/
Текст
~
\~
"'
)
'~
~,
А. К. ORCMAH
ПЕРЕДАЧА
ТЕЛЕВИЗИОННЫХ
СИГНАЛОВ
ПО КОАКСИАЛЬНЫМ
КАБЕЛЯМ
Издательство "СВЯЗЬ" • 1966
УДК 621.391.83:621.397.13:621.315.212
3-5
27-66
ПРЕДИСЛОВИЕ
:ЕЕ а магистральных линиях связи Советского Союза широко
прим,еняются коаксиальные кабе.пи. Диапазон частот в си
стемах авязи по коаксиальным кабелям позво.1яет осуществ.1ять
тысячи телефонных разловоров, телеграфные, фототелеграфные пе
редачи, а также обмен телевизионными программами. К:оаксиа.1ь
ные и радиорелейные линии связи дают воз:\fожность организовать
разветвлённую сеть ~взаимосвязанных телецентров, охватить теле
визионным в,ещанием весьма обширную территорию СССР, обме
ниваться телевиз,ионными программа:\Ш с другими странами.
Разработ,ка аппаратуры уллот,нения коаксиального кабе.1я
К:-1920 и внедрение её на ряде важных магистралей связи значи
тельно расширили круг апециалистов, интересующихся системами
связи по коаксиальному кабелю .и, в частности, передачей по ка
белю телевиден:ия.
На·с'Гояща,я книга ох,ватывает круг вопросов, относящихся к
передаче телевизионных программ на дальние расоояния по ма
гистральным коаксиальным кабелям. Рассматриваются различ
ные ;способы построения аппаратуры и преобразования сигналов.
Анализируются передача модулированных сигна.1ов с несиммет
ричными бо1ювыми полосами и воз:vюжности устранения возни
кающих при этом искажений, механизм вознюшовения помех в
тракте передачи телевидения.
Значительное внимание уделяется способам повышения поме
хозащищённости телевизионного канала путём введения предва
рительного :искажения сигналов, правильного выбора г.1убины мо
дуляции линейных сигналов, передачи «постоянной С'Оставляю
щей», правильного выбора .несущей и контрольных частот системы.
К:.ром.е ·юго, рассматриваются вопр,осы качества передачи - в.1ия
ние различного рода искажений и помех при передаче изображе-
11шй. Кратко ·изложены основ,ные способы корректирования иска
жений.
-3-
В 1прилож,ении приводятся сведения об отечественной системе
многоканальной связи К-1920 и зарубежных системах передачи
1'елевидения, а также основные требования к качеству телевизион
ных ,ка,налов. -~
Раосмотренные вопросы в той или иней мере относятся и к пе
редаче ВИlдеотелефонныrх и других импу,чьсных сигналО1в по широ
кополосным ,каналам кабельных и радиорелейных линий связи.
Книга рассчитана на инженеров связи, разрабатывающих,
·проектирующих и эксплуатирующих аппаратуру для передачи те
левидения по линиям далыней связи.
Ав11ор выражает благодарность за тщательное редактирование
И. А. Аболицу, а также Г. Г. Бородзюку, А. П. Фильянович за
важные замечания и советы, данные ими при просмотре и рецен
зировании рукюписи.
Все замеча,ния по книге просьба направ.11ять в издательство
<~Связь» (Москва-цен11р, Чис11опрудный бульвар, ~) .
АВТОР
ГЛАВА 1
ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИГНАЛЕ ЧЁРНО-БЕЛОГО •
ТЕЛЕВИДЕНИЯ
~
1.1. Общие замечания о видеосигна.ле
п олный телевизионный видеосигнал состоит из сигналов изо
бражения и сигналов синхронизации. Последние содержат
импульсы для гашыия обратного хода луча лриё"'шой (передаю
щей) ·т.рубки IПО строкам и кадрам (гасящие импульсы) и синхро
низирующие импульсы - строчные и полукадровые. Телевизион
ный стандарт СССР (ГОСТ 1845-55) предусматривает черес
строчную развёртку изображения, при которой ослабляется визу
альный эффект мерцания воспроизводимого изображения без уве
личения числа элементов .разложения, передаваемых за одну се
,кунду. Число строк разложения z=625, а число полукадров в се-
кунду (полей) составляет 50. Отношение ширины кадра w к его
высоте h (формат кадра) рав.но 4: 3. Изображение развёртываетс~
по строкам слева направо, а ,по полукадра"'1 - сверху вниз. По
лярность видеосигнала может быть положительной (позитив) и
отрицательной (негатив). Если увеличению яркости изображения
ооответС'nвует увеличение тока видеосигнала, то видеосигнал назы
вают позитивным, если же увеличению яркости изображения со
ответствует уменьшен.не тока видеосигнала, то видеосигна"1 нега
тивный. Им1пульсы синх,ронизации передаются в области <<чернее
чёрного».
Стандарт,ные видеосигналы положительной полярности, пода
ваемые на вход оконечных передающих устройств телевизионного
канала системы связи по коаксиальному кабелю, изображены на
рис. 1.1 . Соглаоно стандарту, за одну секун~у передаётся 25 кад-
-
5-
ф
"
-
а
)
"
'
°
-
'
"
'
<
:
:
,
'
1
/
e
j
J
н
o
e
6
)
г
-
-
-
-
-
-
-
,
1
1
г
,
г
1
~
-
-
-
-
-
-
!
l
о
л
у
к
а
i
!
J
1
0
8
ы
й
г
а
с
я
щ
и
и
и
м
п
у
л
ь
с
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
П
1
Г
,
1
н
"
'
i
"
'
.
1
н
-
t
з
н
-
-
-
l
-
-
н
~
l
l
e
P
,
e
i
l
н
u
e
у
р
а
8
-
С
и
н
х
р
о
и
м
-
J
a
!
J
н
u
e
у
р
а
t
l
-
)
С
и
в
н
а
л
u
:
J
o
t
f
p
a
.
:
н
-
c
e
·
н
ц
н
н
и
8
а
ю
щ
и
е
и
м
·
п
у
л
ь
е
м
f
(
a
i
J
-
н
и
t
l
а
ю
щ
и
е
и
м
·
П
!
J
Л
6
С
6
I
р
о
8
П
l
j
Л
h
C
6
I
Н
,
«
6
'
1
,
м
к
с
е
к
.
.
.
.
,
г
-
,
г
-
,
,
.
.
.
-
-
-
-
-
-
1
1
н
z
1
r
'
l
'
+
5
)
м
No
с
-
е
к
f
/
J
,
2
+
f
!
5
M
N
C
C
N
~
l
t
J
:
-
'
-
.
f
O
м
н
c
,
~
,
,
,
-
,
1
в
!
J
р
а
f
н
и
О
а
ю
·
n
o
л
y
к
u
l
J
p
o
B
ш
J
C
m
p
o
'
I
H
6
i
u
с
и
н
х
р
о
и
м
п
у
л
1
,
с
(
.
!
1
1
1
a
c
r
n
o
R
Z
-
Z
J
щ
и
и
u
м
П
!
J
Л
I
С
c
u
н
x
p
o
u
м
n
J
1
,
1
1
1
,
C
f
.
!
l
t
1
t
x
c
m
o
к
1
-
f
}
Р
и
с
.
1
:
1
.
С
т
а
н
д
а
р
т
н
ы
е
в
и
д
е
о
с
и
г
н
а
л
ы
п
о
л
о
ж
и
т
е
л
ь
н
о
й
п
о
л
я
р
н
о
с
т
и
:
а
)
ч
ё
т
н
ы
е
с
т
р
о
к
и
;
б
)
н
е
ч
ё
т
н
ы
е
с
т
р
о
к
и
рю,в (50 полукадров, ил.и 15625 ст.рок). Время передачи одной
строки Тс=64 мсек (величина Н на рис. 1.1). Параметры всех
гасящих и синхронизирующих импульсов показаны на рис. 1.1 .
Введение уравнивающих импульсов и нескольких каJ.ровых син
хронизирующих импульсов вместо одного шир-окого кадрового им-
ltесущия 1/trcmomu
u.эoOpa:нctJнllR
Несущая 'tастота
звука
1·
г4----6',SМгц ~~ ---J
------~3v?гц ------~ ---.
Рис. 1.2. Радиоканал телевизионного вещания
пульса (кадровые синхронизирующие импу.1ьсы можно рассмат
ривать, как один импульс, разделённый вырезами на 6 ю1пульсов)
обеспечиваЕТ идентичные условия работы системы синхронизации
полукадро,в чётных и нечётных -строк и непрерывность работы
строчной синхронизации во rвремя передачи по,1укадровых им
пульсов.
ГОСТ также нормирует ос1-ювные параметры системы местного
телевизион,ного ,веща,ния. От,метю,1 некоторые iiз них: ширина ра
диоканала (рис. 1.2) должна быть
равной 8 Мгц, расстояние между
несущими частотами сигналов изоб
ражения и звукового сопровождения
1/J!Jo/o -
1/ёрное
---
-
равно 6,5 Мгц, а ширина остатка ftO-:-f5J%
белое
нижней б 01ювой пол осы, передав ае- _-_:::::--1+1tttittttн-ж~-------
м oгo без искажений, равна 0,75 Мгц. - - -
1J
Изображение передаётся способю1
амплитудной модуляции (форма
огибающей высокочастотного теле- - - -
-
-
-
визионного сигнала соответствует- - - -
-
-
-
-
рис. 1.3), а звукювое сопровожде- р 1" i\l
•
ис. _..,_
1 оду.1ированныи сигнал
ние - способом частотной моду-
укв передатчика
ляции.
Зарубежные стандар1ы чёрно-белого телевидения также пре
дусматривают формат кадра 4: 3, чересстрочную развёртку изо
бражения и передачу импульсов синхронизации в области «чернее
чёрного». Звуковое сопровождение передаётся либо способом час
тотной модуляции, либо способом амплитудной модупяции. Не
котюрые параметры различных систем те.1евидения приведены в
табл. 1.1 .
7-
ТАБЛИЦА 1,1
Параметры систем телевидения
Страна
Число строк Число полу- Частота строк
Номинальная Ширина радио-
ширина видео-
канала
раэложення кадров в сек
гц
канала, Мгц
Мгц
Англия
405
50
10 125
3
5
США, Япония,
525
60
15 750
4
6
ФРГ, Швеция
и др.
625
50
15625
5
7
СССР
625
50
15625
6
8
Франция,
Бельгия
819
50
20 475
10
14
1.2 . Спе:ктральный состав и спе:ктральное распределение
мощности реальных чёрно-бел:ы:х видеосигналов
Реальные ,видеосигналы носят импульсный характер. Это опре
деляется скачкообразным ,изменением яркости на границе ,двух
объекгов изображения с различной освещённостью, а также си
стемой гасящих и синхронизирующих юшульсов. Частотный
спектр идеализированных видеосиг,налов с бесконечnо крутыми
ФР-ОНiами скачков яркости теоретически не ограничен. Практиче
ски он ограничива,ется рядом п,ричин, в частности, тем, что элек
тронные лучи передающей и приёмной трубок имеют сеченпе с
.1юнечными ,размерами и не могут быть сколь угодно малы:-.ш.
Несмотря ,на самые различные ,возможные виды изображений.
спектралыная структура ,в,сех видеосигналов ,носит один, впо,1не
,определённый хара1ктер. Это объясняется тем, что преобразование
изображений в электрические сигналы •связано с процессом раз
вёртки, который, в ос1rовном, определяет спектральную структуру
сигнала 1).
Рассмотреть спектр ~видеосигнала проще всего в случае пере
дачи неподвиж,ного изоб,ражения, т. е. неменяющегося во времени.
Соответствующий такому изображению видеосигна,1 будет перио
дической фу,нкцией нремени. При ~прогрессивной развёртке из:-.1е
нение яркости •вдоль любой строки :разложения периодически бу
дет повт·оряться ·с частотой кадров FR. Время прохождения кадра
обозначим TR= 1/Fк. Если время, испо.тrьзуе:-.юе для развёртки
сигнала вдоль одной строки, обозначим Тр, а время для обрат,ного
1) Подробный анализ процесса ,ра::шёртки изображения бы,1 произведён
Мерцем и Г,рэем ,в 1934 r. и описан в Bell Systern Tech, Journal, 1934, july.
-8-
хода . луча к началу •следующей ,строки
-
Т3, то период
частоты строк Те будет ра1вен Тс=Тр+Та. Практически Тр=
= (О,82+0,84) Те, а Тз= (О,16+0,18) Те.
Функцию изменения нркости вдоль первой строки изображения
обозначим В1(х), а ооответствующую ей временную функцию из
менения тока видеосигнала f1(t) (рис. 1.4). Очевидно, что f1(t)
fi(tJ rгrtJ
lj ~ i--1i,т.._--1_______~ f',rtJ 1rtJ
с-, ....._ _,
r-L--t "
1
J__....
r-
___ __. . . _r _.......
:i_........
ir_ 11 11 Н------1 .r iI t
Рис. 1.4. Функция сигнала изображения
• существует лишь ,в т,е отрезки времени,
когда развёртывающий
луч прочерчивает первую строку изображения, т. е.
/i(t)= {f1(t) при РТк<t<РТк+Те-Тз;
(l. l)
О при РТк~Г;::,рТк+Тс-Тз; р=О, 1,2 ...
Аналогично для ~какой-либо i-ой строки имеем В;(х) и
fi(t) = {'i (t) при РТк+ (i_- 1) Те<; t < РТк~ i_Tc- Тз;
(1 _2}
О прирТк+(t-l)Тс t РТктtТс-Тз.
Все функции fi(t) имеют общий периоJ: повторения Тк и поэто
му могут быть представлены рядами Фурье вида:
00
fi(t) = ~А;п •COS (nQкt+(fi;п),
( 1,3)
n=O
2:n:
где Qк= -- круговая частота кадров.
Тк
Предполож:им, что время обратного хода луча Та=О. Тогда
суммарный сигнал, соответствующий передаче яркостей всех строк
. изображения,
равен сумме сигналов fi (t):
где z - число строк раздсжения.
Поскольку оумма таких косинусоидальных рядов представ.1яет
т,акже косинусоидальный ряд, то можно записать, что
n=oo
f'(t) = I АпCOS(пQкt+(j)п).
( 1.5)
n=O
-9-
Наличие гасящих импульсов строчной развёртки изображения
приводит к периодическим разрывам функции f'(t), как это видно
из рис. 1.4 . Чтобы учесть эти .разрывы в реальном сигнале f(t),
когда Тз=/=О, доста-гочно умножить f'(t) на функцию H(t)
{рис. 1.5).
Рис. 1.5. Функция H(t)
Рис. 1.6. Cxe,ia спектра ви:~:еосигнала при
чересстрочной развёртке
Очевидно, что
H(t)={ol при рТе <,t,<рТе-Тз;
(l.6)
при рТе-Тз,<t <,рТе: р= 1, 2, 3 ...
Умножение f'(t) на H(t) не влияет .r -;a сигна.:-r во вре:'lш про
хождения строки и «гасит» сигна~1 во время передачи И:'lшу.1ьса
гашения.
Фу,нкция Н (t) является ,периодической функцией частоты строк
и поэтому может быть представлена рядом Фурье
m=oo
Н(t)= 8 + IАшcos(тffief+<рт),
(1.7)
т-1
Т
2л
где в=l--3 ~0,8270,84; <pm=mr.s; roe=- .
Те
Те
Умножая f'(t) на H(t), получаем выражение для видеосигнала
без импульсов синхронизации
f(t) = f' (t)H (t) = ~/псоs(п Qкt + <рп) [s +
+ ~/mcos(mroet+<pт)]-
(1.8)
Из выражения (1.8) следует, что при передаче неподвижного
изображен.ия •видеосигнал обладает .1инейчатым (дискретны:'11)
спектром час11от. Он содержит состав.1яюшие с низки:'lш частота
ми пQ,. (гармоники кадровой частоты), гармоники частоты
строк mroc и их боковые составляющие (tncйc±nQ1;), а также по
стоянную составляющую величины А 0в.
При черес,стр,очной ,раз·вёртке изображения (рис. 1.6) место
част,оты кадров 1в 1сшектре занимает частота п,Qлукадров (полей),
-
10-
ра,в1ная 2 Fк. Опект,ры 1силналов раз,1Jичных .неподвижных изобра
жений имеют 10,динаковый ча:стотный ,состав iИ отличаются а•млли
тудами и фазами ,отделЬ'ных ча,стотных составляющих. При д&и
жении (изменении) изо:бра,жений амплитуды и фазы всех состав
ляющих ,изменяются 1во &ремени, т. е. модулируются. приобретая
сво,и бокоrвые ча,стоты, а постоЯ'нная ,составляющая также изме
няется во времени, ·пре1вращает~ся 1в «:среднюю состав.1яющую», со
держащую чаrстоты •от ,нуля до ~нескольких ,герц.
Исходя и:з сrвойс11в рядо,в Фурье, ,можно 1С,де.1ать •вывод, что
амплитуды •соста,вляющих юrдеосигнала тшс, пQк до.1жны убывать
с увеличением частнты, а амплитуды составляющих (тшс+nQк) и
(m+l)шc-nQн, находящиеся ,в промежутке спектра от тшс до
(т+l)шс, ,должны убЬ!lвать 1по мере удаления от тшс и (т+l)шс
·соответственно. Отдельные ,специфические изображения •могут от
кл-оняться от эгого шра1вила. Оче1видно, что наибо.1ее быстрое из
менение амюлитущ будет ·иметь место в •нижней части ,слект,ра. Им-
11ульсы ,сихронизации строк ,и кадро,в также ,бу,дут иметь слект•ры
тшс .и пQк соответетвенно.
В результате прюведённых экспе
риментальных исследований распре
деления мощности по спектру для
различных реальных видеосигналов
установлено, что
~
,v
f
.. ...
1) почти вся мощность видео
сигналов сосредоточена в области
~
частот от О до 1,5 Мгц, причём ~ '
основная мощность сигнала сосре
доточена в спектре частот ниже
200-;- -300 кгц;
D
"1....
~
--
0.5
t'r}
fJ"
2) перепад уровней амплитуд
составляющих сигнала во всем
спектре видеоча•стот (рис. 1. 7) до
стигает 38-; --40 дб, причём в обла- Рис. 1.7. Распределение средннх
сти частот от О до 200 кгц изме- относитепьных ю1шшг>'д со-
нение уровней происходит быстро стамяющих в,цеосигнапа по
и составляет примерно 20 дб
спектру
(2,3 неп);
3) ,в области низших 1видеоча,стот (до 300-;- -500 кгц) чётко об
наруживается концентрация э.нерГ'ии в узких областях спектра во
круг гармони1к ча,стоты е11рак тшс.
В серединах 1пр1омежугков ,между еоседнш.1и гармониками тшс
и (т+ l)шс .мощно~сть сигнала ничтожно ма.1а. С уве.1ичением
частоты эти облаети концентрации энергии ,становятся менее чёт
,юи,ми. Особенности энер:гети1ческ,ого 'С'пекгра •видеосиг,на.1ов :с.1едует
учитывать п,ри проектировании а1ппаратуры.
-
11-
1.3. Полоса частот, необходимая для: высококачественной
передачи видеосигналов
Важнейшей ха1рактерис11икой каче,ства ,еJ1ев1изионного изобра
жения я1вляется 1чёткость, 11юторая апределяет ,возможность пере
дачи ~мелких деталей изображения. Различают чёткость в ,верти
'Кальном и 1в 1гори1з,онтально,м на1пра,влениях. Чё11кость по 'Вертикали
(число элементов разложения по :вертикали) определяет,ся числом
стро~к разложеН1ия ,и размерами ,раэвёртывающего 1пят,на.
Из 625 строк разложения 1прю1ер,но 45-46 строк и,сшользуются
для 1переда1чи двух полукащравых ,га,сящих импулысо'в и 580 - для
передачи са,м,ого изо,бражения.
Середи•на ,развёртывающело 'Пятна (луча) ,не всегда точно сов
падает с ~серединами 1переда,ваемых ~1елких элементав изображе
,ния. Это 1приво1дит к уменьшен,ию прсимерно на 15-20 % среднего
числа различимых по вертикали эле~1ентов, т. е. 1 к у:-.1еньшению
чётrюсти по·вер11и1каJIИ ,до nв=580(0;8--;-0,85) =470-;- -500 э.1е:чентов.
Чёткость 'по горизо1нтали зависит -не только от раз:-.1еров и фор
мы лу~чей 'передающей и приёмной трубок, но ,и от ю1п,1итудно
частот,ной ха,рактеристики :всего тракта передачи, от его рабочей
полосы ча1стот 1). Жела,ельно, чтобы 1чёткюсть по ,горизонта.1и была
не меньше чёТ1кости по вертикали.
Ш1ирина изображения w больше его 'ВЫооты h. С1едо,вательно,
w
по горизонтали должно воспроизво,=~.иться nг =
-.-
nв ""' 650 эле
п
ментов.
Время mереда,чи мной ,ст,роки Те =64 • 10-6 сек. Прю1ерно 16%
этого времени использует,ся для 'передачи строчного и:-.юу.1ьса га
шения обрат,ного хода лу~ча. Следовательно, ,на mередачу одного
элемента изображения ,может быть 011ведено ,вре:-.1я
!1 :::::::0,84~ • 10-в =0,083 мксек.
650
Бели длительно~сть перехода от белого изображения к чёрному
(11 ,наоборот) ,не nревышае, этой 1вел1ичины, то ширина 1перехода на
изображении бу~дет не больше ширины ,одного эле:-.1ента разложе
ния, и переход воспринимается глазом как скачкообразное из:-.1е
нение я,р·кости. Поэтому жела,ельно, чтобы ~полоса частот ,видео
канала могла обеспечить время на1растания передаваемых видео
ИМlпульсов 1порядка 0,083 мксек.
1 ) На практике чёткость всего из0rбражения часто определяют чис.1ом с'!)рок.
В этом ,случае предполагается, что ширина рабочей полосы частот канала впод
яе достаточна.
-
12-
Предположи~м, что имееrея 1идеал-из.И1рО1Ва,н,ный mщеотра:кт
( р-ис. 1.8) с г.р аничной ча-стотой Fт• обесmечиtВающий ~прохожде
ние без и~скажен,ий всех ·соста!Вляющих iВИJДеосиrнала от .нулеiВОЙ
частоты до F т и .не пр-опускающий 1составляющие iВыше Fт• Для
-такого тра1кта коэффициент переда,ч,и
{К(Q)= 1 и ff(Q)= 'tQ, еслиQ~Qm
К(Q)=О для всех Q>Qmo•
Практичооюи ~возможно осуществить ха,ра1ктерwсти-ки, лишь ,в
известной ,сr~е~пени ·прИ'ближающиеся 1К и~еализированным. Допу
сти~м, что на ·вх:ощ тра,кта 'Подан един,и,ч,ный с'Качок напряжения
Рис. 1.8. Характерисmки
идеализированного ви
деотракта
Рис. 1.9. Переходный процесс на выходе
идеального видеотракта
(рис. 1.9) ,с 1бес1юнеч,но ,крутым фр•онтом. Такой ~сигнал можно
-представить ,следующим интегралом:
00
/i(t)=-1 +-• ssinQt dQ.
2
л;
О
(1.9)
о
На выходе -идеального в.идеотракта с I'ра,ничной ча•стотой Fт
iПОя,вится .сигнал (рис. 1.9)
от
/2(t)=,,.! . _+_1 s sinO(t-1:) dQ=-1 +-1 Si[Q (t-'t)]. (1.10)
2
n
Q
2
л:
m
о
Выходной -сигнал ·пред,стаtВляет собою 1фу,нкцию интеl)рального
ои-нуса, которая ·выч,и1сляется с 1Помощью специальных таблюц. Око
рость на,раста.ния выходного ,сигнала •будет ,макс-ималь.ной 'В .мо-
1
мент ·времени t=,: и рав-на - Qni. Если бы ,сжорость нарастания ~вы
п
хадного rсигнала ,была неизменной и ра1вной - 1
-
Qm ,в течение всего
л:
-
13-
времени на,ра1стания ,сигнала от О д,о
ла ,определялось -бы из выражения
1, то время ,нарастания сигна-
1
'tф-Q = 1 или
:n; т
1
'tФ=2Fm.
В дейстВ1ительно;сти (рис. 1.9), за 1вре~1я 'rф сигнал успевает из
мениться от 0,05 до 0,95 от ,евоего устдновившегося значения, ра·в
ного единице.
l((F}
1,0
а} 0,5
о
f,O
6}
8)
0,5
о
о
~i\
1\
\
K(F)
'
K(F}
F,Мгц
1
\
'
'
F,Мгц
l
"
•
\
\
r,мгц
/j'
450 500 S.50 6'00
ю11шш1---■г
450 500 .YSO 6'00Г
----·
~ ,-300 ~
Тиблица -400
024.9
:.500
=-too
3@
1•1.'.,
1''1.1
'
1
4SO SOO SSO 6'00
_,_ __ -,-
Рис. 1.10 . Испытательные таблицы на выходах видео
трактов с различной полосой частот
Исх,одя из необходимо,сти обеспечить 'rф ,:с; 0,083 мксек, мо*но
определить требуемую ширину полосы ,ча,стот ,идеализирован:ногG
вwдеотра,кта
1
106
F :::::::~= - --:::::::6,0 Мгц.
т 2'tф
2-0,083
-
14-
Часто определяют Рт по ,приближённой формуле
nz2 w
р =К---
т
2пt
( 1.11)
где z - ч1исл,о прок, п - число кадров, а к= 0,7 + 0,8 - коэффи
циент, учитывающий уменьшение ,чёткости по вертикали из-за !ВОЗ
можно'ГО неооtВ'падения ,середины раз.вёртывающего луча с середи
ной строки.
В этой фор'муле не учитывается, что шрю~ерно 22+24 % всего
времени используется для ·передачи ,сиг.налов гашен:ия обрат.наго
хода луча и поэтому ,величина Рт (ф-ла 1.11) оказывается лоряд
ка 5,0 Мгц.
Таким обра:зом, 1полоса ча,стот видеотракта определяется чис
ло,м 1строк разлож,ения. У1величение ч,ис1а .стр•ок без соот,ветствую
щего 1расширения ви,деотракта ~южет только ухудшить гор·изо.н
тальную rч·ёткость по 1сра,внению ,с вертика.1ьной. За·висю.юсть чёт
кости изображения от полосы часгот видеотракта видна при
сра1внении иопытательных таблиц, пр·иведённых на рис. 1.1 О.
ГЛАВА 2
ВЛИЯНИЕ ЛШIЕйНЫХ ИСКАЖЕНИЙ ТРАКТА
НА КАЧЕСТВО ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ
И30БРАЖЕНИй
2.1 . Общие замечания
Линейные искажения тракта пр:иво,::щт к перерас[lределен1Ию ам
плитуд и фаз составляющих видеосиrна,1а на выходе тракта
и, следовательно, к изменению формы. переданного сигнала.
В ,системе ,междугородного телевизион.н-ого ,вещания ,видеосиг
•нал, mередаваемый от телевизионной ,ка11еры в пункте А на ук:в
передатчик ,в пункте Б, проходит видботракты телевизионных цент
рОlв 1Пункто:в А и Б, а также телевиз,ионный кана,1 11агистрали коак
сиального ~кабеля. ,Искажения, !Возникающие на различных участ
ках линейного тракта и в оконечной .аппаратуре систе11ы связи по
коак,сиалыному ~кабелю, превращаются ,в ,соотве'I'С'Гвующие искаже
ния в рабочей пюлосе видеосигнала (50 гц"7"6,О Мгц). В линейном
телеВ!изионном 1сигнале низшие видеочастоты ,практически пере
даются !двумя 'боковыми юолосами и поэ,,ому спектр 'передаваемых
,оигналов :в трак11е кабеля «снизу» ,не отраничишается. Та,кое -огра
ничение может ,быть ·юлько 1в видеоусилителях оконечной аruпара
туры ,коа1к•сиального кабеля и поэто:\Iу влияние его 1весьма незначи
тельно.
АМ'плитудно-1ча,стотные ~искажения оцениваются 1Ве,1ичи,ной не
ра,вномбрности 1ча1Стотных хара<ктеристик уси,1ения (затухания) в
децибелах или неперах. Фазо-частотные искажения линейного
11ракта 1юаюсиального кабеля IВО всём спектре рабочих ча,стот и
оконечной аппаратуры телевизионного н:анала в ,спектре частот
20076000 кгц удобно оцеНlивать 1величиной •нера1вномерност,и груп-
-
16-
нового времени замедления (времени ,групп01вой задерж,ки)
Tгp=dcp(Q)/dQ в микросекундах. В обла:сти низших видеочастот
(50 гц-;-200 кгц) 1фа-з·овые искаfкения оконеч,ной а1п1паратуры удоб
нее оценивать по отклонению фазовой JХарактеристиюи ер (Q) от
шрямой линии 'В гра1дусах, та·к ~как ,на ·низших видеочастотах •малым
отклонениям фазовой характеристики от юря,мой л,инии могут со
ответствовать большие O11клонения труппаво•го в.ре,мени.
2.2. Переходные характеристики и испытательные сигналы
Качест1венные п:оказатели тра,кта в от.ношении точности вос
произведения формы ~передаваемых телеВlизион-ных сигнало1в оце
ниваю'Гся Iпо его переход,ным хараIкте~рист,икам.
При теоретичеоко.м анализе иокажений .ка·кого-л.и6о тракта ПО\д
перехо;1;ной хара•ктеристикой обЬllчно 1по.нимают за,ви,симо.сть вы
ходного сигнала от 1в;ремени 1при 1по·даче 1на ~вход траIкта единичной
ступеньюи на'Пряжения (таlбл. 2.1), на1зы:ваемой таюже «tфу,нкцией
включения». При из1мерении ,хараIктеристик реального тракта под
переходной.характеристи1кой юо:нимают к.ри1вую ,сигнала ,на •выходе
~ракта при ·подаIче на .вход его ·последовательносТ1и ис1пытат·ельных
":'; импульсов с заданными параметрами (длительность, время нара,с
~ тания, частота ,следОlва-ния и т. д.). Измеренная ~переходная ха
qра,ктеристика учитывает влия,ние различ,ных .иСlкажений - линей
"v:',ных, нелинейных 1и «ква,д,ратурных» (см. тл. 6).
'\i Даже в тех ,случаях, 1когща иокажен,ие tфор,мы 1сwгналов опреде
j'\~яется, в основном, линейными иекажениЯ'ми, mo •виду переходной
~ара~теристики ,мо~но л,ищь !ПрИ'ближённо оп,ределить характер
~
11и,неиных [Юкажении.
Нас интересует .весь тракт передачи •сиnнала в системе связи
•по коаксиальнО1му ~кабелю - от 1вх,ода оrюнеч•ной передающей
•ста,нции (куда шост,ушает видеосиг-нал от телецентра А) ,до выхода
оконечной -приёмной станции, O11куда демодулиро1ва,нный видеосиг
нал поступает на т,елецентр Б. Ниже ра•ссматри1ваю'Гся переход,ные
характеристИlки именно та1каго тра·кта.
Результирующие частотные характер:и:~стики тракта ,в целом
просто определить •по ча,стот:ным ха:ра1ктеристи1кам ОТlдельных ег,о
у,частков, а результирующую переходную хара1ктеристику опреде
лить 1по переходным характерист:ика1м отдельных ·з•веньев пра,кти
чеоки ещё ,невоз·можно. Поэтому ·при проектиравании и на•стр-ойке
з,веньев 11ра1кта удобно пользоваться ча1с'Готными хара·ктерист.и
ка.ми. Чтобы определить допустимые нор1мы на 0ти .хара,ктеристиюи,
а также ~влияние O11кл:онения от ·принятЬllх нор1м ,на каIчест.во пере
дачи, важ•но, с извест,ной ,степенью 1прИ1ближен,ия, предста1Вить себе
заIвисимость ,между частотным1и и •переходным-и хара1ктеристи-ками.
Это ~позволит у,ста:новить ,связь между 1частотнь~Мl! ~е~Е~н-иями
2-821
-
17-
,,,:,-~ р:i:t,"
,
.
.
.
0
0
И
с
п
ы
т
а
т
е
л
ь
н
ы
й
с
и
г
н
а
л
:
Е
д
и
н
и
ч
н
а
я
«
с
т
у
-
п
е
н
ь
к
а
»
н
а
п
р
я
ж
е
-
н
и
я
(
ф
у
н
к
ц
и
я
в
к
л
ю
-
ч
е
н
и
я
)
Н
а
к
л
о
н
н
а
я
«
с
т
у
-
п
е
н
ь
к
а
»
н
а
п
р
я
ж
е
-
н
и
я
(
л
и
н
е
й
н
о
н
а
р
а
-
с
т
а
ю
щ
а
я
о
т
О
д
о
О
)
П
р
я
м
о
у
г
о
л
ь
н
ы
й
и
м
п
у
л
ь
с
н
а
п
р
я
ж
е
-
l
!
И
Я
Т
р
а
п
е
ц
е
1
r
д
а
л
ы
1
ы
й
и
м
п
у
л
ь
с
п
а
п
р
я
ж
е
-
н
и
я
К
о
с
и
н
у
с
-
к
в
а
д
р
а
т
-
н
ы
й
и
м
п
у
л
ь
с
н
а
п
р
п
-
ж
е
н
и
я
Ф
о
р
м
а
с
и
г
н
а
л
а
f
1
t
о
-
1
1
~
е
_
.
1
.
.
.
_
0
.
1
.
,
.
.
2
Ф
2
'
ф
1
1
1
1
t
_
.
.
!
.
.
т
о
.
.
!
.
т
2
2
?
J
1
.
~
t
f
о
!
1
-
-
т
.
.
z
-
-
т
.
,
-
т
.
-
т
,
,
l
2
2
1
2
2
'
&
1
1
t
J
Т
о
7
1
'
-
2
S
l
,
_
,
z
_
c
,
,
.
.
,
Т
А
Б
Л
И
Ц
А
2
.
1
Х
а
р
а
к
т
е
р
и
с
т
и
к
и
с
и
г
н
а
л
а
с
п
е
к
т
р
а
л
ь
н
а
я
F
(
О
)
/
в
р
е
м
е
н
н
а
я
f
(
t
)
0
0
1
1
1
,
•
•
s
i
n
Q
t
-
+
-
d
Q
i
V
~
Q
2
1
t
.
Q
о
0
0
2
.
Q
1
:
ф
1
2
s
Q
-
i
:
Ф
s
i
n
Ш
-
s
ш
-
-
-
+
-
-
s
i
n
-
-
•
-
-
d
Q
i
V
2
1
t
1
:
Ф
Q
2
2
2
1
t
'
t
ф
Q
2
Q
2
о
Q
T
0
0
2
s
i
п
-
2
-
~
f
s
i
п
Q
T
.
c
o
s
Q
t
d
Q
V
2
1
t
1
t
•
2
Q
Q
о
Q
т
Ф
Q
T
0
0
4
s
i
п
-
2
-
s
i
n
-
2
-
4
~
·
(
i
2
Т
1
c
o
s
-
-
-
;
1
t
(
Т
2
-
Т
1
)
,
,
2
у
2
1
t
'
t
ф
Q
2
о
(
'
t
ф
=
Т
2
-
Т
1
T
i
+
Т
1
)
Q
Т
2
)
c
o
s
Q
t
,
Т
=
-
c
o
s
-
-
d
Q
2
2
2
Q
Z
(
Х
)
~
S
(
i
+
Q
)
х
1
т
;
Q
l
l
Q
j
4
!
2
~
-
Q
2
V
2
1
t
•
s
i
п
-
2
~
2
к
Q
-
1
-
4
Q
~
-
!
2
2
о
i
t
O
Х
s
i
п
-
-
-
c
o
s
Ц
t
-
d
Q
2
Q
к
и точ,н:остью ,во,спроиз1ве,дения фор:v1ы переда:ваеiМЫХ сигналов.
За:v,етим, что заданнь~,:11 частот,ным характерw.стикам (амплитудной
и фа,зо•вой) соответст1Вует одна, со1вер,ше.нно определённая mереход
ная характеристика.
Общее ~представление о евязи между переходными (устанаrв.1и
вающимися) 'Прс,цесса,м.и -и частотны:чи ,свойст.ва'МИ тракта от ,входа
'Передающей ~станции ,системы свя,з,и ·по ,коа,ксиальному ка,белю до
выхода приёмной ста,нции можно 'Получить, -ра1ссмотрев переходные
процессы •в разли,чных идеализ.ированных тра1ктах, частотные
овой·ст,ва которых мож'Но 1предста~вить с шомощью простых матема
ти,ческ,их ,заrвисиУiостей.
И:мее11ся бо.1ьшая группа электрических схем (та·к ,называемые
«•минимально-фазовые» •схемы), которым присуща однознач•ная
сrвязь межrду ,характеристиками затухания (усиления) и фазовы:-.ш
хара•ктеристиками. К: так,им схе,ма:.1 относятся в,се «лест,ни,чные»
схемы, •В 1частност1и, видеоусилители, П-образные и Т-образ.ные схе
мы фильт,р,о•в и другие цеrпи. В них удобно раосматривать оов.мест
ное влияние амлл,итудно-ча,стогных и ,фазо-частот,ных хара-ктери,с
тик на -пе,реходные 1Проце:осы 'В конкретных ·схемах, пользуя,сь опе
раторным 'Методом щля анализа •переход.ных проце.с-со:в.
В тра,кте 1коа1ксиального кабеля основные фазовые искажения
корректируются 1п•р1и помощи набора фаз•овых контур,Оlв, собран•ных
по •перек,рытой Т-о•браз,ной ~схеме (рис. 2.1). При -идеалы-rых индук
ти1вностях и ёмкс,стях затухание таких контуро.в ра·вно нулю, и они
влияют лишь на ..разовые ха.ра~ктеристики. Реальные фазовые кон
туры, ,всле,д•ствие ~потерь, главны:vr образо:1-1, в ш:ндуктИ'В'ностях, из
меняют ,и хара,ктеристику затухания тракта. Одна1ко это влия-ние
невелико и учитывается при проектировании ~~
устройст1в коррекции. Использование фазовой
коррекции позволяет выравнивать характеристи-
ку группо1вого времени замедления тракта в ра-
бочем спектре частот при самых разнообразных
r
частотных характеристиках его затухания. По-
этому в данном случае можно исследовать раз-
дельно влияние частотных характеристик затуха- '>-J -- - -- -- --o
ния и группового времени замедления тракта на Рис. 2_1
_
Фазовый
его переходные характеристики.
контур
Анализ переходных процессов в электрических
цепях, частотные характеристики которых заданы в виде функцио
нальной зависимости коэффициента передачи от частоты, удобно
производить, •используя метод интеграла Фурье.
Представим ,себе, ,что ·воздейст,вующий на rвходе иоследуе~1ой
цепи с,игнал из,ме-няется •во времени согл ас.но функц.ии f (t). С ,по
·мощью 'Преобразо1ва,ния Фу,рье можно определить спектральную
2*
-
19 ....: _
хара·ктери-стику сигнала (1частотную зависимость Iп.1отности а:v1-
ллштуды)
00
F(Q) =
_i
_ \·_ ,f(t)e-i 2 t dt.
У2л ~
(2.1)
--00
При известной ,спектральной характеристике сигна.1а F (Q)
фо.рму ,сигнала 1мож•но апр~делить ,из ,выражения
00
f(t)- 1 \.F(О) i9.t dо
---;-=
·-
е
--·
J 2.,:
..,
(2.2)
-00
Эти д,ва интеграла аnределяют связь :v1ежду фор:v1::;й сигна.1а и
его ,спектральной характеристикой. Пре.:що.1ожи:v1, что из1вестен
сиг,нал f 1 (t) на 1входе данного т~ра,кта и коэффициент передачи
тракта
(2.3)
лде К (Q) - мадуль коэффициента ,передач.и.
Саrла-с.но (2.l) ,м,ожно о·пределитъ с·пектра,1ьную характеристи
-ку f 1(Q) входного •сигнала. Следавательно, апектра.1ыная характе
ри1стика сигнала :на ·выходе т,ракта
(2.4)
а выходной сигнал
--00
00
2л
(2.5)
-оо
Бели силнал f1 (t) шредста1вляет е,::щ,ничяую ступеньку напряже
НИrЯ, тof2 (t) будет представлять переходную характеристику тракта.
В табл. '2.il m,р,иведены шять испытательных ·сигналов, их спект
раль,ные и врембнные хараIктери,стики. Выводы Iприrводимых
в табл. 2.1 формул даны в приложении 4. С по:vющью этих сигна . .1ов
мо,к;но довольно 1полно а,нализиравать переходные характе-рис
тик;и и оценюватъ 'Вел,ичину и•скажений. Первые т,ри оина,1а ·:v1oж
H'Q использовать толыю ·при теоретичес•ком ана.1изе шереходных
процес1сов; та·к ~как полу.читъ та1кие ·сигналы от реа.1ьных генерато
ров не :пред.ста1вляет,ся возмож•ньnм. Последовательности имлу.1ь-
-
20-
сов, бJiизких по форме к тра'пецеидальным или косину,с-ювадрdт
ным (,синуе-0К1вадрат,ным). можно по.тучить от реальных гене,ра го
ров иопытатеJiьных сигнаJiов и •Iюпо.тьзовать для практического
изм·ерения реаль:ных трактов 'Переда 1чи телевизио•н,ных оигналов.
Напр,имер, тра1Пе,цеидальные им,пульсы 1) с н;рутыми фронта:-.1и
(длительность фронта 0,08 J1ксек) и :частотой следования 15,0 кгц
(,см. ;п:риложен-ие 3) используют,ся для определения способност-и
тракта передавать ,сигналы, ·соответст:вующие резю1:-.1 перепада:-.1 яр-
'К!ости 1переда:ваемого изображения. ~Косинус-квадратные (си,нус
к,вадратные) им·пулнсы удобно использовать для шьшвлен,ия допол
нительных мешающих сигналов на 1вых,оде тракта ,с целью устра
нения этих мешающих сигналов.
2.3. Переходные процессы в идеальном тpa.Icre
(влияние ограничения полосы передаваемых частот)
Рас,смотрим, ·как ,влияет на тереходные ШР'оцессы о:r~раюvчение
полосы передаваемых 11шстот.
Полаrа·е,м, что идеальный траrюr -системы СВЯ'ЗИ ,по коакс,иально
му ка,белю являет,ся идеальны~~ 01граюrчителем ,полосы передавае
мых ча,ст,от ('см. рис. 1.8) и ·не ,в,носит и-скажений в рабочей полосе
ча,ст,от. Следо1вателыю, K(Q) = 1; <p(Q) = тQ для O<Q~Qm и
K(Q) = О ,J,ЛЯ частот ,выше Qm; -r - 1групшовое :вре:-.1я за:-.1едле",ШЯ
тракта.
Ограничение полосы передаваемых трак- F(SJ}
том частот сказывается сильнее на прохож
дении 1тех сигналов, у которых длительность
фронта меньше, медленнее спадает спект
ральная плотность F (Q) с ростом частоты
(рис. 2.2) и, следовательно, больше доля
Llt:: i
ф
мощности сигнала, не пропускаемая трак- 0 L_~:_~з.4Jfc:.~-SZ
том. Поэтому воспроиз,ведение сигна.та на
2'Jl
выходе тракта точнее, если длительность его
t'Ф
фронта на входе тракта больше. Естествен
но, что сигнал с вертикальным фронтом на
выходе тракта искажается ,сильнее, че~1 сиг
нал с наклонным фронтом. К,осинус-квад
ратный импульс искажается при прохож-
Рис. 2.2 . Спектральная
плотность сигнала «на
клонной ступеньки напря-
жения:t
1
дении через тракт весьма слабо, если длительность его -ru >-р ,
'
т
поскольку в этом случае выше частоты Fm оказывается ничтожно
малая доля мощности импульса.
1 ) В практике трапецеидальные импупьсы ,с крутыми фронтами часто назы
вают «прямо,угольными».
-
21-
Ра,с,с;мотрим •прохож,,ценnе иопьпате,1ьных сигна.1ов через иде
альный т.ра.кт.
Прохождение единичной ступеньки напряжения. При подаче на
вхсщ идеалЬ'ного тршкта с ,граничной •Ча•сто,ой Fm снгна.1а е.:~:инич
ной с,упеньки напряжения (1 .9) ш1 1BЫX{)i.:Le идеа.1ьного тракта по
я1ви,,ся сигнал
от
f2(t)= _I+_IssinQ(i- ,)dQ= _1+_1SH2rn(t--:), (2.6)
2
n:
Q
2
i,;
о
'Предста1вляющий фу,н1<1цию ин,ег,рального ·синуса. Вре:\1я нараста-
1
ния ,выходного сигнала (рис. ,2.ЗJ •соста-в.1яет Тф ""= ' - - .
Пос1е
2 Frn
-~2-------~--
1,09
1,0 г»~-r='~s:~~
(Ц
0,2 t,мксск
~-~-~-~-~·-ll,2
Рис. 2.3 . Переходные характеристики идеа,1ьных ви,1ео
трактов при различных граничных частотах
-гого, как оиг.нал д•остигает единичного зна•чения, и:\1еет :\Iесто «•выб
рос» и затем затухающий ·колебательный процесс. Ве.1ичина сrер
вого положительного выброса соста;вляет 9% независ1в10 от ве,1и
чины ·r~ра,Н·НIЧНОЙ •частоты ка,нала Fm. При уве.1ичении Fm у:\1ень
шае'Гся время нарастания сиг,нала и iвозрастает ча•стота ко.1ебаний
переходной характеристики. Это объясняется тe:vr, что скорость из
,мене:ния ,сигнала f, (t) для единичной •ступеньки (и.ти П-юшу.1ьса)
1в момент t = О ~бос·ко.неч1но ·велика (сигнал си,1ьно идеа.1изирован),
•что требует источн.ика сиг,нала бес.конечно ·бо.1ьшой :\!Ощности.
Любые ~изменения ,реальных •си,гнало'В :\югу:г происходить то.1ько в
течение ~1юнечного ~времени. Поэтому опреде,1ить за,висююсть ве
личины ,вмбросав 'Переходного лроцееса от ширины кана,1а :\tожно,
используя, •на'пример, наклон.ную сту1Пеньку напряжения и.1и тра
пецеидалЬ'ный сигнал.
-
22-
Прохождение наклонной ступеньки напряжения. В етом случае
сигнал ,на выходе идеального тра·кта (с.м. та!бл. 2.1) апре,деляется
из выражения
gm
Л(t)= _1+_2_1sin о'tф sinо(t-'t)dQ,
2
31'rфJ
2
QI
о
где 't'ф - длит,ельность !фронта -вх,однО'го сигнала.
Заменим ·пр()из,ведение сwну;сов ра·з.но,стью кооинусо·в
f,(t) =-
1 +-2
- [r;ircosQ(t--c - .2L).!!E. . -
2
n 'tф
.)
2QI
о
-
rcos!J(t-,+ 'i) ~~ ]-
IЦ
0,'2 t,/1,tlfGВlf
1,. _ _,1,_
_.___..L ..._,____.- O,z
Рис. 2.4. Переходные характеристики идеальных ви
деотрактов при передаче наклонной ступеньки напря
жения
~1читЬDвая, что --dx = -
---
а sinах--,
Scos ах
cos ах
s.
dx
х2
х
х
-(t--c-
't: )SiQm(t. --c - '[:)]-
-
23-
(2.7)
(2.8)
nаходим
(2.9)
Можно убедитьrся, что при ч-О выражение (2.9) превращает
ся в (2.6). Выходные ОИJlНалы f2(t) изображены ,на рис. 2.4. Ве,1и-
1
чина 1ма·ксимального 'выброса состшвляет 8% ·при -rФ = --
и
4Fm
1
5,5% при Тф =--.
Для ,менее ·крутых с,игнат)В ве.1и·чина ·вы-
2Fт
броса будет меньше. Пр-и ~полосе канала Рт= 6,0 Мгц и •сигнале
1
на 1входе 'tра·кта ,с -rФ = -- =0,083 лtксек на выходе тракта обра-
2Fт
-f -f
зует-ся сигнал с такюr же прюrерно
вре;1.1енем нарастания II выброса,~ по
рядка 5,5%.
Прохождение пря,ноугольных II тра
пецеидальных u,ипульсов единичной
а.нплuтуды. Прямоугольный и;-,,шульс
напряжения длительностью Т сек :\!ож
но рассматривать, как разность ;:r_вух
единичных ступенек напряжения. сдви
нутных во вре;1.1ени на Т сек. Исходя из
выражения (2.6), выходной сигнал оп
ределится в виде
!2(t)= -;-[SiQm(t-
,+~)-
Рис. 2.5 . Косинус-квадрат
ный импульс
-
SiQm(t- , -
~)]· (2.10)
Аналогичным оlбразо-м единичный трапецеидальный и;-,,шульс
напряжения можно расоматри1вать как ,ра'Зность д·вух •наклонных
ступенек ,на1п,ряжения, од·винутых •во ;времени ,на ве,1ичину дли
тельност-и ,импульса, и определить ,выходной ,сигнал на основании
выражения (2.9).
Прохождение косинус-квадратного (синус-квадратного) u,н
пульса. В,ремен-ная характеристика такого сигна.1а (рис. 2.5) при
ведена •В та1бл. 2.1 . При подаче его ,на 'ВХ•од идеального тракта,
,сигнал на выходе тракта определится из выражения
от
f2(t)=
-
1 1(-
1+
Q ')sin :n:Q cosQ(t- -:)dQ.
