильная цветопередача.

Если сигнал превышает предельно допустимое значение, то он ограничивается.

Для сигнала D'_в уровень ограничения +2,20 и - 1,52.

Для первой полосы.

Яркостный сигнал E_Y формируется в телевизионном тракте, путем суммирования в определенном соотношении сигналов основных цветов E_R, E_G, E_B. Соотношение это определяется спектральной чувствительностью глаза (кривой стандартной относительной видности) к основным цветам излучений трех люминофоров. В системе Секам каждый цветоразностный сигнал модулирует по частоте свою поднесущую. Сигналы Секам при опорном белом формируются в следующем виде (ГОСТ 7845-79):

Яркостный сигнал:

'_Y = 0,3E'_R + 0,59E'_G + 0,11E'_B.

Цветоразностный сигнал:

'_в = 1,5*(E'_B - E'_Y)'_в = -1,9*(E'_R - E'_Y)

Найдем:

Яркостный сигнал:

'_Y = 0,3*1 + 0,59*0,8 + 0,11*0,6 = 0,838

Цветоразностный сигнал:

'_в = 1,5*(E'_B - E'_Y)'_в = 1,5*(0,6 - 0,838₎ = - 0,357

Цветоразностные сигналы:

'_R-Y = E'_R - E'_Y E'_B-Y = E'_B - E'_Y.'_R-Y = 1 - 0,838 = 0,162 '_B-Y = 0,6 - 0,838 = -0,238

Отрицательному значению сигнала D'_в соответствует уровень ограничения U₀ = -1,52.

Значение выброса U_м = 2,5 D'_в = -2,5*0,357 = - 0,89

Откуда длительность искаженного участка:

 = - 0,33 мкс

Видим, что U_м < U_0, а так же имеем отрицательное значение t₀, то ограничения не будет, и граница цветной полосы будет воспроизведена без искажений

Для второй полосы.

Сигнал яркости:

'_Y = 0,3E'_R + 0,59E'_G + 0,11E'_B.'_Y = 0,3*1 + 0,59*0,6 + 0,11*0,8 = 0,742

Цветоразностные сигналы:

'_R-Y = E'_R - E'_Y '_B-Y = E'_B - E'_Y.'_R-Y = 1 - 0,742 = 0,258 '_B-Y = 0,8 - 0,742 = 0,058

Величина цветоразностного сигнала (система СЕКАМ):

'_в = 1,5*(E'_B - E'_Y)'_в = 1,5*(0,8 - 0,742₎ = 0,087

Положительному значению сигнала D'_в соответствует уровень ограничения U₀ = 2,20.

Значение U_м = 2,5 D'_в = 2,5*0,087 = 0,218

Откуда длительность искаженного участка:

 = - 1,433 мкс

Видим, что U_м < U_0, а так же имеем отрицательное значение t₀, то ограничения не будет, и граница цветной полосы будет воспроизведена без искажений

Рассчитаем и построим осциллограмму полного цветового сигнала.

Определяем параметры сигнала. Е'_Y =1

Первая полоса.

Сигнал яркости:

Е'_Y1 = 0,30*1 + 0,59*0,8 + 0,11*0,6 = 0,838

Находим величину цветоразностного сигнала D'_B.

'_в = -0,45E'_R - 0,89E'_G + 1,34E'_B.'_в = -0,45*1 - 0,89*0,8 + 1,34*0,6 = - 0,322

Вторая полоса.

Сигнал яркости:

Е'_Y1 = 0,30*1 + 0,59*0,6 + 0,11*0,8 = 0,742

'_в = -0,45*1 - 0,89*0,6 + 1,34*0,8 = 0,088

По соответствующей модуляционной характеристике, изображённой на рисунке 5 [1], находим девиацию частоты.

Для 1-ой полосы: Δf₁ = - 90 кГц.

Для 2-ой полосы: Δf₂ = 20 кГц.

Далее по характеристике ВЧ предыскажений рисунок 7 [1] определяем коэффициент К.