:П:.J Q
4Q2- Q2
2 ~'к
о
к
(2.11)
Решение этого ~интеграла (с,1. приложение 4) ·приводит к сле
дующему результату:
fi(t)= -
1 [siQm(t- 't+~)-SiQm(t- , -
_:n:)] +
2Л
2QK
2QK
+ 41л cos2Qк(t-'t){Si[(2Qк+Qт)(t-'t+ 2:J]-
-
24-
+-1
-
sin 2Qк (t- ' t) flci[(2QK + Qm) (t--: -
~)]-
4:rt
2QK
-
Ci [(2Qк -Qm) (t - 't - +)]-Ci[(2Qк + Qm) (t -
": ++J]+
2.. к,
2.. к.
+Ci[(2Qк-Qm)(t--:+ 2~!к)]}.
(2.12)
1
Это выражение упро,стится для случаев, когда Fm = -_-
или
"U
F =-1-
т
21:u •
Д.тrительно,сть косинус-квадрат.наго импульса ,на уровне 0,5 от
:rt
его амплитуды составляет 'tи =
--.
2Qк
7Т
~=-
{[ 20,,,
-2,О -t.S
-f,O -0,S Q 0,5 1,0 1,5 2,0
Ри,с. 2.6 . Косинус-квадратные юшульсы на выходе идеа
лизированного видеотракта с граничными частотами
2Qн И 4Qк
На ,рис. 2.6 пре1д,ста,влены выходные сигналы f2(t) для с.1учаев"
1
1
колда Рт= -- и Рт=--. При полосе частот идеа.т~ьного,
'tu
2,и
тракта 6,0 Мгц каси,нус-ква.д.рат'Ные юшуаьсы д.1ите.1ьностью•
'tu > 0,16 мксек проходят практически без -искажен:ий, а импульсы
длительностью -0,08 мксек сущест.венно -искажаются по форме и;
01сл а1бляют,ся 1по а,м,плиту~де на 18 %.
Рас1смотренные ·при~меры 1Прохюждения разных испыта1"е.1ьных
сигналов ~через идеальный тракт показывают, что величина иска
жения формы сигнала на ,выходе -т<ра-кта -из-за ограничения его,
-
25-
~абочей полосы частот тем больше, че:,,1 :,,1еньше длительность
фронта ,си,!'нала на ·входе тракта. Сигналы ·с длительностью фро,н
-та 'Тф > 1/Fт проходят ·практически без и,скажения. При прохож
дении сигналс,в с длитель,ностью <фронта •Ф < I/4.Fm ,наблюдается
замегный .переходный процесс с выбросо;ч переходной характе
ристики порядка (8--;- -9) %, и длитеJ1ьность фронта выходного сиг
·нала увеличивается до 1/2Fm. Наличие такого выброса переходной
характеристики приводит к ещё не сильной, но уже зю1етной для
тлаза светлой окантовке на границе между чёрным и светло-серы;1,1
изображениями.
· 2 .4 . Переходные характеристики трактов с идеальной фазовой
·характеристикой при наличи11 амплитудно-частотных
:искажений
Искажения характеристик затухания (уси,1ения) реальных
·трактов 'Обычно корректируются. Согласно имеюще:,,1уся опыту ве
личина ,ис,кажений порядка 6 дб 'В рабочей ,полосе частот вряд ,1и
до·пустима. Поэтому ограни1чи1мся ,ра,сс.:-.ютрение:,,1 ,вл.ияния искаже
·ний, не превышающих 6 дб (0,7 неп) в рабочей полосе частот.
Искажения !бывают монотонны11и, ·немонотонны:,,1и, ·колеба тель
ными или 1более сложного характера.
Уже отмечалось, 1что 1в линейном алектре :частот коаксиального
:кабеля спектр передаваемых видеосигналов в области низких ви
деочастот не ограничивается, так как нижние видеочастоты пере
даю'Гся в линию rдву.мя боковыми полосю1и.
Рассматривая тракты с различны:,,1и характеристиками коэф
,фициента -переда1чи, ,будни полагать 1после.1iний ра,вны:,,1 единице
при «.нуле1вой» 1ча,стоте. При таком лред,положении величина уста
новившегося зна1чения ,сигнала на выходе тракта будет ,равна ве
личине уста-новившеr,о,ся зна,чения -ситнала ,на входе тракта.
Рассмотрим тракты ,с ,различными искажения:.1и коэффициента
·переда,чи, ·что поз,волит ·сделать некоторые -общие выводы об их
·:влия.нии ,на переходные процессы.
Вначале рассмотрим некоторые частные с.1учаи :-.юнотонного
·и.екажения коэ.рфициента ~передачи тракта ·во ,всё:,,1 с1пе~пре рабо-
0 чих 1частот.
l. Коэффициент переда1чи т,ра,кта 1изж,няется по закону:
(
K(Q)=l+-
1 (~)п ДЛЯ О<Q<Qm
2 Q,n
к(Q)=о для Q>Q,n; (jJ(Q)=
-: Q.
-
26-
(2.13)
Та,кому закону ,соответс'Гвует ·се:мейство характеристик, припе
дённых на рис. 2.7а. Бели на вход тракта подать единичную сту
пеньку напряжения (1с,м. табл. 2.1), 'Временная функция которой
00
fi(t)= -
1-+ -1
-
\'~dQ,
2
т.:, r1
(2.14)
о
то выхюдной сигнал f2(t) олредели1'ся в виде:
от
/ 2(t)=-
1 К(О)+-1 1 К(',;г) sin[Qt-rp(Q)]dQ =
2
лJ ~!
о
2
+1som[1+1(Q')п].о( )dQ
-
~- ~ SШ--t--:-п-
л
2 --т1
--
о
,.
т
=-
1+-1SiQ(t-'t)+-1
-
\ ( с[>! )пsinQ(t--:) dnD. . (2.15)
2
Лт
-
2ЛJ-"т
--
0
!(Q }п
l((Q)=t± 2Го-
t.5
т
'
f fJ=1
о
'----' -- -'- -- -1-'""""" -' --~ -о,2
6}
0,1
0,2 t,мксек
Рис. 2.7 . Характеристики тракта передачи:
•а) коэффициента передачи; 6) переходные
В ,случае линейного изменения К (Q) ,по
/2(t) = -
1+-
1 SiQ (t-'t) +
1
(n=I)
2
Л
т
-
2лQm(f--:)
-
27-
•частоте, когда п = 1,
[1- cosQm(t- -:)].
(2.16)
ПР'и ха,рактеристике, соот,ветствующей п = 2 (рис. 2.7а),
Решая интеграл, находим
(2.17)
Очевидно, что с у,величением п искажвния у~rеньшаются. Пос
ледний ч.1ен 'В выражениях (2.16) и (2.17) поя1вляе'ГСЯ 1В резу,1ь
тате искажениk Перехо,1,ные ха.рактеристики таких трактов при
граничной ча,ст,оте Fm = 6,0 Мгц шр•иведены на рис. 2.76.
2. Коэффициент шередачи тsра,кта возрастает при уве,1ичении
частоты по закону:
(2. 18)
Этому условию соответствуют кривые 1 и 2 на рис. 2.8а. При
подаче на вход тракта сигнала f 1 (t) в виде единичной ступеньки
[ф-ла (2.14)], выходной сигнал определится из выражения
1
1 sam[ ( Q)п]
dQ
f2 (t)=-K(O)+-
2- 1 -- sinQ(t--:)- · =
2
:n:
Rm
Q
о
При n:= 1 (K(Q) линейно возрастёт на 6 дб)
/ 2 (i)=-
1 +-1 SiQт(t--:) +
1
[l-cosQm(t-,)1, (2.19)
{n-1)
2
:n:
:n: Qm (t- -:)
при n=2
-
28-
Разлагая интеграл на три интеграда и решая их, находю,~
/2(/)=_!__+-
1 SiQm(t-- .:)+
2 . [i-cosQт(t--:)]-
(n=2)
2
:n:
:n: 12,п (t - -:)
Qr,
а) j({.0}=2-(f--)
2,0
f,O Fo:::~:;::t-:-r
-; ;,--:,:-~:=.ID,
fl5•21
.Qп1
K(SJJ-3 +3 {t- 0
6)
/J,1
0,2 t,мксек
Рис. 2.8 . Характеристики тракта пере;~:ачи:
,а) коэффициента передачи; 6) переходные
(2.20)
Последний член выражения (2.19) и последние два члена выра
жения (2.20) появляются в результате искажений.
На рис. 2.86 приведены переходные характеристики таких трак
тов при граничной частоте 6,0 Мгц.
3. Коэффициент передачи уменьшается с уве.1ичение:\1 частоты
пю закону
{
K(Q)=..!.+-1 (i-~ )n; для O-<Q-<Qт
3
3
Qm
К(Q)=О
ДЛЯ Q>Qm; ер(Q)= -:Q.
(2.21)
Выражение (2.21) аналогично по виду выражению (2.18) и по
этому вывод переходных характеристик не приводится.
-
29-
В дан·но:11 случае при п = 1
приn=2
Переходные характеристики таких трактов с граничной часто
той 6,0 Мгц приведены на рис. 2.8б.
~Df,,o,;;~------1
а)
2
0,.5
-
-
-
-
-
-
-
D'--------1
о
lll
2 t,мксск
Рис. 2.9. Характеристики тракта передачи:
а) коэффициента передачи; б) переходные
4. Коэффициент передачи уменьшается с увеличением частоты
sinx
по закону -- (рис. 2.9а, кривая 2)
х
(2.24)
При подаче на вход такого тракта сигнала в виде единичной·
ступеньки (2.14) выходной сигнал определится из выражения
C)r
(Q \l
~,т
siп -- ::i: 1
fn(t)=-
1+-1\ 1+
1
Qm
'Jsinf2(t--:) dQ. (2.25)',
,~
2
2л:
Q
Q
-л:
О
Qm
Решая и,нте,грал (,см. 1приложение 4), находю1
f2(f)=++ 21Л: SiQт(f--:)+ 4 ~ 2 {[Qm(t--:)+ .. ]X
ХSi[Qт(t- -:)+1t]-[Qт(t- -:)- Т:]Si[Qт(t-
"=) - ;:]), (2.26}
Переходная характеристика такого тракта ·при Рт= 6 Мгц
представлена на рис. 2.96, кривая 2.
5. Коэффиц1иент ~передачи возрастает с у,ве.1ичение:v1 частоты
sin х
тю за1кону -- (ри,с. 2.9а, к1ривая 1):
х
f
Q
• sin- л:
к(Q)= ~- _1
Q,n
{
2
2
Q
--
л:
Qm
tК(Q)=О ДЛЯ Q>Qm; ер(Q)= ':Q.
(2.27)
В этом случае ·при подаче на вход тракта сигнала (2.14) выход
ной сигнал будет соответс11вовать выражению
f2(t)= -
1 +-3
-
SiQт(t- -:)- - 1
-
l[Qm(t- -:) + ;:] Х
2
2л:
4 л:2
XSi[Qт(f-'ё) +1t]-[Qт(t--:)-;:]Si[Qт(t- -:)- .:]). (2.28)
Переходная характеристика такого тракта при Fm = 6 Мгц
представлена на рис. 2.96, ;<ривая 1. Реа.1ьные кана,1ы шириной
6 Мгц можно очитать впол.не удовлетворительными, ес.1и они обес
ттечивают перех•одную характерист,ику -с вре:v1ене:v1 нарастания:
(0,1 О-+- 0,12) Jttкceк при величине 1выбросов до ( 12-+ -15) %.
Ра·сс.матривая тракты с характеристика:vш, при,ведёнными на
рис. 2.7, 2.8, 2.9, отме11им следующее: увеличение коэ:рфиuиента,
передачи с ростО1м ,ча•стоты !Пр.иводит к у:v~еньше.нию ,вре:v~ени на
ра,стания :выходного 1силнала ,и к у,вел-ичению ,выбросов перехо,дного
процесса ,на 1выходе тршкта. Уменьшение к,оэффициента ·пере.:rачи
,с ростом 1ча,стоты даёт обратный эффект. При увеличении коэффи
циента передачи с ростом частоты (по линейно:v~у, или квадратич-
-
31-
,ному закону) на 6 дб (0,7 неп) величина ·выброса ~переходной ха
рактеристики составит более 20%, что совершенно недопуст11мо;
при увеличе,I1:ии на 3,5 дб (0,4 неп) вы,бр,ск: будет порядка 14 %,
"'-Iто также ,нежелательно.
При ,снижении коэф.tмщиента передачи с ,ростт,1 частоты
(рис. 2.8) па 3,5 дб (0,4 неп) сохраняется достаточно благоприят
,ный ,переход,11ый ,I1роцес,с с ма,1ы:11 ,выбр,осом (,2 %-3 %) и доста
точно круты:v~ фронт.ом ·1юря,дка 0,1 ,иксек. Сн11жение коэфф11н11ен
та 11ередачи (рис 2.7) на 6 дб по л11нейному закону нежелате.1ь
но, так ка1к .время на,расгашш 01гна.1а 1 нри этом достигает 0,12--с
О,13 ,и,ссек. Однако в тех ,случаях, кот,да характер,1~,ст11~-::а ,по форме
соответствует кривой 3 (рис. 2.7) и.1и 1,р11вой 2 (рис. 2.9), сн11же
ние коэффициента нередачи с pocTO:\I частоты даже до 6 ди вно.1не
J1,011усти:v10, так как обес11ечивается вре,1я нарастания выходного
,сигнала 11орядка О, 1 лнссек. 11ри весьма ма.10{! ве.1и1111не выбросов
11ереходной характеристики.
Если •I1ри оди•наковой величине 111с~-::ажений монотонное 11,с~-::а
жение имеет J\юсто только ·в ,верхней Iю.1овнне спе~-::тра рабочих
частот, его влияние 11а 11ереход11ые хара~-::теристю-::и будет значи
тельно •слабее. На р,и,с_ 2. lOa ~приведены две характернсТ'ИIШ (1,р11-
iВЫе 1 и 2) коэ~фициента ·11ередачи ,с и,скажениями 1в верх,ней 1!0-
.rювине с11ект.ра рабочих частот тракта. Соответст1вующ11е им пере
ходные хара,ктеристи,ки т,ршпов даны на р1к. 2.1 Ов (~кривые 1 и 2).
Они 1шолне у,;}:овлетвор,итет,•ны ·как ,в ,с,1учае повышения ус~I.1ення
,на 3,5 дб (выброс 11 %, время нарапания 0,07 ,имек), так II в
случае снижения усиления на 6 дб (выброс 7%, время нараста
ния 0,09 мксс1с). На рис. 2.106 приведены характер,11п11~-::и коэф,фи
циента 11ередачи ш,ри значительных ,искажениях 1в ниж•ней части
рабочего с11ектра часl'от тракта. Соответсгвующие им пере,ход·ные
хара1ктерисгию: неу;1,овле11в,орительны либо вслвд,с.гвие бо.1ьшого
'13ыброса (кривые 1', 2' на рис. 2.!Ов), .~ибо вследствие :v1ед.1енного
нарасташш .сиг,нала на вьоюде (.кр,ивые 3', 4' на рис. 2. !Ов).
В пе,рвом •случае изображения имеют •чрезмерно с.ильную 01,ан
-ГОВ'КУ, :во Iв1,ороIм ,с,1учае "Попижается •их чёт,кость.
Рассмотрим некоторые ·примеры ·не:-.юнотонных 1к1,а,-1<ений ко
.эффициыпа нередачи.
I. Коэффициент ,пере,да·чи тракта .из:v1еняется во всём 011е1-::тре
частот от нуля ,до Qm по закону
1- 2Q- Qlrt ]2"
q соs----т:
l.
2Qm
для о<Q
о
q1.
Несколько характе.ристик, •соо-гветс-гвующих этому за~шну, при-
13едено на рис. 2.1 la.
-
32-
З-821
,_____.__ ....__ ...__ _.._
_,-4G
{/1
0,2 t,мксвк
Рис. 2.10. Характеристики тракта
передачи:
а, б) коэффициентов передачи;
в) переходные
6)
а)
lr'(JJ}-1+'!&0J"(л 2S2-0/'ТJ.) ('1
2Qm/
2,0 п..f
"
q=I
!,2 l----#1r-F-,._,,~"'--т---,---;
I
~,f
/
\ '{--!
о
!---+ - -+ -"'.......,..t:----:,1'-IJ'----t-0,2
.__ __ .__ ...,__ _o ,cc.....L ._
_._ 44
-
33-
0,f
0,2 t,мксt:к
Рис. 2.11. Характеристики тракта
передачи:
а) коэффициента передачи;
6) переходные
Определим ·переходные хара,ктер1истики таких трактов. Если на
вход тракта ~подавать сигнал (2.14), то на выходе тракта появится
сигнал
Для п = 1 (·см. nриложение 4):
/2(t)= -
1 +-1 SiQm(t-
")+_q_{siQm(t-
")-
(n=I)
2
л:
2л
(2.31)
для п = 2 (см. приложение 4):
- 2 Si [Qm (t-") + 2тс]-2 Si [Qm (t-")-2 -rc] +
+-1 Si [Qm (t-•") + 4 те]+ -1 Si [Qm(t-")- 4 тc]lf.
2
2
(2.32)
Третий член в выражениях (2.31) и (2.32) появляется 1в резуль
тате искажений. На рис. 12.116 •представлены ·переходные характе
ристики Тtра.ктов ,с полосой 1рабочих ,частот 6,0 Мгц 1для разных зна
чеНJИЙ q. Величина ,вь~броса и ~время нараста•ния 1выхо,:щого ·сигнала
ука•заны в та1бл. 2.2.
Величина искажений при
n= 1 и разных значениях q
дб
+6(q=l)
+3,5 (q= 0,5)
-t-2(q=О,25)
-
2(q= -0,2)
-
3,5(q=- О,33)
-6 (q=-0,5)
Вь:брос фронта, ?,
39,О
24,О
16,0
2,8
4,0
3,6
-
34-
ТАБЛИЦ А 2.2
Д.nите.nьность фронта ,
(от О,1 Иснrн до О,9 Исигн)
,иксек
0,055
0,060
0,070
0,090
О ,100
0,120
Так как искажения захватывают и область низких видеочастот.
возникает юерекос гориЗl(}нтальной •Части сиnнала, :длительность ко
тор;ого ра,вна ,нескольким коле:ба:ниЯiм ,переходной хара·ктеристики.
2. Ча,стотные искаже:Нlия 1юэффициента 'Переда·чи появляюrея в
полосе ча,стот, ра:вной 1полО1вине 1всей 1рабочей полосы ча,стот. Рас
смо'Грим три случая:
1
а) искажения в ~полосе частот от О д:о- Qm (ри,с. 2.Ша).
2
В этом случае К (Q) можно представить как:
1
( 4Q-Q )2
Q
К(Q)=1+ q cos
т-it для О<Q<___!!!.
2Qm
2
Q
K(Q)=1
для_!!!.. <;:Q<Qт
2
tК(Q}=О
ДЛЯ Q>, Qm; <p(Q) = 't Q.
(2.33)
Сит,нал ,на ,выходе тракта (при силнале (2.14) !на входе] опре
делит,ся ,из выражения
1
-О
2т
/2(i)=-
1+-
1 S [1+q(cos 4 Q-Qm1t)2sinQ(f-'t) dQ +
2
,i:
2Qm
Q
о
о
т
+-
1 S sinQ(f-'t) dQ.
1'
Q
(2.34)
...!..о2 т
Решая интегралы, находим (см. приложение 4)
/2(i) =-
1+-
1 SiQ (t-'t) + -1-q{SiQт(t--r) _
2
,i:
т
2,i;
2
(2.35)
1
3
б) искажения в полосе частот от -Qm до -Qm (рис. 2.126).
4
4
В этом случае K(Q) можно выразить следующим образом:
fК(Q}=1+ q(COS 4Q- 2Qm 'lt)2 ДЛЯ Qm~Q<;:3Qm
2Qm
4,,
4
(2.36)
j/((Q)=1 ДЛЯ О<Q<-1 Qm И ~Qm<;:Q<;:Qm
4
4
t/((Q)=О ДЛЯ Qm>Qm; <p(Q)= 'tQ.
3*
-
35-
Сигнал на выходе тракта [при сигнале (2.14) на входе] будет
равен (,см. приложение 4):
f2(t)=-
1+-
1 SiQ (t-"C)+~1
- q{2Si Зdт(t--с) _
2
n
т
4n
4
-2Si QmU;~> +Si[ЗQт~--c) +Зт: ]-si[ Qm(t;-c) +т:]+
+si[ЗQт(:-~) -Зт:]-si[ Qт(t;-c) -т:]};
(2.37)
1
в) искажения в полосе частот от 2 Qm до Qm (рис. 2.12в).
В этом случае
К(Q)=1
К(Q)= 1+q(cos 4Q- 3Qm т:)2 для Q2m -<Q-<Qm (2.38)
2Qm
К(Q)=О ДЛЯ Q>Qm; <p(Q)= "CQ,
Сигнал на выходе тракта 1fпри ,сигнале (2.14) на ВХО\П.е] будет
иметь 'ВiИД (см. приложение 4)
f2(t)= ++--;-SiQт(t-"C)+ 4qn {2SiQт(t-'t)-2SiQт~--c) +
+ Si[Qm(t;- ~) + 2т:]+ Si[Qm(t;-с) - 21t]-
-
Si [Qт (f --:) +4т:]-Si[Qт(t-'t)-4т:] }·
(2.39)
Переходные характеристики трактов с полосой рабочих частот
6,0 Мгц для случае.в а и в представлены ,на рис. 2.12г. Величина
,вь~броса и •время нарастания выходното ,оигнала 'tф для •всех трёх
случаев приведены в табл. 2.3.
ТАБЛИЦА 2.3
Величина иска-
Выброс фронта,
Длителы:ость фронта~
Перекос начала
жений при
(от 0,1 Иимп до
плоской части, %
раэлнчных
0,9 Июш>· мксек
~начениях q
дб
1
1
1
1
1
1
а
б
в
а
б
в
а
б
в
+6 (q=l)
8,0 18,О 17,О 0,06 0,060 0,06 24
7
-
+3,5(q=О.5) 7,0 11,О 13,О 0,07 0,070О,07 14
5
-
+2,0(q=О,25) 8,0 9,0
-
0,07 0,075 -
6
3
-
-2,О (q= -0,2) 9,0 6,0
-
0,08 0,080 0,08 4
1
-
-
з,5(q =-о ,зз> 9,0 3,5
-
0,09 0,090
-
-6
о
-
-6,0(q=-0,5) 9,5
4,0 6,0 О ,10 0,090 0,09 -8
-3
-
1
-
36-
Рассматривая 1перех,од,ные характеристи~ки, !Прwведённые на
рис. 2.11 и 2.12, а также данные табл. 2.2 и 2.3, отметим сле
дующее: снижение коэффициента передачи в определённой части
полосы 1ра1бочих 1ча,стот зна1чителыно ,меньше ~влияет на переходный
процес,с на выходе тра·кта, чем ра1вное ему шо •величине :в децибе
l({.Q ,J
2,0
а) 1,0
[l,5
1
q=-,O.JJ
q=-0,5
'
ОK(Sl.) tfJD
20
-
'
q=~O
~.s
q=0,5
8)
1,0-----
rz=-o ..s
0,5
'/7)
лах повышение коэффициен
та передачи. Это осабенно
заметно на характеристиках
рис. 2.12в.
В том случае, когда иска
жения, превышающие + 2 дб и
- 3,0 дб, возникают в нижней
половине полосы рабочих ча
стот, переходный процесс полу
чается длительным и поэтому
неудовлетворительным
из-за
перекоса начала горизонталь
ной части сигнала. Из табл. 2.3
г}
О '-----т+----,
OJ
42 t,мксск
\... -_. !.~ ~ --= ~ ~7+-----1 -О, 2 ---длн а
Рис. 2.12. Характеристики тракта передачи;
а, б, в) коэффициентов передачи; г) переходные
-
37-
следует, rчто 1чем :выше уча~с1'ОК 1ра16очеrо спектра •Частот, ~в преде
лах ·которого имеют место искажеНJия коэффициента перещачи, тем
сла~бее влиян.ие ,этих ,иокажений. !Проще ·всего 1показать это на сле
дующем примере (рис. 2.13).
Пусть
iК(Q)= 1 ДЛЯ O<:Q-<Ql И ~-<Q-<Qm
К(Q)= 1±q для ~-<Q-<~
K(Q)=O ДJIЯ Q>Qm И q>(Q)='tQ,
(2.40)
Заметим, что Q2 - Q 1 « Qm. Выходной сигнал та•кого тра.кта
{~при ,сигнале (2.14) на •входе ero] :примет следующий вид:
/8(t)= -
2
1+-
1 SiQm (t-'t) ± Д... [SiQ2(t-'t)-Si Ql (t-'t)]. (2,41)
:п:
:п:
Эффект искажения определяется ·послед!НIИ.М ;членом iЭТОiГО 'Вы-
r-, -t
t~- -
ГГl
K(SlJ
ражения. Если отношение Q2/Q 1 близко
к единице (искажения в верхней части
рабочего спектра), то разность инте
гральных -синусо_в третьего члена близка
к нулю. Если Q2/Q 1 > 10 (искажения в
нижней ча,сти спектра), то третий
____.. __. _ __~ -!iil член выражения (2.41) близок к ве-
0
Sl, '2z gm
1
личине 2 q.
Рис. 2.13. Искажение коэф
фициента передачи винтер
вале частот Q 1+Q2
В практических случаях частотная ха
рактеристика коэффициента передачи мо-
жет .иметь сложную форму. Однако име
-ется возможность представить её в виде ряда Фурье, содержащего
-rолько косинусы, ·поок:олыку K(Q) я,вл·яеrея ;чёт,ной функцией. За
основной интер·вал ,разJll()жения в ,ряд 1моЖ1но -принять 'Интервал от
нуля до Qm (,или щругой интервал, если •при ~этом ря1д 1бу:дет с мень
ш,им числом членов). Поэтому предста:вляет интерес \Влияние ис
~ажений косину,сои.дального характера.
Пусть
{ К(Q)= 1+qcos(Qр)
ер (Q) = 'i:Q дл~ 0-<Q-<Qm
(2.42)
K(Q)=O для Q>Qm•
ОпрЕ:щели.м 'Выход.ной .си,11нал тра·кта ,пр,и 111ода:че :на -вход пря
моугольного импульса напряжения /1 (t) длительностью Т. Времен
ная функция таюого ,сигнала (та,бл. ·2.1) ,может 1быть записана
.
-
38-
В 13,ИДе
00
fi (t) 25. QT
dQ
-
stn--cosQt--.
:rt
2
!J
о
На лыходе тра,кта образуется сигнал
.
i2T
dQ
q cos(Qp)]s1n- cosQ(t--:)- =
2
Q
2tn
2s.QT
"(
)rJQ+
=-
sш-cos~~ t--:
--
:ri:
2
Q
о
от
+2L (' cos(Qp)sinQT cosQ(t--:/Q.
:rt .J
2
Q
о
Раскрывая интегралы (2.44), находим:
f2(t)= -;-[SiQm(t- ~+;)-SiQm(t--; - : )]+
+ 2: [SiQm(t-~+ ; + p)-SiQm(t--:-; + р)] +
(2.43)
(2.44)
+ 2: [siQm(t--:+; -p)-SiQm(t--:- ::-р)]
·
(2.45)
Первый член этого выражения ·пред:ста1В.пяет ,полезный сигнал,
получающийся ,на IВЫходе идеального т,раппа при сигнале (2.43)
на его •входе. Второй 1и третий члвны rпре:~,ставляют 'два импу,1ьса,
которые имеют одинако1вую форму ,с полез,ным ,сигна,1ом. но отли
чаются от него по амплитуде в q/2 раза и сдвинуты во времени по
огношению к 1нолезному ,сигналу •на ± р сек (рис. 2.14).
f)ис. 2.14. Дополнительные снгналы при косннусо
идальном частотном искажении коэффициента
передачи
-
39 -,-
Че,м бо,льrше 1колебаний :коэффициента 1переда,чи укладывается
'В ра~бочей 'пол,осе 'Ча,стот от О ,до Qm, тем дальше мешающие ~опол
нительные импульсы отстоят от основного, полезного юшульса.
пл
п
Допустим, что р = -- =
-- ; п=1,2,3...Прип<_:2
4Qm
BFm
(рис. 2.156) коэффициент передачи монотонно из~1еняется, а при
п = 1 8 он со1Вершает Оiд'но 'Полное колеба:ние .в ,спектре частот от О
до Qm (рис. 2.15а).
K(.Q}
1,D
о---------.и
6)
Рис. 2.15. l(ооинусоидальные частотные искажения коэффи
циента передачи
В тех случаях, когда р больше длительности 'Передавае:-~ого им
пульса, дополнительные импульсы на выходе тракта будут отделе
ны ют ,основного ,импуль·са. Если р меньше длительности переда
~ваемото и,м,пульса, то дополнительные импульсы ,всегда ·будут на
кладывать,ся на основной импульс, изменяя его фор~1у.
В практичеоких ,случаях, ,когда хараrктеристика коэффиuиента
передачи имеет .слож,ную rформу, К (Q) можно представить ,в виде
ряда
При подаrче на :вход такого тракта П-и~шульса напряжения
сигнал ,на ~выходе тра·кта 1будет содержать, •кроме основного (по
лезного) им•пулЬ'са, рящ ,си:-.нлетрично ра,сположенных по отноше
нию ~к нему rпар дr01полнительных ,импульсов, удалённых от ос·нов
ного имшульса на ± пр сек.
Ко,лебате.льное иЗ1менение коэффиuие.нта .передачи ~1ожет и~1еть
место лишь на некотором интервале частот Qг:-Q2, как это пока
зано на р:ис. 2.16.
Допустим, что
1
К(Q)=J ДЛЯ Q<_:Q<Ql И Q2<Q<Qm
К(Q)= 1+qcos(Qр) для Q1<Q<Q~
К(Q)=О ДЛЯ Q>Qm И ер(Q)=-;Q.
-
40-
(2.46)
На выходе такого тракта {при оигнале (2.14) ,на ,входе его] бу
дет иметь место сигнал
о,
/ 2(t) =- +- sшQ(f-,;)- +
1
1j'.
dQ
2
л:
Q
о
о,
+-
1 r(l+qcosQp)sinQ(f-,;)dQ +
л: .1
Q
о,
от
+-
1 JsinQ(f-,;) dQ .
л:
Q
о,
После нес.пож,ных вычислений находим
Рис. 2.16. К:олебательное из
менение коэффициента пере
дачи в интервале частот
Q1+Q2
-
SiQl(t-
,;+ р)] + [SiQ2(t-
": -,- р)
-
SiQl(t-
"; - р)]). (2.47)
Третий ч:.пен этоrо выражения представляет собой эффект иска
жения - щ,ва дополнительных сигнала, сдвинутых на ± р сек во
времени 1по отнО1шению к 1полез.ному ,сигналу. Форма доп0Jшитес"1ь
.ных •сигналов ,ои.пь.но отличает,ся от ,формы •полез·ного сигна,1а, а
В€.пичина :их у:менышае11ся при уменьшении как абсолютной шири
,ны интер•вала иокажения Q2-Q1, так ·и огносительяой его шири
ны Q2/D 1. Следовательно, чем выше по спектру находится об
.пасть 1част,от Qгc--Q2, тем сла1бее эффект искажения.
На •оонова,нии •в,сех раосмотрен.ных пр.и:-vrеров ,приХО'.1Ю! к с.1е
дующим выводам.
Мо.нотонное увел,ичение коэффициента ,передачи тракта с рос
том частоты уменьшает время нарастания и увеJ;ичивает выброс
переходното процеоса ,на 1выходе тракта. Лlонотонное снижение
коэффициента передачи- ·произ,вод,ит обратный эффект.
Если искажения ~коэффициента передачи возни·кают в части
рабочей полосы rчастот, то :чем ·выше область ,опектра, •в которой
они имеют место, тем ,сла-бее ~искажения ~влияют на переходный
·процесс Это 01бъя·оняеТ'ся тем, что :,.ющность ·состанляющнх н:-v1-
пу.пьсного сигнала с увеличением частоты убывает. С1едовате,1ьно,
допустимые отклонен,ия .коэффициента передачи от ,нш1ина,1ьного
значения с у;ве.пичением ча1стоты могут возра,стать.
,К.роме того, ис•кажения, ~оторые захватывают также •и нижнюю
,ча,сть рабочей 1пол,о,сы ча,стот, приводят к 1перекоса,:-1 начала гор.и
зонта.ТJьной ча,сти пере,даваемых импулысов.
-
41-
Искажения гармонического характера Тiриоодят к поя,вле:нию
дополнительных (,апережающих ,и от,стающих) :мешающих сигна
лов. На экране телевизора эти сигналы видны как дополни
-тельные изображения, сдвинутые относительно основного изобра
жения.
Разрешающая ,способность телевизионных передающих ка:мер
и телеви&ионных приёмников огра1ни:чена. Поэто:-.1у уменьшение
.времени ,нарастания 1переходного процеоса ниже О,1+0,12 мксек
шрактичееки не улучшает качества лереJ,ачи. На качест,во ff1ереда
чи существенно .влияет ~величина выброса переходною процес,са в
переданном ,сигнале. Поэтому, если ,в области средних или 'ВЫоших
переда,ваемых ча,стот ,имее'I'ся оста'I'ОЧное усиление, то оно, увели
чивая .«выброс», уху,щшает качест!Во ,передачи больше, че:-.1 равное
ему ло величине остаточное затухание, у:-.~еньшающее «выброс».
Более того, ,раосмот~ренные пр.имеры показывают, что неко'I'орое
уменьшение коэффициента передачи в области верхних частот
и даже середины рабочей полосы частот :-.южет обеспечить бо
лее благоприятный лереходный процесс, с :-.1еньшим выбро
сом, чем на выходе идеального тракта с той же граничной полосой
частот.
На практике 1Вежичина а·l\-шлитудно-ча1стотных искажений ИЗ.'.Iе
ряется ,в децибелах (или .неперах). 01'клонение коэффициента пе-
1редачи в ,сторону увеличения или ,в сторону уменьшения (~по от.но
шению к его -вел.ичине на 1нижней ,границе .рабочею спектра) на
ра•вное rчисло ,децибел 'приводит к нера1вноценны:-.1 ,изменениям
переходного процесса, причём чем больше величина отклонения,
тем Э'I'О замет,нее ,ска'Зывае'I'ся. Поэтому при заданной величине до
пустимых ,искажений в децибе,1ах больший допуск целесообразно
отвеет.и на ,мину,совые искажения. На рис. 2.17 .в качестве 1при:-.1ера
приводятся тр,и шruбло.на .на допусти:-.1ые искажения характеристик
остаточного затухания тракта Jдиною 2500 км. Растворы этих
шаблонов о,динаковы и ,соста1вляют 2 дб на нижне,;-.1 крае и 6,5 дб
на верхнем ~крае ,рабочей полосы частот. Реко:-.1ендации ;\1.ККР
(1955 т.) :весьма близки к ,норма:VI с-им:-v~етрич.ного шаблона (рис,
2.17а). В ,нжтоящее ~время действуют реко:-v~ендации 1\1.ККТТ, ко
торым ,соо-гвет,с'I'вует ша1блон рис. 2.176. Iv1ожно полагать, что вы
полнение норм, определяемых шаблоном 2.17в, обеспечит более
высокое качество передачи, чем 1норм, представленных ,дву:-.1я дру
гими шаблона'МИ.
Для пояснения ~можно ,привести {:Ледующий прю1ер: ·пусть по
тракту передаётся последоватеш,ность и::,шульсов ,с частотой
повторения F. Спект,р такого сиг.нала сост,оит из ряда гар::,юниче
ских составляющих nF (рис. 2.18). Представю1 себе, что характе
ристика коэффициента передачи имеет один выброс и искажает
.амплитуду одной спектральной составляющей. Положительное или
-
42-
отриuате.1ьное отклонение амплитуды этой составляющеi1 от её но
минальной величины можно рассматривать, как помеху, искажаю-
- 3,25
а)-2,0
- 1,0
об
--т-----,-
-
т - - -------,
О t--+-------1----1-F;Мгц
1,0 __,,___
2,0
, J,25
Рис. 2.17 . Примеры шаблонов на допу
стимые искажения частотных хара1пери
стик затухания
щую форму перелаваемого снг
нала. I3еличина помехи одина
кова, независимо от её знака
(q= +0,5 и CJ=--0,5), 110 при
С/= +0,5 величина частотных
искажений состав/1яет +3,5 дп,
а при С/= ---0,5 - она состав
iiяет --6 д,3.
IIa магистралях коаксиаль
ного кабе/1я болыпоii протя-
1кёшюстII, периодически кон
тролируются
харю;:теристIIки
остаточного затуханIIя отдел!,-
1
t-~--'-- --+- -+- ...._ ....._ _,_f'
F zrJF4Fc"iF6'F
Рис. 2.18. Изыснснис Еоэффшu1-
ента передачи д,1я одно(~
состав.'1яющсi·, сигна:1а
ных Y'l ,ICTKOB магистрали. При ЭТО:\1 допусти,1ые OTK.'°JOlleIШЯ
характеристик во всём линей1ю,1 с11е1,тре ч:1стот телеви
з-иошюго канала (плюоо:вые и минусовые) 111еобход11,10 :1:1.·~:шать
от1юсительно линейной -несущей частоты к:1нала. Если же :,а;~:1-
1ватыя нера:вномер,ностью ,т,носителыю •основной Ео1про.1ь11-сJi'1 час
тоты (обычно удалёшюй на несколько мегагерц от линейной несу
щей ч,1стоты), то ~при той же •величине допускае\rых откло11е•11ий
на из•'\1еряе-мом учаеrке ,можно 1полvчить бо.1ее низкоt' качество
передачи. Так, например, если задат1:ся допустимой велr1чи11ой от-
1клонепия ±12 дб относительно у,силения -на ко,нтро:rыюii частоте,
то ра3нищ:1 меж1ду усилением 1па отдельных участках видеоспектра
(после демодуляц'ии) и усилешюм на ,самых низких частотах мо
жет достигать 4 дб, что в ряде случаев уже является недо
пу-сти:мым.
-
43-
2.5 . Переходные характеристики тракта с фазовыми
искажениями при отсутствии амПJIИТудно-частотиых
искажений
Фазо~вые ис,кажен.ия 11ра·кта в рабочей ·по.'юсе частот r-,югут
быть монотонными, -немонотонными и колебательного характера.
В общем ,случае 1фаз:о1вую характеристику •С необходимой точностью
мож•но ,представить 1в ,виде сум-мы прямой .'шнии и ря,да гармони
ческих кр!ивых. Поэтому целесообразно ра·ссмотреть сравнительно
простой ,случай, ·ког,да ,от,кло.нение фа1Зов:ой хаiрактеристики от ли
нейной пр:оисходит по синусоидаль,ному за.кону.
Пусть
K(Q)=I
}
cp(Q) = 'tQ+cpmsinpQ
(2.48)
и
K(Q)=О для Q>Qm,
Рис. 2.19. Примеры монотон
ных фазовых характеристик:
.:2
<r(2)-2s±cpms\n ~
т
(кривые 2, 4);
<r(O)~O , (кривая 3);
.
1tO
<r(2)-2,±<fmS!n - 0
-
т
(KpИBhie J, 5)·
где ({Jт-амплитуда колебаний фазовой xa-
2:n:
рактеристики. Обозначим р =;:::;-•к. Здесь
><т
к - число rюлебаний фазовой характери
стики в спектре частот 0-;-Qm. При к=О,25
в спектре частот 0-;-Qm будет укладывать
ся лишь 0,25 периода колебаний фазовой
характеристики (рис. 2.19). Очевидно, что
при к -<О,25 фазовые искажения стано
вятся МОНОТОННЬI:\Ш.
Допустим, что на ·вход такого тракта
поступает прююугольный 1лшульс напря
жения f1(t) длите.1ьностью Т, представ
ленный в виде разности двух ступенек
напряжения
х
f(t) 1\"Г•О(t'Т\dQ
1=-
ISШ-- -;- -1-;:;--
:t ..
2/--
0
/
-
siп [l lt
(2.49)
На выходе тракта, с учётом КЩ) = 1 и ЧJ(Q) =т(~l) +(f)iн siпpQ,
появится сигнал
-4 4-
или
от
/2(f)=---;; SsinQ(t-'t+ ~ )cos(cpmsinpQ) d: -
о
Qm
--
1-5 cosQ (t-,; + _!_) sin(cpmsinpQ) dQ -
:n:
2
Q
о
Qm
-+ SsinQ(t--t - ~ )cos(rpmsinpQ) d: +
о
от
+ -1 rcosQ(t-
,-
_!_)' sin(<ртsinрQ) dQ .
:n: J
2
Q
о
(2.51)
Таким -образом, f2(t) предста:вляется :в 1виде ,суммы ,четырёх ин
теграJiов. Учитывая, что
cos(qsinpQ)= J0(q)+ 2J2(q)cos2pQ+ 2J4(q)cos4pQ+ .
((2.52)
,где 10, 11, 12, ..., ln -
функ;ции Беюселя ·пер1воr~о ,ряда, 1приведённые
на графике рис. 2.20, и производя интегрирование (см. приJiо·
жение 4), находiНIМ
п-оо
+ ~ J2п-1:'fт) {siQm[t-"+ ~ +(2n-l)p]-SiQmX
п-1
x[t-'t- ~ +(2n-ЛP]+siQm[t-,+
-~
- (2n-l)p]-
-
45-
n=C()
-SiQm[t-ec- ;
-(2n- l)p]}+~ J211~fm) Х
п~!
Х{SiQm[/-ее+ ; + 2пр]-SiQm[t- ~
-
; +2пр]+
+SiQm[t- ее+;-2пр]-SiQm[t- ~
-
; - 2пр]}, (2.53)
Из (2.,83) следует, что выходной сигнал, кроме полез-нога сиг
нала (пер1вый ~член), ,содержит ряд парных мешающих сигналов,
Рис. 2.20 . Графиюи функций Бессе.1я
отстающих от полезного ,сигнала ,и :01пережающих его на пр сек,
ка•к это ,видно из ,рис. 2..21 . Бели отклонение ,фазовой ха,рактеристи
ки от линейной и,меет ,слож,ную форму и может -быть представлено
в .виде 1су~ммы несколЬ1ких синуооидальных колебаний, то в Э"I'ОМ
случае 1возник,нет ,несколько -рядов ,пар.ных мешающих сигна:1ов.
Рис. 2.21 . Допо.1ните.1ьные сигна.1ы при сину
соида.1ьном искажении фазовой характеристики
тракта
Ве,1ич,ины коэффициен-гов ln(q) зависят от амплитуды отю10-
нений фазовой характеристики (j)m. Для cpm- . < 1 рад достаточно учи
тывать три первых члена ряда, пренебрегая остальным:и ввиду
их малости, а при cpm<;:0,5 ра'д достаточно учитывать только
lo(q) и l1(q).
-
46-
В этом -сл-у~чае lo(<pm)""" 1, а 11 (<рт)= 'Рт и выходной сигнал при
2
характер,истиках (2.48) iбудет содержать, 1кроме :полезного сигнала.
всего одну пару дополнительных, мешающих сигналов:
f2(i) =-; [SiQm (t--.: + ~ )-SiQm (t- 't- ~ )] +
+ :: [siQm(t--. :+ ~ +P)-SiQm(t--.:- ~ +Р)] +
+~;[SiQm(t-
't+~-р)-SiQm(t-
't-
~ - Р)]- (2.54)
Прещположим, ч·ю .в с·пектре ча•стот 0--;- -Qm укладывается не
более 1/4 колебания фа.завой хара·ктеристики (кривые 1р,ис. 2.19)
!И искажение ~фазы монотонное. Допустим та,юже, ,что (J)m 1не1велико
и можно ограничиться учётом одной пары дополнительных ·сигна
лов. Поскольку ~в этом случае дополнитель_ные импуш,сы сд1винуты
2кл;
:n:
от -ооновного- сигнала на ±р= +- < -- сек а длителыность
- Qm ""2Qm
,
-
l
:n:
фронта ·выходного •сигнала 'tф""" -= -
сек, то дополнительные
2Fm
Qm
б
,l
импуль,сы омещены не алее чем .на р~- "Ф• и ,накладываются на
2
основной силнал, ,искажая его.lфор,му. При эrо,м искаже,ния перед
него и заднего фронтов •сигнала .будут асиммет.ричными. На
(2
рис. 2.22 приведены примеры вы-
L~ = +{J4paiJ
\'т ,
\ 9-=О
.
m
ходных сигналов при передаче
П-импульсов ~ля случаев, когда
(J)(Q) =Qт+q:JmsinpQ И (J)(Q) =
=Q't-<pmsinpQ при (j)m=0,4 рад;
l
!lm=-(J,4prn
Fm=6,0 Мгц И К=4•
Рис. 2.22 . Асимметричное искажение
импульса
-
47-
Рис. 2.23. Колебательные из
менения фазовой характери
стики в интервале частот
Ql-,-Q2
Раосмотр,им другой ·случай, ,ког.да ,синусоrnдальное ,искажение
фазо,вой характер,истики имеет место только на опре~делённом
участке •с~пектра.
Пред•положим:
{
К(Q)=1 ДЛЯ О--:(Q--:(Qm
К(Q)=О ДЛЯ Q>Qm,
{
ер(Q)= 'tQ ДЛЯ.0 ._:(Q._:(Ql И Q2._:(Q._:(Qm
ер (Q) = -:Q + epmsшQp для Q1 --:(Q <:Q2
Характеристики такого тракта показаны на рис. 2.23.
(255)
Определим переходную характеристику этого тракта, полагая,
что на его вход поступает сигнал (2.14). На выходе тракта появится
~игнал
2,
/ 2(t) =-1 +-1 ssinQ(t-'t) dQ+
2
л:
Q
о
f!ЛИ
2.
/ 1 (t) = [+ + -; -~SH11(t--t)] +-; - J[sinQ(t--t)cos(epтsinQp)-
2,
-
cosQ(t--t) sin(epт sinQp)] dQ +
Q
+-
1
[SiQm(t--t)-SiQ2(t--t)].
n
Учитывая (2.52), полагая, что epm- .< 0,5 рад и югранич.иваясь чле
ffами lо(Ч) и /1 (q), 1находим
/2 (t) = [++-; SiQт(f-,;)]-, l - ~о('fт) [ Si~ (i-'t)-
...- SiQ1(i--t)] - Ji('fт) [Si Q...! (t- 't + p)-Si Ql(t-'t + р)
Л:
- SiQ2(t- -t-p) + SiQ1 (t-,;-p)].
(2.57)
-
48-
Пер:вый член этого :выражения юредста1вляет ттолезный сигнал
на ~выходе идеа.1Jьного тра,кта, !Второй :~тен - ,величину искажения
формы этого сигнала, а третий член - дополните.JJьные мешающие
сигналы. Второй и третий члены выражбния (2.57) уменьшаются
при уменьшении (J)m, ширины участка искажений (Q2-Q1) и его
относительной ширины ~: . С.1едовательно, чем •выше по спектру
рабочих частот ра-с1положен участок •с и,скажения:-.ш, тем :-.1еньше
Q
отн,ошение - 11 и сла·бее аффект искажения.
01
Выше ·было по·казано, что nри фазовой характеристике q:,(Q) =
=i-Q±<pmsin Q,p ам1плитуда дополнительных сигналов за,вис~п от
<рт, а ,с.мещение их по отношению 1к основному сиг.налу определяет
ся ,количест,вом колебаний ,фазОiвой характер,истики к в ,и,нтер·ва.1е
ча,стот O+Qm. При увел•ичении р иэменяет,ся лишь по.пожен.ие до
полнительных и,м1пульсо1в, а 'Величина их остаёт,ся неизмен,ной. При
эксплуатации ,и испыта,ниях а1Пtпаратуры обычно из:-.1еряют xapaк-
dr:;
теристику 1группо:вого ·вре:vrени замедления Тгр = -' .
dQ
Бели <p(Q)=i-Q±<pmsinQp, то 'tгp(Q)=т±P<pmcosQp, ттричё,:-.1
Р<рm=Л'tгр - а·м,пл,итуде колебаний ха1ра·ктеристики группового rвре
мени. При не,изменной амплитуде колебаний г,руппового времени
за,медления Лтгр частота колеба-ний (или р) увеличивается только
при уменьшении {/Jm.
Следовательно, •
если измеренные колебания т (Q) ста
новятся более частыми, то это свиде
тельствует не только об удалении до
полнительных сигналов от основного,
но также об уменьшении величины
этих сигналов.
о
В тех случаях, когда отклонения
фазовой характеристики от линейной
превышают 1 рад и приводимая выше
методика расчёта становится сложной, Рис. 2.24. Линейно-ломаная фа-
зовая характеристика
для расчёта переходного процесса
можно аппроксимировать фазовую ха-
рактеристику отрезками прямых линий. В качестве примера рас
смотрим тракт с временем замедления т 1 на участке спектра 0+Q1
и i-2 на участке спектра Q 1+Qm (рис. 2.24). Очевидно, что
Из рис. 2.24 тахже следует, что т2=
"t1=i-2+....fo_ .
Ql
4-821
-
49-
(2.58)
и. ·ес1едователь.но,
Полагаем, чт,о •в ра1бочей полосе частот К (Q) = 1, а вне этой
полосы ча,стот K(Q) =0. Сигнал •На выхюде тракта {при ·по_1аче
силнала (2.14) ,на его 1ююд] ,определится из •выражения
(2.59)
откуда
(2.60)
Аналогичным образом определяется f2 (t) и в с.1учае аппрокси
мации фа·зовой характеристики ,неоко.1ькиыи отрезками п1ря:v1ых
линий. Бели уча,стюк ,спект,ра O+Q 1 соста·в.1яет з•начите,1ьную
•
б•
(
о1о.
ча•сть в-сеи ра1 очеи ·полосы ча,стот
на,при.:v~ер. __ 1
---т на
2
рис. 2.24), мож.но говорить о фазО1вых ·искажениях на ,верхних
видеоча•стотах. Наличие та•ких искажений при передаче П-ю1пу.1ь
со1в 'Пр.ивод,ит к увеличению •верх-него -или нижнего ,вы6роса фрон
та ,передаваемого импульса. При -т2 >-т 1 увеличивается по.1ожите.1ь
ный выброс ·переднего фронта и отрицательный выброс заднего
фронта, а 1при -т 1 >-т2, наоборот, увеличи,вается по.1ожите.1ьный вы
брос зад.него фронта 'Пе1реда:ваемого юшу.1ьса.
Ра,ссматрИ1вая приводимые ~примеры, .можно оп1етить с.1едую
щее: фазовые ,искажения •всегда •приводят к ухудшению ,переход
ной хара,ктеристики тракта. Они ·практически :-1а.10 •в.1ияют на
крутиз.ну ,фронта 1передаваемого ,сигнала, но веси1а за:v1ет,но из:-.1е
няют величину выбр•оса •переходной характеристики. Влияние фа
зо-·часто11ных иска1жений, .как и ча•стот,ных искажений уси.1ен,ия и.1и
затуха,ния тракта, зависит orr того, в ка·кой части ,спектра они име
ют место. Искажения тем сла1бее, чем ~выше по ,спектру ,находится
об.11асть ча,стот, 1в которой они •возникают.
1\1.анотонные искажения фазовой характеристию1 вызывают
а·симметричные ,искажения ,переднего и заднего фронтов nереда
.ваемых по тра•кту импульсов.
•Колебательное искажение фазовой характеристики приводит к
появлению О'11Стающих и •О1пережающих .дополнительных сигна.1ов
Н3 ,выходе ,ка,нала. Бели ра,сс.матр,ивается характеристика частот-
-
50-
ной неравномерности группового времени замедления тракта, то
с.1е,1ует и~,1еть в в'иду, что ·при неиз•менной амплитуде колебаний
и \'ве:шчении ча•стоты колебан.ий характеристики н•скажения ста
новятся с,1абее.
2.6. Переходные характеристики тракта с амплитудно
частотными и фазо-частотными искажениями
В обще:vr случае частотная характеристика тракта может быть
лгеJ.стив,1ени в ,виде
К(Q) = К(Q)e-i~(o) .
(2.61)
ГJрн на.1ичии фазовых искажвний фазовую характеристику
тrа~па 11rожно представить в виде •суммы 1прямой лин.ии и ряда
гар:\1ош1ческих кривых
i=n
(J) (Q) =
-: Q+I (J);sinQP;-
(2.62)
i=1
С1едовательно,
e-i r'P; sin 2 Р;
'
(2.63)
где l((Q)e-i 2 " -
частотная характери•стика тракта то,1ько с aм-
- ir<p.sin2 p.
п:штуJ.но-частотныыи искаженияыи, а е
'
'
-
частотная
характеристика тракта то,1ы,о с фазовыми июкажениями, у кото
рого J((Q) = !.
Таки:-.1 образ01:\f, тракт с искажениями обоих 'ВИДОIВ можно пред
ста,вить в ,виде ка·скад.ного соед.и,нения д!Вух частей: части без фа
:ювых искажений и части, вносящей только ~фазовые искажения
(рис. 2.25).
Рис. 2.25. Раз;rе.1ение искажений тракта
Если на вход тракта (точка а) подан сигнал f 1 (t), то с извест
r~ой точностью можно снача.1а определить ,сигнал t; (t) в точ-
·ке о, т. е. учесть влияние амп.'1итуд,но-часто11ных и,скажений. Выше
указыва,'JОСЬ, ЧТО ЧИСТО фаЗОIВЫе iккажеНИЯ •ПРИВОДЯТ К появлению
пар допо.1,ните.1ыных сигна~1ов, с,,1винутых на ±р сек по отношению
-
51-
к полезному ,сигналу. Бели q:>;<0,5 рад, то ам,п,1итуды ;1:опо,~ните.1ь
ных ,сиг,налов пр,имер,но в ;; раз ·отличаются от аипшпуды полез
ного ,сиr,нала. Скла,дывая трафически сигнал f;( t) с дополните,1ь
ными ,сигналами, можно ·построить кривую .выходного сигна.1а
[2(t).
В тех сдучаях, 11югда оба вида искажений о,:l'Ноз.начн.о связаны
(например, в МИJнимальных фа:ювых цепях). ,их дейсгв·ие нужно
rасс,матривать сов,мостно.
~)(- _)(~
dC110IJffOu CUtffQ/1
----с
.___-=----•►
Попутнми cuгlfa/1
Рис. 2.26. Попутный, дважды отражённый
дополнительный сигнал
На ,lИНИЯХ связи из-за
несогласованности и;-.шедан
сов строите,1ьных участков
.пиний, несог,1асованности на
стыках кабе,1ей и аппара
туры, на стыках эде:\1.ен
тов аппаратуры и др. воз
никают отражённые сигна
лы. Нес:\1.отря на то, что
попутный полезно:\1.у -сигна
ду (р.и~с. 2.26) дважды отражёнцый сигцал в практических с,1учая~;
зцач,ительцо слабее .полезного сигнала, его :"1-1ешающее действие на
изображеюrе может бЬLть заметным. Отражённые оиг,нады, создаю
щие попу~ный поrок, запаздывают во времени по отношению к
l)сновному еи:г,налу. Поэтому
на выходе тра,К11а за счёт от
ражения
могут появляться
rолыко запаздывающие допо.r1-
ни'Гельные сиnналы.
Допустим, что ца какой-
111и60 частоте рабочего спектра
п.ри амплитуде полезного сиг
flада А .возника1ет отражёцный
сигнал ,с ампл,итудой qA, где
q« 1. Результирующий сигна.п
пр-метав.пен в виде векюр,ной
суммы А .и qA (рис. 2.27а).
Согласно векторной диаг,рам
ме, фазовый сдвиг Л<р резуль
тирующего сигнала равен ну-
qA
qA
А
а)
6)
Рис. 2.27.' Векторная
.:~:иаграш,1а напря·
женнй оснозноm н отр2жённоrо ( поп\"т·
ного) сигна.1ов
лю, когда его амплитуда равца А +qA ( рис. 2.276). н максю1а,1ен
(Лtр =,Л<рмакс), когда а:м1п.питуда су;\1;\1арного сИ,f'На.1а практичесю1
равна А (1рис. 2.27в). Пр,и небо,1ьших ~q:•orai-;c :-.1ожно считать. что
л
qA
IРмакс::::::; А= q.
-
52-
В простом с.1учае, когда величина отражённого сигнала при из
:--1е.нении частоты изменяется по закону 1косину,са 1), результирую
щий козффиuиент передачи тракта (с уч,ётом mражения) будет
К(Q)= l+qcosQр,
а результирующий фазовый угол любой составляющей
ер(Q)=Q-: + qsinQр.
Если подать на вход такого тракта импульсный сигнал f, (t) (2.49)
,.1,лительнсстью Т, то выходной сигнал тракта может быть опреде
.1ён из 'выражения
2
т
/2(t)=~ ,\
1
{(! + qcosQp) sin [Q(t-,; + ~ )-qsinQ р]-
о
- (1 +qcosQp)sin[Q(t-, -
~ )-qsinQp]} dQQ.
(2.64)
Учитывая, что
sin [й(t--: + ~ )-qsinQ р] = sinQ (t-, + ~) cos (qsinQp)-
-
cos Q(t- -::+ ~)sin(qsinQр),
что д,1я значений q<0,5
{ cos (qsinQp) :::::::;J 0 (q):::::::; l
sin (q sin Qp)::::::, 2 J1 (q) sin Q р ::::::,q sin Q р
и что членами, содержащими q2 , мож,но пренебречь ввиду их мало
сти. находим:
2m
1С.(
T)dQ
!2(t) = -
1sшQ t-":+- --+
л~
.
2Q
о
(2.65)
1) С.1ожн:;ю характеристику коэффициента отражения можно представить
в виде rуммы гармонических составляющих.
-
53-
ПосколЬ1ку
sinQ(t -
, +2-)cosQр- cosQ(t-
, + -2:..) sinQр=
-
2
--
2
= sinQ(t-
,+.I_-
р\
-
2
/'
то выходной ,сиг.нал
f2(t) = ~[SiQm(t-,+ :)-SiQm(t-, - :)] +
+ q ~[SiQm(t-, + : - p)-SiQm(t-,- :
-
Р)] · (2.66)
Первый член этого выражения 1предста·вляет напряжение по
лез·ного им,пуш,са, ко-горое 1имело бы место на ,выходе идеального
тракт.а без отражения. Второй 1член 1этого .выражения 1предста~вляет
собой отражённый сигнал, отстающий по отношению к полезному
•сигналу :но ,в,р,емени на р сек. В даннО1м, идеали:зиро1ва,нном, случае
отражённый сигнал имеет ту же форму, ·что и полезный сигнал. В
реальных ,слу~чаях ,величина q ,на разных ·ча,стотах принимает раз
личные значения. ПО/этому форма отражённого ,сигнала может от
личаться от формы полезно.го сигнала.
При ка•скадном соединении четырёх,полюоников ми.иимально
фазового тwпа за сч1ёт недостаточного 1соглаоова,ния ,их харак1ерис
тичееких сопротивлений также бу~дут иметь .ме.его одновременные
колеба,н,ия ,фа,зы и затухания .на ,выходе цепи, причёJм ,колебания
затухания ,будут иметь ,косину,001щальный, ,а колеба,ния фазы -
синуооддальный характер. При этом также появятся только за
паздывающие дополнительные ,сигналы. Опережающие ,дополн•и
тельные ,сигналы и:з-за ,фа:зовых •иск,аже.ний возникают ,в тех слу
чаях, когда тракту 1пр,исущи и чисто фазО1вые искажения, не свя
занные с одно1временным искажением ха1рактер,испrки затухания.
Такие искажения могут иметь место из-за наличия в тракте це
пей неминимально-1фазо:вого типа, 1в ча1стности, фавовых контуров.
В практическ,их слу~чаях имеют место 1ка1к за·паздывающие, так
и опережающие дополнительные ,сиг.налы, но ·количество з,а,паады
,в"ющих еигнало1в и их мощность обычно lболыше. Это обстоятель
ство учитывае-гся •при конструировании устр,ойс11в ,гармонической
коррекции, крап"ие сведения о которых пр,иведены в гл. 9. Обычно
в таких устройегвах число 11юз.можных :з·а:паздывающих .~юрректи
рующих сигналов больше, чем опережающих.
ГЛАВА 3
ВЛИЯНИЕ НЕЛИНЕИНЫХ ИСКАЖЕНИИ ТРАКТА
НА КАЧЕСТВО ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ
ИЗОБРАЖЕНИИ
В линейном тракте, ·вслед,ствие 1нелинейност,И усилителей кана-
ла •И преобразователей частоты, ,возН1икают нелинейные ис
кажения и нелинейные ~помехи (1см. тл. 7). Нелинейные и-с·каже
щ1я (после демодуляции и переноса их ш ,спек11р 'В,Идео11шстот) воз•
действуют на видео,сиrшад ~подобно искажениям, возни:к;ающим при
1передаче видеосигнала через 1видеоусилител 1и. В на,стоящей гла,ве
крат:к'о раосматр,ивает,ся 1вызьшаемый такого рода ИсКiажениями
1Jизуаль.ный •эффект. Механизм шозникновен:ия самих и1с,кажений
показан ,в 1гла•ве 7.
Спосо,бы оцен,ки нелинейных искажений ,при пере,д,аче телевиде
ния должны быть иными, чем, например, при передаче телефонных
сигналов
Спектральный состав «звукового» ,сигнала определяется харак
тером переда.ваемых з•вуков, а ,нелинейность тр,а·кта вызывает по
явление новых rчастот,ных соста,вляющих.
Ухо человека я!вляет,ся анализаторам •спектра з.вуковых част·от.
Оно различает га,рмоники и 11юм 1би•национные т0rн.а лереща,вае-мых
сигналОIВ, способно отличать амплитудно-ча•стот,ные иекажения от
неJiинейных ,ис.кажений и нечув-ств:ителЬ'но к фаэовым искажениям.
Поэrо,му 1при передаче реч'И и музыки целесоо:браз,но оценивать'
не.т!И'нейные искажения величиной ,1юэффищиента нелинейност,и в
процентах
l1r 2
2
2
,., u2+u3+ ...+и~
Кн= 100--------,,U.,. . .
1-----
-
55-
где И 1 -- напряжение ос,новн_рго сиг.нала, И2, И3, Ип - напряже
ния гармо.ник оснавнаrо сигнала, или .веЛ'ичиной затухания гармо
ник 1в децибелах или неперах:
1И1
агп = n-' неп.
Ип
Глаз наблюдателя, ,воспринимая телевизионное изображение,
реагирует на относительное 'Изменение яркости В, котО1рое евяза,но
определённой зависимостью (характер,истшюй приёмной труб_к;и -
ки,нескопа) ,с изменение,м формы 1крИ1вой ,на1пряже.ния на у,правляю
щем элект,ро,де трубки. Поэтому ,важно непо,оредс11венно оценить
изменение формы напряжения 1видеооигнал.а, вызванное нелиней
ностью, а не изменение eiro •спектра. К:оэфф,ициент нелинейности не
характеризует изменение формы сигнала, поскольку одной 11
той же ·вел•ичине Кн могут соответство,вать различ.ные •изме-нения
формы 1переда.ваемого rви,деосигнала.
Опектр ·видеосигнала определяется, главным обtразом, си,стемой
раЗ1вёрТ<ки из,аб.ражения (с.м. ·гл. l), а ,нелиней,ные nродукты (,га р
J\,_:оники, .ком•бинационные тона) фа-ктически •совпадают ·по частоте
с составляющим.и ,спектра исходного :видеосигнала ,и 1Вызы1вают
а)
о
6)
лишь изменения ампл:итуд ,и фаз
имеющихся •сос11авляющих видео-
1:илнала. Поэтому наблюдателю
не ,всегда удаётся различить дей
ствие нелинейных и Л'Инейных
искажений. Оба вида искажений
изменяют фор,му напряжения сиг
нала, и глаз может воспринимать
их как искажения 011носи;rельного
изменения яркости.
Вызванные нелинейностью ис
кажения можно оцен,ить по ха -
рактеримшке зависимости мгно
,вен:ных з,начений сиnнала на вы-
о
__ _ __ . ,____... t ход:е тракта от мгновенных зна-
Рис. 3.1. Форма испытательного
чений на входе [Ивых='(J)(Ивх)] при
сиг-
условии, ЧТ,О .ВХОД;НtОЙ сигнал 1уни-
на вы- !Поля.реи, т. е. уровень ч·iфного
фикоирован (см. гл. 8). Эту ха
рактеристику можно наблюдать.
визуально на осцилл,оnра,фе, пропуская через тракт •опециальный
испытаrельный пилообразный •сиnнал (рис. 3. la) с син:х,ро.низирую
щими импульсами для фиксаI.1Jии «уровня ч,ёрного».
иала:
а) на входе видеотракта; 6)
ходе видеотракта
Со·гла,сно рекомеН1дацинм МКК:ТТ нел,инейные искажения меж
дугородных '!)ра·ктов 1иЗ1меряются •при помощи пилообр·азного ви
деооигнала с размахом l в (см. рис. П.lОв, г) с наложенным на
-
56-
«пилу» синусоИ'далыным напряжением ча·стоты 1,2 Мгц и раз.ма
хом О, 1 в. Искажения оцениваются по из.менению усилен·ия сину
соидального сигнала частоты 1,2 Мгц вдоль строки - при переходе
от «чёрного» к «белому» (см. приложение 3).
Не.,1,инейные и•скажения влияют на 1велич:и:ну ,контраст,ности
в
изображения ~= ~ и могут ,вызЬ!lвать ·перера,спределение на-
Вмин
блюдаемых контра.::тов (ИJ1,и ,града,ционные иокажения).
Согла,сно из1востному закошу Фехнера .ми.нимальное отношение
двух различимых глазом яркостей В 1 и В не зависит от абсолютной
вел,ичины етих яркостей
где б=<::onst.
В1
в
в+лв=l+о
в
'
По раз,ным зк,спери·мент.альным ,данным ,6=0,02+0,04.
(3.1)
При заданной ,величине ,контра,ст,нl()lсти :и.зо.бражения ~ чи,сло
различимых градаций яркости т определяется из равенства
Вмакс = (1 + o)m-l Вмию
(3.2)
отку,-а
lg~ +1
т= lg(l+о)
•
(3.3)
Посколыку ощущение яркостей ~прапорционалыно их логариф
мам, то ,на,блюдатель не обнаружит ,искажения гра,даций (овето
теней), если зав,иси,м,аrсть Визобр=(JJ(В 0бьекта) прямолинейна для
тракта «передающая трубка-канал связи-при,ём.ная трубка».
Следо!Вателыiо, если
lg Визобр = '( Ig вобъекта + lg к,
где v=•const и к=,const, или
Визобр = К ВJб~кта •
то зритель не обнаруж•ит и•скажения ,с'Ветотеней, а •при у= 1 ко,нт
раегность объекта и изображения ра1вны. Пазто-му любая нел,иней-
ность пара'6олического характера (т. е. котща Ивых=КUJх) не
1в1ю,сит градационных иокаже,ний, а изменяет лишь контр.аст,ность
изо1бражения.
В тех случаях, когда нелинейность т,ра•кта отл•ичается от ,пара
болической, ·будут ,иметь мосто градационные и,скажения. Значи
телъ·ной нелинейностью абладают телевизионные трубки (•переда
ющие и п1риём.ные). Наи,боль:шее ра•спространение ~получили такие
передающие тру~бки ·ка,к и,ко,носк,опы, супер0митро,ны .и суперорти-
-
57-
коны. Коэффициент контрастности (у) иконоскопоrв и •суперэмитро
но·в меньше едини:цы ,и, кроме того, они изменяются в зна·читель
:1ых :пределах 1при ,изменении оовещён.ности ·переда.ваемоrо rо1бъек
та. Та1к, ,на'Пример, ,для •wконоско1пов у=О,185+0,95 при слабой осве
щё-нности, у=О,5~0,6 ,при средней оовещённ,ости и у~О,1 1при зна
чительной оовещённости. Для ,су:пер,эм:итронов у=О,4+0,7 при
се'1абой оавещённости, v=0,4+0,5 при средней оевещённости и
v =0, 15+0,2 пр,и .з.начителЬ'ной освещённости. Толыю ,суперорrюю
ны не искажают светотеней (у= 1) при из.менениях ос•вещённости
в дОlвольно [llИроких ,пределах.
IПр:иём•ные тру;бки телевиз,оров, ,как ·правило, увеличи:вают :~юн
трастность изображения. Обычно для них v= 1,5+2,О. Поэтому
ча,сто характер-ист,ики передающих и приёмных трубок 1в какой-то
сте,пени взаим,но компенсируют.ся.
Конт.ра,ст-ность ,реальных объектов значительно ~больше ::~юн
тра~стности трубо~к (по,сле.11Jняя обычно •не •прев•осх1одит /3=30 и ред
ко достига•ет ~ = 50). Поэтому трубки значительно уменьшают
контра,сг,ность многих реальных _Qlбъектов •и в·носят значительные
искажения светотеней.
Многолетняя 'Практика переда·чи 1чёрн,о-1белого теле1видения ~по
казала, что для ·м,ногих изображений лучшие результаты полу
чаются при резу.1ыирующей ,с'ветовой хар,а1ктерист,ике ( с учётом
обеих тру.бок), у котюрой v= 1,:5+•2,О. Оптимальная :величина v за
ви,сит от .содержания переда1ваемого ,изображения. Для регулиро
вания значения v во время передачи на телецентрах используются
специальные нелинейные у,стройс11ва - контра•стО1ры (или гамма-
1<0рректоры).
Междугородный тракт передачи телевидения не содержит
з~ве.ньев •С -большим размахом ,сигнала, ,и ·поэтому 1:шоси;мые им
гра,дацио.нные искажения невели~ки.
При -орrга,низаци~и переда1чи :цветного телевидения к нелинейным
искажениям т~ракта будут ·предъявлены ~более ж~ё.сткие требования,
поскольку нелинейность может приводить к иокажениям передачи
цветов.
•
ГЛАВА 4
ВЛИЯНИЕ ПОМЕХ НА КАЧЕСТВО ПЕРЕДАЧИ
ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИИ
4.1 . Периодические помехи
В ысокочастотные помехи с фиксированными частотами вqз-
никают, главным образом, :в 06орудо1вании линейного тракта,
а также в а1ппа,ратуре оконечных •ста,нций. К та:ким. помехам от
чосятся по~мехи нелинейного происх,ождения (влияние нелинейно
сти усилителей :ка1нала, ·нелинейносТ'И преобразователей частоты),
помехи, 1выз,ванные недо,статочным лО!да,влением о,стат,ков несущих
частот, и 1по,мех,и от конт,р•ольных rча~стот.
В настоящей гла1ве ра,ссмотрено дейст.ние ,с,инусошдальных по
мех на изображение ·после преобра:зования таких :помех в спектр
ви,:~:еочастот. Механиз.м •их ВО<З'НИК~нО1вения •показан 1в ,гла~в:е 7.
Низ~ючастотные 1Помехи 50, 100, 200 гц возникают •к,ак ,в око
нечном, так и в линейном оборудовании 1при питании аппаратуры
переменным током. На ·экране ви:де,оконтрольного у;стройст,ва (те
левизора) в.се низкоча,стотные помехи, ча1стота которых ,кр.атна
ча·стоте полу1кадров (50 гц), проявляются ,в виде rор•изонталь.ных
гёмных и с1ветлых полос. Количес1шо ~полос (тём,ных или •светлых)
равно •отношению частоты •помехи к 1ча•стоте полукад,рав (50 гц) 1).
Помеха ,изо1хронная с сигналами разв.ёртки полукадров ·вызы
вает неравн,о,мерную яркость ,э,крана по верт,икали. Силыная поме-
1 ) При приёме теJ1евизионной программы из друго•го городrа на экранах
некоторых типов телевизоров видны медлеНJно движущиеся в вертикальном
направлении ширсжие ГОIJJИЗОнтальные [юлосы. Та1Кие пGмехи LВознИIКают при
раQХ•ождении часто1r элек,,рических сетей да1нных двух го,рQДов на доли герца и
сказываются вследс11вие несовершенс11ва самих телевизоров.
-
59-
ха такого .рода может ·повлиять на ра1боту •си~стемы раз.вёртки изо
бражения тРлевизора и шривести ,к иекривлению изображения
(рис. 4.la). Бели частота ,сильной ~помехи, -бл,изкой к 50 гц, ·не
изохрс,нна с частотой rока питания телевизор.а, ro и~екри1вление
изображения будет изменяться во времени, в результате чего изоб
ражение начнёт «размазываться».
а)
6)
8)
□ 11~·
Рис. 4.1 . Влияние синусоидальной помех•и:
а) сильной помехи 50 гц; 6) при fи=mfc;
в) при fп=mfc±PFк
Высакочастот.ные •с-ину,со,и,дальные .помехи .вид,ны ,на ,экране те
левизора ·в ,виде •специфических се1iо:к из 1iём,ных и ,светлых полос.
Густота ~сеток и их .наклон определяется как абсолютным значе
!-Iием частоты помехи, так и её ~положением в ,видеоспек1iре о·тно
с~тельно га,рмо,ник строчной частоты fс- Се1iки могут •быть непо
дв.иж,ным.и И ПОдlВИЖНЫtМИ.
Ра,осмотрим ,сначала за:виси.мость ,визу,альноrю эффекта, :пронз
•водимого помехой, от её положения .в •видеоспектре от,носительно
гармонИ'к ча,с1'оты строк, т. е. 1при изменении •часrоrгы ~помехи 1в ·пре
делах от fп = mfc до fп(т + I)fc. При этом весьма существенна
.роль процесса синтез.а •Изображения 1в телевизоре (видеоконтроль
ном устройстве) на ,при,ём.ной .стороне. Процесс синтез.а разв,ёртки
изо,бражения на -пр,иём.ной с1'ороне синхрониз•и,рован с процессом
раз,вёртки изображения на передающей 1С1iороне, по0тому ,процесс
синтеза развёр11ки :не из.меняет •полез,ного ,си,r,нала ,из-обр,аженпя.
Благодаря этому процессу фиксированная помеха «разбивается»
на отрезки ,синусоидальных сиr,налов ic ·дл,ительностью, ра,вно,й :вре
мени :прохождения одной ст,роки. На •примере некоторых ча1стных
случаев проследим, как бу,дет -изменять,ся ,фаза ,на·пряжен,ия поме
хи за .время од•ного ка,дра:
а) ,помеха точно ,с1O1в1ладает по ча,ст,оте с гарма~никой строчной
частоты. В этом случае fп = mfc, где m= 1, 2, 3.... За время (пери
од) прохождения одной строки пройдёт т периодов помехи, а за
вре.мя одного ка,д.ра - mz периодов •помехи (z - ·чи~сло строк в
кадре). Поэтому изменения яркости любой точки экрана, вызван
ные помехой за время проХ'ождения каждого ка,дра, будут син
фаз·ны. Помеха •поя•в,и'f!ся ,на !Э1Кра1не 1в виде т ,вертикалыных тём
ных ·полос и та~юго же ,числа светлых полос (рис. 4.16);
-
60-
б) частота помехи Tп=mfс±РFн, где Fк - частота кадров,
..
<1
р - целое чис.по, причем р 2 z.
1
Период помех'И Тп =
--
=
-----
fп
mfс± РFк
(тz±р) Fк
За время прохождения O1д-ного -кадра уложIит,ся целое ЧJilcлo
,период,оlВ ,помехи mz±p. За .время прохождения од.ной строки
целое число ,периодОIВ :помехи не улоЖ~ИТ<СЯ. Од~виг фазы помехи
при переходе от начала одной •строки (например, 1первой строки) •к
началv 'Следующей (третьей •строки) соста:вит _р_ 2л рад. При этом
-
z
сложение яркостей данной тоrчки изо,бражения, обу,словленных
помехО'Й, 'В каждом последующем кадре Iбу.п:ет синфа'Зным. Такая
помеха выз01вет ,на экране неподвижные наклонные полосы
(рис. 4.Iв);
в) помеха располо·жена ,в •видеоспе-ктре ·в серещ,ине между J1,ву
:'>1я гармониками ст,роrчной частоты
fп= (m+-1 )!с ИЛИ Тп=
1
2
(m+f )tc
За время ,прохождения o;i"нorio ка,дра Тк= 1/Fк уложится
_!i_= -
1-(m+_! _)fc=(mz+__! _ z)=(mz+ z-l )+-1
Т0
Fк,
2
2
2
2
периодов помехи, по,окольку z - •нечётное число •строк. Поэтому
знак яркости, вызываемой помехой в любой точке экрана, через
каждый кадр будет изменяться на dбратный. Нелич1ина яркости,
обу,словле.нной 'ПСIМехой в любой точке 0крана, Iбу,дет •колебаться
с ча•стотой кадров от,носительно 1средней яр:~юст,и этой тоrчки. Та
кое мерцание малозаметно и 1в.изуаль,ный ,эффект по-мехи несрав
ненно ,cJia1бee, чем Iв слу~чае «а»;
r) частота помехи fп=mfc± (Р ± +) Fк. В этом случае ;: =
1
=mz±p±2 , за время прохо,ждения одного кадра фаза по:\!ехи
изменится на л рад, и её мешающий эффект будет ,сла·бее.
При других ча•стотах фиксиро1ванных 'Помех на экра.не будут
1шдны д:вижущиеся накло.нные полосы.
В телевизионной аппаратуре е,и1стема раз.в,ёрт,ки обычно синхро
низируется ,с частотой переменною тока 50 гц, -и стабиль.ность
частоты •стр,ок невелика. Поэтому Iпр,актически положение помех·и
1по от.ношению к гар,моника-м строчной Iча1сrоты Iиз,меняется во вре
-:-,1ени - это необходимо учитЫlвать при ()IПредел·ен.ии нор,м -на ,по
:-.1ехи такого рода.
-
61-
Визуальный эффект ,с,и,ну,ооидальной •помехи сущес11венно за
висит от абсолютного значения её ,частоты. Чем выше ч.астота
помехи, тем уже и, следовательно, менее замет-ны вызываемые ею
полосы на 1экране телевизора. Визуальный ~эффект помехи мало
изменяе-гся ·п,р,и из,менении •её ~ча,стоты от 1 кгц ,до 1 Мгц, но суще
с11венно ослабляется •при ув'еличе.нии ча,стоты помехи, ·при1Мерно от
I до 6 Мгц - ~граничной ~частоты 1видеотракта. В!идимость :помехи
на экране за:ви,сит также от условий, при ~которых ,наблюдаются
помехи. Помеха заметнее на iфо!Не .неподвижного .изображ,е,ния, а
также на «,серых» участ,ках изображения (1пО1я•вляется в виде по
JЮС на гладких деталях изобр,ажения и вызЫ1вает «зубчатость»
линий раздела чёрного и белого).
ПрО1Ведённые в 1952 ,г. •в ,связи ,с разработкой отечественной си
стемы :связи ,по коаысиальному ка1белю ,ошыты 'ПО'Казали, что при
расстоянии от глаза ,на,блюдателя до неподвижного изображения
на экране, ра•вном 4 ~высотам •экрана, помеха ст.а!Новится незамет
ной, если •от.ношение ,сигнал/помеха еоот,ве'I'Ствует кривой 1 на
рис. 4.2. Во время реы1ьных •пер·едач ·по.меха ~несколько маоюирует
ся шумами и движением •самого изображения.
Для маг.истралей •большой протятён.ности (2500 км) рекомен
дуемая МККТТ норма защищён.ности ,от ,синуео.идальных помех со
ставляет 50 дб (5,75 неп) для помех в спектре частот от 1 кгц до
1 Мгц и линейно снижается до 30 дб (3,45 неп) на частоте 6 Мгц
(кривая 2, рис. 4.2).
30
Ра.змах сuан u.зolip. i}6
?,Olg Ра.змах помtJХи '
..__-+--+----+---+--+---+-f,Мгц
О1
2
З
5
6'
Рис. 4.2. Зависимость отношения сигнал/помеха
от частоты:
кривая 1 - визуальное восприятие помехи;
кривая 2 - норма Ml(l(TT
Защищённость от ,синусоидальных помех оценивае-гся о,т,ноше
нием размаха ,сигнала изображения к размаху помехи.
Гармоник.и переменного тсжа 50 гц менее за,метны для глаза,
чем помехи, рассмотренные выше. Они !Вызывают на экра,не ши-
-
62-
рокие медленно д1вижущиеся шолосы. Чтобы мешающие дейст:Ви>1
таких помех были незаметными, достаточно обеспечить защищён
ность по.рядка 30 дб.
4.2 . Флухтуациоиные помехи
Ниже рас,сматр•ивае-гся 1воздейс11вие на изображение флуктуа
цион11ых по,мех, •возн,икающих ,в линейном тр,акте и ОIКонечной ап
паратуре (:см. гл. 7), после переноса ~этих помех 13 спектр ,видео
ча,стот прn демодуляции сигнала.
Основными флуктуационными 1помехами в телевизионном ка
нале систе.м ,с,вя.зи rю коак,сиальному ·кабелю являю1'СЯ !Помехи вы
сокочастотного тр,акта (тепловые флуктуации ка1беля, флукту,ации
ламп усилителей) и, ,в меньшей степени, помехи ,преобразо,вателей
частоты и усилителей оконечных ста,нций.
Флуктуационные помехи канала ·практичооки по1дчиняются за
кону нормального .ра,спределения и поэтому можно гово,рить лишь
о вероятности того, что .в некоторый момент •времени значение по-
1
1
мехи находи'I'ся между ,величинам·и u--du и и+-dи. Вероят-
2
2
ность того, что напряжение ПОlмехи •нах,одится ·в ·пределах ±2ИэФФ
соста,вляет 95,4 %, вероятность ~превышения ± 2И эфф равна 4,6 %,
вероятность ,превышения ± ЗИЭФФ соста:вляет все·го 0,27 %.
Глаз не 1воспри,нимает д,ейст•в,ие еффекти1вноf'о значения помехи
на экране непосред,с11венно. Он реагирует на ,СJветлые или тёмные
пятна, ·выз,ванные отдельным1и 1вЫ1бросами флукту.а.ционной ,помехи,
КО'I'орые ,в каждом кадре попа•дают ,на различные точ·ки ек,ра,на.
Глаз обладает ,инерционностью и ·при значительных помехах изо
бражение ,как 6ы ~вiИдно оквозь пелену ,мерцающих •светлых и тём
ных точек. Ино·гда создаё'Г'Ся впечатление, что 1вс,ё изображение
«кипит». Флуктуационные помеХ!и размывают резкие очертания
изо,браже.ний и, таким оiбразом, онижают ею чёткость. Кроме то
го, ,силь,ные флу,ктуационные •помехи существенно у,меньшают
конт.раст,ность ~из.ображения, ,сокращая количест,во ра•зличимых
гра,даций яркости.
Зависимость ч,исла различимых традаций от от.ношения оиг
нал/r:омеха приведена на рис. 4.3.
Вопрос, как пра•вильнее из,мерять от,ношение ,сиг,нал/помеха, ·
чтобы ,оно точнее ,от.ражало мешающий эффект по,мехи, длительно
изучался ~многими а,вторами. Оценка мешающеf'о действия флу,к
туапионных помех по от,нО1шению раз,м1ах<,1 •сигнала ·к размаху по
мехи весьма неточна, так как само понятие «раз,мах флуктуацион
ной помехи» (от отрицательного пикового значения до положи-
-
63-
тельного 1п.ик,01вого 31начения) явля,ет,ся несшределённым 1). tПоото.му
такой •способ оценки величины флуктуаций в кабельных системах
при передаче телевидения нецелесообразен. До последнего времени
измеряли эффективное зна1чение помех при пом,ощи прибора, со
держащего детектор •с 1<'ва,дратичной характеристикой. В этих ,слу
/У
чаях влияние помехи оценива·ется
величиной
20lg размах сигнала изображения , дб.
эффективное напряжение помехи
Такой ,способ из.мерений .не по
зволяет точно оценить эффект дей
ствия помеХIИ, так ка.к в действи
тельности мешающий эффект флук
туационной помехи существенно
завис.иrг ,от раст1ределения мощности
п.омехи по спек~ру ви,деачастот
(50 гц-:-6,0 Мгц). Тооретически,е и
с э1юперим,ентальные
,исследования
or:--;140:::--в::1:o:---::12t-:o:--~,1:-:0:--:2-+'О,,--л вл1ия.ния флуктуационных юо.м:ех на
Рис. 4.3 . Зависимость ч•исла раз
личных градаций N от отношения
сигнал/помеха
качество телевивионного изображе
ния показывают, что при од.ина:кю
вой М,ОЩНОС,ТИ ,НИЗ'!ЮЧа,стот,ные ,по-
мехи заметны значительно сильнее,
чем высокоча.сто1'ные. Поэ:тому помеха, мощнос,ъ :которой нерав
намерн,о распределена в спектре видеочастот и увеличивается с
ростом часто1'Ы, м.енее за.м~на на из1обра:тени1и, ·чем равная ей по
мощности помеха с ·равномер1Ным спекrральным ,ра•спредмением.
Помеха, сосредоточ,енная в сравнительно узrой полоое частот, бо
дее заметна, чем равная ей по мощнош:и широкопол,осная :пОJМеха.
Обыч,но помеха бодее за,метна на ,гладких ,серых и тём,но-серых де
талях изображения. Высокочасw:тная ,пом,еха созда:ёт ,впеча'Тление
мелюозер1нистоrо «кипен.ия», а низкочасто~ная видна в Вiиде появ
ляющихся и исчезающих дл,и:нных горизонтальных размытых .по
лос, на фоне которых заме1'J-Iа мелкооер.нистая помеха.
ГJ1аз наблюдателя легко замечает 1из.менение 1велич,ины флукту
ациоююй 1помехи. Опыты показали, чт,о шри дейст.ви•и 1Помехи, ра,в
номерно расrrределённой :по видеоспектру, глаз от,мечает измене
ние 1юме~и на ± l дб при отношеюш р.азмаха сигнал,а к эффек
т.ивно:'\fу З•начению помехи порядка (35+40) дб. Такая помеха,
( <,плоский» шум) пр-и отношении ,сигнал/помеха, ра•вном 45 д6,
1) Пикфактор «шума» (отношение маюсим,ального заметного на осцилло
скО!Пе значения помехи к её эффектИ!вному значению) по определению ря)(а авто
ров составляет 6 + 7. Измерения сильно зависят от свойств осциллоскопа
и субъективной оценки наблюдателя.
-
64-
практичес1ки :незаметна 1на рассrоя,нии 4h от экрана. Она становит
ся различимой только с :малых расстояний от экрана (20-::-30 см).
При ~передаче телевизионных сигнало:в ка,к 1по рад,иорелейным
линиям с ча,стогной модуляцией, та·к и по ·ка,бельнЫ1м JIИниям, ока
эалось -возможным перераопред,ел1ить lфлу~ктуационные помехи по
апектру таким образом, чтобы их ,мощность на !Выходе аппаратуры
с увеличе.нием ,частоты 1возра•стала. Это ослаlбля,ет ,визуальный
эффект 1помехи. Так, ;например, в ,радиорелейных Л!иниях с частот
ной модуляцией напряжение помех (после детектирования ·сигнала
на :приёмной стороне) изменяе11ся ·пр,имерно 1ПрО1Порционально
час11оте. Ожидаемое ,ра,спределен.ие напряжения •помех по спектру
;в этом случае 1близко к треу,гольному. В телевиз,ионном ~канале
си,стем овязи по коаксиальному кабелю уровень помех с ростом
ча,с1'ОТЫ та,кже ·быстро возра,стает. Ожидаемые характеристики
флуктуационных ,помех ·ка1бельной ,системы приведены на рис. 4.4 .
Рис. 4.4 . Возможное распределение флуктуа
ционных помех в телевизионном канале систем
связи по коакс•иальному кабелю:
кривая 1 - без предварительного искажения сигнала
на передаче; кривая 2 - с предварительным искаже·
иием
В 1948 г. МККФ ре~комендов,ала норму для «гладкой» •помехи
( 20 lg -_,_ра_з_м_а_х_с_и_г_н_ал_а_и_з_о~бр:.....а_ж_е_н_и_я_ >, 48 дб)
, :1/
и л,иrнейно-1нарастаю-
эффективное значение изображения
щей по ча,стоте помехи (41 дб).
В ,с·вяз•и с разра,боткой а,мериканской системы уплотнения LЗ,
в котор,ой !Преду,амо•трена ~передача теле:видения, ,исследовал,ся ви
зуальный эффект помех с час11отной хар:а1ктеристикой, ожидаемой
,в этой си~стеме. Было установл,ено, что :величина отношения полно-
5-821
-
65-
го в,И\деосигнала к ~эффективному значению помехи, ра•вная 4U дб,
обес1печи•вает хорошее качест~во передачи, если по.мех.а ,возрастае-т
пμимер,но на 11 дб 1в пределах видеоспектра.
При разра'6отке отече,ственной системы уплотнения К-1920 экс
•пер иментально сравнивались дей1стВiИЯ :воз·можных ~помех ,с дейст
вием «гладкой» помехи, и были устанО1влены поправочные ·коэф
фициенты. Так, если с:пектральная хара1ктеристика помехи
соот1ветствует кривой 1 (ри,с. 4.4), то ~норма защищённост.и ,может
быть ,на 9 дб ниже :нор1мы у,станD'Бленнюй для «гладкой» помехи~
если характеристи1ка ,соответ,ст~вует крwвой 2, то норма защищён
ности может быть ,снижена ~примерно на 7 дб.
Реалыное распределе1ние помех телевиз,ионного, ,канала может
в большей или меньшей ~степени отличать,ся от расчётного, так
как О!НО о•пределяет,ся также наличием линейных :~юрректоро1в, уси
лителей (,компенсирующих затухание коррекюро:в) и других уз
лов аппаратуры.
В различных типах аппа'Ратуры для ,передач.и телевидения по
мехи отличаютея ·своим,и 1спектральньrми хара·ктеристиками. Поето
му нор,мы, уста,новленные ,для одного типа апfflаратуры, нельзя
предъя,вить :другому типу аппаратуры. Наиболее ·правильную оцен
ку :визуального ,э;рфекта •помех!И 1мо:,1шо получить, если производить
измерение с помощью широк0~полосного у1казателя уро·вня с «!Взве
шивающим» пюнтуром на ·входе указателя (рИlс. 4.5). В данном
д-6'
I
вк
z
Рис. 4.5. Блок-схема, измгрительного
устройства:
1- фильтр Д-6,0 Мгц; 2 - взвешивающий кон
тур; 3 - широкополосный указатель уровня
случае роль взвешивающею
контура анал,огична р,ми пс,о
фомет,ричес:~юго фильтра пр,и
изм.ерении шу,м1ов в телефон
ных каналах. Таким образом,
«взвешивающая фу1нкция» при
изм.ерении флуктуационных по
мех в телевидении эквивалент
на «поофометр1ической кривой»
в телефонии, а «взвешенная» ·помеха эквивалентна «пс,офом,етри
ческому шуму» в телефонии. На ююде указателя уровня, каскадно
с взвешивающим контуром, включает,ся ,и фильтр ,нижних частот,
ограJничивающий по.1юсу ,ивмеряемых помех до максимальной ча
стоты в1идеока1нала, на1п,ример, ~о 6 Мгц. Таким ,образом, сначала
нужно определить взвешивающую функl.l)ию, а затем ,найти ехему
амплитудного конту,ра, кото,рый с достато1чной степенью точности
аппроксимир,овал бы эту фу,ющию.
Вз1вешивающая фу,нкция определяет,ся, •главным образо1м, час
тотными хара~ктеристиками глаза ,и приёмной тру6ки. Частотная
характеристика глаза показывает, как изменяется минимальная, за
метная глазом, .величина яркости детали в зависимости от её раз
мерош. Частотная характеристика пр,иёмной трубк.и ('кинес1юпа)
.показывает, как изменяет,ся модуляция я,ркости .на экране трубки
-
66-
в за~висимости ,от частоты сиnнала пр-и синус()lи~дальном сиnнале,
с неиЗ1Менной амплитущой .на упра:вляюще,м !Электро\Це трубки.
Экспериментальные усреднённые частотные характеристики глаза
и приёмной т,рубки показа- Dб
ны ,на рис. 4.6. Расчётная О
взвешивающая
фу,нкция _5
представляет ,сумму харак
теристик глаза ,и при-ёмной -10
трубк,и.
Взвешивающие
--..~ ~
f/5
.... _
,,
.....
~\
1,0
r--.. '•
~
~
'
\.
\2
,1\,
'1, ·,
'
,
у
J
J,0 5,0
ф~ющии экспериментально -/J
определял.и,сь рядом авто- -io
ров. В.о всех случаях с по
мощью на,бора раз.ных 'ПО- -Z5
лосовых фильт:р,ов ,и филь- -оо
тров НИЖ'НИХ частот визу
альные эффекты помех на -3541
выходах отдельных филь-
тров сравнивал1ись друг е Рис. 4.6 . Усреднённые частотные характери-
другом или с визуальным эф-
стики:
феКТОМ «гладкой» помехи ВО кривая 1- гл:t~~а:р;в~~у~м--;;-рпfа~миой трубки;
всей рабочей полосе часто~
В результате 1были построены вэвешИ!вающие функции для ,раз
личных телевизионных ста,ндартО1в. На рис. 4.7 1Пр.и•веде.ны экепе-
06
о
1
-5
~
r,=i ~~
~
-~
~~,.
-10
J~l\
~\.
-15
~~ ...
-2
"
?·~ ~~
4-
- 2'5
,
-
"
-3и
-J,
15 "'
45 1,0 J0 40 8,0 f;Мщ
Рис. 4.7 . Взвешивающие характеристики:
кривые 1, 2 - экспериментальные; кривая З - расчётная;
кривая 4 - для контура рис. 4.8
риментальные ·вз,веш.Иrвающие функции (~кривые 1 !И 2) и расчёт
ная функция (кри.вая 3) для станда,рта 625 строк Нес~мотря на
иооользование различной аппа,ратуры и :На разную мето,дику экс-
5•
-67-
периментО1в, полученные результаты ,мало отличаются друг от дру
га и от расч~ётной ;взвешивающей функции. Это под11верждает 11юз
моЖ1ность 1пр:авильной ,оценки •визуального эффекта iПОМ•ех с любой
спектральной характеристююй путём измерения ,на•пряжения помех
с помощью шир,о,кополосного указателя урооз.ня, на ~ходе которого
включён ,ста1нда,ртизованный ,вз~вешивающий фильтр (или ам1пли
тудный контур).
Раосмотренные ~выше взвешИlвающие фуНiкции довольно точно
аппроксимируются хара1ктеристикой перекрытого Т-образного ам
плитудного юонтура (р-ис. 4.8). Если 1в такой схеме
Рис. 4.8. Ампли
тудный контур
l
L
Z2=
--
иZ1Z,=
-
=
R2
iwC
-
С
'
то ко1эффициент передачи контура
или
К=U2 =
l
И1
roL
l+i--
R
..!Ь_ =
---
' а(UU12)2=
----
U1
l+iш1:
l+ro21:2
L
rсде
't=-
R.
(4.1)
(4.2)
(4.3)
В рекомендациях МIККТТ 1959 г. указы:вае'Гся, какой контур
лучше использовать, ,в за,вис:им•ости от ·принято.го в системе теле
-видения станда·рта. Для телевизионного стандарта 625 строк ре
комендуется использовать юонтур, у ·которого 't=0,33 мксек, L=
=24,8 .3⁄4кгн, а С=4400 пф ,(рис. 4.8).
Характеристика затухания такого контура (кривая 4, рис. 4.7)
достатачно хорошо 1совпа,дает с взвешИ1вающей 1фующией.
ПроиЗ1водя расчёты помех в устройс·твах для 1передачи телеви
дения, иногда необходимо ,определ,ить ожидаемую ~величину взве
шенной помехи (т. е. ,в-изуально восп·ринимае.мой) при зада,нной
спектральной характерист.ике эффективных з1Начений 1помехи.
В простейших ,случаях, ·когда ,спекtральная характеристика флук
туационной помехи ра1вномер.на (гладкая помеха) ,или возра,стает
линейно, вносимое взвешивающим контуром ослабление помехи
просто определить аналитически.
Д•опусrим, что частотная за,висимость мощности помехи на ,вхо
де 1вз·вешивающего контура p(f). В этом ,случае 'Полная м,ощность
помехи на 1вшюtде контура k учётом (4.3)]
fмакс
Рвиз= SР(/) l +::2f2 ,:2 •
(4.4)
fмин
-
68-
Вносимое контуром осла•бление помех-и ан пред,ставляет сабой
от.ношение полных мощностей помехи на :входе и на !Выходе кон•
тура
fмакс
s p(f)dl
ак = 1О lg ~ = 10 lg ____f м_и_н______
Рвиз
fмакс
(4.5)
Sdf
р(f) l+4л;2/2't2
fмин
В случае помехи с равномерным ,спектром:
р(f)=Р1 = const и Рвх =Р1<tмакс-/мин),
(4.6)
fм2кс
Рвиз=Р1 \
f~ин
df
arc tg (2 Л: 't fмекс)- arc tg (2 л: 't /мин)
--~--- = Pi--~---~--~--------
1 +4л:2f2 :2
2Л:'t
где р 1 - мощность помехи в полосе 1 гц.
Для !маис =6,0 Мгц, fмин=50 гц и т=О,33 мксек, вносимое ~онту
ром ослаблеН:ие по~ехи ан=9,2 дб. Следовательно, 1визуально вос
принимаемая м1ощность «г.пад:rюй» ·по,мехи на 9 дб ниже её дейст
вительной мощности.
Бели с ростом частоты напряжение помехи ·возрастает линейно,
мощность её в 1этом случае возрастает ,пропорциональ:но 'квадрату
частоты, то p(f) =кf2 и ·суммарная мощность •помех,и на входе вз~ве
ши·вающего контура
f макс
Рв, -::::::,к \ f df =
о
1,з
-к
3 макс•
поскольку fмин близка к нулю. Взвешенная мощность помехи
fмшс
Рвиз-;::;;::, К S
fмин
arctg(2л:'t fмакс)].
(2 Л: 't)З
(4.7)
(4.8)
Для fмаис= 6,0 Мгц и т=О,33 J,tксвк ослабление помех1и взвеши
вающим контуро,м ,составляет примерно 17,5 дб.
Спектральная характерисыtка ~помехи не в,сегда может -быть
зада,на аналитич,ески. Часто она за,да,ётся в ·в-иде кри1вой (как на
пр,имер, ,на :рис. 4.4). В етих ,случаях, •зная характеристику зату-
-
69-
хания :вз,ведrивающего :Iюнтура, ,строят ,графически хара,ктери1сти
ку чомех ,на ,выходе контура. Затем графическим интегрираванием
опреде.ТJяют ·величИJну вз1вешенной помехи. На·пример, для помехи,
лредста1вленной кривой 1, рис. 4.4, вз:вешивающий контур вносит
ослабление поря,дка 19 дб, а для ,помехи, ,представленной кри
вой2,-
порядка 16,0 дб.
Собственные ·флуктуационные шумы передающих телевизион
iшх т,ру6ок (шюноскопов, •суперортиконов) дово•льно 1велики. Так,
для иконоскопов от1ношение сигнал/шум
ф = размах тока максимального сигнала= 50 __:. .. 80 (или 34+38 дб),
эффективный ток флуктуаций
•
а для .лучших 1сушерорти,конО1в 'Ф не •превышает ЗSr--:-80.
,
Флу,ктуацио,нные 1по1мехи телевиз•ионного ·канала в системах
связи по коак,сиальному кабелю ·при от,ношении размаха сигнала
изображения ,к :взвешенной помехе >,50 дб ,не вносят ,сколь~нибудь
заметного ухудшения качесТ!ва изображения даже в тех ,случаях,
когда на телецентрах используются :наименее «шумящие»
трубки 1).
1) Норма МККТТ на взвешенные помехи (см. приложение 3) для системы
с разложением б25 С'ГJ)ОК (при ширине видеоканала 6,0 Мгц) ·выше, чем для
:всех остапьных систем ка,к с менее широким, та,к и с более широким iВИдеока
налом и составляет 57 дб. По-видимому, целесообразно снизить её до 50-52 дб.
ГЛАВА 5
СПОСОБЫ ПЕРЕДАчи ТЕЛЕВИЗИОННЫХ сиmАЛОВ
ПО КОАКСИАЛЬНЫМ КАБЕЛЯМ
5.1 . Магистральные :коаксиальные :кабели и способы
их уплотнения
~ а :-.1еж,,1уго,ро;:шых малистралях дальней с~вязи .иопо,льзуются
ко:-.1бинироваН1ные ка1бели, состоящие ,из дJвух, четырёх, шестц
и даже ,вось:-.ш коаксиа,1ьных шар и нес-кольких ,симметричных чет
вёрок. Пос,1е,1ние испо.1ьзуются в систе.мах уплотнения К-24 и
К-60 .=r,,1я телефонной связи или
д,1я с1ужебной связи и сигнали
зации.
Реко:-.1ендации МККТТ преду
O1атривают следующие ,размеры
коаксиальной пары: диаметр
внутреннего
,проводника -
2.56 мм и внешнего провод
ника - 9,4 мм. Такие размеры
позво,1яют обеспечивать волновое
сопроиrвление кабе.1я, весьма
б,1изкое к 75 ом, и близкое к
опти;1,1а,1ьно~1у (3,6) отношение
диаметров прово:дн.иков.
В СССР используется, глав
ны:-.1 образом, магистральный ко
аксиальный
кабе.1ь
КМ-4
(рис. 5.1) с четырьмя коакс.иа.~ь- Рис. 5.1. Конструкция кабеля КМ-4:
ными
парами
.=r,иаметром 1- коаксиальиа:ет~~~~~ 2- сигнальная
-
71-
2,56/9,4 мм и пятью четвёрк,ами д,иаметром 0,9 мм, со звёздной
ск,руткой. Кроме кабелей КсМ-4, выпускаются кабели КЛ1К-2 ,с
двумя .коа'ксиальными парами такого же размера.
-Ка.бели 1эт,их ,маро1к выпу,екаю'!'ся строительной 1дл,ины 215 и
385 м.
Километричес1юе затухание коа•Н:сиальной ·пары отечестве,нных
кабелей на частоrе 1 Мгц составляет прИJмер,но 0,282 неп/км. Для
других ча,стот его с достаточной 'ючностью можно определить по
формуле
cx~0,282Vf Мгц.
(5.1)
Электриче.ские харшкгер1истики ,:~юа!i:сиа.1ьной пары марки КМ-4
приведены ,в та·бл. 5.1 ,и на рис. 5.2 .
Затухан,ие Н:оак,сиалыной 1па,ры ,с увеличением частоты ~возраста
ет 1пропор,цио.нально Vf. Фазовая скорость v ,существенно изме
няе'!'ся 1в обла,сти низких ча,стот - до I Мгц, а далее •изменения её
IJ t, мксек/км
-Т.----~---,---,,----r<:&,н6n/км
"'---1--+---+-----'--Мгц
о
2
G
'
fO
Рис. 5.2. Характеристики коаксиального
кабеля с диаметром жил 2,56/9,4 мм
Рис. 5.3. Конструкция американ
ского коаксиального кабе.1я:
1 - коаксиальная пара; 2 - свинцовая
оболочка; 3 - четвёрки: 4 - пары сиr
на.пизацни
,сра·внительно невели:ки. Поэrо,му нера,вномерность времени распро
странешия сигналов на 11юа•каиальной линии имеет место, 1гла1вны:v1
образом, -в ,епектре ча,стот до 1,0 Мгц.
В США, •в оонов.ном, пр1именяется комбинированный кабе.1ь
(рис. 5.3) с коаксиальными :парами диаметром 2,6/9,4 мм; во
Франции применяеrея 1юм.биниро,ванный ,кабель, содержащий две
коа1ксиальные ,пары 5/18 мм, д1Ве ,пары 2,6/9,4 мм и >во,семь тонких
коаюсиальных пар 0,9/2,2 мм.
-
72-
ТАБЛИЦА 5.f
f, Мгц
z. ом
" • мнеп/км 1 [3, рад/км
О)
v =-,км/сек
13
О,10
77,00
86
2,303
2,727-10•
0,30
75,60
152
6,796
2, 772-10•
о,5о
75,33
198
11,268
2, 786-10•
1,00
75,00
282
22,420
2,801-10•
2,00
74,72
403
44,670
2,811 -105
4,00
74,52
577
89,1
2 ,818-105
6,00
74,44
612
133,5
2,820-105
12 ,00
74,38
996
268,3
2,821-10•
Раз·витие техники коаксиалЬ1ных !Кабелей :для магистральной
сnязи происходит по д']зум направ.лениям: расширение диапазона
используемых для передачи частот .и у1дешевление ,кабеля за счёr
уменьшения его диаметра. В последнее время разработаны раз
личные типы тонких коаксиальных кабелей с диаметрами провод
никО!В 0,9/3,2; 1,0/3,6; 1,2/4,4; 1,5/5,4 мм и д,р. Эти ка1бели И'С'IЮЛЬ
зуют,ся для .много,ка,нальной телеф01нии, однако .в будущем пред
полагаеТ'Ся ис:по.1ьзовать ,их и для передач телеви:дения.
Используемые в настоящее время ,системы ,связи ,по к•оаксиаль
ному кабелю можно разделить на две группы: системы ,с универ
ссt.льным ,высокочастот,ным тра,ктом и 1системы совместной пере
дачи сигнало,в теле;f>онии и телевидения. В ,с,и,стемах с уни.вер
сал:ыным •высокочастотным трактом ЛИtнейные у,силители рас.счита
ны на передачу полосы частот, необходимой для телевидения, и
каждый 1высокочаст,от,ный тракт ис1по:льзуе11ся ил-и для ,передачи:
1
0,Jfl
!----,
- - ,---.,1 (МЩ
. /17.2 ~О Z,O J.O
Рис. 5.4 . Линейный спектр ча
стот системы Ll
t
1,05/l l,IJ.Jcmpok
J/ / ll2.f _§!!_1[lD,!;
D~ij1J-if;Мщ
Рис. 5.5 . Линейный спектр частот систем
с верхней чгстотой 6 Мгц
многоканальной телефонии, или ·для передачи телевидения. Пер
вой системой такого рода была американская система LI. При
передаче телев'И<дения ширина передаваемой полосы видеоча,стот
саставляет 2,8 Мгц, ли~нейная ,несущая част,о~та телевизионного
сигнала - 311 кгц и линейный спектр заншмает полосу ча•стот от
0,2 до 3, 1 Мгц (рис. 5.4).
-
73-
Система Ll ~обеопечи:вает также 600 телефонных каналов.
Перв·ая английская система, работающая .на трассе Лондон
Бирминга,м, обе-апечивает передачу те.1евидения с разложением на
405 строк. ,В этой ·оистеме •передавае:v1ая полоса !Видеочастот со
<:тавляла 3 Мгц, линейная несущая частота равна 1056 кгц
(рис. 5.5), а линейный ,спектр занимает ,обла-сть частот при1мерно
-от 0,5 до 4 Мгц. В системах с универсальны:11 тракто:..1, разрабо
танных 1в ,ряде ,ст.ран Западной Европы, линейная ,несущая часто
та т.акже равна 1056 кгц, линейный спектр ча·стот телевидения
простирается примерно от 0,5 до 6 Мгц. Это обеспечивает переда
чу видеоситнало,в ·в полосе частот до 5 Мгц. Такие системы ис
пользуют для ·переда'Чи видеосигналов за1падно-е1вропейского стан
дарта 625 прок.
К •си1стемам у,плоl'нения, позволяющим осущест1вить о,J,,новре-
1.1енную 'Передачу многоканальной телефонии и телевидения по
общему ,высо,кочасто11ному тракту одной коаксиальной пары, от
носят,ся 1отечес11венная -систем а К-1920, ю1ер·иканская система L3
и ряд ·с.истем ,более поздних разработок (см. приложение 2).
Си1стема L3 получила широкое распространение ,в США. Она
п-озв,оляет ·осуществить в линейном спектре частот от 300 кгц до
8,5 Мгц по двум коа,ксiИаль,ным ,парам 600 телефонных кана.1ов и
двухстороннюю передачу телевидения (рис. 5.6), ·или 1860 теле-
/i00fllt:Лt:фOHH6IX 1, _ fJ9
I кин~,,
~ тм,ви,енu,
11
1
J
1
1
.1
О Q,J
,J.D :};
1 ~1 1f;Мац
Рис. 5.6 . Линейный спектр частот системы LЗ
$онных канало-в. Эффекти1в~но пе.реда1ваемая полоса ,видеочастот
4,3 Мгц обеапечивает пере,дачу ,чёр·но~белого и ц·ветного телеыце
ния американского стандарта 525 строк.
Советс-кая ,с,и,стема уплот.нения коаксиального кабеля К-1920
внедрена ,на ряде матистра"1ей. Она ·поз·воляет осущест1Вить по
двум ·коа1юиальным пара·м или 300 телефонных связей и двухсто
роннюю ·пере.дачу телевидения, или до 1920 телефонных связей.
Полоса эффективно шереда·вае:мых ,в.идеочаеrот находится ,в пре
делах от 60 гц до 6 Мгц. В системе \К-1920 предусмотрен специ
эльный ,канал для 1передачи 1в ,полосе з·вуковых час-rот от 30 гц до
15 кгц -сиг.налов зву:~ювого •сопровож,дения те.1евизионной :програм
мы весьма ·высокого кла-с-са. Линейный •спектр системы (рис. 5.7)
пр.и переда'Че телевидения находиl'СЯ в rпределах ,от 0,27 до 8,6 Мгц.
-
74-
ОдновDеменная передача телефонных сигналов н сигналов те
.чевидени~ осуществ,ляется через ,Qiбщие линейные усилители, имею
щие весьма высо,кую ли.нейность.
В ряде стран (в Анг.1ии, Фра;нции, ФРГ, Япон;ии и др.) /Ведутся
работы по расши,рению и,спользуемого спектра 1ча,ст,от :в 1си,стемах
с,вязи по коаксиаль.ному кабелю. В частности, 1в странах,· где ис-
.Збу1tо8ос conpo8o.жiJelfllt:
. JOO те. лсФо !fнь1 х
Ktrffuлo8
Z,lt!J1'
Твле8иiJенш:
8,5 f';Мщ
Рис. 5.7 . .lинейный спектр частот системы К-1920
шользовались С'истемы с линейным спектром частот до 6 Мгц и
расстоянием между ус,илительными пункт.ами 9,6 км, разрабаты
ваются системы с расширеннЬ!lм опектром ча,стот 1пр-име,рно до
12,5 iИгц и расстоянием между усилительными :пунктами 4,8 км.
Например, аrнглийская еистема, работающая ,на уча,стке Бри
~толь-l(ардифф, позволяет ортаниз10:вать 1по дву,м ,коаксиа.льным
парам до 1200 телефонных каналов 1и ,щву~стороннюю передачу те
лев.идения в, спектре видеочастоrг до б,О Мгц, или до 2700 телефон
ных ,каналов.
В ФРГ разработана аналогичная ,система (рис. ,5.8), исполь
зующая спектр видеочастот 5,5 Мгц.
1l00 те.лефонн6f.х
каналов
8, 7!19
Te.лe/JuiJelfиt
Рис. 5.8 . Линейный спектр частот систем с верхней частотой
12,5 Мщ
Системы с одно1временной передачей телефонных ,с'Игнало1в и
сигна"1ов телевидения по одной коак,сиальной паре з,нач,ительно
экономичнее систем ,с поочерёдной ~передачей ,сигнало,в. Так, си-сте
ма К-1920 на четырёхпарном ,кабеле ,КМ-4 1поз1воляет осущесТВ,ИТЬ
до 2220 те,1ефонных С'Вязей и дву~стороннюю передачу теле.виде
•ния иш1 300 те,1ефGнных каналов и ,щву~стороннюю 1пе.редачу теле
В'Идения по двум коа1юиальным ,парам; ,следовательно, по четырём
парам можно обеспечить 100-'процентное резер,вирование этих ка
налов.
Системы с универсальным т,рактом требуют меньшего числа
усил,ителей (на магистрали заданной протяжённюсти) и поэтому
-
75-
могут обеспечить 1ббльшую дальность передачи пр,и заданном ка
честве. Но они требуют четырёх коа,к-с•иальных !Пар для организа
ции телефонной и двухсторонней теле,визиоН1ной передачи, пр.и
этом телевизио,нный ка,нал о,стаёт,ся 1без резерва. (Для 50 % .ре
зерва требуется 6 коаксиальных пар в кабеле.) Экономические и
э1юплуата:ционные :цреимущоства ,систем ,с-авмес11ной передачи де
лают их ~более ,перспект.ив.ным•и.
5.2 . Линейный спе:ктр частот телевизиоииоrо с:иrиала
Сигна,лы телевидения ,в спектре видеоча-стот 50 гц + 6 Мгц
можно переда~вать 1на небольшие ра-сстояния ( 10-20 км). Осу
щес-гвить •Передачу в этом спектре на дальние расстояния практи
чески 1не уда,ётся ·по следующим причина.м: коаrк,сиальные пары на
н·из.ких ·частотах сла1бо защищены от :влияния ~промышленных се
тей электрическоло тока и хорошо эк,ранируются от ,внешних по
лей, -голыю н,а1ЧИ1Ная с нос:кош,ких десятков килогерц; фазошая
к,орре,кция в ,обла,сти ,низших В'Идеоча~стот (даже при дли.не линии
100 км) очень сложна. К,ро.ме тото, .в на·стоящее 1Вре:мя tНе пред,став
ляется -возtмож.ным ооздать усилители вид:еочастот для ка•бельных
систем с достато'ЧНО высо11юй линейностью ,и ,стабильностью. В силу
указанных причин, исх,ощный 1видеосигна.п: на :передающей -ста,нции
должен .быть ,преобразова1н 1в линейный сигнал, пригодный для пе
ре~дачи •по высокочастот,ному тра,кту систем овяз1 и по коаксиально
му кабелю.
В кабельных ,системах связ.и передача теле,визионных сиг,нал,о~в
осуществляется методом а,М'плитудной м•одуляц,ии. Наибо.льшую
экономию :рабочего ·спектра частот лИlнейного тра1кта удалось бы
получить, передавая по линии одну боковую полосу частот моду
лиро1валного ,сигнала, а1налогично тому, ка•к это ~принято 1при пере
даче сиг.налоrв телефонии. Однако дри юередаче телевиз•ионных
сигнала.в практически невозможшю осуществить -выделение одной
боковой ,пол,осы ча•стот .из •спектра •Частот ам,плитудно-модулиро
ванного сиг.на.па, поскольку расстоЯ~ние ~между ,баижн•им•и .краями:
,верх.ней и нижней -боыовых •пол,о,с соста1вляет ,всего 100 гц. Паэто
му, как и при телевизионной •передаче по ращио, ·применяется спо
•соб передачи модулиро:ванного сигнала •с шеоим-метричным·и 6сжо
вым1и полоса.ми, 1цри ко1'ор,ом одна боковая ,полоса ча-ст,от ·пере
даётся полностью, а ,вторая lбО1ко.вая полоса ,передаётся частично
(10% от шири,ны пол:но,стью 1переда1ва,емой 1боко,вой по.:юсы) и со
держит составляющие, ра,сположенные нблизи от а.инейной не-су
шей частоты телевизионного канала 1). Таким образом, при переда-
1) Подробнее см. гл. 6.
-
76-
- 3⁄4fe :видеосигналов с исхо,щной полосой ра>бочих частот порядка
,6 Мгц, линейный сигнал занимает полосу частот 6,5+6,6 Мгц.
Линейные спектры :переда1ваемых mo ка1белям ,сиr:на.·юв опре
деляются возможностяУ!:и высокочастотных трактов, которые, в ос
новноУ!:, зависят от характеристик кабеля и линейных усилителей
тракта.
При определении минимальной частоты линейного спе1ктра те
~1евизионного ,сигнала ·в .системах, rцредназначе.н,ных rдля раздель
ной передачи сигналов .мнагоканалыной телефонии и сигналов те
.1евидения, исходят из с:1едующих ОО{)lбражений:
а) •в спектре частот ниже 300-БОО кгц шера1в,ном,ер,ность груп
пового вреУ1:ени ра•спро,странения ,сиr:нало,в ,в •кабеле •быст,ро !Воз
растает при уменьшении частоты. Поэтому к,цррекщия фа.зовых ис
кажений в этой области затруднена;
б) нижний край раб.очей полосы 1частот линейных усилителей
определяется :передачей сиrналов телефо.нии. Согла•оно .рекомешда-
11,ияУ1: Л1ККТТ он со,ставляет 60 или 300 кгц для ·си,стем с линейным
,спектром до 6 Мгц и 300 кгц для ,систем ,с более ш1ирrо1Ким линей-
1-1ыУ1: спектроУ!:;
в) уча•сток спектра шириной 200+300 кгц у ниж,него 1к,рая рабо
чей ,полосы .11шейных уси.1,ителей трудно использовать ,для переда
чи те.1евидения из-за знаЧ!ительного у,сложшения 1фазо1вой коррек
ции те.1евиз1 110нного тракта при иопользовании 0того у,ча,с'I'ка;
г) фи.1ыр приёС11:ного оборудования, 1ВЬ!lд'еляющий сигнал теле
видения пос.1е 'Первой ступе,ни дем,о,дуляции (см. § 6.3), должен
достаточно ,сильно пода,влять ток местной ,несущей 1частоты, прохо
дящий ,на выходе преобразоrвателя част·оты. Расстояние [Ю частоте
от края рабочей rполосы ча,стот фильтра до не,сущей частоты, кото
рую нужно :подаiв•ить, точно ра•вно .величине частоты нижнего края
линейного спектра частот телевизионного сигнала. Выполнить при
Ё:"1:ный фильтр трудно, ес.1и нижний край линейного спектра частот
находится ниже 500 кгц.
МККТТ рекоУ1:ендует ,для систем 1с универсальным 'Высокочас
тотныУ!: тра,ктом выбирать линейную несущую частоту, ра~&ную
1056 кгц. Ве:rичина остатка пода•вляемой ~боковой rполосы предус
матр,ивается поряrдка 500 кгц. Следовательно, минимальная ча1сто
та линейно,го телевизионного ,сигнала ,со,ста1влнет пр1имерно 500 кгц.
Несущая ча,стота 1056 кгц испо.пьзуется 1в английских •системах,
nред.наз,наченных для передачи ,сигналов телевидения ,с раэложе
ниеУ1: на 405 строк при эффеюш,в:но ~передаваемой полоое 'ВИдеочас
тот 3,0 Мгц, и в западно-европейских системах телевидения, пред
назначенных д,1я передачи бrлналов с разложением на &2Б строк
и ширине видео,ка,нала Б,О Л1гц. Нерхняя ,граrница ли.ней:ног,о •спект
ра ча,стот ,для западно-европейскюй системы телев.идения соста,в
ю:rет rприУ!:ерно 6,0 Мгц.
-
77-
В ~системах ,001в.местной 1переда:чи телефонии ,и телевидения ли
•Нейный спектр частот телевизионного ,сигнала всегда располагает
ся ~выше ли:нейного ,спектра чaero-t телефонии. Это объясняется
тем, что :в ~нижней ча,ст,и линейного -спектра частот стабильность
усилителей выше, шумы и • нелинейность высокочастотного
тракта меньше, 1и легче ,вЫ'полнить ·высокИJе требова,ния, предъя,в
лнемые •к телефоннЫIМ каналам, особенно 1при их вторичном уплот
нении. В канале телевидения значительно легче осуществить фазо
вую коррекцию, если его нижний край расположен ·выше по линей
ному спектру ча-стот. При таком расположении сигналов телефонии
и телевидения з.на1чительно облегчается конструирование аппара
туры 'преобразо1вания 1на о,1юнечных станциях и в ,пу,нктах выделе
ния С,ИгНаJЮВ.
Между ли:нейными опект.рами ча,стот телефонии и телевидения
(рис. 5.7) необходимо ,иметь пром,ежуток для разде.1ения этих сиг
налов ,на приём,ной -стороtНе ,и !В 'пунктах выделения с по;,ющью
пары .разделительных ,фильтро:в. Фильтр ,вер~них частот, выделяю
щий сигнал телевидения, до.лжен •быть весь)1а тщательно откоррек
тирован в отношении фазовых искажений. Возможность выполне
ния удовлетворительной фазовой коррекции определяет величину
:разделительно·го ~промежутка меж,ду спектрами теле:ронии и теле
видения, ко1юрый абычно соста•вляет 300--; -5,00 кгц.
Число телефонных каналов за1в1исит от шираны всего .1инейно
го ,спектра ,си,стемы, полосы частот ,исходного видеосигнала и в
разных системах ,может :быть различным.
.
В современных системах авязи по 1юаысиально~1у кабелю
(рис. 5.6, 5.7, 5.8) линейная несущая частота телевизионных ка
налов располагается в нижней части линейного спектра частот.
Эт,о объяоняет,ся, ,прежде в•сег,о, .распределением шума-в магистрали
,п,о л;инейному спектру ,высокоча,стотнюго тракта. Современные ли
нейные у,силители 1юа,ысиальных •систем связи обладают ,весьма
низким,и уровням.и.,собст.венных Ш)IМОВ. Ча·стотная характерисrика
ур·о1в,ня шу,мов ,ма:ги,страли (,в области линейных частот выше-
2 Мгц) близка к характеристике затухания усилительного участка.
Поэтому ,с ~величением чаС'J'ОТЫ шумы на :выходе ;,1а,гистрал.и воз
растают. В,изуальный 1эффект шумов слабее, если большая часть
их мощности приходИ'I'СЯ на область высших ·видеоча-стот. При раз
мещении несущей ча,сl'оты в нижней ,част.и линейного ,спектра час
т,от телевrизионного канала обеспечи;вается ;,1еньшая величина
взвешенною шума ,на .выходе телевизионного тра,кта.
Основная мощность теле,визионного видеосигнала сосредоточе
,на 1в обла,сти ча,стот до 300 кгц. Поэто,;,1у ооновная ,мощность ли
нейного ,сигнала сосредоточена ·в с.ра1внительно небольшой полосе
ча,сl'ОТ ( ± 300 кгц) по обе стороны от линейной ,несущей частоты.
Посколь,ку ,стабильность л1инейных усилителей ,с ~величенrием час
тоты по,нижаеl'сЯ, то распо.'южение линейной ,несущей частоты
-
78-
в нижней части линейного спектра обеспечивает бстее высокую
стабильность уро1вня теле:!3из.ионного сиг.на~1а на ~выходе тракта.
В нrижней части линейного •спектра телевиз1ионното си.лнала то,ч
ность корректирования частотных характерист.ик тракта обычно•
выше.
В кана.1е те.1евидения влияние нелинейных помех, сrзоз,никающих
в усилите.1ях :,1агистра.1и, значительно сла'бее, если несущую ча,с
тоту выбрать в ,верхней част.и линейноло ,спектра. В 1этом случае
гармоники ,1инейной несущей ча1стоты и суммар,ные продукты
взаие11одейсгвия е11ощных соста,вляющих телевиз1ион,ного сигнала
оказываются вне .1инейного спектра ~сигнала. Сов.ремен,ные усили
телr ,высокочастот,ного тракта обладают весьма :высокой линей
ностью и ,позво,1яют ,выполнить нормы, ,предъя,вляемые к ·величине
нелинейных по,:\rех. Крю1е того, вводя 1предыскажение сигнала,
е11ожно сущес-лве,нно ослабить ряд нелинейных помех. Поэ11ому
практическа це,1есо0~бразно использовать :преимущесrва, получае
:-.1ые при разе11ещении линейной несущей ,ча1с·юты 1В нижней части
.'ШНей.ного сшектра ча,стот.
5.3 . Преобразование спектра телевизионного сигнала
при передаче и при приёме. Блок-схемы аппаратуры
преобразования сигналов
Схе:ча преобразования телевизио1нного сипнала на передающей
и приёwной стороне определяется, прежде всего, линейным спект
ром частот телевизионного сигнала. В системах •с универсальным
высокочастот,нь11:v1 трактом ·спектры ча,стот исходногю ,видео,ситнала
и ,1инейного сигна,1а ,почти 'Полностью перекрывают друг друга.
Перемещение телевизионного сигшала 1из 1спект.ра ,видеочастот
в ·спектр линейных частот :при ло,11ющи одной ,ступени модуляции
практическ.и осуществить невозм,ожно. Поэтому ,на !Передающей
,старо.не испо.1ьзуются две ,ступени модуляц1ии, а ,на пр,иёмной сто
роне соогветственно две ступени демодуля,ции. На рис. 5.9 и 5.10
приведены схемы прео•бразо,вания ,спектров :в ера1В1нит,ельно ста.рой
и в современной систее11ах с линейным ,спектром частот до 6 Мгц.
Напряжение исходного видеосигнала (.р:ис. 5.9а) модулирует на
,пряжение первой .несущей ча,стоты f1 1в первом 1модулятQРе.
Из спектра модулирова•нного ,сиnнала :на выхюде модуля·тора ттоло
совой фильтр передачи ,выде.~rяет ниж~нюю .бо·ковую ~полосу ча,стот
(рис. 3.96) несущей частоты f1 1и 1часть ~верхней ~боковой по.посы
частот. Этот спектр част,от на выход:е ,полосовог.о фильтра пере
дачи в да.1ьнейшем буде:-.1 называть «промежуточным». В резуль
тате второrо преобраз·о,ва,ния частоты (рис. ,5.9в) ,с помощью вто
рой несущей частоты f2 сигнал пе.реносит,ся :из промежуточного
,спектра частот в линейный спектр частот (рис. 5.9в). Линейная
-
79-
несущая ча,стота fл получается в ,результате взаимодейств'ия токО1в
с ·частотами f1 и f2 1в,о !Втором -модуляторе
fл = f2-f1.
На ,приём1ной ,стороне ,спектры ·преобразую'!'ся 1в обратном ,по
рядке. В пер.вам демодуляторе линейный ,сигнал вза1имодействУет
с током местной несущей частоты f2. Из состава продуктов моду~я-
.а.J Ь;;g/mif --- f,Мщ_ а) wыd
--
f, -r,мгц_
~)f J
\v11111~1
_
б)f:---=-_
5
_
___,w':"-1;'-'-w'-'-ml....L.,Ш=1 ~ - ;- - -
1} / ~J/111/21
~ 8 t1г 8) rll'#и/#,1;1 g
t4 f1-
°i flfi. 'fo5G
t0,В5Г в) о./ ~IJ.58
В,055
15,B5G
г)1
-~ t..
-
W1111JdJt _
f~ _______ _...,., _,_.... .._~9,~ 8""t -'- :0,.._8" "'Jll ~ О
{1ft tf,058
iJJ [
J
iJ) Р//1////%
О
З
-
О-
5
14- .,
Рис. 5.9. Преобразование спектров в си
сrеме с верхней линейной частотой
4 Мгц
Рис. 5.10. Преобразование спектров в
системе с верхней линейной частотой
6 Мгц
11.ии ,на выходе ,пер,вого демодулятора полосовой фильтр •приёма
(рис. 5.9г) 1выд,еляет ,н~ижнюю !бок,01вую пыюсу несущей частоты f2,
-т. е. ·выделяет ,сиг.нал :в промежуточном ·спектре ча,стот. Этот сиг
•нал окончательно демодулируется во втором демодуляторе.
В •качест,ве !Второго 1демодуJ1я11ора м,ожет быть испопьзован ли
бо обычный «линейный» детектор, либо ,син.:разный (,синхронный)
демодулятор. Линейный детектор имеет простую конструкцию и
использ-0:вание его 1поз:воляет значительно упростить 'Пр,иёмн•ое уст
ройст.во •в -целОiМ. Од:нако большим ,недостатком такой схемы я·в
.ляеliся т,о обстоятелыство, что ттри линейном детектиро,вании моду
лированного сигнала с 1несимметр1ичными боковыми полосам1и ,воз
никают значительные искажения формы передаваемых видеосигна
лов. Эти искажен~ия за·висят от глубины модуляции и уменьшаются
при уменышеН1ии т.луtбины модуляции ,сигнала ,на ·входе детектора.
Поэтому ,системы ,с ,линей1ньnм детектором обычно ,ИМеют небопь
шую глубину модуляции ( <;;: 50 % ) , •что отрицатепьно сказывается
,на отношении аигнал/шум .на ,выходе маги,страли. Линейное ,детек
тирование и.спользовалюсь ·преимущественно в системах прежних
выпус~ю,в.
В современных системах ,овязи ·по к,оаи,сиальному кабепю вме
сто линейного детектир-ования применяется синфазный приём.
-
80-
В это:-.1 ·случае •во втор.ой ,ступени демодуляцИlи используется 1Преоб
разова тель часготы, на один вход ·которого поступает напряже,ние
·моду,1ированного сигнала (IВ лро,межуточ~ном ~спектре ча,ст,от) с не-·
сущей частотой f1, а на другой •вход - ,наш,ряжение местной несу
щей частоты f1. Фазы обоих напряжений ча,стоты f, 1на входах де
модулятора должны совпадать с достаточной точностью (.практи
чески не хуже 3° •В систе:-.1,е без ,переприём,о:в и 1с 1'Очностью 1,5° в
систе~1 ах с тремя - четырьмя переприёмами по видеочастоте).
Синхронный приём :принципиально поз1воляет уст:ранить (.сильно
ос1абить) искажения формы пе.реданноnо 1В1идеосиnнала, .о.буслов
ленные неси:-.и,tетрич,ностью боковых ш,ол,ос модулированног,о сиг
нала. Поэтому системы с синхронным приёмом могут работать
праюически ,с любой глубиной моду.(.Iяд,ии, что ·поз1воляет лучше
иопо.1ьзовать воз:-.южности усилителей 1высО1.кюча1стоТtного тракта и
обеспечивает лучшее от,ношеяие •сигнал/шум на !Выходе магист
ра,ш.
Б.1ок-схе:-.1а аппаратуры ,преобразования ,с1игналов .на передаю
щей и приёмной станциях системы с линейным дет-екти,рование,м
приведена на р.ис. 5.11. На ,вход аппаратуры !Передающей станци1и
Вых 81.tiJeo
Рнс. 5.11 . Б.1ок-схема оконечной аппара.туры с линейным детектированием
из аппарат,ной те,пецентра 'Поступает .видеосигнал, размах кот,орого
состав.1яет 1 в. Спектр ,видеосиnнала ог.раничивается фильт:ром
нижних частот 1. Постоянная составляющая видеосигнала обычно
отсутст.вует: она теряется при ,п.рохож,дении оигнала 'Через различ
ные пере~одные ёмкост;и в узлах аппаратуры -гелецентра. Поэтому
до •поступления на вход первого модуля'!'ора 5, 1видеосигнал у,си
.1и,вается ус•илителе,м 2 и tп.ри помощи ,специаЛЬ!НОЙ 1схемы вос:ста
нов,1ения ~постоянной соста,вляющей ВПС 3, 4 ,вос:стана!Вливает.ся
его постоянная составляющая 1). Известно, что в видеосигнале, со
держаше,1 постоянную составляющую, импульсы синхронизации на
ходятся всегда на одном, строго фиксированном уровне. Благодаря
1 Подробнее см. га. 8.
€-821
-
81-
этому, на ,выходе первого 1модуJ1ят,ора (в моду,1ированном сигна
ле) урОIВН'И импульсов ,с:ишхронизации также будут фиксированы
.и их можно :передавать :при ·максима,1ьно до,пустиыоы ,в данноы
высокоча·стотном т,ракте размахе l\Юдулирсшанното ,1инейного сиг
нала. Эт,о позволяет .лучше использовать l\1'0щно·сть ,1инейных уси
J1ителей и •nювысить отноше,н,ие сигна.1/шум.
После •схемы ВtПС 1видеосиnна.1 поступает на в:х,од перiВого
моду,лятора, который обычно выпо,1няется в в·иде ко.1ьце·вого мо
дулятора на германиевых диодах. Вход шервого ыодулятора д,1я
видеосигнала обесшеч:ивает пр,охождение токов, ,начиная от нуле
вой частоты, и поэтому не содержит ёмкостей и трансформаторов.
В с:х~еме модулятора предуоматривается .возможность регу,1ирсшки
величины необаланс:ир,ова1нного о•статка тока пер·вой ·несущей ча
стоты, ,позволяющая устано,нить необходимую т,1убину l\юду,1яции
,сигнала на его выходе.
Напряжение несущей частоты f1 ,поступает от ,неза·висимого ге
нератора 17, ,обычно :кварцованного.
•
Сигнал, снимаемый с выхода ПОJ1Осового фильтра передачи 7,
усилИIВается усилш~елем 8 и поступает 1на •Вход ~второго моду.1ятора
9, где он взаимодейстtвует с налряжениеы второй несущей часто
ты f2, ,получаемым от независимого кварцованного генератора 18.
В качестве •второго м,одулятора ,мож,но иопользовать ко.1ьцевой
преобраз,01ватель •шстоты на германие,вых диодах или '6а,~ансный
лам1по1вый преобразователь частоты.
Фильт,р низких ча,стот '10, 1вкJ1ючённый •пос.1е ,второго :-.1оду,1я
тора, ,выделяет ,с•игнал 1в линейном ,спектре частот. Этот сигна.1 про
ходит у,стройст:ва амплитудной и фазовой коррекции 12, 13, уст
ройства пред1варительното искажения 14, регу,1ировки уровня 15
и ,далее 1посту:пает на •ююд усил:итеJlЯ ·передачи 16.
А,мплитудные и фазовые корректоры ,компенсируют частотные
иокажения, •внооимые всеми ЭJ1ементами аппаратуры передающей
станции. Устройст,в,о 1предварите.1ьного искажения предста,в,1яет
собой сравнительно узкий амплитудный контур, ос,1аб,1яюший ток
линейной ,несущей чаеюты и 11оки б,1:из.1ежащих к ней :v~ощных со
ста1вляющих линейного ,с,:игнала. На 1пр1иёыной стороне 1вк.1ючается
корректор пред1варительного искажения, компенсирующий дейст
·Вие контура прещва,р1ительног,о искажения на передающей стороне.
Включение у,казан.ных ,контуров позволяет ос,1абить шумы в систе-
1мах ·с :глубиной модуля1ции меньше 100% (особенно при ма.1ой г,1у-
6ине модуляuии) и нелинейные помехи (на,пример, гармоники
2f л и Зfл), 1Бt>з.никающие в линейных усилите,1ях ·высокочастотного
тракта.
При необходимости дополнительной ко:-.шенсации затухания,
вно-симото устройствам.и, •включённыМ'и .между выходом второго
модулятора и входом уоилителя передачи, можно использовать
уси.1итель 11 Л,ИНtейного 1спект.ра частот.
-
82-
На выходе линейного усилителя телевизионный сигнал приоб
ретает ,необход'и1:vrый для >подачи ;в линию уровень. Бс"1и в системе
предус:vютрена ,передача сигналов звукавоrо •сопр,о•вождения теле
визионной ,програ:юш (по той же коаксиальной паре, ниже спект
ра .1инейных ча:стот телевидения), то линейный сиг.нал телевиде
ная ск.1адывается с линейным сигналом звук,ового сопров,ожде1ния
и су~о1арный ,тинейный сигнал поступает на 1вход ооедин:ительной
.сшни,и :,.,1ежду те.1ецентро:v1 и междуго.родной телефонной ста,нцией.
На приё:vшой стороне линейный телевизионный сигнал снимает
ся с выхода .тинейного усилителя 1пр:иёма 19. В случае передачи
сигна.1ов звукового сопровождения телевизио,нный сигнал вьще
.тяется с пс:vющью разде.1,ительно·го фильтра. До первого демоду
.1ятора в а:ппаратуре лриё.:vrа включены устроЙrст:ва регулирО!вки 20,
фазовой и юш.1итудной ,коррекции 22, 23, устр•ойства келррекции
предварите.1ьных искажений 21 и фильтр 24, пропускающий ли
нейный спектр частот. На входе первого демодулятора 25 форма
:,.,1оду.1ированного линейного .е,игнала должна практически со:в,па
дать с формой его на выходе второло модулятора передающей ап
паратуры. В результате взаимодействия линейного сигнала с на
пряжение".~ местной ,несущей частоты f2 в лер,в,ом демодуляторе -
на выходе полосоrвого фильтра п,риёма 27 - :выделяется с1игнал
в :про:v1ежуточно,:vr спектре частот. Этот ,сигнал усиливается до не
обходи:чой д.1я подачи на ли1нейный детект,о,р 29 величины (ам
п:1,итуда сиrна,1а на входе детектора обычно ,не менее 2-3 в) и за
те:-1 детектируется. С выхода линейного детектора ·снимается видео
сигнал, который зате:vr усиливается видеоусилителем 30 до необхо
дю1ой ве.1ичины ( обычно 1 в). Фильтр нижних частот 31 пропускает
видеосигна.1, но подавляет по:v1ехи в области частот выше гранич
ной передаваемой .частоты видеосигнала.
Остаток напряжения м,естной несущей ча1стоты f2 на выходе
по,1осового фи.1ьтра приё:v1а должен быть весьма ,малЫIМ. Взаимо
действуя с токо:vr •несущей чж:тоты f I модулиро,ванного 1сигнала
в .1инейном детекторе, то,к час-готы f2 созда,ёт ,на выходе детектора
помеху частоты f2 -f1 = f.тr в 'В'Идеоспектре. Таrкая •помеха В'Идна
на экране те.1евизора в виде сетки. Ослабление тока частоты f2 на
выходе фи.1ыра приё:v1а достигаекя путём д;а,стат,оч:но глубо.1юй и
стаби.1ьной ,во ,времени балансир,о,вки тока f2 на 'Выходе перв,ого
,:re:v10,:ry.1ятopa и значительным ~подавлением (1по,рядка 4,0~5,О неп)
эт,ого гока по.тосовы:,.,r фильтром приёма. Сл,0Ж1ность 1выпол:нения
по.тосового фистьт·ра 'Приёма ,при линейной rнесущей частоте
1,056 Мгц является одной из причин того, что формирование сиг
на.1а производится одинаковыми фильтрами передачи ,и приё.ма.
Д,тя обеспечения достаточно стабильной 1во ,времени балан,сировки
тока несущей частоты f2 ,на выходе демодулятара, >по,след,ний обыч
но выполняется в виде кольцевого преобразователя на германие
вых диодах.
6*
-83-
Блок-схема аппа1ратуры преобразования сигна.1ов с синфазны:.v1
·приё~мо'м •пр·иведена на рис. 5.12. В ,качест,ве при:.vrера приведён воз
!'vюжный ,вариа•нт построения а•п:паратуры ,с линейной несущей ча
стотой fл = 1056 кгц, обеспечИ!вающей передачу видеосигна,1ов с
~ра:нич,ной ча:ст,отой 5 Мгц.
аf2J
li
7
8.9101112IЗ1415to
l/:x;.
/2 ~}0-Щт
8л1л-1що
oJ
JЗJ2JI
Лщ-, t;щ,нал ~
:т}@iлillJJ-
25 г4;гз 22_
Гармони У !<O/l/JflKmop
Рис. 5.12 . Блок-схемы оконечной аппаратуры с синхронны11 детектирование~~
и двумя ступеню,ш 110дуляции
Вместо линейного детект,ора ,в аппаратуре приё:.vrа (рис. 5.126)
mапользуе11ся си:Нфазный дем,оду,1ятор 32, с ;выхода которого сни
мается ~видеосигнал. В ка'Чесгве та1юго де:.v10ду,1ятора :.vrожно ис
пользовать колыцев,ой преобразо,ватель частоты. Особенность его
схемы в том, чт,о вход для т,оков моду.,1ирован~ного сигна,1а и ,вход
:для тока местной ,несущей частоты f1 могут быть трансформатор
.ными, а вых,од модулятора д:0.1.же.н •пропускать токи, ·начиная от
нулевой частоты, ,в 'I'CJ!M числе и пост•оянную •состав,1яющую де:.v1оду
лирО1ванного iВидеоси:гнала.
В ~системах •с •синфазным приёмом г.1убина :.vюду,1яц,ии обычно
превышает (или равна) 100%, что в отде,1ьных системах обеспе
Ч·ивает ,необх,оди,мую ·защищённость от ,пo:.vrex без яспо,1ьзования
пред'Ва,рительноrо иокажения ,сигналов. Так как устройства пред
варительного искажеНlия сигна.JЮВ используются не во ncex си
стемах, они 1на рис. 5.12 показаны пункт,иро:.vr.
Схема генерации несущих частот f1 и f 2 в систе:.vrе с синфаз·ны:.vr
при,ёмом значительно ,сл•ож.нее, чем в систе:.vrе •с ,1инейны:.v1 детекти
;рова,нием. Ста1бильность Л1инейной несущей частоты до,1жна быть
достатач,но ,вьюокюй 1rю1рядка 10-6
--: - 3 • 10 _5. Высокая стабиль-
-
84-
ность .1иней:ной несущей ча>етоты облегчает ,оинфавирование ча·с'I'ОТ
пDи пDиёме. Использовать ,два неза,ви~симых генера,т:0,ра частот f1
и· f2 , ~ри передаче практически нецелесообразно, ибо требования
к ,стабильности их частот '6ьши :бы ,СJiишком ж1ёсткими !И пра•кти
чески невыполни:мы:ми. Поэтому д.1я генерации .несущих частот f1
и f2 испо.1ьзуется схема, ,состоящая 1из 1вьюо,.1юста1бильнотю генера
тора 21 частоты f л = 1056 кгц, значитель:но менее ,ста,билыН:оrо· ге
нерато,ра '17 частоты f1 , преобразователя ~частоты 18, усилител•я 20
и полосового фи.1ьтра 19 для ,несущей частоты f2. Напряжение ча
стоты f 1 поступает на пер1вый модулятор 5 и на преобраз,ователь
18, где оно взаи·модействует ,с напряжением ча•стоты fл от генера
тора 1,056 Мгц. С ,выхода прео,бразrоtвателя •снимает·ся напряжение
ча,стоты f2=f1 +fл, которое выделяется полосовым фильтром, уси
ли~вается резонанс•ным уси.1,ителем и •постуюает ,на втор,ой модуля
тор 9. Значение и стабильность линейной несущей частоты на вы
ходе передающей аппаратуры то.чно ,с,оот:ветствует тюювым пара
:метрю1 генерат,ора частоты f л ('в данном ~слу~чае 1056 кгц), в -кото~
ро:м кварц обычно тер:мостатирован. Замет.им, что в качест,ве неза
висююго генератора мож,ет быть 1выбра1н и генератор часrоты f2:
В это:v1 с.тучае напряжение частоты f 1 •получается ,в результате
взаю1одействия ,напряжений ,с ча,стота.ми f2 и fл- На 1nр,иёмной
стороне должна быть обеспечена достатоrч.но жёсткая связь между
фазой на,пряжения несущей частоты f 1, ,содержащейся ,в ,модулиро
ванно~1 сигна.1е на входе второго демодулятора, и фазой на•пряже
ния частоты f 1 местного генератора. В этом елучае •с 'Помощью
фазорегулятора устанавл·ивается неоlбх•одимое 1со1впаден.ие фаз, ко
торое зате:v1 сох,раняет,ся во ,времени ,с :нео,бходи,мой точноетью,
Небо.1ьшая часть мощности телевизионного оигнала до IЮСТ)'iП
ления на вход первого демодулятора ответвляется на схему син
фазнро1вания. Назначение этой схемы - обеспечить ,напряжение,
частота которого точно ра:вна f л •и фаза которого жёстко свя.зана
во вре:v1ени с фазой ,напряжения линейной не,сущей 1часшты fл сиг
на.1а, ответв.1яемого на схему синфазирования. Далее, ,и,спользуя
по,1ученное на выходе схе:v1ы синфазирования •напряжение частоты
fa. и напряжение :v1естного ·генератора ,ча,стоты f1, ,можно также, как
и на передающей стороне, образовать напряжение частоты f2 для
питания первого .1е:\1оду.1ятора. Пр'и ,этом абеспечи,вает•ся жесткая
связь :v1еж.1у фаза1:v1и обоих .напряжений ча,стоты f 1 , 1по,ступающих
на входы второго демодулятора. Выбор схемы синфазиро1вания при
приё:-.1е зависит от глубины модуляции ли,нейного ,сигнала. На рис.
5.13 при'ве.1ены :модулиро,ванные ·телевизионные сигналы 'Пр:и раз
ной г.1убине :v10.1уляции ( без учёта искаж,ений ,«огибающей» за счёт
несю1:v1етричности боковых полос). Глубину модущщии удобно
оценивать ве.1,ичиной
размах огибающей
~=----~-----------
амплитуда модулированного сигнала
-
85-
В 1сигнале с .небольшой глубиной модуляции при т~ ~ 0,5
(ри,с. 5.IЗа) 1содержи1'ся м,ощный 'ГОfК несущей ча,стоты. У<Величение
глубины модуляции до ТJ = 1 (рис. 5.136) достигается ·путём бо
лее глубоwой бала,нсировки тока несущей ча,стоты f1 на •выходе
,пер,вого модулятора. При· этом в модул,ирова!нном сигнале ещё
содержи1'ся ток несущей частоты, соответствующий величине посто-
.L а)
бJ
8)
е)
+t~1т-1\_!_ --г-
k \..
't
о ....f - --• -t -------а~
-,~---
----
--
?=45
'/='
~=f.S
•
'l-г
Рис. 5.13. Схематическое изображение огибающих модули-
рованного сигнала при разной глубине модуляции:
а) 50%; б) 100%; в) 150%; г) 200%
янной составляющей передаваемого видеосигнала. Балансировка
тока ~несущей ча•стоты (до нулевого значения :п,р•иведёт лишь к не
большой перемодуляции (ТJ ~ 1,2) .1).
Чтобы Щ:овести глубину модуляции до ТJ = 1,5-; - 2,0
(рис. 5.13в, г), необх,одимо разбалансировать 1пер:вый -модулятор
в противоположном направлении;
при этом опять вводится ток не
сущей ча,стоты, но с противопо
ложной фазой. В сильно перемо
дулированном сигнале мощность
тока несущей частоты также знa
.,...,.u.u~u.u.-~
чительна. Опектры сигнала с глу
биной модуляции до 100% (ч-<1)
Рис. 5.14. Схематическое изображение
спектров сигнала при глубине моду
ляции менее 100% и при значительной
и перемодулированного сигнала
(в случае одинаковых размахов
огибающих) оrгличаются лишь
амплитудами и знаком фазы тока
несущей частоты, как это показа
но на рис. 5.14 .
перемодуляции
Благодаря «привязке» посто
янной составляющей в схеме ВПС,
размах л·инейного модулированного сиг.нала стр,ого фиксираван.
1 ) В отличие от случая передачи синусоидалЬ1Ных сигналов, где при отсуr
ствии тока ··несущей частоты 'Имеет место полная 1Перем·одуляция.
-
86-
Поэтому, -сог.'rа<оно ,рис. 5.13, ,можно записать:
А1 +А= 1 =const
(5.2)
(А 1 - отрицательно для перемодулираванного сигнала) и глубина
модуляции
А
•r,-----
j- А1 ---:-А' или
(5.3)
Бое71ьшинство систем с ,синхронным пр1иёмом ,работает 'При глу
бине :-v1одуляции не более 150% (YJ = 1,5). Схемы синфазирования
в этом случае могут быть построены различно.
Д,1я лрю.1ера ра,ссмотрим следующую. В аппаратуре приёма
устанав,1и1вается :-v1е-стный ;кварцевый генер.атор (38 на рис. Б.12),
частота J{оторого пра1пически равна f л, а стабильность ,на по.ря,док
ниже стаби.1ьности ,1инейной несущей .чаеrоты ,сигнала. Из У,С'Илен
ного .1инейного сигнала 1путём а:-vшлитуд,ной ,селекции 36 выделяют
ся юшу,1ь·сы на,пряжения, сGответст:вуюшще переда1че импульсов
синхронизацwи -строк и кадров. Эти ИМ'пуль-сы ~содержат .и 110-к ли
нейной несущей частоты, который 1в :фазово,м детекторе 37 взаимо
действует с то,~шм местного тенера,тора 38 1час11оты fл• В результате
та1{ого взаимодействия на выходе фазового детектора появляется
напряжение, ыоторое через ~петлю а1втоматичес~ой под,строй!Ки фа
зы воцействует 1на местный генератор 38, жёстко •связывая его
фазу с фазой напряжения несущей ,частоты линейного -сигнала.
С по:11ощью фазорегулятора 39 уста1на1JЗли<вает,ся необходимое
-совпадение фаз несущих ·частот в демодуляторе, 1юторое сохра
няется б.1агодаря автоматической под,стройке фазы.
Схю~а синфазирования может быть постр,аена и други;м обра
зом. Так, на рис. о.15. изображена схема ,аинфаз'Ирова1ния, не -со-
13121!
10
В87В54J21
~-~~LJ, с; ~ Jяi\/4 r
<
,L,rrrww
1 '"'!.
20 f.9
23 22
lr;;V<
Рис. 5.15. Б.1ок-схе~1а приёмного устройства с кварцевым фильтром
для синфазирования
держащая :-v1естного генератора чжтоlfЫ fл- В этой схеме часrь
мощности .1инейного сигнала также от,ве11влнется (д,о первого де-
-
87-
модуля-юра) на схему ,синфазир,ования. С помощью амплитудной
,селе1щии 1/5 и последующего детектирО1вания 16 1из линейного
сигнала :выделяются 'Импульсы синхронизации, которые исполь
зуются для стробирования линейного сигнала. На выход строби
рующего устрой~ст.ва 18 'Про.х,адит лишь ,часть линейного сигнала,
1соо1'ве11ствующая моментам 'Прохождения импульюав синхрониза
ции ст,рок. Этот ,стр,06ирО1ва,нный ,е,иг.нал ,содержит ток несущей
ча,стоты fл •И част1от f л ± mfc. С помощью узкошолосного кварцево
го фильтра 20 выделяет,ся тож линейной несущей частоты, который
поступает ,в ,с.х,ему генерации несущих частот f 1 и f2. Схема генера
цИ1и •несущих ча~стот ~сос·гоит из местноr:о генератора 23 частоты f1,
преобразо1ваrеля 22, фильтра 25 частоты f2 и усил,ителя 26.
Поокольку ,имеет1ся некоторая .нестаби.1ьность во ~времени фазо
вой характер,истики ·ква,рце1вого фильтра 25, то фаза .выде.1енного
фильтром напряжения ча,стоты fл ~может сра1внительно ые;:1,с1енно
изменяться .во 1времени. Для компенсации ,этих фазовых сдвигов
можно 'Использо;вать механичеекий фазорегулято•р 21. Авто:v1ати
ческое регу,71и,рование ею 1производи,г,ся ,следующим образоч.
Ток несущей чаеготы f1 от генератора 23 ,и ток несущей частоты
f1, поступающий .на 1в.х,о,д ~второго демодулятора 11, взаичо::~:ейст
вуя, образуют на 1выходе фазового детектора 24 постоянное на
пряжение л,ибо одной, либо другой ~полярности. Это .напряжение,
воздействуя на механический фазорегулятор 21, корректирует фа
зу напряжения f2 на входе преобразования 22 в необхо::~:ю10:-,1
напра1влении. Кроме описанных ,схем, ,могут пр.именяться и другие
варианты ,схем синфазирования.
При проект.и,ро:ва1нии 01юнечной а·ппаратуры с двойны:v1 преоб
разованием час110 1ты телевиз'и,онноло сигнала ,важно ,пра1ви.1ьно вы
брать «промежу-:юч,ный» ,спектр частот ,и несущие частоты первой
f1 и вюрой f2 ступеней модуляции.
Элем,енты апшаратуры, 1включённые .:v1ежду пер,вы:v1 и вторЫ'>l
.модулятораМ'и или демодуляторами (,по,1осовые 1фи.1ыры пере.ычи
и приёма, усилители «промежуточного» спектра частот), легче вы
полнить, если их рабочие частоты лежат ниже. Особенно это важ
но д,1я выполнения фильтров. Напричер, ,в диа,пазоне частот
10--;-- 15 Мгц :выполнить фильтры с необходимыми характеристика
ми ,значит,ельно :проще, чем в диапазоне час-ют 20-25 Мгц. Kpo:v1e
того, между 1нерхней .г.раницей ли.нейного спектра частот и ,нижней
гран'ицей «·промежуточно•ло» ,спектра "Частот (рис. 5.1 О) до,1жен
быть достаточно широкий ~промежуток (не :-.rенее 1,0-1,5 Мгц),
поз,воляющий конструировать фИJrьтры, разде.1яющие спектры
этих ча,стот. При этом искажения, вносимые фи.1ырами 1в рабочей
полосе частот, не должны быть чрезмерно ве,1ики.
В е,и~стемах с .линейным детекгирова.ние;-.1 на пр,иёыной стороне
необходим-о ,обеспеч'ить такое отношение несущей частоты f1
к ,высшей ча,стоте ,демодулированного ·видеосигнала Frn, при кото-
-
88-
ро.:11 будет 1юз:-.1южно отдел,ить полезный сигнал (1в опектре частот
практически от 1ну"1я до Fm) от ~других п:родукт,Оiв детекти,рования:
(на,приыер, f1 - Fт). Теоретически ,для эт,ого ,достаточно обеспе
чить от,ношение f1/Fm > 2, •но в реальных ,е1и:стемах это отношение
выбирается в :пределах от 2,5 до 3,0. Так, 'При передаче ~видеосиг
налов в полосе частот до 6 Мгц несущая частота f1 в схеме с ли
нейны:\! детекnирование,м не должна 1быть ниж1е 16--:- 118 Мгц, а ~-
схе:-.1е ,с синхронны:\! 1приёмом она м,ожет быть ниже у,казанной
величины. Практически всегда целесообразно использовать для пе
редачи нижнюю боковую полосу несущей частоты f1 (рис. 5.10),
так как это позволяет выбрать «промежуточный» спектр частот в
области более низких частот и этим облегчить конструирование
аппаратуры,
В систе:v1ах совмест,ной передачи сигналош мно,гоканальной те
.1ефонии 1и ,сигналов т,елевидешия ·перемещение сиг,нала из спектра
видеоча1стот ,в спектр линейных ,частот также произ,води11ся с по
:v1ощью двух ступеней :\IОдуJшции, при уюло:вии, что апектры •видео
сигна,1а и линейного сигнала значительно перекрывают друг дру
га. Есш они 1не лерекрываю'I'ся, можно иапольго,вать о,дну ступень
:\1одуляции при передаче и одну 1ступень щемощуляции шри при,ёме.
В настоящее время использую11ся ,с1иегемы ,с линейным ,спект
ро.:11 частот до 8,5 Мгц (сове'I'окая ,сис-гема К-192O и аме,риканская
систе:-.1а LЗ). В ряде стран (Англия, ФРГ, Швеция и др.) опублико
ваны данные о систе:\1ах ,с линейным спектром до 12--: -12,5 Мгц.
В систе:v1е К-192O спектры линейных частот и шидеочастот в зна
чительной :-.1ере перекрывают друг друга и поэтому преобразование
частоты (01. при::rожение 1) произ:водит,ся ,с шо,мощью д;вух ступе
ней :vюдуляции при ,передаче и сО.О"Гветственно ,двух ~ступеней демо
ду,1яции при пр,иё1:v1е.
В систе:v1е LЗ (с:ч. 1при.1ожение 2) спектры исходного 1видео
сигна,1а и ,1инейного ,с,игнала мало перекрывают:ся и ,возмож,но •ис
по,1ьзо,вать 1всего о;~:ну ,ступень модуляции юри передаче. Глубина
,:11оду.1яции ,1инейного силнала !В ~системе LЗ ~выбрана ра:вной
200% (У]= 2) ,и э'I'о :привело к использо:ванию иной, ,отличной от
описанных выше, схе:\!Ы син:разиро1ван:ия ,несущих частот при
прпё:-.1е,
В систе:v1ах ·связи по 1юа,ксиа~1ьному кабелю 1с линейньш спект
ро:.1 частот до 12--; - 12,5 Л-1гц т,елевизионный ,канал расположен
значите,1ьно выше по частоте (см. рис. 5.8), чем в системах К-192O
и LЗ, и это позволяет .преобразовать видеосигнал • в линейный
сигна,1 с по:v1ощью о,1ной ,ступ.ени м,0дуляции при передаче. Для
так,их систе:-.1 Л1:ККТТ рекомендует несущую ,чаетоту 6,799 кгц.
Блок-,схе:v1а оконечной а,ппарат)'iры передачи 1и шриёма ,с:истем,
работающих в спектре частот 12-12,5 Мгц, шр,иведена на
р,ис. 5.16. Видеосигнал, ,спектр к,ото1р,ого ограничи1ва1ется ~фильтром
нижних частот 1, шроход,,ит ,В'идеоу,силитель 2, устройс~ва восста•
-
89-
НО1вления постrаянной ,ооставляющей 3, 4 'И по,ступает на вход моду
лятора 5. Здесь линейная несущая 1ча'СТота (fл = 6,799 кгц) моду
л,ируется видеосигналом и устанавливае-г,ся необходимая глубина
моду.rшции переда'ваемого сиnна,1-а. Уси.1енный ,модулированный
сигнал проходит полосовой фиJ1ЬТр передачи 7, обеспечивающий
выделение передаваемой боковой ~полосы и части подавляем,ой бо-
а)
'
7
/f
.9
ft• ?2
6]
гг 2f
28
18 :r17
fS /-!; (-!;{?:иг.ча:./1
о
(_ljl~
ГJП
25 242З
Рис. 5.16. Блок-схемы оконечной аппаратуры д.1я систе,ш с шrнейны,.1
спектром частот до 12,5 А!гц:
а) передающее устройство; 6) приёмное устройство
1ювой по.1осы и устанавливающий необходимое соотношение а:v1-
ллитуд -соста,вляющих обеих бо1ювых :полос. Функции оста.1ьных
-элементов передающего устройства те же, что и в блок-схемах
(1р'ис. 5.11, 5.12), ра·осм,отрен.ных выше.
На 1приёмной стороне линейный •,сигнал усиливается, коррек
тируется и затем демодулируется 1в синхронном демоду.1яторе 20.
Видiеосигнал, образующийся на ·вых·оде демодулятора, уси.1ивает
ся усилителем 21, очищается от .мешающих продуктов демоду.1я
ции ,с помощью фильтра нижних частот 22 и подаёт·ся в аппарат
ную те,r~ецентра.
Син,фазирование не,сущей частоты в приё:\шом устройстве :vю
жет ·быть выполнено по одной из расо1отренных ~выше схе.м. Уст
р,ойства ·генераЦ'ИИ .несущих ча,стот •В ,це.1ом значит,е.1ьно проще,
чем .в а1ппаратуре ,с щвойным преобразова.нпе:-.1 частоты.
В ,соста1в а1ппаратуры пр,иёма •обычно вхо;~;ит гармонический
корректор ГК (ом. гл. 9), ,с по11ощью 1к·оторого у,даётся в значи
-тель-ной мере устранить остаточные искажения ,высокочастотного
тракта. Таким образом, этот корреюор функционально являетсп
как бы элементом 1высокочастотного тракта. Помещается .коррек
тор на шюнечной 1Приёмной ,станции, та,к как при его настройке ка
'Чест.во ра'боты телеви,зионного канала кон,ро.1ируется по осцил.10-
-
90-
графическому изображению синус-квадратного испытательного им
пульса ,на выходе п~риём1ного устройс11ва.
В большинстве систем ГК работает ,в •спект,ре линейных ча,стот
и 1вк.1ючается между уси,1,и'Гелем приёма и приёмным у,стройство·м
оконечной станции. В ·последнее ~время разра,баты:ваются 'Гар,мони
чес~ие ЕОрректоры для спектра в.идеочас11от. Такой ~юрректор мож
но 1вЕ.1ючать пос<'Iе •выходного ,видеоу,силителя IП,риёмного устрой
ства.
5.4 . Формирование сигнала в аппаратуре оконечных станций
При передаче :v1одулиро1ванных ,сигнало:в с несим,метрич.ными
боковыс.IИ ,поласю1и частотная и фазовая харак11еристики коэф
фициента ,передачи уча,стка тракта от ~выхода модулят,ора до -входа
демоду.1ятора (в системах с двойным преобразованием частоты -
от вы:,;ода ,пер,вого ,:\10ду,1ятора до 1входа 1в·юрот демодулятора)
до.1жны •соответство·вать соотношеНrиям (с,м. гл. 6)
{К -1-к -2к
ш-~ J (.!)+о -
(.!)
l (!\,,"2=<ffi±Q)-c
(5.4)
·в по.1осе частот от ((i) - Л Q) ,до (ffi + Qm) пр.и передач:е верхней
боковой по.1осы, илп от (ш - Qm) до ((1) + Л Q) ·при ~передаче ~ниж-
ней боЕовой полосы.
кrw:!Il)
Процесс непо,1ного пода
вленин токов одной из боко
вых по.1ос и установ.1ения
необходп.\10го соотношения
коэффицнентов передачи для
боковых частот ((i) + Q) и
((i)-
~ 2) буде:v1 называть
«формированием» сигнала с
неси,~,1етричны:\1И бо~швыми
полоса\Ш, а об.1асть частот
(рис. 5.17) от ffi - ЛQ до
(J)+ЛQ - областью фор'.IИ
Рис. 5.17 . Характеристики формирующего
фильтра
рован11я сигнала. Величина остатка подавляемой боковой поло
{:ЬI .1Q в совре:,1енных системах ,со,ставляет в среднем 0,1 Qm
( 10 % от ширины передаваемой ~боковой полосы ча,стот).
Фор,rирование сигна,1а может производиться или •С по.мощью
полосового фи.1ьтра передачи (·или 1приёма), ,ил1и обоими эт,им11
фильгра~IИ, или с пюющью специального формирующего фильтра
в спектре линейных частот, как наприм·ер, в аппа,рату,ре .К-1920.
Ф,ильтры, фор:'lшрующие оигнал, у,станавл,ивают нео6ходимое соот
ношение ю1ш:гитуд •составляющих обеих боковых полос.
-
91-
При :передаче еигналов телевидения ,по эфиру на укв передат
чике только подавляется часть 1бо1ювой ·полосы частот, а форми
ро;вание ,аигнала (до д,етектора) происход,ит в уаилите;с1е 1про:\!ежу
точ-ной 1чаеюты телевиз-ора, •благодаря ,расположен,ию про:\!ежу
точной частоты телевизора на сгибе характеристики коэффициента
передач'и усилителя промежуточной частоты. Такой ,апособ пepe-
f't
дачи позволяет упростить кон-
а} I Wffшlkшшff/41 _f ~~~~~~о==~:оеТ~I~илителя ПрО~1ежу-
1
Рассмотри~~. как влияют шумы
6)'
ВJГ(,;1
11⁄21(:7/(пlт _ f' канала при трёх указанных спо-
~l,1_/ _1_,1_,1_1_;;_1 ~, -
собах формирования сигна;с1а (на
1.0
--....----.
передающей стороне, на приём-
' -r-~-1~
1 ной стороне, и;с1и частично на пе-
Д.f +
редающей и приёчной сторонах).
, -f'
Если из полного модулирован-
' ~.и=...----,'
наго сигнала (рис. 5.18а) выде-
1'2 ~! · - .. ~ лить •сигнал (рис. 5.186), то этот
_f
__
,
выделенный сигнал ешё не будет
fj-AF f, ljЫF 1+1,;, сфор~1ирован. Сформировать его
Рис. 5.18. Спектры сигнала и харак-
~10ЖНО С ПОМОЩЬЮ ОДНОГО фИ.'IЬТ
ра, если характеристика коэффи
циента передачи этого фш1ьтра
К1 (f1 ± F) (рис. 5.18в) обеспечи-
теристики формирующих фильтров:
а) при двух боковых полосах; б) при
несимметричных боковых полосах;
в) при использовании одного фильтра;
г) при использовании двух одинако-
вых фильтров
вает выполнение условия
K1(fi-F) + K1(f1 + F) = 2 K1(fi)
Бели формирова1ние сигнала ;выполняется щвумя одинаковыми
фильт.ра,м,и на передающей и пр:иёмной сторонах, то коэффициент
передачи ,каждого ~фильтра должен быть ра,вным
1
а кпэ,ффициент передачи на несущей частоте f1 равен ---
}2
(рис. 5.18г).
Формир,о:вание ,м,одулирава.нно.rю сигнала практически не изме
няет 1юэ:рlфициент модуляции э-гог-о ·сигна,1а, поскоаьку изменение
:~мплитуды тока .несущей частоты и су~1:чы ю1,п,1итуд токов ,1юбой
пары боковых ·полос 1Пр,оисходит ,в ·одинаковой степени д,1я чощ
ных составляющих, находящихся в об,1асти фор~1ирования
(f1 ±ЛF). Поскольку мощность составляющих видеосигнала в
области выше 0,5 Мгц уже сра1внительно ,ма;с1а, то ,в моду,шрован
ном с,игнале еаста,вляющие ·сигнала, находящиеся за лреде,1ами
области формирова'Н!ия (f1 ± Л F), практически не оказывают влия
ния на коэффициент модуляции сигнала в це,10:-1.
-
92-
В трёх ра\хыатр,иваемых случаях 1формиро1Вания ••Сигнала 1при
одинаковоы напряжении линейной несущей 1Час'Готы на вх,оде ли
нии напряжения 60,ко,вых составляющих 1бу,дут отл1ичать•ся так,
как показано на рис. 5.19. Поэтому .и .влияние шумов канала
будет разныы, 'В зависимос1'и от ;выбранного спое-оба tформиро,ва
н,ия. Очевидно, что ,в видеослвктре (после ,демодуляцИlи) отноше
ние сигнал/шум будет ,меньшим при пол1ном ~формировании си~:да
J1;1 на лриёыной ,стор·оне и большим лр1и полном фор.мировании
на 11ере;Lающей стороне.
fл
а):~;у : J
1 f_я
1
6)4sir
t
1
11
В} ~jц, t
f
,,
f
Рис. 5.19. Линейные сигна,1ы
при разных способах форми-
рования:
а) на передающей станции;
6) на приёмной станции; в) иа
пере.1ающей и приёмной стан-
циях
_J_
Ц{
.., ~
ze111
t:I С:>
:i:~
J
..~
Vгeu,
~~ f:Z
Е: 1:1
,
t:111
:::,~
.,::,
f
с::,:,.
:i:::::,
F
~~о t1F
s:;;11c::,
т
Рис. 5.20. Относительная величина
флуктуационных помех при раз
личных способах формирования:
1 - на передающей станции; 2 - на
приёмной станции; 3 - на передающей
н прнёмной станциях
В 06.1 асти юцеочастот от нуля до F = Л F шум ~канала скла
дывается из шума двух бо.ковых полос. Исходя :из 1этого, а также
из зз;,;:она сложения флуктуаЦ1ионных шумов, ·по,с11роены частотные
Уарзюеристики относительной велиЧJины шумов для трёх случаев
фор:1i1!рования сигна,1а (для простоты полагаем ,dпектральное ра1с
пределение шумав магистрали равномерным) (рис. 5.20).
Допустиы, что на входе дем·оду.лятора ,напряжен:ие шу,ма кана
ла составляет еш в/гц. Если сигнал сформирован на передающей
стороне, то на выходе приёмного устройст~Ва .напряжеНlие шума
{рис. 5.20, кривая J) будет 1составлять V2 еш в/гц 'В поJ":юсе 11Jа,стот
отF=ОдоF=ЛF·иешв/гц1вполосечастот,отF=ЛFдоF=Fm,
В с.1учае по.1ного формиро'вания .на :пр:иёмной стороне на1пря
жение шуыа на 1 гц 1по.10,сы (в ,спект,ре ча,стот ЛF + Fm) на выходе
приё:-.шого уст,ройства (рис. 5.20, кр.и:вая 2) будет 2 еш в/гц, i!Ю
ско.~ьку в этом ,случае ,сигнал .на 1выхюде ,будет ·вд:вое 1слабее и его
следует вдвое уеилить. При э·юм 1возра-ст~ёт ,в два ,раза 1и напряже-
-
93-
ниешумов на 1гцпол,осы. В,облас11ичастот,отF=О до F=ЛF
напряжение шума на 1 гц полосы составит 2еш V[K1 (f1-F)]2 +
+[К1(f1 + F))2•
Бели ,форм•ир,О1вание произ,в1одится одинаковым.и фильтрами на
передающей и приёмной сторонах, то сигнал после демодуляции бу
дет •в -V2 раз слабее, чем при формировании на передающей сто
роне и его ·придётся усилить в V2раз. Поэтому ,напряжение ШУ'Ма
на 1 гц полосы в области частот ЛF+Fт будет составлять -,12 еш в/щ
(рис. 5.20, кривая 3), а в обла-сти частот от F=O до F=ЛF оно
также составит
IЮСIЮЛЬIКУ
в~полосечастототF=ОдоF=ЛF.
Из ,сказа•ннооо сл•едует, ч-го •выгоднее m,олностью фор,мировать
сиr.нал на пе,редающей ,стороне. Час'Dичное формирооание при пе
редаче и пр1иёме ,облегчает выполне.н.ие полооо,воrо ·фильтра пр.иём
ной 1станμии (см. § 5.3) и ~целе,сооlбразно в тех •слу:чаях, ,когда ниж
няя граница л:инейноrо •спектра ч;а,с'ГОТ соста·вляет ,всего 500 кгц и
выполнение приёмноrо фильтра становится затруднительным.
-
94-
ГЛАВА 6
МОДУЛЯЦИЯ И ДЕМОДУЛЯЦИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ
СИГНАЛОВ
•
6.1 . Модуляция сигналов на передающей стороне
,М"оду.1япия тока несущей ча·стоты ,видеое,иг.налом осуще,ст-
:в.1яется в перв-о:vr •модуляторе. Сигнал на его ~выходе, кроме
токов двух нес,и:v1метр1ичных боковых :полос, ,содержит определён
~1ый остаток тока несущей :частоты, определяющий глубину :v10ду
.1яции передаваемого ,по ,1:инии сигнала. Такой ~модулятор ,состоит
и:о неполно_стью ,с'6алансиро,ванного прео1бразователя частоты и по
.1осового фи.1ьтра i). В качестве первого модулятора (рис. 6.1}
л+
f+
аRz
u
Фи.116тр
пс eiluvu
fY"Y"I, jlалрн:ж:ение HCC!JЩ~U
J, ~ vистоть, fj
Рис. 6.1 . Блок-схема первого модуJJятора
1 ) В б.1ок-схе~1ах в качестве иоду.1ятора часто указывают только один пре-
образовате.1ь чаооты.
•
-
95-
обычно использует-ся кюльцевой модулятор на полупроводникО'вых
диодах, обеспечивающий д:остатачную ста·бильность ·во ,в1ре:-.1ени
_несбалансированног.о ,остатка тока ,несущей част,оты (1стабильность
глубины модуляции) ,и большой срок ,службы по сравнению
.. :. ламповыми модуляторами.
На вход ,м•одулятора (11очки а, 6) поступает видеосигнал, кото
рый благодаря наличJИю схемы ВПС :в це,пи сет,ки ла:-.1:лы Л 1 содер
жит восстановленную ·постоянную составляющую. Вторая ла:-.1ш1
.Л2 - балансная. Регулируя напряжение на её сетке, можно из:-.1:е
нять величину остатка тока несущей частоты на выходе :-.1:одулято
ра. «Средняя точка» первичной обмотки трансфор.\1атора Тр 1
физически отсутствует и выведена искусственно с помощью сопро
тивлений R, так как трудно добиться достаточной си:-.1:-.1:етрии двух
половин первичной обмотки трансформатора на высоких частотах.
Подстроечные конденсаторы С позволяют устранить реактивную
.асимметрию плеч модулятора.
Ра,осмотрим иокаже.НJия, :вносимые пер1вым :-.1:одуляторо:-.1.
Искажения, обусловленные нелинейностью .wодулятора. К та
ким искажениям· относятся, главным образо.\1, градационные иска
жен.ия передаваемых видеосигналов. Допустю1, что видеосигнал
(составляющие Fi, Fj, Fк••·) поступает на одно плечо кольцевой схе-
мы, как показано .на р,ис. 6.1. В этом случае на ~выходе :-.1:·одулятора
,поя·вляется ,спектр оо,ставляющих с ча·стотами вида
mfi+aF;iЬFк:сFк+...,
rде т, а, Ь, с ... ,принимают значения О, 1, 2, 3, .. .
В ,системах с двойным 11,реобразова,нием ча·стоты несущая час
-тота f1 > (2,5-ё--3,0) Рт. Поэтому .на вшюд полосового фильт,ра
передачи (,см. рис. 5.11), юроме полезных ~продуктов .\1оду.11яции
(f1, f1 ± Fi, f1 ± F5, f1 ± Fк IИ т. д.), 1попа,дают мешающие продукты
видаf1±2Fi, f1±Fj±Fi, продукты ,вида f1±3F;, f1 ±2F;±
± F5, f1 ± Fi ±Fj ± Fк и продукты 1более ·высоких порядков, в об
ра:ювании ко11орых уча1ст:вует первая гармони~ка тока несущей час
тоты. На ,выход филь11ра ,могут проходить также продукты взаи:-.10-
дейст~ия ·высших ('слабых) соста1вляющих исходного видеосигнала
Р; + Fj + Fк и т. д. По,скольку .\Ющно-сть видеооигнала (с:-.1. 1.3)
практическiИ ,сосредоточена ,в области ча,стот ниже 500 кгц, то на
вых.од:е модулятора 1 будут ,существенны лишь те :-.1:ешающие ,про
дукты модуляции, ,в .образовании которых участвуют ,сравнительно
низкие по ,частоте ,соста1вляющие 1в-идеосигна.11а 1и первая тар:-.10-
ника f1 т,о·ка н~сущей ча-стоты. Пос,1е •деiv1одуляции эти продукты
в в,иде,оопектре представляют гармоники и 1юмбинационные часто
ты от ,составляющих передашаемого :видеосигнала. Мешающие про
·дукты такого рода 1имеют ~место пр'И усилении видеосигнала в ви
деоусилителях ,и 1при:вадят, ,как из;ве,стн,0, к гра,дацио.нны:-.1 ,искаже
JIIИЯМ передаваемого сигнала.
-
96-
Пр,и необходююоти осла"бления ряда мешающих пр•одуктов мо
дуляции можно испо.1ьзовать более сложную схе.му модулят,ора,
в которой на оба плеча ;выхода модулятора подаю"I1ся разнополяр
ны€ напряжения 1в•иде'Сюигна.па. В этом ,случае имеет ,место значи
тельная фазовая ко:v~:пенсация ряда мешающих продукта-в, не
с~ютря на то, что де1rя шолучения необходимого 1остатка т-ока несу
щей частоты на выходе моду,1Iятора, по
следний частично разба.1ансиро•ван.
Поскольку нее1шнейность первого мо
ду.1ятора приводит к градационным иска
жения:v~, а нышнейных помех не вызыва-
ет, то требования к линейности модулято-
ра при передаче чёрно-белого телевиде
ния сравнительно невысокие. При пере-о/
даче цветного те,1евидения требо-вания к
нее1шнейности существенно возрастут, так
как появятся мощные составляющие сиг
нала в обе1rасти цветовой поднесущей ча
стоты. Это потребует конструирования
~юдуляторов с :v~еньшими уровнями ме
шающих продуктов моду.;rяции.
Искажения, обусловленные неточ-
D
ностью фазы несбалансированного остат- 'iJ/'
ка тока несущей частоты. В балансных и 'и2
ко,1ьцевых схе1>1ах :v~одуляторов токи бо
Еовых составляющих обоих шrеч модуля
торов должны складываться -синфазно,
Рис. 6.2 . Векторная диаграм
ма напряжений в модуля
торе
а токи несущей частоты обоих плеч -
противофазно. Допусти:v~, что реактивная асимметрия плеч
модулятора отсутствует, напряжения несущей частоты ffi обо
их плеч иw]
и иш2 сдвинуты точно на л радиан (рис. 6.2а)
и отличаются по амшштуде. Если на сигнальный вход
:v~одулятора пода,н с,инусоидальный ,сигнал ИO cos Q t, а на 1вход
несущей частоты - напряжение U,cos ffi t, то модулиро:ванный сиг
на.т:r на ~выходе :vюдулятора (,при передаче обеих боковых полос)
может быть предста·влен в виде
тUш
mU"'
()
llвых = Uw COS ffif +-2
-
COS(ffi+Q)f+- 2
-cos(ro-Q)f,
6.1
гдеИш=Ишl- Ишz
-
амплитуда напряжеНIИЯ не-сущей частоты
на выходе :v10ду.1ятора, а т - rлJби,на ,м,одуляции сигнала.
Представим, что и~~еет место реа1ктивная асимметрия плеч мо
дулятора (рис. 6.2б) IИ напряжения Uwl И Uw2 J-Ie ТОЛЬКО ОТЛИ-
чаЮТСЯ по амплитуде, но и сдвинуты по фазе на ·(л + w) радиан,
7-821
-
97-
где <р- малый угол. В реальном модуляторе И"' 1 ~Иа1, а И,,,2);>Ибz.
'И .~юэтому даже ·при малой величине qJ результирующее напряже-
ние несущей частоты U(i) = U(i) 1 + Uo:, 2
претерпевает значи
тельный фазО1вый сдвиг ep(i), в то 'Время, как сдвиг ,суммар.ноге>
напряжения боковых составляющих обоих плеч весьма мал (он со-
1'
•ста~вляет 16 ~-ер), и :им можно пренебречь.
2
Модул,ированный ~аи.гнал в этом ,случае может быть записан
в виде
Ивых = Инсоs (rot-q>(i)) + иб cos (ro +Q) t + Uбcos (w-Q) . t.
(6.2)
Преобразуем это выражение следующим образом:
Ивых = llн cos (ro t- q,o:,) + U6 cos[(rot-q,,J + (Q t +ер"-')]+
+ U6 cos [(rot-<p(i))- (Qt-<p(i))].
Проведя тригонометрические преобразования, представим
Ивых в виде суммы двух составляющих - косинусоидальной (син
фазной) 'И сину,соидальной (ортогональной)
Ивых = cos (ro t- ep(i)) [Ин+ Uбcos(Qt + <p(i)) + иб cos (Qt-<pu.,)] +
+ sin (ro t- <p(i)) [ U6 sin (Qt-q>)- U6 sin (Q t + <р"-')]. (6.3)
Заменяя сум,му кюаину~оов (синусов) !Произведением, находим
Ивых= cos(rot-<p(i))[Uн+ 2U6 cos<p"-'cosQt] +
+ sin(ro(-(J),J [-2U6 sin<р"' sinQtJ.
(6.4)
«Оnибающая» такого моду"'I'ированного сигнала пред!ставляет
собой
V(Ин+ 2Uб cos <p(i) cosQ i)2 + (-2U6 sin <р"' sin Qt)2 =
= VU~ + 4Uн U6 cos<p(i) cosQt + 4U~ cos2 Qt
(6.5)
и, кроме ,соста1вляющей 1ча,стоты Q, содержит её гармоншш. Ли
нейный д,етекто,р, как известно, :воспроизводит на овоём выходе
«огибающую» 1модулированного 1оигнала, поданного на его вход.
Поэтому при линейном детектиро,вании напряжение на выходе
детектора будет ,содержать по.ТJезную составляющую частоты Q
1и её гармоник,и, :в частности, вторую гармонику, коэффициент ко
торой
-
98-
При ~передаче и:-,шульсО!в форма :их будет искажатыся (ом. 6.2).
Поэто-му ,реактивная разбалансир01в1ка модуJ1ятора в оистем,е с ли
•нейны:-v1 детектированием д'олжна быть достаточно мала.
При синхронном приё:-v1е искажения формы оиг.налов принц;ипи
ально •:-vюгут быть устранены, но наличие значительной rполрешно
сти фазы тока несущей частоты создаёт неудобства в эксплуатации
аппаратуры (необходимость ~подстройки систе.мы -синфаз,ИР'о:вания
в пунктах приё:-v1а перед началом передачи).
Искажения, обусловленные влиянием переходных процессов в
диодах ,иодулятора. На точность передачи формы телевиз:ионных
сигналов влияют rпереходные процеосы 1в ,са,мих полупро:воднико
вых диодах :-vюдулятора. Переход диода и,з за,пертого 1состоя.ния в
проводящее ( и .наобо,рот) 1происхо,дит .не ,млно1венно, а в течение
:-v1алого, но 1юнечного 1врем,ени. Если, напр1имер, диод был заперт
отрицательным напряжение.м, а :в l\юмент .времени t = О ,на него
пода,но ,полож,ительное ,нап.ряже.Н!ие, то с,апроти,вле.ние пропу~скания
диода (рис. 6.3) достигнет своего :,пстановившегося значения посте-
.!l.
,f,ком
Rgcm
О - 0,5 /,/J t, Mi(CQK
Рис. 6.3 . Ус'fановление со
противления пропускания
диода
20WJ;
,.,
!.Jма
1о
ZОма
s
зима
о (J.l
Q,.f t, MKCC/t'
Рис. 6.4 . Изменение сопро
тивления диода Д2В при по.
даче запирающего напря·
жения
пенно, через не1ют,о,рое .время. Аналогичным образом и ,сопротив
ление за 1 пирания при 1п,о,даче на •ди•од ,мгн,а1ве.нно нара-стающего от
рицате.1ыного напряжения :вначале будет возраегать (рис. 6.4)
пропорционально времени, причём ,скорость его на1рас;ган,ия за,ви
сит от величины и:11евшего место до этого тока пропускания. Есть
диоды с вре:-v1енем установления сопротивления пропускания по
рядка сотых долей ,м-икро1секунды, .но прямой ток таких диодо,в
обычно •велик (50 -:- -100 ма) и ~применение .их требует слишко.м
:-vющных ,источников тока несущей частоты. Поэтому жел.ателын,о
использовать д1иоды с прямьLм током поря•,щка 10-; - 20 ма, .но с до
стат·очно ма.1ьв1 ,временем устано1в.пения ,сопр,отивлен:ия .про,пуска
ния.
Сопротивления пропускания (обычно 50-:- - 100 ом) и сопро
тттвления запирания (десятки и ,оотни килоом) д,иодо-в любой пар
т,;rи и:-.1еют довольно ·большой ,раз-брос. ~Включая параллельно ди,о-
7*
-
99-
дам шунты величиною 3,0 + 5,0 ком, практически можно устра
нить .вл•ияние разброса сопротивлений за,пирания диодов и пере
х,однсго процес,са при переходе от пропускания 1к запиранию. Кро
ме того, IШУ,нты помогают 1сог,1асовать вход1ные ,и ~выходные сопро
тшвления ,модуляторов. Значите,1ьно ·сложнее устранить к1ияние
разброса юо1п,р,отивлений 11ропус1,ания. Обычн,о ,этот разброс вел1ш
f
11
I мксс
J
2
Рис. 6.5 . Испытательный
и устраняется в 1,аждом отдель
ном модуляторе подбором дио
дов с достаточно близкими значе
ниями сопротивлений пропуска
ния д,1я каждого модулятора (пу
тём испытания партии диодов
данного типа).
~""'--
2
Для модуляторов телевизион-
ного сигнала необходимо приме
нять диоды, у которых вре:-.1я уста
новления прямого сопротивления
достаточно мало - не более
сигнал:
кривая / - на входе; кривые 2, 3 - иа
выходе
0,2 k!Ксек (например, диод типа
ДlОА), Если время установления прямого сопротивления диодов
велшю (О,5+0,7 мксек), то ,при прох•ожденин ,импулысных сиг,на
лов с крутыми ~фронтами (1рис. 6.5, ,кривая 2) за,метно искажается
форма ·переданного 1импу"1ьса. Пр:и резком переходе от «чёрнvго»
к «белому» (и ,наоборот), ыр,оме ,колебательного переходного про
цесса, имеет место ,сравните,1ьно медленное нз:-1енение сигнала
(,перекос ил1и <~с·кол>> начала :п"1оской ча,ст,и импульса). Таких ис
кажений ·нет в ламповых моду,1яторах, а в схемах германиевых
модуляторов несложно установить связь между величиной этих ис
кажений и переходными характе,ри,стика:ми диодо·в. Влияние вре
мени у,ста,новления прямоло 1сопротивления дио,:r,01В на ·пере,:r,ачу
с.итналов ,с крутым:и фронтами будет тем ,меньше, чем меньше со
пр,отивление ~пр,опускания диодов 1по ,сравнению с ·величиной оми
ческих ,сопротивлений, вк,11ючё.нных последовательно с сопротивле
ниями ,отпертых диодо:в. На рис. 6.5 приведены ко•пии осци,ыо
грамм ис:пытательных 'им,пушюов д,11ительнастью 5 мксек (частота
следования 100 кгц) на вх,оде и •вых,од:е тракта с двумя боковыми
полосами и весьма широкой полосой рабочих частот •при использо
ван:иш диодов с ,временем установления 0,5 мксек (кривая 2) и
,11Jиодо1в ,с временем установления, ра,вным 0,2 мксек (кривая 3).
Перех•одные процессы :влияют на ,работу диода и 1в схеме вы
•прямления переменною тока коэффициент ,выпрямпения диодов на
высоких ча,стотах ниже, чем на низыих частотах. Но точно оценить
свойства диодов ,в переходном реж,име по результатам измерений
их на переменном токе ,в настоящее :время ,не представляется воз
можным. Переходные хара1ктеристи~и диодов в прямом направле
нии определяюrея ,с iПОмощью испытателя переходных характерн-
-
100 -
с тик ИПХ (рлс. 6.6), лоз:ноляющего .измерить параметры фронта
импу.1ыса (ри,с. 6.7) на ·испытуемом ,щиоде Д.
Переходные характер:истики диода характеризуются ~величиной
\Выброса Л переднего фронта (в процентах) и 1времене,м устано1Вле
ния ,:уст- Так, например, у диодов Д2В (,свыше 25,% испытуе:'v!ЫХ
диодов) вре~~я устанавл-ения 1слишком ,вел,ико ·и ,составляет
317/Jом
4/Jком
24В
2ком++
Рис. 6.6. Схема измерения диодов
в переходном режиме
(
t,мксвк
О 0.2 D,/,
Рис. 6.7 . Форма сигнала
на испытуемом диоде
0,4+0,7 мксек при :вели:чине выброса 10-а--15%. Диоды ДlОА о,бла
дают времене~1 у,становJ1ения 0,15+0,20 мксек п.р·и величине IВЬliб.ро
са .не более 3+4% :и поэтому бо.1ее пригодны для и~с-пользооания
в модуляторах.
6.2 . Демодуляция сигналов на приёмной стороне
Искажения, обуNюв.ленные несимметричностью бо.ко.вых полос
линейного сигнала, неизбежны в системах •С линейным детектиро
ванием на :приё,мной стороне и .принципиально могут 1быть полно
стью устранены в си,сте~Iах ,с синхронным пр:иёмом.
Де~юду.1ящ1и подвергается офо.рмирова•нный модулиро•ванный
сигна.л. При передаче синуС'оида.льного 1,жгнала И0 ,cosQt -модул•и-
рованный сигна.л (,1.0 формирования) •соответ,ствует :выражению
(6.1). Если характерист,ики формирующего ~фильтра о,бозначены,
как это показано •на р'Ис. 5.17, то -dф0,рмированный ,сигнал на выхо
де ф'И.1ыра можно ,представить ,в 'Вlиде
mU
·
и (t) = И00 Кш cos ro (t- ,) +--г К00_0 cos[(ro -Q)(t --r)] +
где,:- грушпо.вое время замедления фильтра.
-
101 -
(6.6)
Преоб,разуя это •выражение, ,можно представить u(t) в виде
су,м,мы двух ,о()lставляющих - синфазной (косинусоидальной) ,и
ортогональной (синусоидальной)
и(t)=и"'cos (!)(t- 't)[/(ш+; (кш-О+К,»+о)cosQ(t-
"=)] +
+u"'siпro(t-'t)[; (K"'_ 0
-K"'+0 )sinQ(t-":)] . (6.7)
О llк
Рис. 6.8. Векторная
диаграмма состав
ляющих сигнала
Синфазную и ортогональную (квадратурную)
составляющие можно изобразить в виде вектор
ной диаграммы (рис. 6.8).
Вектор огибающей И :vюжно расо1атривать,
как сумму Ис (синфазной) и Ик (квадратурной)
составляющих. Последняя не содержит (6.7) тока
несущей частоты.
В случае передачи сложного сигнала
i=n
Ивх(t)=~UicosQif
i-l
(6.8)
напряжение на выходе фор:vшрующего фильтра
с линейной фазовой характеристикой будет
равно
и (1) ~ И. cos ю(I-,) [К.+~ т; (К._,;+ K.-,;JcosQ, (1 -,)]+
+ u.sin ю(I-<) [ ;t т; (К_,,; - К.+е,) sin9; (/-,)]- (6.9)
Демодуляция с помощью местного напряжения несущей часто
ты ro, синфазного с напряжением несущей частоты модулированн.о
го сигнала ( син.хронное детектирован.ие). П редположю1, что ,в ка
честве демодулятора используется одноЛ'амповый преобразователь
частоты. В еrом •случае на ·сигнальную •сетку лам·пы должен быть
nодан сигнал (6.9), а на гетеродинную •сетку - напряжение мест
ноrо 1генератора
Игет = Иг COS (ro f- (JJ.,),
где ер"' =rот ('ф-ла 6.9).
-
102 -
(6. 10)
Под воздействием этого напряжения переменная крутизна лам
лы изменяется по заrюну
Полезная соста,вляющая анодного тока лампы i ,созда1ётся пер
вой га,рмоникой ,переменной крутизны
i = S1 cos(ro(-q,"') и(t) =
~ us,[К.+~ т; (К__,,1 +K._.,)cos!J,(t-
-,}os'(шt-q,J +Us, [ ~ т~ (К._,1 -
-К.+,) sin !J, (t -<)}os (шt-q>0)sin (шt-q,j. (6.11)
Так как
1
l
cos2(rot- q,J =2 +2 cos2(rot- q>J,
cos (ro t- q,J sin (ro t- q,"') = +sin 2 (rot - q,"')
(t) > 2Qlмакс,
то с помощью фильтра низких частот, включённого .на выходе пре
образователя и пропускающего токи с ча,стота,ми от Q=O до Q=
= Qi макс, можно выделить сигнал
п,., ~US,R,[++ ~ т; (K0 _,
1 +K._.,,)cos!J,(t-,)],
.,
(6.12)
где Rн - величина согласованной нагруз·ки фильтра.
Если Kw-0. + Kw+o. = 21("' = const, то на:пряж·ение Ивых будет
L
L
.с.:>держать неискажённый ,исходный ,сигнал, отличающийся от сиг-
-
103 -
нала (6.8) ,п,о ампл,итуде и задержанный во вре.;,rеюr на --r. Следа
вательно, демодуляция сигнала с нес:им,метричны;,IИ боковыми по
лоса ми ,способом ,синхронного детектiИр'ования принципиа.1ьно обес
печивает 'передачу ,без иокажений ~при ,выполнени,и трёх у1с,1овий~
а) ,сумма коэффициентюв передачи :формирующего фильт,ра дтr
любой ,пары бо1ювых ча,стот должна быть неизменной ,величиной;
б) фазовая хара1ктерие11ика формирующего фrыьтра в об.1асти
его рабочих частот 'должна быть линейной;
в) фазы напряжений гетеродина ,и несущей частоты моду.1иро-
1Ванноrо сигнала должны совпадать.
При от,су~,ст,в:иш ,синфазности несущих частот на входе п,реобра
зовагеля возникают искажения сигнала. Определи:w характер этих
искажений.
Пр,ед;положим, что модул,ираванный сигнал (6.9) демодулирует
ся с помощью на,пряжения гетеродина
Ра,с~фазировка несущих частот с•игнала :и гетеродина равна
,P='Q)-<p" 1и 'пр,едстаsляет ,ма.тrый угол. В 0rом случае 1по.1езная со
ставляющая анодного тока определится из выражения, подобногQ
(6.11),
l=US{К.+~ т; (К._,, +K.+,J oosQ,(1-,)] Х
Xcos (rof- q\,,) cos (mt-<p) +
+иs,[t т; (K~,-K.+,)siп~J,(t-,)]Х
Xsin (ro /-<pw) cos (ro/- <р).
(6.13)
На ,выходе фильт,ра низких ча,стот (нагрузке преобразовате.1я)
поя1вит,ся напряжение, пропорциональное
Uаых = ИS1Rн[к(J) + ~ т; (Kw-Oi + Kw+oi) cosQ;(t-'C)] COS'f +
i=I
+иS,R-[ ~ т; (К._,, -к...,,) siпQ, (1-,)}iпф. (6.14)
-
104- .
Поскольку ф - ,ма.пый у1гол (ic•os'ljJ =1, а sinф =ф), то второй
Ч.'Iен (6.14) практически не ,влияет на результирующую.ампл:итуду
каждой состав.1яющей и изменяет лишь её начальную фазу, вно
ся фазовый сдниг, ра·вный (с учётом (5.4)]
(K00_ 0 i -K00+oJ sin ф
агс tg__:__
_;;_ __---' " -----
2К00соsф
(6.15)
Таки:v~ образ·ом, имеют мост,о ·искажения фаз ,ео,ставляющих
,сигнала, пр,ичём ве.1,ичина :искажения фазы wзме.няе1'ся от нуля:
(для Q =0) до ф граду{юв на частоте Q=iЛQ. Исходя из норм на
допустимые фазовьrе искажения, ф не должно превышать 2-3 гра
,::r.усо,в. Если не выполняются условия (5.4), то будут дополнительнО'
,в.носиться а:vш.1·итуд'но-частотные и фазо-1Частот.ные и,с,кажения.
Спо•соб синхронной демоду~1яU)ии сигналов по31воляет обеспе
чить высокую помехозащищённость канала, и поэтому, носм,отря на
с.1ожность ·оконечного приёмного усrр1ойст1ва, иопользуе11ся в со
вре:v~е.нной те.1евиз,ионной ап~па.ратуре <ои~стем ,с,вяз1и по коаксиально
:v~у кабе.1ю.
Демодуляция линейным детектором. Линейное детектирооание-
1юпользовалось в сра1нн1ительно ста,рых систем.ах ,свя,зи по коакс-и
а.1ьно:v1у кабе.1ю. Преимущество этого ,способа заключается .в ис-.
пользо·вании ,прост,ого ;Приёмного у;ст,ройст,ва. Не:що,стат.ком л,инеЙ-·
·НОrо детект,и,рования я1в.пяю1'ся з.начителыные ис·кажения, воrзника
ющие при детектировании сигналов ,с несим,метр,ичным,и 1бо:к,О1Вым 1к
по.1,осами. Поэто:v~у раlботать с достаточно ,большой ,глубиной мо
ду.1яции и обеспечить лучшее отношение сигнал/шум не удаётся.
Од,нако, учитывая, что л,инеwное детект.ирование ,можно ,с у,спехом
пр:и:v~енить ,в других видах передачи импульсных сигналОlв 1по ка
бельны:v~ и радио.релейным .1,иния,м, когда :важна -пр-остота пр,иём
ных устройств и ~опускаю11ся значительные и~скажения формы·
с,игнало.в, ра,сс,мотрим его.
Характер искажений, возникающих при линейном детект.иро-·
sании, :vюжно о:пред~1ить, ,рассмотрев ,передачу простого оинусои
дального сигнала И 2 cosQt. В е-ю.м случае на вход линейного де-·
тектора поступает сигнал (6.7). На 1выход:е детектора ,воспро•из,во
дится олибающая входного с.игна.па. П<Уэтому демодули.рованный::
сигна.1 пр·опорцианален
~---------------------+-
И11.ет= и V [к"'+-%- (Kw-0 + Kwj-0) cosQ(t--t)г +
...+[;(K00_ 2
- K"'+o)sinQ(/--t) Г
-
105 -
(6.16)
Это ,выражение после несложных iПрео6разова.ний 111ожно за
.писать •в ,следующем 1в•иде:
и =ИК{[l+ т2 К~-о-+К~+о ]+
дет
"'
4
2
Kw
+m--~- cos~,
-'=
--- --~ -c os
•
-.
.
к,,,_9. К,,,+о r, (t ) + m2 Кш-О Kw+o
2 Q(t -)1+
К"'
2
К~
(6.17)
Согласно биному Ньютона
.. .! ...
хх2хз
(I+x) 2 =1+---+- -.
2
8
64
(6.18)
Для •каждой •составляющей ,оигнала т невелшю ,и поэтому до
.статочно 1огра,ничить-ся тремя члена.ми ряда (6.18). Разлагая (6.17)
в :ряд ·и отбрасывая ничтожно ,малые члены л постоя•нную состав
.ляющую, можно записать Идет •В следующем :виде:
Идет~и[; (Kю-2-Kw+o)cosQ(t-,) +
2(К
-К )2
+ .!!!:_
ю-О w+o cos2Q(t-,;) +
16
К"'
+ т3 (Kw-o+Kю+o)~K(J)_g-Kш+2)2 cosЗQ(t-,)] •
64
к,,,
(6. 19)
Выходное на•пряжение детектюра ,содержит полезный •сигнал
(6.20)
;и: его га,р,м•оники
иm2 (Кш-2-Кю+о)2 2Q(t )
U22 =
-
--=-- ----- -'- ---' --C O S
•
-
,
,
16
К"'
и тз (Кю-0 + Kw+o) (Кш_(}.- Kw+2 )2 З Q (.t
)
U32= ·
-
2
COS •
-
't.
64
Кш
(6.21)
Коэффициенты ,второй и третьей тар.моник соответственно рав
lRЫ:
(6.22)
(6.23)
-
106 -
Чтобы определить, как за1висят ~искажения сигнала от харак
теристики формирующего фильтра, раосм'отри:м семейство харак
теристик (рис. 6.9), для которых в облас,ти форм,ирования
(6.24)
Kw+o = 2 Кш для ЛQ <;: Q<;: Qm и J(ro±o =Овне рабочей поло'СЫ час
тот. Фазовую характеристику фильтра в полосе рабочих частот по-
п-2
1/астота
Рис. 6.9 . Семейство характеристик формирую
щих фильтров
лагаем линейной. При n=O имеем идеальный случай, 'К'Огда филь11р
выделяет «чистую» боковую полосу, при n= 1 - хара.ктер•истика
фильтра кососимметр·ична ,в области фо,р.мирован,ия (ro±ЛQ) ;и пр.и
n= со имеем опять идеальный -случай, :К'огда видеоча,стоты от
Q = О до Q = ЛQ передаются по двум бо:кювым полосам, а частоты
отЛQдоQm-
по -одной боковой ,полосе - (фильтр имеет ,ступен
чатую характеристику).
С учётом (6.24) можно записать:
для о -<: Q-<: Л Q: Кг2 = l!!... (__g___)iп ,·
~
~
4ЛQ
для
т
Кг2= --;
4
(6.25)
За,висимость коэффициента второй га~рмоН1и:к;и ·от ча,стоты для
формирующих фильтров с разными характер1ист,иками (рис. 6.10)
показывает, что чем ближе характеристика фильтра к ступенча
той, тем слабее гармоники аwгналов, ос.абенно в о•бла,ст.и частот
ниже 0,5 ЛQ.
Мощность видеос'игналоrв ,практиче,ски ,сосредоточена 'В о:блас-г;и
низкочастотных -составляющих, поэтому га1р,моники этих состав
ляющих, в основном, определяют искажения формы сигнала. При
у.вел,ичении п мощно,сть гармоН1ик у.меньша,ется и уменьшаю'I'Ся
искажения с·игнало:в.
-
107 -
Таким •О'браз·ом, ·при линейном детектировании сигнаi:юв с не
симметричными бо~ювыми полосам.и возникают частотноза:висимые
нел:инейные 'Искажения ,си11нала. Оснавными будут ,искажения IВТО
роло порядка (Кг2 »Кг3). Очевидно, что ,сшособ передачи с несим
.метричным,и боковыми полоса.м,и пр,именим при передаче импульс
ных сигналов благодаря тому, что основная мощность сигнала:
m Kr2
·Т Л=О
~-=----------
п=2
сосредоточена в области низших
частот. Чем быстрее •спадает
функция спектральной п~атности
импульсного сигнаi1а, тем лучше
он будет передан в системе с не
симметричными боковьс,~и поло-
!"'"'......, ~= ---------1-,SJ сами.
Искажения сигналов у;,1еньша-
,,,
Рис. 6.10. Частотная зависимость ко
эффициента второй гармоники при ли
нейном детектировании
ются:
при увеличении остатка вто
рой боковой полосы ЛQ,
при уменьшении глубины мо
дуляции т,
при :вЫJполнении фор:м:и~рующего фильтра с характерист.и,к,ой, со
ответст,в.ующей большему значению п.
Демодуляция квадратичным детектором. Из,вестно, что сигнал.
состоящий ,из тюка несущей чаеюты ·и одной ,боковой соста,вляю
щей, дем•одул:ирует,ся с помощью ,квадратичного детектора без ис
кажений. Для демодуляции ,сформированных телевизионных сиг
налов ква.дратич.ный детектор не иепользуется, так как он :вносит
з.на,чительные нелинейные :искажения пр,и де..vюдуляци,и мощных
составляющих, находюцихся в области формирова-ния.
Допустим, что :детектор характер,изуется уравнением
Ивых = ао + а1Uвх + a2u;x•
(6.26)
Полезный сиг.нал на ,выходе детектора ,содержится в последнем
члене э·юло ура,внен,ия. Если на вход к;вадрат,ичного детектора по
дать ,сигнал (6.7), ·ю м•ожно убедиться, что на выходе фильтра
нижних частот (•с граничной частотой Qm<0,5 (!)), включённого
после детек'!'ора, выделится сигнал, 'П,ропорционалыный
U = +а2{[кw + ; (Kw-0 + Kw+o) cosQ(t-i)Г +
+[; (Kw_ 2 -K,,+2 )sinQ(t-i)]}
(6.27)
Этот ,сигнал ,с,одержит на,пряжение осно.вной частоты и её вто
рой гар.мон,ики:
-
108 -
Коэффициент второй гармоНtики (рис. 6.11) ра:вен
к т K"'_2Kw+2
Iг2=-
2
4
Кш
Таки:v1 образом, основные ,мощные юоставляющие сигнала су
щественно искажаются, :вследствие чего ие1пользовать кшадратич
ное детектирование неuелесообразно.
кгz
. f!l...
~
n=f
п=О,5
я
о
dЯ
-' !17)
Рис. 6.11 . Частотная зависи•
мость коэффициента второй
гармоники при квадратичном
детектировании
Рис. 6.12. Сигнал
на входе формиру
ющего фильтра
И скаженuе фор,3⁄4ы передаваемых сигналов при линейном де
-тектuрованиu. В этом случае на выходе л1инейного детектора ~вос
производится огибающая входного модулир,ованного сигнала. По
это:v1у достаточно определить её форму ,на входе ,детект,ора. До
nусти:v1, что видеос:игнал имеет форму ~диничной ступеньки ,на
пряжения. В это:-,1 случае ,сигнал f1(t) на вх-о:де модулятора с•оот
ветствует (2.14), а модул,ированный сигнал (1рис. 6.12) на !Входе
фор:-,ытрующего фильт,ра будет
F1 (t)=(A1 +Afi(t)]cosrot
(6.30)
11,lИ
00
F1 (t) = [л1 +~] cos wt + ..i... J[sin(w + Q) t-sin (ro- Q) t] _:!_О_.
2
2л
Q
о
(6.31)
Сигнал на выходе формирующего фильтра (,рис. 6.9) с линей
вой фазов,ой характеристшюй
9.т
F2U)=[Ai+ ,:]1(,,cosw(t-,)+ ~ JK"'+ 2 sin[ro(t-,)+
о
9.т
+Q(t-":)] dQ _L r к sin[ro(t-,)-Q(t-,)] ~ -
Q
2л I w-!2
Q
о
(6.32)
-
109 -
Поскольку задержка выхо,1щого ,оигнала ,во вре~ени на т ~1,; -
няет лишь ,начало отсчёта 1времени, то в дальнейших rвыражениях
учитЫlвать её не будем.
Проведя про•стые преобразования, можно представить F2(t) в
виде ,суммы щвух составляющих:
(6.33)
или
F2(t) = Q(t)соsшt+Р(t)sinшt.
(6.34)
Учитывая, Ч'Ю К00+о + Kw-o = 2К00 и что согласно (5.3) А =11
и А 1 = 1-ri синфазная (синусоидальная) составляющая сигнала
равна
Q(!)=К[А1+_:!+_:!J
2
msinQt dQ ] =
О)
2
:n:
Q
о
=
Кr1- l +-1..SiQ t]
"'L
2
п
т'
(6.35)
гд·е ri - г.лубина модуляцИ~и сигнала.
Так.им образом Q(t) представляет ,собой сумму постоянной .ве
личины ,и функции интегрального •синуса. Из .выражения (1.13) сле
дует, что при 1про~ождении 1видеосиг.нала f1(t) через ,идеальный
-видеотракт с граничной частотой Qm на выходе видеотракта появ
ляется ,сю:1нал
(6.36)
Сигнал, характер,изуемый .выражением (6.35), отличается от
сигнала, характеризуемого (6.36), только амплитудой и наличием
постоянной юоставляющей. Следовательно, Q(t) представляет «не
искаж,ённую» часть огибающей 1сигнала. Такой 1сиг.нал имел бы
место при ,передаrче дrвух пол.ных ;ба~ювых полос.
-
110 -
Ортогональная (оинуеоидальная) ,соста,вляющая P(t) отражает
и,скажающее действие формирующего филыра. С учётом (6.24)
её можно пред,ста'вить в ,виде суммы двух 1соетавляющих:
Р(t}=С(t}+D(t)=
до
2m
=К-
--
cosQt--+ К -
cosQt--.
•
А s(:J )n
dQ
Аs
dQ
-
шп
ЛQ
Q
"'п
Q
о
до
(6.37)
C(t) определяет искажения для мощных составляющих ,сигнала,
находящихся в ,обла,сти формирования ы±ЛQ и ,за1висит от харак
теристики формирующего фильтра п.
Д.~я n= 1 (,косо-симметричная характер,истика} с учётом
(6.24) и (5.3}
д9
С(t)=К~s_о_cosQt dQ = К _?1_sin(ЛQt)
шп ЛQ
Q
"'п ЛQt '
о
для n=2
до
с(t}=к -
--
cosQt-
=
Аj'(Q )2
dQ
"':t
ЛQ
Q
о
= К _j_ [sin(Л Qt)
" ':t
ЛQt
1- cos(ЛQt)]
(ЛQt)2
'
для п....,,оо С (t)....,,O.
(6.38)
(6.39)
D (t) определяет искажения в области видеочастот от ЛQ до Qщ,
и представляет собой разность интеr~ральных косинусов. С учё
том (5.3) D(t) равно
от
D(t) =К.~ \~ cos'Qt dQ = К ....1 . [CiQтt-Ci(ЛQt}J.
'"
;tс
•
Q
"'
1t
(6.40),
до
Огибающая !\IОду.1ирова1нного сиг.наJ1а на .выходе фильтра ·со
г.1 асно (6.34) определяется, как
F(t) =11[Q(t)J2+[Р(t)]2 = V[Q(t)]2+[С(t)+D(t)]2 •
(6.41 ),
Значения интегральных ·синусов и к01сину,сов определяют,ся ,с
,помощью математичееких таблиц 1).
1 ) В. В. Т а т а р и н о в. Трёхзначные таб.1ицы шпелральных синусов и КО·
сиН,соа. Связьтехиздат, 1934.
-
111 -
На рис. 6.13 ,и 6.14 показаны оrшбающие сигнала при передаче
-прямоугольной ступеньки наюряжения. Налич,ие ортогональной
(или квадратурной) со,ставляющей P(t) приводит к искажениям
формы сигнала. Из рисунков видно, что перед нача,10.\1 плоской
чаеnи ,оилнала появляе11ся выброс, за.\1едляется нарастание оигна
.ла (фронт станов,ит,ся менее круты~~) и фронт оигнала •сдвигается
dJ
а)
f'(t-r;) .._ F;,,=.fMщ
/,,}
п=1
. f '(t- 'C} ,;,,-sмщ 1
,jF=Ц8Мщ'
.7=f
f,Z
rt.
r
'7=0,rf?
2
_\
. .\\
~ ~--
1,0
,....J.
_,
-
I
;,
,-
"f lepeiJava 88yz
п~t--
fjQl(Q861:Jt полос
'-
,--аtп U,5
--
(t-r:)
.,..
-
~
llepeiJara
~ о8у.х оохо!,л
t--- .-
полос~JF
j
,__
'JA,F=/J,JMг
,1..,,
--
F=Ц4Мг
~ /~...,
,.,F=!}ZMщ
...
,_
,
-0. t, ~ Z' о 11.2 (Z~ ~KCt:I(
(t-7:)
-
\ о 0,2 {J'IM!r'CCX
Рис. 6.13. Формы огибающей сигнала:
ill) при разной глубине модуляции: б) при разных остатках вто
рой боковой полосы
влево (1в ,сторону ,опережения). Искажения ,фор.\!Ы переданного
,сигнала 1возра•стают при уiВеличении глубины моду,1яции ri
{рис. 6.13а), пр,и уменьше.нии остатка ЛQ подавляемой боковой
полосы (р;ис. 6.136) •и ,пр,и у.~1еньшении п (рис. 6.14), т. е. ухуд
шении характ,е,ристИ1ки ~форм.ирующего фильтра в области фор.\1,и
рования.
•
При ·передаrче 1сигнал•ов, соо11вет,ствующих резким перепада.\!
:ярrюстш ,изображения (р,ис. 6.15а), влияние ,ортогональной соста,в
.ляющей приведёт к :появлению окантовки на границе из.\1енения
:яркости (рис: 6.156).
Если ,видеосигнал предста1вляет пря~юугольный .юшульс •на
п,ряж·ения дл.ит,ельноетью Т, то его можно ,раос~1атривать, как раз
ность двух единичных ~ступенек на·пряжения, ,сд,винутых но вреые
ни ,на Т сек. В случае ,передачи прююугольного юшульса орто
,гональные искажения приводят к появлению ,с,ю1метричных вы
·бросов 1в ,начале и в ,конце плоской части 1и~1,пу,1ьса, к у.\1еньшению
!Крутизны lфронт,ов (,особенно в начале ,фронта) и к расширению
,импульса (рис. 6.16). Из-,за указанных И1скажений глубина
. \Io!i,y-
-
112 -
:
1
0
0
1
f
2
'
.
.
.
.
.
.
.
.
~
1
f
(
t
-
1
:
}
F
,
_
7
=
5
М
г
ц
'
-
'
-
{
Z
1
-
-
е
-
L
J
,
•
=
0
,
8
М
г
ц
!
1
.
>
=
0
1
1
"
7
1
,
~
,
-
г
-
г
~
=
-
f
'
(
1
•
.
_
_
_
,
,
'
1
,
,
~
(
t
r
r
;
l
п
z
l
1
0
'
I
f
J
.
(
-
~
г
1
1
,
,
К
е
,
'
-
Г
1
~
1
7
i
1
,
-
.
.
,
c
_
4
i
r
1
'
n
•
<
>
<
>
'
Л
в
p
c
t
J
u
v
o
1
1
i
J
/
/
_
1
/
X
6
о
к
о
d
щ
х
;
'
-
t
-
,
2
~
-
п
о
л
о
с
.
-
-
.
-
-
Р
и
с
.
6
.
1
4
.
Ф
о
р
м
ы
о
г
и
б
а
ю
щ
е
й
с
и
г
н
а
л
а
п
р
и
n
=
1
и
n
=
2
l
l
8
p
н
o
e
а
}
O
I
•
-
.
_
f
i
:
,
:
e
:
:
:
_
:
:
Л
:
_
:
:
D
C
:
_
_
l
-
1
1
6
)
8
Р
и
с
.
6
.
1
5
.
Д
е
й
с
т
в
и
е
к
в
а
д
р
а
т
у
р
н
ы
х
и
с
к
а
ж
е
н
и
й
п
р
и
п
е
р
е
д
а
ч
е
с
т
у
п
е
н
ч
а
т
о
г
о
и
з
м
е
н
е
-
н
и
я
я
р
к
о
с
т
и
:
а
)
с
и
г
н
а
л
а
н
а
о
с
ц
и
л
л
о
г
р
а
ф
е
;
6
)
н
а
э
к
р
а
н
е
,
-
.
,
.
-
-
г
-
.
.
.
.
.
-
.
,
-
-
-
т
-
~
-
.
-
-
-
-
-
-
.
-
-
-
-
.
-
-
г
·
·
-
.
.
.
-
-
-
.
.
.
-
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
-
~
}
Ь
f
1
-
-
1
1
1
1
1
,
+
-
-
-
>
-
-
С
-
1
-
+
-
+
-
-
t
-
-
п
t
r
-
'
'
1
,
1
1
1
1
-
-
•
-
_
L
J
I
Л
/
,
,
о
г
-
т
-
-
-
+
-
+
+
-
+
-
+
-
-
-
1
-
-
1
-
-
1
-
-
-
-
J
.
-
-
+
-
-
-
+
-
+
N
п
m
'
-
1
-
-
,
-
-
+
-
-
•
-
+
-
-
-
-
1
1
1
1
1
1
-
-
~
-
+
-
-
+
-
-
-
\
-
-
-
-
1
-
\
1
-
1
~
i
'
J
1
\
o
,
.
r
'
1
\
c
;
;
,
i
1
1
1
"
-
.
.
I
л
-
-
м
е
-
'
/
;
'
J
1
1
\
~
w
o
U
&
q
i
"
"
'
1
1
1
1
1
1
1
v
l
\
l
1
1
1
1
1
/
f
,
,
-
5
м
щ
f
-
-
-
l
-
+
:
>
i
-
-
1
Н
:
;
-
.
;
F
-
-
Н
-
-
t
-
-
+
.
-
i
/
J
F
-
4
4
М
г
ц
'
J
•
°
-
1
6
1
п
-
,
1
,
0
/
1
Ш
1
1
1
1
1
1
,
1
1
1
1
1
1
1
1
1
l
t
-
+
d
2
r
'
t
-
~
)
1
1
1
:
,
.
,
.
ь
r
,
1
1
1
Г
I
U
1
1
1
Р
и
с
.
6
.
1
1
6
.
Ф
о
р
м
а
о
г
и
б
а
ю
щ
е
й
с
и
г
н
а
л
а
п
р
и
п
е
р
е
д
а
ч
е
П
-
и
м
п
у
л
ь
с
а
ЛШJJИИ обыч-но ,вы,бwрает·ся в пределах 111;0 50 % (ri< O,r5). 1ПоскоJ1ьку
им,пуль,с расширяет,ся, м,ожет .возникнуть •опасен;ие, что •при пере
даче сигнала, состоящего из двух или нескольких бJ1изко распо
ложенных узких чёрных или белых ,полос, :соседние по.1юсы со.1ьют
•ся, т. е. пон;изит-ся разр·ешающая •способно,сть 1еисте~1ы. Б действи
тельности э1'ого не прои1сходит. Пр,и передаче двух узких импуJ1ь-
а)
бl[IШ
аш
Рис. 6.17. Передача
узких вертикаль
ных полос:
а) без искажений;
6) с квадратурны
ми искажениями
а}
6)
Рис. 6.18. Модулированные сигна.1ы:
а) при негативной моду.1яции; 6) при
позитивной модуляции
,сов ортогональная соста1вляющая P(t) .в промежутке между им
' пульсами будет весьма мала
(за ,счёт вычита,ния ортогона.1ьных
; составляющих, соответствующих заднему фронту первого импуJ1ь-
• са и пер-ед-нему ФР'онту второго импуJ1ьса) и ,поэтому оба импуJ1ьса
чётко различимы ,и разрешающая способность системы не пони-
• жается. При передаче ряда узких поло-с (рис. 6.17а) некоторо~1у
расширению u10,щвергают-ся тош,ко крайние ПОJ1Ооки (рис. 6.176).
Опое-об передачи ,с.иг.налов ,с неси:м,мет,рwчны~ш боковыми поло
сами может •с успехом применяться не только в те.1евизионных си
·стемах, но и .при пер·едаче самых раз.1,ичных импульюных сигналов
по широкополосным каналам. При передаче импульсов малой дли
тельности, ,существенным недостатком я.вляет,ся расширение их
из-за 1влиян;ия К'вад,ратурных искажений. Это расширение импуJ1ь
·сов в-оз1н.икает при та·1юй модуляции, когда вершине импульса
(рИlс. 6.18а) соот.ве-гствует ма~юимаJ1ьное значение !\щдулированно
го сигнала (п~р•и ,передаче т-е,ТJевидения это -сооТ1вет,ствует негатив
ной модуляции). Бели же испоJ1ьзуется модуJ1яция обратного зна
ка (,рис. 6.186), rго наличие ювадратур.ных иокаже:ншй приведёт не
к .ра,с.ширению, а к сужению передаваемого импуш,са на выходе
детектора. Это следует учитывать при проектирОiван;ии ,сисгем ДJ1Я
передач,и им,пульсных сигналов.
-
114;_
Испытательные ,сигналы (вертикальная единИ1Чная сту,пенька и
П-импульс), использованные для анализа квадратурных искаже
ний, позволяют ,получить сра1внительно простые формулы для ,рас
чёта :искажений формы передаваемых -сигнало1в. На практике ис
пользовать эти фор~улы целесообразно только в тех случаях, ког
да ожидае~ая ,величина выброса существенно ,превосходит 9% (на
при~ер, 15 %--; --2'0 % ) , так как ,эти •слишком идеализированные ис
пытательные сигналы даже после -прохождения через идеальные
си~стемы (,с~. гл. 2) имеют ,выброс ,порядка 9%. Для ~более точного
ржчёта лучше пользо,ваться формулами, ,полученным.и при анализе
искажений с по~ощью ,испытательного -сигнала в виде наклонной
единичной ступеньки лапряжения (или е,11щни:чного трапецеидаль
ного и~пульса) с заданным -временем нара•стания сигнала, напр:и-
1
ыер, тФ= --.
2Frn
Временная характеристика (,см. та·бл. 2.1) такой единичной сту
пеныш на,пряжения (функl.J)ии нключения ,с конечным ,временем на
растания ,сигнала тФ)
00
f (t)
I+2s.Q,-Ф•QtdQ
1
=-
--
sш--sш --.
2
Jt 'Гф
2
Q2
о
(6.42)
1\.\одулирован.ный сиrна.п с огибающей f1(t) на ,входе форми
рующего фильтра может быть записан, ~как
(6.43)
Произведя преобразования, аналоли1чные (6.31-;- -6.33), и не учи
тывая задержку ,сигнала .во .времени на т, м,ожно предста:вить ·сиг
нал на 1выходе формирующего фильт,ра с линейной фазовой харак
теристикой :в rвиде двух составляющих:
8*
Хsin Q~Ф sinQt dQ]+sinrot[-А-2((К+о-К O) Х
2
Q2
Jt~фJШ
Ш-
0
SШ-- COS ~ --
.
х.Q~Ф
Q.t dQ]
2
Q2
В этю1 случае уд:обно записать
F 2 (t) = Q(t)cos rot + P(t) sin rot.
-
115 -
(6.44)
(6.45)
Проведя интегриро!вание, учитывая (6.24) ,и (5.3), опреде"1им
синфазную ,соста,вляющую
--1⁄4 (t - ~Ф) SiQm(t - "i )]}·
(6.46)
С;равнивая ,выражения (6.46) и (2.9), можно убедиться, что
·ttИНфазная ооставляющая Q(t) отличается только ам 1пшпудой и
.;наличием по!стоянной ,с.оставляющей от формы напряжения 1на вы
.х,оде идеального видеотракта.
Ортогональную составляющую, с учётт,1 (6.24), как и в пре
дыдущем ,случае, можно разделить :На C(t) .и D(t):
до
2АК"' f( Q )п
Q-
dQ
P(t)=--
--
sin~cosQt-+
:n:'Гф • лQ
2
Q2
о
от
2АК"' s . QтФ
dQ
+-- sш-cosQt-.
:n: 'Гф
2
Q2.
до
(6.47)
Первый интеграл представляет C(t) и просто
nри п-= 1 ил,и n=2. Так, например, ,при n= 1
интегрируется
С ~t) = К"' 71 [siЛQ(t +1)-Si ЛQ(t _J..)]·
птФ(ЛQ)
2
,
2
(6.48)
Второй инт,еграл пр•едставляет D(t) ,и не за1висит от п. Интегри
руя сего, нах,одим
D·(i)= ::: {(t+ т:)[CiQm(t+ ":)-CiЛQ(t+ ~)]-
-
(t - ~Ф )[CiQm(t -
':)-CiЛQ(t- ; )]+
+ Q~ [sinQm(t - 'i)- sinQm(t + 7i)]+
+ Л1Q (sin:лQ(t + ": )-sinЛQ(t - "'l )]}·
-
116 -
(6.49)
Формулы (6.46+6.49) ,позволяют ,более точно ,рас-считать ~иска
жения переда,ваемого ,сигнала. Огибающая моду.1:шрованноrо сиг
нала определяет,ся по ф-ле (6.41). При ра,счётах Kro целесообраз-
но принять ,равным единице. В качестве примера на рис. 6.19 по
казаны составляющие Q(t), C(t), D'(t) и величины выбросов при
,передаче наклонного фронта ,с временем нарастания 0,1 мксек R
тракте ,с полосой ча-стот Fт=5 Мгц.
Передачу трапецеидального имлулыса можно ра,ссчитать на
основе расчёта ,передачи наклонной ступенькм, соотве1'с11вующей
фронту трапецеидального импульса.
f'(t-z-)
IJ(t- "t:) - /,и
...
''5
:l
,.
т
/
'
'tJыopocf8'
t;,,=J'~щ /
I
\
~F={lчMгq I
{1
. -: :: . -- 1 fJмopoc/2~
7r-o,&7
• F=ll4Игq{ll=1 / ,.
'
\
1,-
-
,
11=2' 1J,/1'-
.,
lf),/
""~
{1J
ffI
....
lt-"t:)
0,1
мнсен
\ JJ(t-т:J
1 / 1.. 7 -n=f ~F=qвиzч.
111-)_
'
'
'1
-п=z
~
C{t-r;J
""
// л,;,;,
,-
nepeiJo,a DBg.7:
-
1..........
-, .. ...
'
j МнОВАIХ ЛОЛОС
,,.::::::.,?.
D,4 0,2
\
1t-':_}
'1v ""V
1
1.1:с ~4'1 ,мнсек
Рис. 6.19. Передача нак.~онной ступеньки на
пряжения
Величина выброса сигнала на выходе тракта возрастает при
увеличении кру11нз1ны фронта на ,входе тракта.
Искажения формы передаваемых сигналов при неточном син
фазированиu в <<синфазном демодуляторе». Выше было ~показано,
что ,синфазный приём в принципе обеспечивает демодуляцию ,сиг
налов без ~искажений. В практических случаях система, ~поддер
живающая синхронrность несущих частот (оиг.нала 1и исто•чника
_
местной несущей ча1стоты на приёмной с11ороне), ·о6есп~чивает эту
синхронность с ,иЗ1вестной точностью. Для определения необходи
мой точности ,син~фазирования нужно знать завиоимость искаже
ний формы оигна<'юв от ржхожден1ия фаз ,несущих частот ·в демо
дуляторе.
-
117 -
На 1вход демоду.пятора поступает ,сигнал F2 (t), который лишь
по ,овоей амплитуде отлича,ет,ся от •сиr,Нала (6.34) на выходе фор
мирующего фильтра
F2 (t) = Q (f-'t)cos ro (t---:) + P(t---:)siп ro (t--:) =
= Q (t- 't) cos (ro t- cp,J ---r- P(t--:) siп (ro t-ep,.J,
(6.50)
Если такой ,сигнал дем,одулируе'ГСЯ (: пом,ощью на 1пряжения не
сущей частоты
(6.51)
то на -выходе фильтра нижних ча,стот, ,включённоrо поспе де:-.1оду
J1ятора, выделит,ся на,пряжение, пропорциональное
= Q(t-'t)cos (Лср) + P(t--:) sin (Лер),
(6.52)
где Лер -- ,величина ра,схождения фаз несущих частот (погрешность
си.н,фази,рования).
Так.им образом, опр•едели.в ,по приведё,нным .выше фор:-.1ула:-.1
Q(t-т:) ,и Р(t-т:) и задаваясь различной ,величиной расхождения
фаз в ,оиНJфаз.ном демодуля'l'оре, можно пост,р,оить сигнал на выходе
демодулятора. При этом, 1в отличие .от 1спучая линейного детекти
рования, обе составляющие Q (t-т:) и Р (t-т:) ск,1адываются алге
браическ.и, а не .ывадратурно.
а}
6)
fl)
Рис. 6.20. Выходной сигнад при расхождении фаз не
сущих частот в синхронном демодудяторе:
а) при Лq>=О; б) при Лq>=45°; в) при Л(j)=90°
-
118 -
Искажения формы переда,вае.мых И1мпуль-оав 6удут несиммет
ричны:-.1и, так как они воз.никают .не в результате 1нелинейност~и,
как при лrинейном детектироваrнии, а в результ,ате фаз,овых и<жа
жений,
Составляющая искажения P(t-i:) ос.па·бляется по ,срав.нению
,с по.1езной соста~вляющей 1В rcos(Л<J))/siп(Л<J)) раз. Так, например,
'При ра~схожден,ии фаз на 3° (ЛЧJ~О,05 рад) ,состаВЛ$1ЮЩая P(t-,:)
ослабляется в 20 раз и мало :влияет яа форму пере~даваемо:го с1иг
нала (рис. 6.20а, б, в). При расхождении lфа,з -на 90° 1полезная со
ставляющая исчезает и остаётся только сост.авляющая искажения.
Практи,чески до•статочно обеопеч.ить 1'ОЧrность ,синlфа:зирования 3°.
С учётом пе.репрrиёмов по видеочастоте ('пр1и иапользовании не
ско.1ьких .магистралей и.ти пр:и международной передаче) .в каж
дом отдельном приёмном устройстве rочность синхронизации дол-
тна быть rвыше в -Vn+ 1 раз (п- ,число пер,еприё.мов). Обычно
предусматривается не более 2-3 1перепри1ёмов mo 1в,идеочастоте.
ГЛАВА 7
НЕЛИНЕйНЫЕ И ФЛУКТУАЦИОННЫЕ ПОМЕХИ
В ТЕЛЕВИЗИОННОМ КАНАЛЕ
~
7 .1 . Нелинейные помехи в высокочастотном тракте
при передаче только телевизионного сигнала
;Er елинейно1сть у,оил1ителей маги~ст•рали коаксиального кабе,1я
,ве,сьма мала. З.атухание второй :гармоники на выходе отде,1ь
ною у,сил-ителя в ,нитней •части его рабочего ,спектра обычно до
ст,игает 80790 дб при выходной мощности основного сигна,1а
f'(t}
1 .нвт. На магистра.1и большой протяжённост,~
n устанавливают несколько сотен уси,1ителеи,
поэтому суммарная нелинейность всего высо-
fl)
юочастотного тракта сказывается на качестве
передачи.
о
t
Не.11инейность усилите,1ей кана,1а прояв,1я-
fjft)
ется иначе, че:v1 нелинейность видеоуси,1ите,1ей,
приводящая к :v~а.1оза:~,1етны:v1 градационны:vt
искажениям. Нелинейность усилителей канала
может вызвать за:~,1етные д,1я глаза по:v1ехи в
о--.------ t виде движущихся сеток на изображении и не
линейного «шума». Характер основных нели
нейных продуктов и их распреде,1ение в ,1иней
ном спектре частот можно опреде,1ить, рас
смотрев передачу любого простого сигнала,
например, передачу последовате,1ьности пря
моугольных видеоюшульсов (рис. 7. la) с юш
литудой А, равной рал1аху видеосигна,1а, д,1и
тельностью 1О Jrtкceк и частотой повторения,
равной частоте строк fr. Такюш юrпу,1ьсюш
Рис. 7.1 . Передача по
следовательности пря.
моугольных импуль-
сов:
а) видеосигнал; 6) мо
дулированный сигнал
-
120 -
можно в первом приближении имитировать импульсы гашения и
синхронизации строк, мощность которых составляет значительную
часть мощности всего видеосигнала. Спектр такой последователь
ности импульсов содержит гармоники частоты строк f с и постоян
ную составляющую. Последовательность таких импульсов часто
ты fс может быть представлена рядом Фурье:
f(l)~A[c,+ ~C"cosnю,(t~f )] •
(7.1)
где
i- - дл,ительн0tсть импуль-са,
1
Те= - - период следования,
fc
c{J =
;с'
с2.п"'с,:
п= --SШ--
пл
2
Что·бы определить линейный оигнаm, ,соог,вет,ствующий видео
сигналу f(t), нужно промодулировать !ЭТИiМ сигналом ток линейной
несущей частоты f:r и сформировать сигнал, выделив одну боко
вую полосу и остаток ,второй боко1вой полосы 1).
Ivlодулирован,ный оигнал (рис. 7.16) 1с несущей ча,стотой u>л и
двумя боковыми поло-сами зал,ишем в виде
(7.2)
или
(Х)
/1(t)=[А1+AC0Jcosu>0t+~-
1 ACncos[(roл +пФе)t- п"'с1:] +
"
~2
2
п-1
(7.3)
Чтобы ,сигнал был сформиро.ван, необходимо его пропустить
через фор:-.шрующий фи,1ыр. Доюусти:м, что характеристика ~юэф-
1 ) В системах с ,:~:войным преобразова.нием -частоты ,видеосигнал модулирует
несущую частоту f1, а затем модулированный сигнал переносится в линейный
спектр часТС}Т, Здесь эта операция не приводится, а ,раосма'Грwвается линейный
моду.1ированиый сигнал.
-
121 -
,фициента передачи этого ~фильт,ра (,см. ри,с. 5.17) кососимметрична
в обла·сти ча,стот ffiл±ЛQ ·и выражается как
1К +о=__!_ [1+ --°-] для
шл_
2
ЛQ
К,_,, +о= 1
для
,1
O<;:Q,<ЛQ
ЛQ <Q,(;дт
(7.4)
Ра-ссматриваемый в ~данном случае ·вищеосигна.а (7.1) содержит
·юлько гармоники nffic, поэтому •достаточно рассмотреть дискрет
ные зна·чения текущей ча1стоты Q=nffic. Расчёт .нелинейных пр,о
дуктов .мо,ж,но упр,остить, если предположить, что ,в тtределах остат
ка второй 001ю1юй полосы ЛQ укладывает-ся ,целСУе число р гармо
ник ча1Стоты ffic и, следОlвательно, ЛQ = ршс (например, если
ЛQ=О,1 Qm=2л·0,l ·6· 106 рад/сек, а ffic=2лfc=2л, 15625 рад/сек,
ТО р::::::38).
Следовательно, для данного вполне определённого ,сигна.аа f(t)
с дискретным спектром ,соста1вляющих nшс коэффициент передачи
формирующего фильт,р.а можно зашисать :в ,виде
{
К,_,, +пш =
-
1[1±~]= __!_[1±_!!;__]ДЛЯ О<n~р
л-с
2
р "'с
2
Р
(7.5)
К,.,, +nw = 1
ДЛЯр<n~ gm .
Л
С
WC
Сформированшый -сигнал f2(t) на входе ли,ни~и мож,но опреде
лить, пропу1с"11Ив ,сигнал f1{t), поступающий на ,вход формирующего
фильтра (7.3) через 1формцрующий :фильтр с характеристикой
(7.5). Полагая, что :фазовая характеристика филь11ра ,скорректи
рована, и не учитывая вносимой фильтром задержки сигнала во
времени, можно представить сигнал на входе линии в следую
щем ви~е:
п-р
/2(t) = [А1+ACo]COSffiлt+А~+р;пСпCOS[(шл +nФе)t-
n--p
п"' о: ] п~мак1 [
пш-: ]
___
с_ +А
С COS (ffi +nffi)f- __
c_.
2
n
Л,
С
2
(7.6)
n-p+I
Пер,вый ~член этого ~выражения ·определяет ток .аинейной ,несу
щей ча,стоты ffiл, ·второй 1член - ·гоыи с•оставляющих сигнала, на
ходящих-ся ,в обл,а1стш фор.мирования, трет.ий член - -составляю
щие сигнала, на)()одящиеся IВЫШе обла,сти формирования, т. е. от
носмтельно сла,бые по мощности составляющие.
-
122 -
Поскольку усилители канала имеют дост,ато<rно ,высО1кую л,и
нейность, то достаточно огра.н.ичиться у:чётом нелинейных продук
тов второго rи третьего порядка и предстаlВить х;а,ра.ктер:истику
усилителя в rвиде степенного полинома
'
(7.7)
Если f2 (t) представляет -оигнал на вхо,де уоилителя, то сигнал
на выходе его определится ·в виде суммы
(7.8)
Подставив выражение (7.6) в 1Э1'О ура:вне·н.ие, моЖJно ,определить
относите,1ьные _а:м1плитуды iвсех .нелинейных продуктов ,второго :и
третьего порядка.
Исходнь:е
составляющие
f.1 + nfс
f.1, U.1 + nfc)
(f.1 + ni fc)
<f.1 + nк fс)
ni=±l,::::2.. .
nк= ±1,±2...
Частота помехи
2(f.1 + nfc)
2f.1 + nfс
2f.1 +(n; +nк)fс=
= 2f.1+2nz fс
2f.1 +(п;+nк)fс=
= 2f.1 +(2nz+ 1)fc
ТАБЛИЦА7.1
Результирующая амплитуда помехи от всех
составляющих, находящихся в области
(fл ± дF)
А -=- ЬА2С --
1
2[р+n]2
г2о В
п
р
-
123 -
Пер,вый член у.раJЗ1нения (7.8) определяет полезный сигнал на
выходе у,силителя. Нелинейные продукты 1в-т•ор•оrо ·порядка опреде
лятся вторым членом этого уравнения. Сигнал на входе усили
теля содержит •с•оставляющие ·С 1ча1стота.ми f:r ,и fл+nfc, причём п
RmН
принимает з,начения ·ОТ n=-p до n=n:.,aнc=-. а выходе уси.ли-
"'с
теля ·будут нелинейные 1про·дукты .суммарной ча-стоты (см. второй
столбец табл. 7.1) и продукты разностной частоты. Для телевизион
ного канала существенными являются только продукты сум:чар
ной чаlстоты. Продукты ,разностной частоты, нашример, а.,+
+nifc)-fл=nifс ил,и (fл-nifc)-(fл+nкfс)= (ni-nн)fс 1пrре;J.•став
ляют .собой гар,монИlки ча•стоты ,строк fс• Мощность ,их с уве.1иче
нием номера гармоники •быстро спадает (рис. 7.2). и в канал теле
Вlидения даже при линейной .несущей ча,стоте 1056 кгц попадают
л,ишь <Слабые со,ста1вляющие •высоких 1порядков.
Твле8.
4,0
. f,O
-1,
21; 111 21Jiiпrc
,11!111 1- f
1
711±fтвлеф 1
/fj,+пfc} IfhJeл1
11111111
1111
,11· 11 r;,-г,тслеtр.±f'2тlлеф.
0
lllu,1111111 ullu,
;.. f
7.п
Мгq
Рис. 7.2. Схема распределения <Кновных
нелинейных продуктов в систе~1е К-1920
Помехи суммарной частоты вт,орого порядка (табл. 7.1) :vюгут
быть четырёх ~видов:
а) вторая ;гармоника тока линейной несущей частоты (2fл);
'6) г,ар,моники ·бо1ювых •сос11а1мяющих 2 (fл + nfс);
,в) шродукты ,взаимодействия токов несущей и боко·вых частот
fл+(fл+nfc)=2/л+nfc;
г) •ПрQдукты ,взаимодейств1ия боковых состашляющих. Частота
такой помехи выражает,ся как fп = (/л + nJc) + Uл + Пкfс) = 2/л +
+(n; + nк) fc·
-
124 -
В част,ности, при ii; ==nк частота rюмбинац1ионной помех,и ра!В·
на 2 fл ,и совпадает со второй гармоникой -несущей ча·стоты fл•
Расчёт показывает, что эта помеха, ,о6ра:з,аванная в,семи па,рами
боковых частот, ,симметричных по отношению к fл, з.на1чительно
,сильнее всех комбинационных rпо:м1ех 1).
Таким образом, основная мощность помехи с частотой 2fл при
:-rалой глубине модуляции определяется вт,арой ,гармоникой 2fл,
а при большой глубине модуляции - комбина:ционными продук
т а:-.1и пар боко,вых составляющих, например, (fл+Bfc) + Пл-Вfс) =
= 2f.,. По:-.1еха 2fа при .1юбой г.1у,бине модуляции (р1ис. 7.3) сильно
выдеiтяется на ,фоне остальных помех, о,001бенно при глубокой пере·
:-.1оду.1яц,и,и. когда гарманики 2(fл+nifc) и помехи от 'взаимодейст·
а)
,1
---Агz,ЛГ20
- ---- Acz
- · -· -. &A~z,EA7z
1
1
1
1
,I
1
и;,
1
1
1
1
1
1
Рис. 7.3. Спектр нелинейных помех суммарной
частоты второго порядка при различной глу
бине модуляции:
а) при 67%; б) при 150%
вия токов несущей частоты и боковой составляющей (рис. 7.36) g
противофазе из-за из,менения фазы 1'ока -несущей ча,стоты ,на об•
ратную. Наличие мощной помехи 2f л в линейном 1апек-гре частот
после демодуляци,и вызовет помеху ча,с1'оты f л в ,спектре ,видеочас
тот. На экране такая помеха ~появляется 'В виде сетки.
1 ) При сложении помех одина,ковой частоты, образованных взаимодействием
разных составляющих, фазовая характеристика усилителя полагается линейной.
-
125 -
Помехи -г,ретьего по,рядка, ,определяемые послед1ним членом
ура1внения (7.8), могут быть ,су:м)\,ирной и .разностной частоты. По
мехи ра,зност,ной ,частоты ,с,оlвпшдают ,по част·оте ,с М'Ощньвш исход
ным.и ,соста•вляющими линейного ,оигна1ла. ]\,\.ощность ,их :-.10жет су
щественно пре,восходить .мощность помех суммарной частоты, так
как при линейной фазовой ха,рактеристике участка магистрали
ча,сть 'по,мех разностной •частоты от отдельных усилителей J:анного
уча~стка ,сумми.руют,ся 1по ,на~пряжению, в то время как помехи су:v1-
марной ча•стоты суммируются по мощности. Несмотря на это, ви
зуальный ~эффект, обусловленный ломеха,ми разностной частоты,
м.ало заметен, так 1ка_к ,суммарное действие этих помех проявляет
ся в в.иде 11радационных искажений (,см. гл. 3). Это мож,но пока
зать следующим образом: изобразшм линейный ,сигнал 'В ·виде су:v1-
мы двух ,со,стамя·ющих - синфазной и орт,огональной
Uвх= Q(t)COSrолt+Р(t)sinrолt.
(7.9)
Продукты третьего ,порядка определя'ГСя ,из ,выражен,ия
РаЗ1верну~в это ,выражение и выделив продукт с несущей часто
той ffiл, можно убедиться, 'ЧТО он равен
(7. 1О)
Добавление такого ,пр,одукта к исходному сигналу скажется
л,ишь 1в ,юilде 1градационно:rо искажеНlия. Затухание т,ретьей гармо
ники в у~силителях ,<Убычно вел~ико (90+ 100 дб при нулево,:v1 выход
ном уровне основного сигнала), и поэтому визуальный эффект та
кой пом•ехи даже ~пр.и большом чи~сле усилителей незаметен.
Памех·и третьего ·порядка ~суммарной частоты ,сосредоточены,
главным образом, вокруг частоты Зf;i. Наиболее существенная
помеха имеет ча,стоту Зfл и образуется тремя способа,ми (таб,1. 7.2).
По сравнению с !Помехой частоты 2f :i помехой частоты· Зf., можно
пренебречь, поскольку:
а) т,ретья гар,м,оника Зfл на ,выходе усилителя значительно сла
бее ~второй гармоники 2fл:
·б) поме:х,и третье'1'О порядка п0u1е де:vюдуляции окажутся вы
ше ,по спектру, чем юомехи второго порядка и поэтому их визу
альный эффект сла1бее;
,в) 1по,мех~и третьего ,по.ря,д,ка (см. § 8.1) подавляют,ся сильнее
пр.и введении предвар,ительного искажения передаваемых сигна
лов.
-
126 -
ТАБЛИЦА 7.2
Исходные составлеющне
fл
f.1, (f,1 + ni fc)
Uл+-nкfс)
n;=-пк
({1+nifс)
(f.1 + nк fс)
fл-(n;+nк)fc
Частота
помехи
Зfл
Зf.1
Зf,1
Результирующая амПJiнтуда помехи от
всех составлnющих, находящихся в
области ( fл ± дF)
с
Вгз= 4 [А1+АСо]3
з
~Вс= -с[А1 +
8
п-р
~ р2-п2
+АС0]А2 С~ Р2
n-l
х
Таким образом, 1при передаче только ,с.игна1.1юв телевидвния
практически ,существенной нелинейной по~1ехой 1В 1выс·окочастотном
тракте будет по,:v1еха частоты 2fл, о,бразуемая ка1к комбинационная
по:\!еха и как гар:vюн:ика линейной несущей ,частоты f л- После де
:v1одус1яции частота по:v1ех1И окажется равной f л• На экране она
вид,на, как движущаяся сетка. Чтобы помеха была ,незаметной.
Ссlедует ВЫПОсlНЯТЬ норму, рекомендованную МК:К:ТТ:
20 Ig размах сиги. изображ. " 50 д~ 4 (/
I) дб
-?'
О- л Мгц-
•
размах помехи
Поско"1ьку по:v1еха такой частоты возникает и 1в оконечном обо
рудовани.и, то нор:v1у .на защищён1ность вы1еокочастотног10 т,ра1кта
следует увесl1ИЧИТЬ ,при,:v1ерно на 2 дб.
Очевидно, что че:v1 выше несущая частота fл, тем слабее дейст
вие не"1инейной по:v1ехи. В оистеме с линейной несущей ча,стотой
fл>Б Мгц основные нелинейные помехи окажутся ,вне рабочего
с1пектuа ча1с.тот.
-
127 -
7.2. Нелииейиые помехи при совместной передаче
телевизиоииых сигналов и сигналов
;м:ноrо:канальиой телефонии
flpи ,совместном усилении телевизионных ,сигна,1ов и сигна,1ов
>rелефонии 1в усилителях ,высокочастотного тракта возникает боль
μюе число нелинейных пом,ех раз.1ичных ~видав, попадающих в ка
налы теле:видешия .и телефонии. Несколько ,видов этих по:-1ех от
.лич аются ,сравнительно большой :чощностью, rи 1поэт,ому они опре
деляют 11ре6ования ·к л,инейности уоилителей ,высокочастотного
'Гракта. В телевизионный канал попадают по:-1ехи от взаю1одей
ствия составляющих телевизионного сигнала (01. § 7.1), по:-1ехи от
взаимной модуляции телефонных сигна,тов и по:-1ехи от взаю1одей
~твия сигналов телефонии и телевидения.
Влияние нелинейных помех от взаимной моду.1яции те,1ефонных
,оигна'7юв (,су,мма1рной частоты), попадающих ,в спектр частот те
,левизио,нного канала, 1незна1чштельно, поскольку уровень 1передачи
'Телефонного ~канала обычно на 20-30 дб ниже уровня ,передачи
,гелевидения. Существенное влияние на передачу телевидения ока
;зывают поме:х,и ·от .взаимодейств.ия ,сигналов те,1евидения и те,1е
фонИ1и. 0,с.навными из этих помех яв,1яю11ся помехи Бтороrо по
рядка
fл±{телеф И ifл+ nfc) ± fтелеф•
ftомехи ви1да fл±fтелеФ ,сильнее по 1ющности, особенно при пе
редаче «чёрного», если глубина 11одуляu,ии ТJ < l и ,при передаче
~<'белого», если глубина ;11;1одуляции ri > 1,5. Помехи вида (f;r +
+nfс) ±[телеф знаrчительн,о ,сла1бее, 1но они бо,1ее ,м,ногочис,1ены, и
поэтому несколько увеличивают общий «нелинейный шу:-1» в кана,1е
rеле:видения. В 'С'Пектре видеоча,стот (пос,1е де:-юдуляции) пю1ехи
fл+fтелеф и fл-,fтелеФ суммируются. Обычно мощность этих по:-1ех
'макс:имальна в абла,сти 3007400 кгц, а ширина спектра по:-1ех оп
ределяет,ся к·оличестном телеiфонных 'каналов .в оистеме.
Помехи третьего порядка от взаи11одейст,в,ия сигна,тов те,1еви
ден.ия и телефО1нии по ,способу образования ,можно разде.1ить на
\JЗОСе,мь групп:
1. 2fл ± {телеф,
V. fл + 2 fтелеф•
II. 2 (fJ, + nfc) ± fтелеф,
VI. if.1 + nfc) + 2fтелеф,
Щ. fл+(fл+nfc)±fтелеф,
VII f --'-- f
+f
•
л --'--
1 те.1еф - 2 те.1еф,
\V. (fл +п;{с) +(fл +пJс) ± fтелеф, VIII. Uл+nfc)±f1тeлeф±f2 те.1еф•
Амплитуды помех ,пер1вых четырёх ви;:~_ов относятся ,между со
·~·ою, как ам,плитуды по.мех (см. табл. 7.1) Аг2, Аг2б, Ас 2 и _!А~2
-
128 -
соответственно. Поэтому помеха 2f л±fтелеф, образ,ованная как по
мехи I и IV (при ni=-niJ, значительно мощнее помех II и III.
Помех V и VI значительно меньше, и амплитуды их слабее, чем у
по~1ех \'II и VIII, поэтому ими можно пренебречь.
•
Частота по\~ехп
1.
2.
fп = (f,1 + nfc)-
-f.1=nfc
fп= [f,+(п+к)fcJ-
-
[f,1 + KfcJ = nfc
3.
fп= 2f.1 - (f.1+Kfc)=
= f.1-Kfc
4.
fп = 2(f1 +пfс)-
"'
-[f,+(к+2пfс)]=
~g_
= f.,- кfс
§
о
'-
м
::::
х
С)
::Е
о
=
5.
fп = f.1+(f, +nfc)-
-
!f.1 +(к+ п) fcJ =
6.
= f., -кfc
fп=U.1+nifc)+
+U.1 +nкfс)-
-
U.1+(ni+nк+к)fcJ =
= (1- кfс
9-8 .21
ТАБЛИЦА 7.3
Результирующая амплпту да
х
(р+n;)(р+nк)
х
р2
-
129 -
Ра~счёты мощностей 'Помех ·второго .и третьего порядка ,показы
вают, что, кроме помех fл±fтелеф второго порядка, существенны по
мехи третьего порядка вида fл±f1телеф±f2телеф И (f,,+nfc) ±f1телеф+
±f2телеф, ра,с1пол'Ожеtнные в ·обла,сти нижних 1видеоча,стот (1рис. 7.2).
Эти помехи весьма многочисленны и поэто11у оказывают влияние
на общую мощность нелинейного шу11а в канале телевидения. По
мехи вида 2fл±fтелеФ оказывают значительно более слабое визу
альное действие (они ~высоко расположены по ,спектру видеосигна
ла, а 1в системе 1с линейным ,епект,р,о:,~ частот ,до 12 Мгц - за спект
ром .в1иде~иг,на1л.а после демодуляции) ,и ю~еют 11еньшие юшли
туды, чем помехи 1вИ1да fл + fтелеф, поэто11у ими •можно пренебречь.
Таюим 01браз'Ом, основными нел,инейными помехами в канале
телевидения (р.ис. 7.2) ,можно считать:
а) помехи 2fл, ,проявляющиеся 1в виде ,сетки на изображении;
б) ~помехи вида (fл+fтелеф), (fл+nfс±fтелеф), (fл±f1телеф+
±f2телеФ) И <fл+nfс±f1телеф±f2телеф), суммарное действие которых
увелиЧ~ива•ет :шу,м .в канале телевидения.
Следует отметить, что мощность этих помех пра.ктиче,ски не
зависит от з,наrче1ния несущей fл, е,сли линейно,сть усилителей на:
разных частотах fл остаё'I'ся неизменной. В дейс11вительности за
тухание гармоник в линейном уоилителе •С увеличение:,~ частоты
снижает,ся и, ,следовательно, мощность помех ~возрастает. Для каж
дой ·помехи 1в отдештос-т.и должна выполняться шор11а ,на монохро
матическую ·по.меху, а для ,осех по11ех в11есте - нор11а на допу
стимый уровень нелинейного шума.
Рассмотр,им также осн'О·вные по:,~ехи в телефонных канал.ах,
расположен,ных 1в ,спектре частот ,от 300 кгц и rвыше (в зависююсти
от числа ,ка1налов). В них попа-дают :,юдуляционные шу:,ш са:,шх
теле;ронных оиtн·ало,в, помехи от телевиз.ионных ,сигна"юв и по11ехк
от взаимодействия сиг.налов телевги~дения и телефонных сигналов_
Модуляционные шу,мы от телефонных сигналов обычно значи
тельно сла,бее ,помех от •сwгналов телевидения. Сигналы телевиде
ния вызывают rв телефонных ·каналах весь:,~а сильные 1по11ехи ,вто
рого ,и третьего поряд'1юв, разностной ча,стоты. По11ехи ·второгс,
порядка (табл. 7.3) 'Частоты nfс 01бр.азуют1ся как :в результате взаи
м·одействия тока несущей частоты fл ш боковых ,составляющих
fл + nfс, так и :в результате взаимодействия ,между ,собой боковых
составляющих. Мощность этих помех больше в нижних каналах 1г
111остепенно убЫ1вает с увеличением частоты. По11ехи nfс поражают
примерно 25% телефонных кана.rюв и проявляются ,в телефон
-ных каналах :в виде ,помех,и •одного тона или :медленно модулируе
мого тона. Интервал между дву,мя по11ехюш nfc ·составляет
1'5625 гц. Пом-е:~Gи ~ретьего порядка (табл. 7.3) с частота:,ш
fл-кfс попадают в верхние телефонные каналы, но обычно их:
МОЩНОСТЬ НИЖе МОЩНОСТ,И ПОМеХ nfc В НИЖJНИХ Теs1ефО•ННЫХ кана
лах.
-
130 -
Наиболее существенными взаимными помехами для телефонно
го .ка,нала я1влнют1ся помех:и разностной частоты ,второго поjн1дк,i
и третьего порядка от 1юаимодействия нжа ,не;s.1оду.1щюванноii не
сущей частоты телеви:шо1шюго .1-санала ,с токам,и телефонных сигна
ло,в и ,сигнало1в телефонной автомапш,и. По;s.1ехи второго порн,1ка
{тт-fтелеФ не ,rюпадают в ниж.ние те.1ефош1ые каналы, они ,сущесг
,вешIЫ длн верхних телефонных ~каналов. Из ,1вух видов помех
третьего :по,рндка (fл-f1тслсф-f2тс:теф ,и fл-f1тслсф+f2тслсф) более
,существон,ными н,влнют,ся ,помех,и пер 1 вого ш1;:u1, 1,оторые пра1,ти
че,ски пораж,ают нее телефонные кана.1ы, а ·по;s.1ех,и ,второго вида
~поражают тол~,ко 1верх1ше телофо~иrые группы. Лlощносгь лш1ей-
1юго телефонного с,игна.1а из--:1а нерсJ•шюмерноспi частотных ха
рактери,стик и,споль:1уемых микрофонО'в сосредоточена на рас,стон
нии 800-1200 гц от ,в:иртуальной чаеготы дашюго телефонного
канала 1). Выбиран ооотвстственным образо;s.1 точное :шачение не
сущей ча,стоты {л (см. 8.4), ,можно :ша,ч,ительно ослабить 1псоrфо
ме1;рическую помеху f л-fтслсф в телефонных 1,аналах. В это;s.1 с.1у
чае •ст,а.новя·гся более ,существенным,и помехи от взаJЕ\!01.еiiствия
тока несущей ча,стоты телеви:шонног~о ,с,игна.1а и токо,в сигнало,в
телефошюй автоматики.
Следует отме1шть, что относите.1ьные ;s.1ощ1юсти rю;s.1ex того или
иного в,ида IB рсJ:!ЛИЧНЫХ ОI1СТЕЩаХ о,пределнютсн ЧИU!ОМ теле:фон
•НЫХ ка1налов, хара,ктерипшк,ам,и 11е~1шrейност,и усилителей, выбран
ными уровш1ми переЛ)J'ЧИ телевиденин и телефонии и харакгер,нсти
кой устройст.в предва,рителыюго искажения телев,изиошшго сиг
нала.
7.3. Флуктуационные помехи высокочастотного тракта
Флуктуационные :по.мехи высокоча,стотного тракта по.1учаютсн
в ре:1ультате сложенин тепJювых шу;s.10в коа1,оиалыюго кабе.1я
(шумы его 75-о.м1юго ,сопротивле.нин) и .1ам,повых шумов усилите
Jiей. На маги.стр.али, кро:11е линейных усил.ите.'1ей с нак1онной ха
рактери1стикой усиленин, Коl\шенсирующих :1сJг>7ханне участю.1,в KcJ-
бeJiя, включаюvсн уоилители с ра,вно;s.н.:рной частотной характе
риеnик·ой усиления, компенсирующие :~атухание, которое вносится
корректирующими и д.ругими у,стройствами. Величина усн.1ен,ин и
урошш ,сигналов на входах «плостшх» усшште.1ей выбираются
обычно таким rобрсJ:1ом, чтобы в1юси:-.н,1е ,иыи флуктуационные по-
1Мехи мaJio .влинли на общую помеху в канале. Поэто,1у ХсJра,ктери
стика помех канала, в основном, определяется свойствами линей
ных у,сил,ителей.
1) ПО!д виртуальной частотоii данного кана:1а понимается несущая часто~ а,
с помощью кото,рой вы,са1юча,стотный сиrпа.~ дашюrо ка11а:1а может быть пере
несён в опектр исходных, на,пример, звуковых чапот,
9*
-
131 -
Тепловые шу,мы ка•беля практически )'iстра·н.ить нево.зможно.
В,лияние лампо1вых шу:мов усилителей м1ожно сJ-Dизить, используя
лампы 1с ,воз,м,ожн.о меньшим эк:вивалент~ным шумо1вым ,со,проти:вле
нием (,малошумящие ламтты) и КОНiструируя вJQодную цепь усили
теля с возм·ожно ·большим коэффицие.1-rrо~м 1Пер·ед:ачи, что,бы уси
ленные тепловые шумы ка:беля, поступающие :на сетку пер.вой лам
пы у,силителя, были •значительно .мощнее собс"гвенных шум•о~В этой
лампы.
Затухан:ие у~ча1стюа 11юаксиального ка.беля
ак(f):::::::а lVfМгц ,неп,
где а.=0,282 неп/км - километр.ическюе зату~ан1ие кабеля на час
тоте l Мгц, l - длина участка, км.
Ча,стотная ха,ракт,ерис11ика усилителя S(f) должна достаточно
точно ,к~ом~пенсировать ха.рактеристику затухания уча1стка кабеля
1s (f)I ::::::: lак (f) 1.
Если бы у,силитель не 1вносил помех, то частотная характеристи
ка ~флуктуа,ционных •1:юмех .н·а ~ыходе вьюокючаст,gт,ного тракта со-
S,нел
_,....,._,___.---J,.__..,__...L.._.___._.,___..L-~
Рис. 7.4 . Характеристика усиления
входной цепи уси.1ителя
неп !Jр0Вен1, Ш!JMU В полосе f гq
Рис. 7.5 . Частотная зависимость уровня
шумов в полосе частот 1 гц:
кривая 1 - на выходе идеального усИJJителя;
кривая 2 - на выходе линейного усилителя
системы К-1920
от,ветст.вовала бы JQарактер~исти~ке :затухания ка,беля. В соореме.н
ных усилителях компенсация частотной неравномерности затуха
ния •кабеля п.р,оиз·води-гся ч1астичню 1во ·входной цепи у,с,илителя,
частично в ;цеmи обратной 1с·вязи, ·или 1В м,ежщула.м~повой цепи.
Уiсиление по напряжению входной· -цепи (1ри,с. 7.4) ,на ,высоких
час-готах достигает зна1Чiиrельной 1ВеЛiичины, ,поэтому :влияние соб-
-
132 -
ственных по:--1ех усилителя .здесь не~велико. В нижней части л,и-
неiiного ,спектра частот коэффющент 1 перещачи nхолной цепи ма.л,
тr по:-.техи усилитет·й (рис. 7.5) сказываются з,начительно .сильнее.
Характер,истика по:1,н:'х на выходе уоилителя ~имеет значительно
,1еньшиii перекос по ,спектру, чем хара1ктеристика затуха·ния 1\а
Gс,1я. В области 1нцеочастот, переда·ваемых двумя 601ювым,и по
i1Оса:--1и (~)
•.:\~2), 1юс,1е ;1е:--1ол.уля1~ии сигнала с.кладынают,ся но
:v1 ехи ;1вух боковых 1ю,1ос, и это снижает общий перепад уровня по
:,,1ех по спектру в1цеоча,стот (р,ис. 7.5, кривая 3) ещё па 3 дп
(0,35 неп).
Распре;1еление по:--1ех по спектру видеосигнала и величина no-
:v,ex зависят также от наличия устройств предварительного ис1«1-
жения передавае:vтых сиrна,1ов (см. § 8.1) и характеристики этих
уст.роikтв.
7.4. Нелинейные и флуктуационные помехи в аппаратуре
оконечных станций
НеiIИiiейные по:--1ех,и практически ,в1оз.никают в оконечной ап
на р атуре с ,1войны:,.1 преобразованием частоты. Источн,иками ">ТИХ
по,1ех яв,1яются второй :--10;1улятор ,перед,ающего у,ст1ройст,на и nep-
'BLIЙ ;1е:-.10;1улятор приё:1,11юго устрой.ст1ва. На «1сигналы1ый» вход
второго :1,10;1у,1ятора поступает напряжение первой нс1сущей час
тотL1 [1 .и ei; бтю,вых IIOJIOC, которое :к~аимодейст,вует с напряже-
1ше:--1 второй несущей частоты [2. В результате этого на выходе
\1СJ,1улятора появляетсн ток ,1инейной несущей частоты fл=[2--Г,
и токи её б01швых ПОJНХ. Кроме этих ,поле.зных токов, 1неиз6еж1ю
1юя,в,.1яются токи 1ю:--1ех 2f2-2f1 =2[.н ,и Зf2-Зf1 ='3fл и сопутст:вую-
11ще этю1 по,1еха:v1 сшжтры боковых частот. Поеле демодуляuин
псн1еха 2[., превращается ,в помеху "Ча•стоты [л, а помеха З[.л --- в
-
•
1F
f
по;11еху частоты 2/ .·) · Ес,:rи j ., ,меньше 2 п" то помеха частоты 2 л
и сопутствующие ей по,техи боко1вьrх ча,стот также окажутс~1 в
,спектре видеочастот.
Псн1ехи с ча-стота.:--1и f:r и 2f,r образую·рся также и ,в перво'М л.е
:vюдуляторе. На «сигналы1ый» ,вход 11юрtв,ого д-ем,одулятора па.сту
пает л,инейный ,сигнал с .iшнейной несущей ча1стотой f.л ,и, взаимо
действуя с токо:v, ,1естного генератора частоты f2 (см. рис. 5.!Ов, г),
•со:цаёт на выходе де:vюду.;1ятора полез,ный 1с;игнал :в промежуточ
но:v1 ,спектре 'Чс:! 1стот с несущей ча·стотой f1. К,р•оме того, на ,выходе
,1е:--10душпора неизбеж,но ,возникают та1ки нелинейных помех с час
тота ,ш
fп1 /2-2/,1=/1 fл И fп2 f2-Зfл=f1-2fл.
-
133 -
После демодуляции ,во :вгором 1демодуляторе эти помехи н
сI1еIп[Jе видеоча,сто'Г будут ,иметь чаrстоты 'fл и '2fл ,соо11ветствепно.
З;-1 мети,м, что помеха ча,стоты fл образуется не только rиз-за нели
нсi1н11'сти ,вто[Jого мо1дулято[Jа rи ,первого демодулятора, но также
1л- ,а ,щщостаточного 1пода,вленмн остатка тока несущей частоты f 2
ч1а IIзыходе пе[Jвого де!\!юдушrтора.
На тслев1виошюм э'кранс ,более з,амепrа помеха 'Ча~стоты fл
Ви.зуальный сё эффект за'Вl+сит от зна:чения линейной несущей час
тоты fл и ос'1абляет,ся 'при увеличешии fл- Бели уро:вень помехrи
выше допустимого, то она будет заметна Iв ,виде сетки на и,зоlбра
жении.
Н гл. 5 оп1счало'Сl,, что пoc:Jie 1пе[Jвой ,ступени Iм,одуля,ции для
дал~,нейшей передачи •сигн,аJюв поmюстыо за1IИ'мается нижняя бо
колан полоса от несущей 'Часюты f 1. IПри ,использовашии 1Верхней
бо1ювой полосы количес1;во нелинейных !Помех вто[Jо,го демолуля
то1ра ;и ,первого ;1,емодулятора может :возрасти, что также яIвляется
одной ИЗ П[JИЧИП использ,ования нижней боковой ПОЛОСЫ частот по
сле лер,в,ой ступени мадуляl.l!ИИ.
При ОП[JСделении ,долустммой .величины нелюrейных ~помех, iВОЗ
нюс1ющих ш преобразователях ча,ст,оты, слсдует ;иметь в ,виду, что
помехи с частотами fл и 2[л образуют,ся таКjже из-за ~влияния нели
ней1юсти усилителей ка-вала. IПра1ктлческ,и +ra помехи оконечной
апш1,J1'атуры щ~ле,с,ообразно отвести лишь 25% дошу,стимой мощно
ст,н помехи на канал в целом.
Чтобы ослабить нелинейные помехи в преобразователях час
тотr,1., уровень ,с,игнала ша шходе второго ,модулятора и пер,вог,о де
модулятора 1rн.,1бирается по 1возмож1Ю1сти ниже. В результате этого
стаrювят,ся 1сущестшенными флуктуац,иоr-шые процеосы в указанных
преобразователях ча1стоты, которые, в основном, и определяют по
мехи ок,онечrюй ап,па,[Jату[JЫ.
Распределение флуктуа,ционrных помех 0,1ю1rечной аппаратуры
по слект,ру шидеоча,с-гот можно 'считать практически ра1шюме[Jным,
за ,нсключением участка нижних ча,стот, где у,ро,вень помех на
0,35 неп выше за счёт ,сложения помех 'дюух ,боковых 1полос лри де
м.оду1нции.
..
-
134 -
ГЛАВА 8
СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ
ТЕЛЕВИЗИОННОГО КАНАЛА
8.1 . Предварительное искажение JIИНейвых телевизионвых
сигналов
Величина отношения сигнал/помеха является важным показа-
т€Лем качества передачи. Известно, что пр.и у,в,еличении числа
.линейных усилителей (следовате.1ьно, и дальности передачи) вдвое,
уровень флуктуационной помехи, нелинейных пом,ех второго поряд
ка и части помех третьего порядка возрастает на 3 дб (О,35 неп).
Поэтому возможностями ослабления помех даже на 2 дб не сле
дует преr:1ебрегать. Стоимость линейноло тракта магис1;ралей коа,к
сиального кабеля во много раз превосходит стоимость оконечного
обору:~:ования и иногда целесообразн10 усложнять оконечную теле
визионную аппаратуру, вводя устройства предварительного иска
жения сигналов, если это повышает помехозащищённость каналов
магистрали.
Мощность телевизионного видеосигнала, в основном, сосредото
чена в области низких видеочастот (рис. 1.9), и поэ11ому ·в л:инейном
модулированном 'rе.1евизионном сигнале наиболее мощные сост.ав
ляющие нижней и верхней боковых полос занимают сравнителЬIНО
узкую область линейного спектра частот по обе стороны от линей
ной несущей частоты. Кроме того, линейный телевизионный сигнал
содержит мощный ток линейной несущей частоты fл• Составляющие
линейного сигнала, расположенные на расстоянии 0,4+0,5 Мгц и
далее от fл, практически не влияют на мощность линейного силнала
в целом. Эти свойства видеосигналов позволяют вводить !Предвари
тельное искажение линейного сигнала на передающей стороне с пос-
-
13:5 -
ле,1,ующей ко:.ше1tсацией этого искаже1rин на приё:.шоii стороне. В
зависи:.юсти от хара1,теристи~-, устройств пре.1ыс1,ажения .:.южно
с,с.1аблять нелинейные помехи 1,анала, флу1пуацио111rые шумы или
оба в11да этпх по:.rех од1rонре:.1е1rно. Предварительное искаженпе
сигналов :,тожет с успехо:,1 использоuаться не только при передаче·
телеви}1.енин, но и в са:.rых ·раз<1пчных снсте:.rах .1лн передачи и:.т
пу.1ьсных сигнаi1,оu, особе1пiо u систе:.тах с неси:1н1стричлы:,ти боко
выяи ,полоса:.ш и лшrейны:,1 дете1O11роuание:,т на приё:.те, когда глу
бина :.тодуляции сигналов обычно невелш,а. При передаче групrrы из
нескольких :,тодулироuа1шых uи.J.еон:ч:1ульса:.ш сигналов rю обще:,ту
высокочастотно:.rу тра~пу предварителыrое искажение сигналов
позво.1нет существенно снизить :.тощность продуктов взаи:.шой
модуляцпи сиг;rалоз и ,общую загрузку группового тракта передачи.
Предыскажение сигнала в оиласти линейной несущей частоты.
Отн,ос.ите,1ы1ая :,ющность юшейноii несущеii частоты в шшейноl\I
мо,1,улирова1rно:.1 сигнале велика, особенно в системах с линейным
детектироuание:,1 на приё:.rе, где глубина :,тоду.1яuии обычно не
превосходит 50 %. Ток несущей частоты и расположенные вблизи
от него тою1 :.тощных соста·вляющих лиrrейного сигнала создают
основные не,11шейные по:.rехи Б высокочастотно:,т тракте :.rагистра
лн. Поэто:.rу целесообразно снизить оnrоснте.1ьную :.ющность тока
несущей частоты и напболее :.1ощ11ых боковых составлнющих 1).
На передающеii стороне линейный сигнал до по.1.ачи его на вхо.:~;
линии предваритель110 пропускают чере.з устройство предыскаже-
а,,,~п
ния (четырёхполюсник), характери
стика которого а 1 ((!)) дана на
рис. 8.1 . На приё:,шой стороне до де
:\Iодуляuии сигнала восстанавлива
ется его фор:.та с по:.rощью коррек
тора предыскаженин - четырёхпо-
л
и ш люсшша с характеристикой затуха-
wл+wШл
еи,.+ т ния (рис. 8.1) а2 ( (!)).
Передача прсдыс1,ажёнпых сиг
Рис. 8.1. Характеристшш затуха- палов не внесёт никаких искажений
ния пре;~:ыскажающего и коррек- ф
_
тирующего устройств
ор~rы передаваемых О!Г1Iа.1ов, ес-
.111 су:\пrарное
затухание обоих:
устройств постоянно во всt:ч сне-ктре рабочих частот, а сум:.rар
ное .время групповой задержки также постояпно или равно ,11у,1ю:
ак const
Ь2 ((!))=кш, или нулю.
(8.1)
1) В систе,1е с :v1алой r.1убиной ,ю;~:у.1яции (при .1инейно11 детектировании
на приё:.rе) бы,10 бы цс.1есообразно ос:шбитъ то,1ько ток несущей частоты, но
практически воздействовать на ток fл, не затрагивая токи боковых по,1ос.
не прсдстав,1ястся .nо..1,10жным.
136 -
Суммарное затухание ан можно скоl\шенсировать соответству
ющим усилением.
Входные и выходные сопро,тинления указанных устройств )1;ОJ1-
жны быть практически по,стоянным:и ,в линейном спектре частот и
при стандартном коаксиальном кабеле равными 75 ом. Поэтому
целесообразно выполнить эти амплитудные контуры в виде одной
.или несколь,ких ,(.рис. 8.2а) перекрытых Т-юбразных схем.
Рис. 8.2. Схемы амплитудных кон
туров (а) и их характеристики (6)
Рис. 8.3. Апериодический амплитуд
ный контур
При определении формьr линейного сигнала на выходе предысюr
жающего уст,ройства надо учитывать следующее:
1) отнооителыная ши,рина полосы частот, в кото,рой предыска
жающий контур в:носит затухание, ненелика, и можно допустить,
что характеристики а 1 (w) и Ь 1 (w) в области частот (wл±,ЛQ)
представляют соот,нетственно (рис. 8.26) фулкции с чётной и нечёт-
ной симметрией относительно wл;
-
2) форма огибающей модулированного сигнала, в основном, ма
ло отличается от формы исходного видеосигнала. Это позволяет ис
пользовать ,известную «теорему об огибающей» модулиро,ван:ного
сигнала и свест,и задачу к рассмот,рению прОJюждения исходного
видеосигнала через «низкочасто'Гную» схему (рис. 8.3). Определив
форму видеосигнала на выходе такой схемы, легко определить и
форму огибающей модулированного сигнала на выходе схемы
рис. 8.2 .
Апериодический ,конту;р (рис. 8.3) подавляет токи низких видео
частот, амплитудный контур (рис. 8.2а) - боковые соста1вляющие
от :низких ,вид:еочастот. Поэтому рассматриваемое предыскажение
равносильно диффе,ренциро,ванию огибающей модулиров,анно,го
сиг1нала. Допустим, что видеосигнал весьма прост по :форме ,и пред
ставляет ступенчатое изменение напряжения (рис. 8.4а). Подадим
такой видеосигнал f1 (t) на вход схемы (рис. 8.3а) и, используя-
-
137 -
,операцион,ный способ анализа ,переходных процессов, определим
..::игнал f2 (t) на выходе её. Отображение некоторой функции f(t)
~ожно записать в виде.
0. 7А-{~7А+А1Jё!:'
J)
о
t -----jl---И--t
t ~---~1---t
Рис. 8.4 . Форма сигналов на входе (а, б, в, г) и на выходе
(д, е, ж:, з) устройства предыскажения
(8.2)
Для сигнала f1 (t), изображённоnо на рис. 8.4а, используя «Тео
рему запаздывания ориг,инала» (теорему смещения) ·и учитывая,
что
00
рsАёрtdt = А,
о
f.южно за1пи,сать отображен-не ,в следующем вИ'де:
fi(p) = А1 +Aep<t--r>.
Коэффициент перещачи охемы (•рис. 8.За)
-g(ш)
.е
-
Ro(1+i"'RзСа)
(Ro+Rs)+iюCaRoRз•
-
138 -
(8.3)
(8.4)
(8.5)
Обозначив C3R3 = Ь, Ro + Rз = с и за:11еняя iш на р, можно
:записать
-g
Rп(I + рЬ)
е
=- ~~~-.
с+рRпЬ
(8.6)
Согласно преобразопанию Ри:11ана-Меллина сигнал на пыходе
-:ехе:ю,1 (рис. 8.За) опре;-1,t:-лится кзк
-i со
t(t\- _1- \ Рt_!'JJj_d
~;-
')
.
е
р,
-' 11
•
fJ
(8.7)
i00
где
(8.8)
Д,1я расс:vrа11р!!'пае,юго с1учая •с учёто"'1 (8.6) и (8.8) интеграл
{8.7) рззделяется на д:пз интеграла: /2. 1 (t) и [2.2 (t), решение кот•о
рых дано п приложении 4:
!2.1(t) = ·:1 [ Ro + Rзе- /R,
1
],
(8.9)
[
__
с (1-,)]
f2_2(t)= :4 R0+R3е ьR,
.
(8.10)
Следует от:v1етить, что [2. 1 (1) ,сущесттзует с ,;v10:v1ента вре:v1ени
t = О, а [2.2 (t) - с :vю:vrента ,вре,1ени t = т.
В 1,ачестпе прюн~ра на рис. 8.4д по1,азап 1nычис1епный сигна,1
J2 (t) на nыхо,де достзточно узкополосной схе,1ы (р,ис. 8.За) с пели
чиной затухания ао = 1 неп и nходньш сапротиnление;v1 Ro = 7'5 о.м.
Следо:nате.1ьно, ,~одулироnанный сигнал (,рис. 8.46), проходя через
полосоnую cxe;v1y (рис. 8.2а) ·С соо-гnетст1nующюш ,пара:четра:vш,
приобретает фор,1у, изображ~нную на рис. 8.4е. В ЭТО;v! случае
раз.мах сигпа.1а на ·nходе предыскажающего устройстnа раnеп
2(А1 +А), а ,на nыходе его он ратзен 2(А 1 е-а0 +А). Следует ю1еть
в :виду, чт,о при ,перемодуляции (рис. 8.4г) А 1 -•nе.1ичина отрица
тельлая.
В резу.1ьтате предыскажения фор;v1а сигна:1а сильно из,1еняет
ся, а ,раз:v1ах (:'ГО у.;v1еньшается при глубине .модуляции 11 < 1,0 и
увеличиnается .пр.и глубине .моду.1яции 11 > 1,0.
В расс:v1отрев,;ю;v1 с.1учае передачи 1сигнала с бесконечно кру
ты:м фронто;v1 раз,1ах предыс1,ажё.нного ,оигна.1а ,не зависит от ха
рактери,стш,и ar ((!)) и определяется только величиной затухания
ао на несущей частоте шл
Uразм. вых = 2 [А1 е-а, +А].
-
139 -
(8.11)
Это объя,сняется идеализацией оrr,нала. В ~реальных ~случаях
характеристика затухания контура прмыскажения ~влияет 111а раз
мах ·си~гн.ала. Это :вл,ия,111ие l\,\'ОЖет быть учтено при рассмотре,нии
передачи трапецеидальлого ,сиг11ала. На ри:с. 8.5а по·каза II моду-
аJ
liJ
_ [\__
'r:,
v·~·
Рис. 8.5 . Трапсцсидат,ная огибаю
щая сигнала на входе (а) и на
выходе (6) устройства прсдыска-
жения
лириванный 1сиг11ал с Тlрапецеидальной 01гибающей, подаваемой на·
вход ам'плитудного ·контура (1рис. 8.2а), а на рис. 8.56 ~ график
ВЫХl}Дною сигнала f2 (t). Размах предыскаж,ёшюго ,сигнала ,п этом
случае :раюен 1)
сучётом Ь=С3R:;, с=Ro+Rз, е-а.= Ro
Ro+Rз
lf2 (t)lразм = 2 [А1 +А+~ Al е-а.,
(8.13}
где
Сз Jii
R.o + R.,
~=
cz-1
R.o R.з С'з 'Ф
а=е
"Ф Ro+Rз а
Тф длитель11ость фронта огибаюшей на пходе.
Реальный видеосигнал в промежутках между гасящими им
пульсами строк ~имеет сложную форму. Примерно 30% его разма
ха отводится для импульсоп синхронизации, насаженных на им
пульсы гашения (см. рис. 1.2). Передний фро11т импульса синхро
низации смещён от начала вершины гасящего импульса на
1,0"'7" 1,2 мксек. Поэтому, когда на вы:хюде устройс'Гва предыскаже
ния проходит передний фронт синхронизирующего импульса, то·
сигнал ( «пика» на11ряжения), пызванный прохождением переднего
фронта гасящего им11уль,са, уже достаточно спадает, и наличие
синхроимпульса не влияет на размах предыскажённого сигнала.
Сигналы (рис. 8.46, в), имеющие до 11редыст<ажения разный размах,
после предыскажения будут иметь одинаковый. Поэтому для ре-
1) Пол,роб~нес с.м. О ,к~ м ан А. К. «Предварите.пьпое ИiС.Кажение телеви
зио.нных силналов Iв си'СТемах к,оа11киалыюю кабеля». ЭлектрQfсвя•зь, 1961, No 7.
-
140 -
<:1л.ьного в,11деосигнала (рис. 8.4в) раз:v1ах предыскажённого сигна
.па (рис. 8.4ж) равен
0,7 А].
(8.14)
Эта фор:-,1ула справедлива д:1я сигналов с глубиной :v10дулящ1и
о ·15
АП
"
:щ <11,.
,, где11
ри полнои пере"1одуляцп11, когда
·ri =2, размах сигнала
равен
0,7 А].
(8.15)
В этом случае раз"1ах пре,~_ыскажённого с11гна:1а (рпс. 8.4з)
дослпает максю1ума при лрохождении заднего фронта гасящего
лмпульса.
Рассмотрш,1 воз:vюжности ос:1аб..1ен11я по:1-1ех предыскажениеi\1.
Ослабление ф,1уктуационных по,11сх кана,1а. Чтобы избежать
нерегрузки, раз;-.,1ах сигнала на выходе каждого л1шейного уси:штеля
магистрали должен быть осраничен. Если г:1убина "1оду:1яцпп сигна
~1а до предыскажения порядка 100% и:ш ;1,1еньше, то раз:-.1ах пре
дыскажённого сигна:1а значительно ;11е11ьше размаха сигна,1а до
предыскажения. Это позво:1яет вЕJ1юч1пь на передающей стороне
усиление величиной
S1 = ln lf1 (t)Jpш,
lf2 (t)lp:c,м
На эту ве:шчину усщшваются а;1ш:11пуды большего числа 110-
.ТJезных состав:1яющих сигна:1а. В ыесте приi.;:-.1а необхо,1_и;110 ввести
допо:шительное усиление
(8. 16)
где а,; - cy;-.,1:vrapнoe затухание устройства nре.1,ыскажешrя II кор
ректора 11редыскажен11я. flo;-.,1exн ка11а:1а ослаб:1яются на S 1 неп
во всей полосе частот, r,i_e затухание корректора значите:1ыrо. Be-
,;l!IЧJIНa ослабления шпегра:1ьноii по\1ехи дово,•1ыrо б:111зl\а к S 1 неп.
Из-за уве:шчения ;11ощносп1 110;11ех11 в узкоii об:1асти низших видео
частот визуа:1ьный эффект 1rо;11ехи ос:1абляется ;11еньше -- щш;11ер
ло на (Sг 0,2) неп.
О11редел11:11 величину S\:
при передаче 11ря,1оуrольных 1в111у:1ьсов
S1 =-с ln 2[Ai I- AJ = ln -------, неп. (8.17)
С:1едовате:1ьно, ослаблеrше пос-1ех б:111зко к ве:шчине затуха
ния устройства 11редысЕажсн11я а 0 , ес:1и г:1уб11на ;11оду:1яш1и очень
:мала (несколько 11роцентов) 11 11ра~,;тичесЕ11 отсутствует при глу
.бине модуляции 90%-95% .
-
141 -
При передаче реальных видеооигналов
для ri<l,6
S=ln
2[Ai+А]
= lп -------, неп,
1
2[А1 е-а•+О,7А]
(l-1))e-a•+0,7-r;
(8. 18)
для n--+2
S1=ln
2[Ai+А]
= lп--------, неп.
2[-(А1 +0,7 А)е-а•+О,7 А]
(0,З1J- l)e-a•+0,71i
(8.19)
Для ri = 2 величина S - отрицательна. В этом случае помехи
не подавляются, а, наоборот, возрастают.
В практически выполнимых устройствах предыскажения вели
чина затухания ао зависит от велич~ины fл и м,ожет быть порядка
,5,неп
f,S
'
'
1
f,2
...
а =t5неп -
-
-
v-
0,9
.
,
/
0/)=12 .f ,
-
' "'-
0,6
ll,J
...
..
о
1/J -
Z.IJ
dл=f.Sн6, ~~
- D,J
Рис. 8.6. Ослабления флуктуа
ционных помех канала предыс
кажением
1,2-;--1,5 неп.
З,ависимость величины ослабл,ения:
помех от глJбины модуляции (рис. 8.6).
показывает, чт.о сущестненное ослаб
ление помех в телевизионном .ка,нале
может иметь место ,при ,глубине моду
ляции дiО 100% (ТJ ~ 1) .
При тубине мосдуляции
флуктуационные помехи могут
ослаблены ,ещё лр,имерн:0 на
7 (0,35 неп).
100%,
быть.
3дб
Ослабление нелинейных помех.
Предыскажение сигналов позволяеr
онизить уровень несущей ча·стоты fл
на выходе усил.и11еля пере,дачи на:
(ao-S1) неп. При э·юм уровень вто
рой ,гармоники 2fл :на выходе каждо
го линейного усилителя снизится на 2(ao-S1) неп, а третьей гар
мон,ики - на 3(a0-S1).
В месте лриёма эти гармони.ки
дополнительно ослабятся на (ан-S2) неп корректором предыска
жения. Следовательно, общее ослабление второй гармоники 2f л в:
месте приёма (с учётом ан=S1 +S2 ) составит
2(а0- S1)+(ак-S2)= (2а0- S1) неп,
(8.20),
а 1'}:)етьей гармоники
3(а0- S1)+(ак- S2) = (3а0- 2S1) неп.
Кдмбина,щионная помеха ч·астоты ,2f JI 1подавляет,ся на ,вели1чину
от (2а0 - S 1) неп до (ан - S2) неп, 1в за1висимости •от того, на ка
ком рас~стоянии находят,ся исходные составляющие ,сигнала от fJI-
Пpи ,совместной передаче 1сиnналов телефонии и телевидениЯ:
помехи Я>Ида fJI ± fтелеф 1и fл f1 телеф± f2 телеф ослабляются предыс-
кажением на (ао -S1) + (ан-S2) = ао неп.
-
142 -
На .м,ощно1сть по:м,ех \В телефонных 1каналах, •выз·ван.ных переда-
чей телевидения (помехи ~вида nf с) при значите.пьпой :глубине мо-
дуля1ции (100%+150%) ,в1веде,ние 1предыскажения мало :влияет.
Они толыю более ра~Вномерно ~распределяются по линейному
спектру телефонИ1и. Вза,импые ~помехи ,в телефонных каналах (:вида
fл -fтслеФ, fл ± f1 телеф± f2 телеф) ослабляются предыс.кажением на
(а0 - S1) неп.
Предыскажение линейного сигнала в области второй гармоники:
линейной несущей частоты. Составляющие телевизион~ного видео
-сигнала в области частот 1Выше 1,0-•1,5 Мгц уже до,стато:чпо малы.
Поэтому для ослабления помех линейного сигнала в области 2fл
на ,передающей ,стороне ли,нейпый снгнал пропусхают через уст
ройство преды1с.кажения ,с характеристикой затуха~ния а 1 (ш}:
(рис. 8.7) и усилитель 1с у,силепием, ра1вным ат. Тогда слабые со-
о
Рис. 8.7. Предыскажение n об
ЛilСТИ nторой гармоники 2юл
л-л
-----t -----t
vv
Рис. 8.8. Сигнал на nходс
(а) и па выходе (6) устрой
ствil предыскажения
ставляющие линейного сигнала :в оlбласт,и 2fл у,с;илятся ,па а' неп.
В месте приfма корректор ,предыскажепия с характеристикой
а2 (ш) -скомпенсирует дейст~вие устр,ойстла ,предыск-ажения, и ток.
второй •гармоник.и 2f л ослабится на а' неп. Эта ,величипа ·ослабле
пия .второй гармо1п,ик,и будет иметь место в том -случае, если 1вве
депие предыскажения пе повлия·ет ,существенно на размах пере
:пдпаемого модулировашюло .сигнала. Анализ 1п,р.01хождепия телеви
зиоrиюго ,сигнала через та.кое предыскажающее устройст:во пока
зы;вает, что 1выходной •сиrшал 1п,осле усиления на а' неп отличается
,от ,входно~го (1рнс. 8.8) наличием затухающего ·коле'бателыюго про
цесса. У,ст,ройст.во ·предыскажения практически ~может быть доста
точно узкополосным, .и в этом случае амплитуда колебательпого
процесса не ,пре1пыша·ет 10%-15% от 'размаха огибающей ,м-одули
рованного сигнала. Величина осла1бления помехи 2[л ,на ~приёме·
практ.ически !близка к ;вел,ичипе а' неп.
-
143 -
Предыскажение линейного сигнала в области высоких частот.
·Флуктуа1\ионные ,помехи канала на е,JJшицу ,полосы частот с уве
личен11ем частоты во:зра·стают. Поскол,ку 1высокоча•стот11ые со
,ставляющие чёрно-бел,ого 1видео•сиг·на.:1а весь:-.та с1абы, то 110выше
ние ,их у1ювня :на 0,7--; --l,O неп врактически пе шшяет на •су~1:-.1а,рныi'r
нгп
уrювень НС\1илеi'rных по,\1ех.
Пропуская линейный снгна,1 через
четырёхполюсннк с характеристнкой
а1 ([) (рнс. 8.9) н уснлнн'.1ь с усн.'Jе
шrем S =а1, получн:--1 лm1ей11ы~'"1 снгна.1
с у,с1rJ1енныл1н высшиын составляющи
ми. Коррекгr1,рующпi'1 ко1пур на 11рн-
0 . ___. , . . -,::_______-1 -,_f' l;мной стороне с характернстнкой а~(}")
восста,JЮВИТ соотношеIIне
а:--111л1пуд
Рис. 8.9 . Предыскаженне снгна- оостав.1яющнх снг:нала и о;щ,овре:-.н::н-
ла в области в1,1сшнх частот JIO ос,1абнт помехн канала в обласги
высшнх внJ.еочастот. Расчёты 11оказы
nают, что при Ла =0,7 неп мощIIость флуктуащю11но~'"1 11оыехн в
тракте телев1идения ослабляется ,11а О,3--;--0,4 неп, а ,\1ОЩ11ость взве
шешюй помехи ,изме,няется нез.IIачите.1ьно. Поэтому такое преды
скажение для чёрно-белого телсви}tешrя не эффеклm.но. Его це.1е
сообразно использовать для цветного телевидення (ос1абпть по
мехи в .каналах цветности), если ,при введешпr такого 11ре,'lыска
жения уровни нелинейных 1юмех останутся в до11устю1ых 11ределах.
Следовательно, предварительное искажение сигналов в области
линейной несущей частоты является веси1а эффект1шны\1 с1юсобоч
,ослаб.'lения нелинейных помех и может существенно облегчить тре
бования к линейным усилителям, особенно в тех систе\1ах сов:-.1ест
ной передачи телефонии и телевидения, где линейная несущая ча
стот сравнительно невысока (fл<З Мгц). В системах передачи ши
рокополосных импульсных сигналов (особенно \tногоканальных)
при работе с небольшой глубиной модуляции, такое предыскажение
также позволяет ослабить флуктуационные по11ехи и у:.теньшить
загрузку групповых усилителей. Характеристики затухания и фа
зового •сдвига устройств предыскажения должны быть стабильными
во времени. Расстройка их может •привести к юшшпудно-частот
ным и фаза-частотным искажениям в области низких видеочастот,
где требования к такого рода искажениям строгие.
В ,системах ра'Здельной переда,чи, где ,сигналы те.1еюцения ,пе
редаются ,п,о отдельному высокочастотно:-.1у тракту ,с глубиной :-10-
дуляции .выше 1000/о, 'для ослабле<Н,ИЯ требований к линейности
)'1силителей целесоо:браз.но использовать \1енее эффективное
предыскажен1ие :в <Убла,сти ~второй гармоники линейной несущей
частоты. В ,этом ,случае ослабление нелинейной по:.1ехи :-.~еныпе, а
характеристики флуктуационных пт,1ех в области сю1ых низких
:видеочастот 1r.e ухудшаюТ1ся.
-144
-
8.2. Оптимальная rлубияа :модуляции те.левизиоивых сигналов
В ,системах ·с с.инхронным 'Приёмом квадратур,ные искажен,ия
можно у,стра1нить. Поэтому ,глубина модуляции в ~принципе может
быть любой и 1важпо определить, пр.и какой глубине модуляции
можно ,наиболее эффективно ,и,спользовать линейные усилители
капала.
Из,ображёшrые ,па рис. 5.13 модупировапные те,т~евизиоппые ,сиг
налы п,ри разной глубине модуляции .относятся к случаю передачи
двух 1полпых '6ок,овых •полос и ~поэтому пе ,содержат юзадратур,ной
составляющей. Отношение размаха попезпой «огибающей» такого
сигнала к размаху модулиро.ваппого 1сигпаJ1а в це,ТJОМ лрО'порцио
палыrо глубине .модуляции. Реальпый линейный 01J1нал из-за пе
симметричности <боковых полос •содержит квадратурную соста,в
ляющую, форма его ,огибающей па ·выходе липейного уси,т~ителя
зависит от глубины модуляции .и может быть определена (6.41)
как
F (t) = V[Q(t)]2 +[Р (t)]2,
(8.22)
где Q (t) -- полезпая синфазная составляющая, а Р (t) - ортого
нальная составляющая (квадратурная) за счёт асюо.1етрии боко
вых 'ПОЛОС.
На ,рис. 8.10 ,справа изображены .вычисленные ,пр,и поыощи ф-л
(6.33)-(6.39) оги'6ающие F(t) линейных телевизионных сигналов
пр.и разной глубине мо11,уляции и при •неизмешюы размахе моду
л.ировашюго сигнала, от,сч,итываемото по уста~ювившему,ся з•наче-
1шю Q (t), поскольку эта •состашляющая определяет отношение сиг
нал/шум; 1сле:ва 1показаны огибающие сигнала.в ,при nереда 11е двух
полных бшювых .полос, когда P(t) = О и F(t) = Q (t).
•
•
Наличие квад,ратурной •соста1вш1юшей вызывает увеличе,1ше раз
маха модулировалного сиJ1нала. При глубине модуляции пс· 1
1 в.1,ияние юва,драту.рной ,с-оставляющей ма.ТJ<о ,ска.,ьшается на раз
махе в.сего ,сиг11ала, а при значительной пере'.1одуляции paз:vrax ли
нейного сигнала практически опреде,r~яется К'Вадратурной состав
.rшю1цей. На величину тока несущей ,частоты в сигнале ква_с~ратур
ная ,соста,вляющая не ,вл,ияет. Отлошение сигнал/помеха на выходе
теле1визио111юго канала (:при ,дашю.м уровне ,флуктуационных по
мех на выходе 1ка1нала) определяе-гся уровнем 1переда,rи телевизион
ного ,сигнала. Последний огра,ничи,вается уровнем перегрузки II не
линейностью линейных усилителей.
При 1проект.ирован,ии ,стремятся получить 'усилители с ,высокой
линейностью, что1бы пол~юстью ислользовать их мощ1юсть. 13 этом
случае уровень •передачи ,сигналов 6ущет близким к ур,овню пере
грузки и ·поэтому размах линейного телевизионного сигнала строго
ограничивает,ся.
10-821
-
145 -
Обозна1чи,м отношение •сигнал/помеха при 'fJ = 1 (глубина м•оду
ляции 100%) через аш неп. Бели теперь изменять г.11у6И1ну мо;\уля
ции (при неизменном размахе линейного сигнала), то при ~пере
ходе от 'fJ = 1 .к любому друго:,.1у значению 'fJ изменение 1помехоза
щищённост,и Л аш будет ,раnпо
неп.
тfD
0,3А
+О,5
0,i'A
о
-О,.5
- t,D
+(О
11=1,5
-f,0+---'-----~----1------~
+ f,.5
+О,5
- o.s
- f,SL----1--- --' -- --- -lf..- ---. .__ _,
Рис. 8.10. Огибающие сформированного сигнала при раз
ной глубине модуляции
(8.23)
Ма1юима.11ьный размах ,сигна.ла Имакс м1ож11ю определить по г,ра
фикам огибающей .моду.11иро1ванного ,сигнала (рис. 8.10). За.виси
м-о~сть Л аш •ОТ •глубины моду.1шции 'fJ (рис. 18. l la) пока1зЫ1вает, ч1>0
в 1с.11учае ~полного ис,пользава,ния ,мощно,сти у,с,илителей канала от
ношение 011гна.11/помеха лрак11иче,ски неизменно 'для зна1чений 'fJ от
-
146 -
1,4 :до 2,0. Бели же линейность ·усилителей педостатючно 1nысока и
пе ПОЗ.Б·ОJIЯет И·С'ПОJIЬЗ•О!Вать их мощность ПОЛНО•СТЬЮ, то у,ровень пе
редачи приход,ится ,выбирать з,начитеJ1ыю ,ниже уровня •переги,ба
амплитудной характеристики усилителей капала. В этом случае
увеличением размаха линейного сигнала за счёт кnадратурной
нвп
+O,G
tO,G
+«4t-=- -=- -=-t=:;;;;~~=;::;~.;j +о,4
+lJ,2-t - - -t-,~--,- -+- -~
t 0,2
а}о
б)о
l---·l'"'C,1,l-l -- --lf -- --l
-o,2+---+---+-+--1----j
-0,2
1
мт"t .Sj
,,
,
,
1
.i
-
,,,-·v
...
.,,
,
rt1ищ-
,
-·--
i--/ -
----
--
-
О,4 -1 --- -,1--1 ---+ ---+- --- ---; -о,4
-
0,$'+ ----- ---+ -----+--- --f
-{!$
Q O,S 1,0 t,S z,o"'
О
I
,_
~-
I
Т/
{!S 1,0 f,S 2,0
Рис. 8. 11 . Зависимосп, отпош,'нин сигнал/шум от глу
бины модующии 110 сравнению со JОО-11rо11е1пной мо
душщией:
а) при полной загрузке усилителей; 6) при недогрузке
с-оста·nляющей м.ожно пренебречь и отношение ,сигнал/по.меха
(,рис 8.116), при поmюй парем,одулщ~ии, к•олда 11 = 2, ,будет мак
сималыю.
Предыскажение ,силнало.в в ,обла,сти линейной несущей ча,стоты
влияет на уро,вень флуктуацио1шых шумов канала, изменяя ютно
шение сигнал/помеха (,ри•с. 8.6) на S 1 неп. С у1чётом за1ви,си,мо,сти
S 1 от глу<бины модуля11~и,и 11 на рис. 8.1 la ,пиказа,1ю изменение по
мехозащищёнпюст.и (Лаш + S 1) •ОТ 11 при наличии предыскажения.
В ,случае полного и,сrюльз-ования мтцности усилителей при
глубине ·модуля1ции 150% (11 = 1,5) отношен.ие ,сигнал/•помеха бу
дет ,максимальным, а сигнал ча,стично перем,одуJIИ'Р'Оlва,н.
Вторым ~показателем, ,который ,необходимо у,читыnать при вы
боре ,глубины ,модуляции, являет,ся nеличина нелинейных помех.
Определим, как за:ви,с;ит уровень нелинейных помех от •глубины
модуляции при неизмешюм О'JiНОшении сигнал/,помеха для флук
туацион,ных по·мех. ПосколЬ'ку от1юшение •СИlгнал/помеха .опре,11.е
ляе'Jiся размах,ом уста11юnИ1вшег,ося з·начения югибающей с.игнала,
то величина по,слелней д,олж~на быть не;изме1июй и, ·следовательно,
неизменными (при разных 11) ,11.олжны оставаться амплитуды всех
бокоnых соста1вляющих (л ± nfc, fл ± тFн) и т. д.
•
При та·ком уоюnии 1СИN1алы ,с ,разной глу,биной мо,дуляц,ии от
личают,ся .лишь содержание,м тока ·несущей ча,стоты ,и ,nеличиной
размаха модулир'D,IЗ1ан1-юго сигнала.
В образоnании ряда осноnных нелинейных помех (особенно при
совместной передаче сигнаJюл т,елеви,11.е,1шя и тел~фонии) уча,ст,ву-
10*
-
147 -
ет то~-; линейной несущей частоты. Поэтому можно полагать, что
нелинейные помехи слабее 11ри глубине моду.1,щии, обос11ечиваю
щей меньшее содержание (среднее по пре,fенн) тока несущей час
тоты в лш1ейно,f телевизионном сш нале.
Относ1пе,1ыrое со;~,ер;,кание тока несущей ча,стоты 1в сигнале
011ре;1,е,1нетсн сле;~,:ующ1I\f обрюо\f. И:тсстllо, что (рис. 5.13)
(8.24)
А:-.111,11путlа содерж:ащегосн в \fодулиропанно,f сип1але тока не
сущей частоты опрЕ>;J,елнетсн ,величиной А 1 ,и постоянной состав
лшощей 11е,рс;1,апае,юго телеп11зио1шГiго сиг,нала, так как б,1аго,даря
11рнши1{е 110стон111юй ,состаплшощеi"1 ;l.O п:,;о,:lа первого модулнтора
передающего устройства, ·постонннан составлшощая сигнала 1во,с
стано:вле11а на ,п:s;o;i,e \fодулнтора 11 1 препращаетсн -,в соответствую
щее из,fенс'ние урон,ш ,несущей частоты линейноrо сиг.нала
Инес= А1 +пса= А~ :- пса,
(8.25)
·r,
Где ПСа ~ !!ОСТОЮ!НаН СОСТ3ПЛШОЩаН огибающей телеП,ИJИОННОГО
сигнала, зав11с51щан от уров1ш средllей 51р1шсти передаваемого
изобра;,кенш1.
yilh}
lJТ
ЛI
.
~
t
о\'1\"
vJ 1,
о,
о,
О,
о,
о
8t;н; ,~,
'
\,,
,\.
'\1"\.
б lI-1'{--1\.
'
4
\
.I
,,
,
>,
'\.
""\
"
rLl.
"-
1Т
"
.....
r,..
"'
1,-...
"
"'r-...
"
~~
~~
'
"-...
.... ~
'- ~~
--
-
:-- ..
......
1'- -.
......
....
-
-
.. .,.< .
.....
~
'l
f,6' 1,8 40
Рис. 8.12 . Форма видеосигнала (а) и относительное со;1ер
жание тока несущей частоты в сигна:1е (6)
ОпредеЛИ\f ,величину пса .l,ЛН IШТИ видеосигналов (рис. 8.12а),
ОТЛИЧШОЩИХОl 110ЛЬКО у,ровне\f ,средней 51рКО·СТИ.
Согласно телевизионному стандарту (of. рис. 1.1)
~к
~6
-т ~0,075, 7~0,18,
п
с
-
148 -
где
•и - длительность полукадрового га_сящего импульса,
т5 - дл.ительна,сть строчною, га•сящето и11,шульс1а,
те - длительность строчного синхроимпульса,
Тп - длительнюсть полука,дра;
Тс - длительность стр,оки.
Величина ПСО для видеосигнала, ,соот.ве1.1СТ1вующего передаче
«белого»,
псо =А[оо+о7~+о7(1 - 2-)...::о._+о.з~] =о194А
1
'
'
Тп'
ТпТе •Те
'
'
для •слегка «•серого» сигнала
псо =А[о 175 +о 525~ +о 7 (1- ~)...::о._ +о з ~] =
Jl
'
'
Тп'
ТпТе'Те
= О,327А,
для други.х оигнало1в соотrвет,ствен~но
ПCOIII = О,46А, ПCOIV = О,593А
и ·при передаче «1чёрного»
ПСОv = О,725А.
Для эт;их ,случаев пост,роены •кривые (,р.ис. 8.126) отнюситель
ных ам:плитуд соsдержащегося в ,сигнале напряж·ения несущей час
юты ~при неизменном отношении ,сигнал/шум (А = const). Бели по
лагать .ра.внО1вероят,ным появление видеосигналов ,с любым из этих
пяти уро1вней ·сред!ней яркости, то ,среднее вю ~времени напряжение
несущей чаеготы бущет ,соотвеТ<с11во1вать 1Пункти~рной к,ривой - на
рис. 8.126. Согласно этой к,риrв·ой оодержание тока несущей ча-сто
ты ,в линейном ,сиI1нале быстр,о уменьшается ,с увеличением глуби
ны •модуляции дю 11 = 1,4 --ё- 1,5 ,и малю ·из.меняется пр,и дальнейшем
увеличении 11 до 2,0.
Выбирая гл)71бину модуля'ЦИИ, целесооб,разно учитывать слож
ность выполнения системы синхронизации несущих частот в приём
ном устройстве. При глубине модуляции 11 = 1,5 из линейного сиг
нала л-егко .выделить пакеты импульсо1в несущей ча,стоты ,в,о время
прохождения синхронизирующих телевизионных сигналов и исполь
зовать эти па'Кеты для ·целей синхронизации. В случае полной ·пере
модуляции •схема •синхронизации значительно у.слож,няет-ся. При до
статоч,ню полном иС1пользова~-r,ии мощнос11и линейных усилителей
канала наиболее выгодной предста:вляеТ<ся глу~бина модуляции
150 % (11--ё-1,5), обеспечивающая лучшее отношение сигнал/помеха
и с.ра,внительно более ,простую схему приёмного устройс'Гlва.
-
149 -
8.3. Передача постоянной составл.яющей видеосШ'нала
Постоянная составляющая (средняя составляющая) видеосиг
нала ,отражает из·менение ·сред1ней ,оовещённост,и изо'бражен,ия в це
лом и включает ·ч,астоты от ,нуля до нескольких герц. !При прохож
дении ,видеосигнала 'Через ,различные ,видеоу,силители постоянная
ооставляющая ,сигнала теряет,ся. Чтобы прав.ильно ,но1спроизвест,и
общий фон изо1 бражения, нужно rвооста•новить постоянную состав
ляющую сигнала ,н,а ~входе приёмной трубки теле,визора.
В телевизионном 'Ка'нале ·системы ,с~вязи 'ПО коаrосиальному ка
белю необходи.мю передавать по л,инии постоянную ,соста1вляющую
сигнала в преобраз,ованном виде. Бели огибающая модулирован
ного линейного ,сиг,нала содержит по,ст,оянную ,с,о,ставляющую, то
более эффективно используе1'ся мощность линейных усилителей
канала и облегчае1'ся .конс11ру;ирование ·у.стройсrn оинхр,онного де
тектиро,вания при приёме. В.оостановление постоя,нной .соста,вляю
щей видеосигнала на входе модулятора передающей станции,
в том числе и в пунктах переприёма по .вид·еоча1стоте, позволяет
уrстранить низ.коча,стотные ~помехи (фон переменною 11ока). Пос
ледние возникают из-за наводок, а также из-за недостаточно хоро
шей фильтрации ,вторичных источников пи11ания (rвьшрямителей
переменного 11ока), ч110 ,вызывает параз,итную .модуляцию в линей
ных усилителях, видеоусилителя,х и генераторных у,стройст.вах .
.пос11оянная
,составляющая 1видеос;игнала ·во1останов.ится, е,сли
фикси,р,Оiвать уровень гасящих или •синхрониз,ирующих и,м~пульсов.
Лоэто,му 1воостанов.ление постоянной ,составляющей практически
достигается введением специальных схем фиксации уровня синхро
импульсов (,или га,сящих лмпулысов).
Использованuе мощности линейных усилителей при передаче
сигналов с фиксированным уровнем синхроимпульсов. Во rвремя
телевизионной передачи постоянная ,составляющая 1сигнала обычно
изменяется очень медленно, но ,иногда, например, при ,смене кад
ров в ,случае передачи ,кино ,эти из,менения ,могут прои,сходiить скач
ками. Силнал 1передаётся по линии ,с негативной моrдуляцией и поэ
тому размах ,м,одули,рованного оигна~ла ·маюсимален 11ю время пере
дач;и 1синхрюнизирующих импульсов (при глу,бине модуляции 200%
размах ,сигнала мак•си.мален •во ,время переда1чи уравня ,«·белого»
и синхроимпульсов). Если на входе модулятора передающего уст
ройства уровень .синх,р,оимпульсов фик~сирует,ся так, что ,в м,омент
прохождения ,синхроимпульса напряжение на 1в1.JQоде модулятора
имеет нулевой потенциал ,относ;ительно «зем1Jiи», то величина тока
несущей ча,ст,оты при О1'сутс11вии ,сигнала и во ~время прщюж,дения
син~роимпулысов ,будет одинакова. Размах нем1одулирова1нного на
пряжения ,несущей ч•а,сrоlТы и размах .мод:улированно,го ·сигнала
(как rпри передач·е «чёрного», так ;и ·«белого» - р.ис. 8.lЗа) 1в этом
случае равны. Бели уровень ,синхроимпуль,со.в на ,входе модуля-
-
150 -
·юра .не фик,сируется, то 1сиI1налы, ,соо'Гветствующие «чёрному» и
«белому», рас·полагаются по •m1ношению 'К уро:вню немоду:лирован
ного тока несущей частоты, так как ~показано на рис. 8.136. Оче
видно, что при неиз'менном размахе модулированною •с.игнала на
,вых,оде ус;илителя :ве.'Iичина полезноf1о, сигнала значительно боль
ше в том ,случае, когда постоя'н~ная 1соста1вляющая 1видео,сигнала
восста·новлена.
Рис. 8.13. Использование мощности усилителей:
а) с восстановлением постоянной составляющей; 6) бе~
восстановления постоянной составляющей
Без фиксации уровня синхроимпульсов получить перемодулиро
ванные сигналы на входе модулятора практически не;возможно,
так ,как не 01бе1спечивает,ся 1возможность изм,енения фазы тока не
сущей ча,стоты ,модулированноf1::> ,сиr.нала на 180° п.р,и ска'Чке ,от
«чёрноrо» к «·белому» и ,наоборот (см. тл. 5). та,юим 01бразо,м, 1ВО1с
,ста,но1вление ,постоянной ,составляющей видеосигнала на вх,оде мо
дулятора 1поз,воляет лучше использовать мощность линейных уси
лителей канала.
Упрощение устройств синхронного детектирования сигналов.
В устройст,вах ,синхронизации несущих частот (см. гл. 5) на при
ёмной •с1'о,роне ток линейной несущей ча,стоты 1выделяекя .из JIИ
нейноrо сиI1нала во время передачи импуль,сав синхронизации. Это
выделение возможно осущес11вить блаrада'ря ,фик,сации уро.вня вер
шин ,с;инхрониэирующих нМ'пульс01в ви;Деосиrнала. Бели у,р,01вни
не фиксированы, 1'0 ,возможность ампл1итудной ,селекции линейного
сигнала 'ВО ~время прохождения ,синхронизирующих импулысов ис
ключается, и необходимо использовать более сложные схемы син
фазир,ования.
Ослабление низкочастотных помех. На ,различ,ных участках
сложного тракта передачи телевизионных 1сиI1налов на видеосигнал
накладываю11ся помехи от то1ка ча,стоты .50 гц и его гармоник.
Часто возникают помехи в соединительных кабелях оборудования
телецентров. Эти ,помехи ос-о6енно ,с,казываются на магистралях
большой протяжённости при организации передач с переприёма
ми по :ви1деоч.а,стот,е.
....
151 -
Их МОЖIНО сущес'I'Венн.о осла,бить, 1воостана,вливая nостоянную
составляющую сигнала 1В пунктах цереприёма.
Принцип действия схемы восстановления постоянной составляю
щей сигнала (ВПС) (1ри.с. 8.14). Импулы:ный ключ К (напр·имер,
упра:вляемый диод) замыкается ,в строго о,пределённые моменты
на к,ороткое время с ,п.омющью вспомогатель
ных управляющих импульсов, частота ,следо
вания 1ю11орых ра,вна ·частоте строк fc. Допу
стим, что ,ключ К замыкается .на время про
хожде:н,ия пл,ос1юй части ,си.н:х;ро.импульсов. В
этом случае урове.нь синхроимпульса в точке
2 ,будет приво,,щиться к 3Начению Ego (в част
ном ,случае, к потенциалу <G·емли», если
Ego=O). ЕслiИ от 1истоЧJника поступает в,идео
сигнал с утеря.иной .постояНJНой составляю
Рис. 8.14 . Схема фик- щей, ,то в точке 2 постоя.иная составляющая
сатора уровия
будет в,оост,ановлена благма,ря фиксации
уровня синхр0~импульоов.
Допустим, что на ·вход фiиwси,рующей схемы поступает сумма
на1пряжений (,рис.' 8.15а) сигнала ,и синусоидальной низкочастотной
помехи, равная
е(t)=ее(t)+еп(t),
(8.26)
и ключ фиксатора идеален (R1 =0), т. е. время его замыкания
бесконечно мало, а JВ<ну;-rреннее оопротивлен.ие источ.нико.в сигнала
и помехи Ri = О. Заряд конденсатора С при таких у.словиях про
исходит ,мгновенно.
Напряжения на пла,стинах конден~саrора uc(i) и на сетке лам·пы
ug(t) графически •по.казаны 1На .pwc. 8 .156 и в. I(rрИJвая помех.и на
,в,ходе пар•аллельна •«огибающей» ,верхушек импульсов. Напряже
,ние на конденсаw.ре неизменно 1в течение времени меж~ду ,двумя
замыкания.мlИ ключа К и изменяеrея скачкоОlбразно в момент за
мыкания 1ключа. Напряжение -на ·сетке лам•пы ug предста1вляет
сумму значений e(t) и Uc(t). Из графика для Ug(t) следует, чrо фик
сатор не допускает накапления ·помехи от строки к строке.
На .рис. !8.'15г 1в несколыю увеJiiиченном ма'С.Шта1бе по.казан о,ста
ток по.мехи Л Uп на выхО!де .фиксатора, содержащийся .в ug(i). Оче
видно, что остаток помехи Лип равен нулю в моменты замыкания
ключа (t = кТс + t0 ) и возрастает к концу строки. Это напряже
ние ·Состоит из о,статка напряжения ,низкочастотной помехи (пунк
тирная кривая на рис. 8.15г) и напряжения составляющих ча~тоты
fс и её гармоник.
Определим амплитуду остатка низ.кочастотной помехи. Абсо
лютная ·величина ост ат.ка помехи Лип :в .момент ~времени t = кТс +
-
152 -
+to + t' (где кТс + io<t' < (к+ 1) Те+ io, как показа1но па рис.
8.15г) ,равна веJiичи,пе из,менения помехи за 1в,ремя t'. СJiедова
теJ1ыно,
ИJIИ
а}
6)
8)
eft)
01--+.r--ж---жь.--~--,г---'--.----+---t
1
1
,-..;;.----,-~-'---1-~-+---+--~---'-'--t
__
__L_L_
1
1
1
1
'
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
L~-4~1
,
'Z)
~~
Рис. 8.15. Напряжения в схеме фиксатора уровня:
а) на входе; б) на конденсаторе; в) на выходе; г) напряжение
остатка помехи на выходе фиксатора
(8.27)
Учитывая, что t = к,Тс + t0 + t', опредеJiим маwсимаJiьное зна
чение помехи в момент !Времени t'маис = Т с:
\ЛИп!макс=2Ипsin Q;Tc cosQп(t- :с)·
(8.28)
CorJiacнo рис. 8.15г ам·плитуда низкочастотной ·СО·ста,вJiяющей
помехи составJiяет 0,5 (ЛИп) маис, т. е.
и.QпТе И
• ЛFп,..__, И ЛFп
пSШ--=
пSlП-
, ..__,
п-
,
2
fс
fc
(8.29)
-
153 -
так как для помехи ,низкой ча1стоты Fп << fс- Та1ки,м образом, иде
альный фиwсатОlр уровня ослабляет помеху в fc/nFп раз и сдвигает
помеху по фазе примерно на 90°. Чем ,выше ча,стота помехи, тем
меньше она осла:бляет,ся (рис. 8.16) и ~при Fп = 0,5fc ,помеха не ос-
лабляется совсем. Помехи частотой F~ >fс не о,слабляют,ся !фикса
тором уроння :и 1соз1дают на его .выходе Н~изкочаст0rтную помеху
,с ча,стоrгой Fп = F ~ - mf с, где mf с - ближайшая к высокочастот-
нвп
ной ,помехе га,рмоника частоты СГ;рок
4....---.----,-----,
:Реальный фиксатор урО1вня характери
зуется определённым з:на~чением постоянной
времени TФ=(R1+Ri)C=R1C. Время тн, в
течение которого •электронный ключ фикса
то.ра замкнут, также имеет ~0п1редел.ён,ную
велiИч.ину. Так, .например, если фиксируеТ1ся
,вершина с1инхроимпульса, то время замы
кания 'Ключа Т1, равно длителЬ1н,ос11и син:юро
им:ттульса (5,0 мксек).
О-t---+---+--'~-+-t"кгч Величи:н а подавления низкоча,стотных
fll,D [Юмех .зависит (р,ис. 8.16) •от .значения Тф :и
отношения Тф/т11 • Обычно 'tф=-Тн.
Рис. 8.16. Ослабление
низкочастотных помех
идеальным (кр•нвая 1) и
реальным (кривая 2)
фиксатором уровня
' В идеальном фиксаторе заряд ('разряд)
конденсатора С происходит мгновенно ,и
поэтому ивменеш-ие «ступе:нча'J'о,го» налря
ж,ения на ею пла,стинах (рис. 8.156) точно
соответствует ,изменению 1Поме:ХJи за преды
дущую строку (с обратным знаком). В
реальном .фиксаторе заряд или разряд кон
денсатора происходит в течение нремен~и тн (пока .ключ замкнут).
Низкочастотная помеха в нём О·слабляется ме:ньше, чем в ид:еаль-·
,н,ом фююаторе уровня (помеха 50 гц ослабляется при,мер:но в
15-20 раз, рис. 8.16).
Рассмотрим некото.рые ,схемы фиwсации уро1В1НЯ. Простая (неуп
,равляемая) 1фиwсирующая охема представляет ,собой пиковый де
тектор (:рис. 8.17а, 6). Роль элек11ронно,го .ключа 1в ней выполняет
диод Д, ·который ,отпирается самим ,видеосигналом (синхронизи
рующим,и импулысами). При 0том искажае'Гся форма син.~сроим
лульс-ов, и по,это,му указанная схема для аппа.ратуры ,коаксиально
го кабеля ,не1приго,дна. :Она может .ра6отать от видеосигнала ,раз
,махом 1не менее несколыких вольт и используе'ГСя 'В телевизорах,
где искажение формы ,синхроимпульсов не ~имеет ,суще1ст.венного
значения.
В оконечной а,пшаратуре Т1елевизионного канала используются
обычно управляемые схемы ВПС, в которых электронный ключ
с-одержит два (рис. 8..17 в) или четыре диода (рис. П.5). Специаль
ная 1схема генерации управляющих 1импульс1ов ,формирует д!Ва раз-
-
154 -
неполярных импульса, синхронных со строчными синхроимпульса
ми \Видеосигнала. Управляющие импульсы ,во 1Б'ремя прохож 1дения
"Синхроим·пуль,сов ,стро,к через копдепсаторы С 1, 1 С2 от,пирают диоды
«ключа», 1в ,результате чего ,сетка лампы Л пр1иdбретает потенц,иdл
Е (в частности, потенциал «зе.мли», если Е =О). Поэтому •верши
.ны ,синхроимпульсов ,сигнала на ~сетке ламны «·привязаны» к уров-
lГ~
а.J
~1--,,,.........,-..1
Мл
-
o----. 111 --1" ---t
Cg
Рис. 8.17. Схемы фиксации уровня:
а, б) неуправляемые; в) управляемые
ню Е. Во время прохождения ,строки из-за ,разряда конде.нсаторо,в
С 1, С2 диоды запирают,ся и 1препят,ствуют ,разря~у ко1н:Денсатора Cg.
Обе •диодные схемы (,рис. 8.17 в ,и рис. IП.5) имеют 1вид «·моста».
Бели мост ,сбалансирован, то управляющие импульсы, амплитуда
которых обычно составляет неокольк,о вольт, ,не ,создают разности
напряжений меж:ду точками «а, б» ,и к ,пе.редаваемому :видеосиг
налу ничего не добавляют.
8.4 . Выбор несущей частоты телевизионного :канала
и основной :контрольной частоты в системе связи
по :коа:ксиальиому :кабелю
На помехозащищённость систем связи по коаксиальному кабе
лю вл.ияет пра·вильный ~выбор значений линейной ~несущей частоты
-
155 -
телевидения и основной контрольной частоты системы. 1\1ощный ток
несущей частоты f л, ,взаимщ1,ействуя •с 'ЮЕами телефонных сигна
лов (см. гл. 7), может !Вызвать довольно ,силыные пт,1 1ехи :в верх
•них каналах телефонии. В канале телевидения ток несущей часто
ты ·создаёт ча,сть мощ1юсти осно:вной 1 по'.1ехи 2.f ., .
Опре.1,еляя зна
чение линейной пе-сущей ча1стоты f,,, ,целесообразно учитывать -сле
дующее.
Помеха 2{ л в канале теле1видения после демоду.·шlUНI образует
1в ·видеоопектре пом•еху частоты fл, Визуальный эффеЕт по,,_1ехи бу
дет наиболее слабым, если
(8.30)
и •помеха ,находится на сс.ре11;ине меж-ду двумя гар,,_1ошша•'.1Н часто
ты CTD0K.
При передаче телефонных сигналов существенные те ПО',1ехи
f.'I - fтелеф, в образова,нии которых участвуют наибо.1ее \1ощные
составлнющие ·спект1ра теле.4юнного -сигнала. Нера.вноче•iШС}СТl,
ча-стотных хара•ктеристик чувст,вителыюсти используе'.1ых ,\IИкро
фонов, в основном, О1пределяет неравно11ерное распределение мощ
ност.и ли•нейного телефонного сигнала ·в его полосе ча,стот. На вы
ходе :телефонного а·ппарата мощ1юсть разговор-нога тока сосредо
точена, главным образом, в области 1000 гц, с небо.1Ьшю1н откло-
1ненинми на lОО-ё-12O0 гц в обе ,стороны. Поэто;v~у, е-сли в ,'!Jшейном
спектре передаются нижние боковые полосы от виртуа.1ы1ых частот
телефонии (,кратных 4 к.гц), то оснО!вная мощность телефонных то
ков распо.11ага<'\11ся в 01бластях спектра ,воь:руг частот
(fвирт 1000) щ (4000q • 1000) гц,
где q - целое число.
Выбирая линейную несущую частогу те.'1евизиошюго r-;ана,1а
равной
fл=(4000р- 1ООО) гц,
(8.31)
где р целое число, -мож,но добиться такого положения, копа наи
более м-ощные помехи {л -fтелеф •б~дут попадать 1в об,1ас~:и вирту
алы1ых ча,с.т1от телефо1шых каналов и з-начите.1ьно ,ос,1абятся 1,а
•нальными фильтрами. Кро,ме того, акустический э:рфект ПО',tехи
;в каждом телефошюм .канале будет •слабее, посколы;у она нахо
ди'J'IСя на ]{раю спекгра ча,стот телефошюго ,кан1ала. Таким обра
з·ом, желателыю, что-бы значение f,1 ,по ·воз,можности ·бо,'1ьше соот
ветст.вовало выражениям (8.30) и (8.31).
Ч;гобы диалрамма уровней 1высокоча1стотного ;гракта и его ча{:
тотные ха,рактеристики ~сохранялись во 1времени ,в пределах извест-
-
156 -
ных норм, пр~щусматри,вает,ся ,ряд колтрольных частот. То•ки конт
рольных частот, находящиеся в телевизиошю:,1 канале, в иесте
1приёма и ,в ,пунктах ~выделения сигналов те.1евиJ,ения по.J,авляются
с по.мощью заrражlдающих (режекторных) кварцевых фильтра.в.
Токи контр•олvныi'I: ча,стот могут •соз,J,а,13ать по;,лехи в кана:1е тс
.левидепия ка,к за ,счёт прямого прохождения, так и :в рсзу<'1ьтате
их .нелипейното нзаимодействия, например, с тоrюм линейной не
~ущей часто:ты. Токи к,онтрольных ча,стот (кроме ос1ювной Ео1п
.рольпой частоты) имеют 1сравпитетлю низкие уровни, поэтоыу до
стат,очно учесть влияние прнмого прохождения этих токов и иска
жений, в.носимых режеЕторпыми к,варцевыми фи.1ьтрами. Значения
:копт.рольных ча·стот целоеообразно :выбрать ,на ра,сстояниях
(п + 0,5)/с orr JI.ИЛейной ,несущей частоты f: 1, Это ослаб.1яет эф
фект помехи и, елсл:о:nательпо, облегчает требования к режектор
ным .кварце,вым фильт,рам.
Нелипей1юе rвзаимодейст,вие имеет смысл учитывать JЛН основ
ной контролыюй частоты f1,.
Частоту fн желательно выбрать с до
статочно ,высо,1шм уровнем, так как это ,позволяет упростить при
fм1шки контрольной часvоты, расположенные 11а нсобслуживасмых
ус.илителы1ых ·пунктах ,с ограниченной мощностью ,п;па,ния.
Для лучшей ра•6оты системы а,втоматическоr,о .рсгу,1ирова11ия
жслатслмю вЫiбрать ос1юв11ую ко1проль,ную частоту f" лб.1изи
.uерх11его края .рабочего спскт,ра ча•ст•от магистрали. Если в да,1ь-
11сйшом предполагается передача цветного телевидения, то при
,пыборс O·CIIO!IЗIIOЙ к:онтрюльной частоты 1вюкпо учитывать по."1ожс
лие цвет,01вой подпесущсй. В юо,сое1псъ:тре эта ПОJ,несущая
.fцв = 4,43 Мгц, ,п.ричём fцв = (т + 0,5)fc. На .1юши цветовая 'ПО'l.
несущая fл.цв = fл + f цв· В этом ,случае контрольную частоту сле-
дует ·выби,рать между fJ[ и f , •однако желателыю ближе к fл
л.цп
.цп.
Помеха от 1прямог10 ,прохождения тт,а колтро.1ы10й частоты ,в ка
нал яр.1юсти ·будет менее заметна, если частота fн удалена от f, 1
и её значение прrИближаето1 к значению f1' = f:, + (п + 0,5) f с•
В цвет.пом канале ,помеха будет слабее, если частота fн более у.1.а
ле11а ,от fл.цв и оё злаче,пис ,бли:ш,о к з•начс1шю fн = f:r + nf с•
Нсли11сй11ан помеха чаеготы fн -fл может оказатысн сильнее
11омехи от п,рямого ·п.рох,ожденин тока частоты fн .в кана,1 ти1сви
де11ия. Визуальный эффект такой помехи будет минил1алы1ым, сслн
fн=2/Jf+(п+0,5)fc.
Н·собхо1д1Имо от.мстить, что выбор ча·стот fл и f1, ука:;ан11ым
способом обеспечит южидае~мый эффект ,в канале те.1евнде.1шн в
т,ом •случае, :колда ча,стота ,строк видеосигнала 1в достаточ 1ной е11с
ре ста1билизирава.11а.
-
157 -
ГЛАВА 9
КОРРЕКТИРОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ
В ТЕЛЕВИЗИОННОМ КАНАЛЕ
З начительные искажения амплитудно-ча,стотных и фаза-частот-
ных характеристик телевизионноло ,канала (см. тл. 2) пр,иво-
дят к сущест,венным искажениям формы 1передавае1Мых видео1сиг
нало:в и к поя,влению дополнителыных мешающих ,сигналов (эхо
сигнало,в). Поэvому :ттреду,сматривает,ся :необходимая коррекция
эт,их характер111сти1к и возможность оо~ра.нения заданной точности
корректирования во времени. Фазо-чаеготная характеристика вы
с,окоча1стотного 11ра.кта :~юр.ректируется только 1В телевизионном ка
•нале.
Ча,стотная нера,вномер:но,сть затуха,ния ка1беля с .известной точ
ностью ком,пенсирует,ся ча1стотной ха,рактеристипюй усил~ия ли
нейного у,сил,ителя. На магистрали большой 1Пр1отяжённости ,вклю
чается несколыко ,сотен таких усилителей. Допу1стимые искажения
ча,стотной характеристики затухания телевизио:нн,ого ка:нала •В об
ласти видеочастот ниже 1,0 Мгц 1составляют ± 1 дб. Разделить
эту норму ,ме)}{ду 'В,сем,и усилителями ;гракта невозможно, та.к как
требоsания ,к точности хара:ктеристик усилителей будут ,пра1ктиче-
1ски не.выполнимы. Поэтому усилители изготовляются толыю пар
тиями. Техноло·г.ия изготовления пар,тий такова, что при неравно
м1ерно,сти усиления ± 1 дб в сщно,м усилителе обеспечивае11ея мень
шее ,среднее отклонение для ·в,сей партии усилителей (20-ЗО шт.).
Таким образом, остаёт,ся ча,стотная неравномерность хара~ктерис
т,ик .вьюокоча,стотного т.ракта, обу1словленная ,средним.и отклоне
.ниями •для партий усилителей, :наличием в тракт,е фильт,ро,в, фазо
вых и амплитудных корректор01в, «плоских» усилителей ,на обслу
жи:ваемых юунктах и ·потрешностя1м.и характерис11ик кабеля.
-
158 -
Эти искажения (монотонного и ко.'1ебательного характера) со
стоят из регуляР'ных и 1нерегуля,р-ных. Регуля,рные а,мплитудно-ча·с
тот;ные искажения устра.няют,ся ,путём ·вrключения юостоянных ам
плитудных корректоров (рис. 9.1). Последние составляются из от
дельных з.веньев и у,станавливают-ся на обслуживаемых усюш
тельных пунктах.
BJ
eJ
т
}
о
Iо
Рис. 9.1 . Амплитудные контуры:
а, 6) ре3онансные; в, г) апериодические
Фаэовые искажения телевизионного канала О1бусловлены, глав
ным образом, ча,стот:ной нершвномерностью •времени ,ра•сп,ростране
ния коJ11е,баний :в ка~беле (1см. § 5.1). Линейные усиЛlители .~юмпен
сируют лиiпь определён:ную ча-сть этих искажений. Остальная
часть .искажений, а та1кже фазовые .искажения 0лементо.в аппара
туры 1выоокочаетотного тракта кор,ректирую11ся с помощью фазо
вых кар.ректоров. Так, например, в аппарату.ре К-192O предусмот
рены rпостоян:ные и переменные (с 111ерепай.1юй элементов) фаз,о
вые коррекю•ры, позволяющие ·выравнивать фазовые характери
стики участков магистрали, содержащих 7±5, 15±5, 22±5 и
ЗО ± 5 усилителыных уча,ст.ко1в.
Фазовые кор1ректоры составляются из фазовых звеньев, содер
жащих толЬ11ю ,реакт.ивные сопротивления (L, С). В общем виде
фазовое звено rпред,ставляет скрещённую реа1ктивrную ,схему (рис_
9.2а), •слож·ность которой ,о'П,реlделяет-ся Чlиолом элементов •в плече.
При Z 1 Z2 = R2 = rconst и при отсу:тствии активных 1потерь 1в L и С.
затухание схемы .ра,нно нулю, ха,ра,ктеристичес~юе оопротивление·
Zc = R, а фаз1авая характеристика определяется ,выражением
Ь = 2 агс tg )Zi\ . В фаз·овых ко.рректорах лрактически и,споль-
R
зуются
.неура1нновешенные
перекрытые
мо,стовые
з•венья
(рис. 9..26, в, г), 1эывивален~ные ,скрещённой •схеме 1с д!вумя эле
,ментами ,в каждо,м плече. Та1к, нап.ример, ,для rпо:стоянных фазовых
,1юрректоро•в ,в аппа•рату,ре К-1920 и.с~пользую~ся з1венья, из-ображён
•НЫе на рис. 9.2в. Реальные з1венья 1вносят некоторое затухание
(из-за потерь в ин'дукт.ивностях), ,причrом ча1стотная ха,рактеристи
ка этою затуха,1шя напо,минает ча,стотную хара•кте.рwстику rру~ггпо-
-
159 -
BOГIJ времени. Затухание сложного корректора с увеличение:\1 часто
ты •nо3растает и ~юэто"vrу 1, не111у пр,rда(;тся допол:нительно 1Iеболь
шоii а:v1IIЛ1"пудный кор,ре1,тор.
Гlерс.:,,1енныi\ фазоnыi"r корректор снсте"vIЫ К-1920 содержит де
сят1, каска.'~но nкi1юч(;нirы;; фазоnых зnенье,в (два эвена, псжазан
ны,; на рис. 9.2д, и ГJOCe'vIЬ зnеш,еn, П(Ж,Jзанных на рис. 9.2е) с оди-
iJ}
ff)
Вых
'.L2 l
"'Гтт°J.'
_r
1•:г
'.l 2
ТI 4,.
Рис. 9.2 . Фазовые контуры:
а, б, в, г) постоянные; д, е) переменные
Вмх.
J!:г
ш.шоnы:v1 :-,,1акси:v1алыны:-,,1 в·ремене:-,,1 замедления , = 0,4 м,ксек. Мак
симу:,rы отдельных звеньев (рис. 9.3) рас1пределены через 1 Мщ,
начиная от частоты 1 Мгц, и -сумма,рное групповое .время коррек
тора -при средних значениях L, С звеньев соста,вляет !Примерно
1 Jt1.к.сек. Изменяя L .и С отделЬ'ных звеньев путём ,перепайки, мож
но сдпигать маю::имум группового вре"v1ени любого з:вена. Этим
абеспечиваеТ'ся возможность корректирования регулярных и:скаже
+~ий группового времени порядка 0,5+0,7 мксек с точностью до
0,05 мксек.
Разброс фазовых характеристик участков кабеля, ха,рактерис
тик фазовых корректоров, усилителей и •других 'ЭЛбiеН1'ОВ а·ппара
туры приводит к .поя,влению нерегуля,рных фазо,вых искажений, ко
торые могут ,существенно влиять ,на качест,во передачи.
-
160 -
Таким образом, имеют место нерегулярные и,с1кажения ча<етот
ных характеристик затухания и гру,пшовотю времени. Пос~юльку
эти искажения образуются как в цепях минимально-фазо,вого ти
па (где характеристики затухания и фазовые ,с:вязаны однознач
но), так и в цепях неминимально-фазового т11па, то в общем слу
чае связь между нерегулярными ам,плитудщо-чаеготными и ~фазо
частотными искажениями ,неQд;на-
мксек
значна. Каждую из этих характерис
тик в спектре видеочастот можно с
цзвес11ной точностью представить в
виде суммы к,онеч:ного ряда 11риго
ном,етрiИческих функций (косинусо
ид - для амплитудно-частотных и
синусоид - для фазо-час11отных fJ
характерис11ик). Коеинусоидальное
измеrнеН1ие коэффиUJИе:нта передачи О,чt--.1:-;,,.-,,,.1.----,о1г-х-----.~.--х....,.,.-,1
(при лИJнейной фа'Зовой характери
ст,ике) приводит к поя.вл·ению двух
однополя,р,ных допол:нительных сиг
налов (,однололя1рных эх:о-сигна
лов) (см. гл. 2). Один 1из них
-
от
стаёт, а второй - опережает по
лезный сигнал. НебоJrьщое аинуоо
идалыное искажение фазовой ха
рактеристики (прrи неизменном ко
эффициенте передачи) вызывает
Оf2J/,
,5о78.9Мщ
Рис. 9.3 . Групповое время замед
ления переменного корректора при
установке всех звеньев на сред-
нюю частоту
появление разнополнрных эхо-си,г:налов. В минимально-фаз·овой
схеме искажения затуха,ния и фазы ,одн:овреме,нны ,и приводят к
появлению только запаздывающих дополнительных эхо-сигналов
(например, в результате отражений в кабеле). Устройс~во, к,ото
рое, пропуская полезный аигнал практическiИ без искажений, с,оз-
даёт также дололнительные сигналы, с,овпадающие по времени и
противоположные по ,знаку эхо-сигналам, возникающим 1из-за не
регулярных искажений частотных характеристик телевизионного
ка,нала, способно корректировать переходные ха1рактер1истики, а
следова'Гельно, ,и час.11отные характеристики канала.
В системах ·связи по коаксиальному кабелю используются два
вида ,регулируемых корре,кторов, ,способных создаiвать корректи
рующие силналы: гармонический корректор, .корректирующий как
опережающие, та1к и запаздывающие 0х,о-1сигналы, и косинусный
корректор, корректирующий только за1паздывающие эхо--сигналы.
Гармонический корректор (рис. 9.4) содержит линию задержки
сиг,нала, сос11оящую из отдельных з,вепье,в, •С -от,водами от кажrдого
1
з,вепа. Величина задержки одного звена т3 = 1/2Fт=-·6-106 =
2
=0,083 мксек рав,на дiJIИтсльности фронта лереход1ной характери-
11-821
..
161 -
стики идеального вИ1деотра1кта ·с грюшчной чаеrотой 6 Мгц. По
•ступающий на вход линии за•де-ржки о~сно'Вной сигнал задержи-
1ва•ето1 -на ,; 1 .мксек (рис. 9.4). К!орректирующие -сигналы могут
сниматьсн ,с от1юдоn ~всех з,nеньел линии задержки. Каждый кор
ректирующий сиnнал образует-си путём задержки ,полез-ног-о сигна
ла -на необходимое ,времн (м·еньшее, или большее ,; 1), регуi1ировки
Рис. 9.4 . Блок-схема гармонического кор-
ректора:
1 - отвод основного сигнала; 2 - опережаю-
1цие коррf'ктирующие сигналы; З отстаю-
1цие корректирую1цие сигналы; С - суммнру-
ю1цее устройство
его ам·плиту,ды и установлении необходимой полнр1юсти ,в регулн
торе Р. Выбиран кор.ректирующие ~сигналы, кюторые лучшим а,б
разом ком1пенси:руют мешающие эхо-сигналы, и суммирун их с ос
нов.ным сигналом, мож,но в из1веспюй степе-ни очистить полезный
сигнал от мешающих эхо--сигналов.
Гармо.нический ~корректор -сгюс,абен корр·ектиро,вать только до
полнительные эхо-сигналы, аМ'плиту,ды которых ,в несколько раз.
•слабее амплиту1ды .полезною ,сигнала. Пононим это приме-ром.
Допусrим, что в результате искаж~ний на линии, поступающий:
,на вход ,кюр·ректора сиr.нал ссщержит (рис. 9.5), кроме полез-ного
сигнала, д:ва эх10-сигнала, ,смещён:ных на ± t1 сек но отношению
к •полезному сиnналу (1см. гл. 2). Пусть амшлитуда полезного сиг
нала ра:в•на единице, амплитуды •эхо-•сиг,налов -ра,вны K<l. Пред
пол•ожим также, что t1 = n1:3 , где п
-
целое число, а 'tз - время
задержки од:}(ого з1вена 1юр,ректора. В •этом ,случае ~корректирую
щие dиnналы должны быть .смещены ,по отноше:нию к полезному
•сигналу на ± n1:3 сек, а,мплиту,ды корректирующих сигналов дол
ж1ны -быть .равны К, а полнрности 1протиrю,полож-ны полнрностям
э;ш-1си1гнал-Qlв. В -результате коМ'пенсации (рис. 9.5) мешающие сиг
налы у,страняют,ся на расстошшях ± t1 от полезного :еигнала, но
rюя,вляют.ся более ,сла,бые (,с а,м1плиту,J,ой К2 ) мешающие оигналы
на ,ра-остояниях ± 2t1 от ,полезного сигнала.
Соглас-но суще-ст,вующим нормам амплитуда эхо-~сипiалоn мю
жет ,оо,ставлять 1не бол-ее 5% от амплиту~ды ·полезного •сигнала. На
пример, если К 0,2, то К2 0,04 и дополнительными сигналами.
-
162 -
на р·ас,стояниях 2t1 от rполез-ного сиг.нала мож,но пренебречь. Если
К = 0,3, то К2 = 0;09 и для корректирования остаточных сиг
налов с амплиту~да,ми К2 потребуется .использо1ва:ть ещё 1пару от
нодов линии задерж1ки. Точность кюрректирова-ния определяется
числом з1венье:в линии задержки корректора.
Амплитуда ,каждого 1юр
рекг.wрующего ,сиnнала и ,ело
полярность регулируются от
дельным регулято,ро:м. Поэто
му гармонический корректор
позволяет корректировать как
фазо-чаето~ные, так и ампли
тудно-частотные
,искажения
канала. Если в гарм·оническом
корректоре испо.1Jьзовать толь
ко запаздывающие корректи
рующие си,г.налы (от,ключив
опережающие), то он спосо
бен .коррект:ировать одновре
менно искажения затуха:н,ия и
фазы всех эл,ементов мини
мально-фазового типа в ка
нале.
В ~используемых 1на прак
1
1
t
-zt,
- .. ---+--_ ._1 -'----+--""F'-t
о
t,
zt1
Рис. 9.5 . Сигналы на входе и выходе
корректора:
а) входной; 6, в) корректирующие;
г) выходной
тике ко,рректорах предусматривается возмож'Ность по.лучения
большего числа запаздывающих корректир1ующих ,сигналов, чем
опережающих (напр,и:мер, 24 запаздывающих ,и 12 опережающих
в 1юрректоре аппаратуры К:-1920). Гармонический корректор уста
навливается на оконечной приёмной станции. Искажения корректи
руются при передаче испытательного сигнала No 2 (рис. П.106), со
держащего синус-квадрат~tый импульс и прямоугольный импульс.
При настройке корректора указанные импульсы наблюдаются на
осциллоскопе на выходе приёмной станции. Гармонический кор
ректор можно использовать как для спектра линейных частот, так
и для спектра видеочастот. В ,последнем случае его применяют в
видеотракте любой телевизионной аппаратуры.
В качестве з.вена линии задержки можно лспользовать фильт,р
нижних частот с частотой среза, находящейся достаточно далеко
за спектром рабочих частот. Фазовая характеристика з.вена в об
ласти рабочих частот практически должна быть линейной.
К:осинусный корректор 1) (рис. 9.6) состоит из ряда каскадно
соедин·ённых ячее/К. К:оличество ячеек• определяет число корректи-
1 ) Название «КЮ<Синуоный» объяаняе11ея тем, что кажщая ячейка корректора
оlбеапечивает косин;у~соидалнную амплитудно-ч,астотную характеристику и воз
мож,ность регу.пиро,в11ш величины ,колебания етой хараК'Геристики.
11*
-
163 -
рующих 'ОИПiаJюв, обеспечиваемых коррект,ором. В аппаратуре
К-1920 корректоры состоят из 12 или 24 ячееч. Одна ячейка
(рис. 9.66) представляет собой удлинитель, у которого 0.1.нoii
частью параллельного сопротивления яв.пяется входное сопротив
ление ли-нии задержки. П-ос.лел.нш1 ·состоит и1 :,,веньев 1а.1.еr,жки и
а)
.
Ячсцка корректора
8~-00-[ZJ--4 / Н >18
=.?'
6)
Вх
!I} !Ja,lft'Л
+O,J
"~ -m=f //~~2 f'
о-г-~:--..".-'~,-~~___,.,,,,___,,..__- -- -' '""
-о,з __:~--~-
;;,,
Рис. 9.6 . Коси11ус11ый корректор:
а) блок-схема; 6) схема ячейки корректора; в) харак
теристики затуха1111я первых трёх ячеек корректора
нагружена на потенциометр. Время :задержки каждого з·пена равно
т,.= 1/4F,,,. Регулируя
сопротинление 11а1·руз1ш, можно по.т1уч,нь н
т,очка,х а, б -от,ражённый сиг-на.л, {Jтстающиi'1 во 1::1r,емен11 от оснон
ного •сигнала IIa m/2fm сек (т ~ ч1ис.:ю з,веньев .11иrши задержки).
Отражённый сигнал суммируется с оснонны'\1 сигнало\1 11
используется для компенсации мешающего отстающего эхо
сигнала.
ЛиIIия JадерЖlки первой ячейки корректора со;:Lержит сцно
з.nено, JIИIIИЯ за,держки m-,ой ячейки содержит т звеньев и т. д.
Отклонения частотной характеристики затухания каждой ячей
ки (от постоянной величины затухания уд.1шните.r1я при условии
,согла-соваююй нагруз•ки J111шии за,держки) представпяет кривую,
близкую к косинусоиде (рис. 9.бв), с чис.110:-.1 колебаний н рабочем
спектре частот, .ра·нным 'П-<).rюв.ине чис.па зве-ньев лшr~ш задержк11
да,н1ной ячейки.
Затуха,ние ячее1к ком1пенсируется .вк.11ючением Уои.rштелей с
«плоским и» ха рак1'еристиками усиления. В а ппа р ~ туре К- 1920
од1ин у,силитель ,включается на .6 ячеек корректора. В качес1'ве зве
,па линий задержки используется фазовый конту,р. Кооину,сный кор
ректор одновременно корректирует амплитудно-частотные и фазо
ча·ст,011ные характеристики и ,поэтому способен устранять иокаже-
-
164 -
ния из-за отражений .в кабеле и нерегуля,рные ,искажеНlия ми.ни
мально-фазовых схе,м аппаратуры. •К:,01с,инусный корректор уста
навли'вает,ся на обсJ1уживаемы.х усилительных пунктах и :м,ожет
быть испо.пьзован для корректир,о,вания как ~сигнала.в теле:ронии,
так ,и оилналов телевидения. Функции 1кос.ину,с1юго корректора :в
принципе мог ,бы ·выполнять га1рмоничеокий 1юрректор ·с одними
Jiишь запаздывающими корре.ктирующим,и сигналами. Он требо
вал бы 1в несколько раз меньшее число з,веньев ,для лини1и задерж
чи, чем косинусный корректор. Однако в гармоническом корректо
ре, лде сложение основного и wо1рректирующих силналов про.изв,о
дится ,с помощью у,силителей, трудно обеспечить необхо1димую вы
•сокую JI1иней1юсть, ,и поэт,ому его нельзя включать ,в линейный
тракт на обслуживаемых усилительных пунктах. Для этого можно
ис,пот,:ю,вать такой гармонический корректор, 1в котором сложе
ние оспов11юго ,сю,нала с корректирующими ·сигналами 'Произво
дится с ·помощью пассивных элементОiв. В кооинусном коррект0;ре
ячейК1и ,соединяют•ся каскадно с обыч•ными усилителям.и •передачи,
обладающими высокой линейностью, и поэтому косипусные коррек
торы мал,о ,влияют ,на нелинейность тракта в целом. Чтобы коси-
1/--Iу,с,ный к,орректор обладал нракт,ически ,неизменным входным со
противлением, он до.11жен с,одержать фазавые звенья как в парал
лельном, так и в последовательном плече, что значительно услож
:ня,ет и удорожает его.
ГЛАВА 10
УРОВЕНЬ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ
ТЕ~ВИДЕВИЯ
-~
П равиль.ный выбор уровня деР'едаЧtи телевизионного сигнала
позв1оляет .лучше :исполь:ювать ,возмож1Ности линейных усили
телей •системы :с•вязи юо коак~аиалыному •кабелю. Др.и раздельной
передаче по 1коа1к-сиальной ,па,ре телев·изионных •сигналQв и сигна
лов телефонии уровень передачи сигналов телеВ'идения «снизу» ог
раничивается флуктуационныNoи ,помехами, а «сверху» - переrруз
к-оir и.пи .нелинейностью усилител,ей ,ка·нала. Цри ,совместной пере
даче силналов телефонии и телевидеНlия у,ровень ·пере~дачи теле
видения вьrбирают ,с учёто.м 1вза,им,ных нелинейных помех в !Кана
лах теJ1ефонии и т,елевидения.
Величина «взвешенных» флуктуационных помех телевизионного
канала на выходе высокочастотного тракта опред-еляется:
1) ~номинальным у,р,ов.нем ~помех ,в рабочей полосе ча1стот теле
визионно·rо с:игна,ла на ~выходе линейного уоилителя системы
рш.ус;
-
2) -ослаблением .помех (,см. § 4.2), .вносимым ,вз,вешивающим
контуром ан. Величина ослабления помех в .результа'Ге «,взвешива
ния» определяется частотной характеристикой .помехи на выходе
усил,ите.1я;
3) у.величением ,пом-ех ~вследствие возможных температурных
изменений затухания кабеля Л Рш.т;
4) увеличением помех 1вслеД1Ст,В1ие ~неточности установки диа
лраммы урО1вней Л Рш.у;
5) увеличением 1пом•ех ,вследС11вие ,раэброса длин уоилительных
уча•стко.в д Рш.д ;
6) числом у~с.илител,ей в 1канале N.
-
166 -
Следовательно, уровень флуктуационной помехи на вых,о,де ка
нала
Рт.к= (Рш.ус-ак) +ЛРш.т +ЛРш.у + ЛРш.д + lnN. (10.1)
Степень увеличения по:мех из-за те:м1Ператур,ных 1из:менений за
тухания кабе.пя практически зависит от величины затухания, вно
симого vчастко,:-л кабеля на линейной несущей ча,стоте телевизион
,ного канала анес, ОТ те:мпературного 'КОЭ<рфициента затухания Ка
беля tк, а также от 1наличия авто:матической регулировки у~силе
ния на каждом усилителе. Есл,и те:м'Пературшые из:менения затуха
ния кабеля ком·пенсируют~ся в каЖ'до:м усилителе, то приращение
по:чехи при из:менении температуры на ЛТ
Лр = ЛТfканес
ш.т
( 10.2)
и лракг~ически не превосхо;::щт О, 1 неп.
У,величение по:мехи из-за неточности уста,нов·ки диаграммы
уровней и неточности работы АРУ также ~южет повысить уровень
шу~юв на О,05с-;-О, 1 неп.
Повышение уровня ,помехи .нслед:ствие разброса длин у,сили
тельных участков завиоит от величины допускае:мого в системе
разброса длин. Бели ,вследствие ~разброса дллн участков и~1еется
разброс затуханий участков на несущей частоте телевидения
± Ла неп. и если допустить. что половина участков имеет :макси
;'.1альную длину, а половина - ~1ини:мальную, то увеличение по:мехи
составит
лр
1J1(2~а1-2~а\
=-n-е
~е
1.
ш.д
2
2.
1
1
Практически увеличение по~1ехи меньше, поскольку распределе
ние длин участков ближе к 1равно:мерно~1у. В оовре~1енных систе:мах
допустю1ый разброс длин участков невелик (5%-10%) и поэтому
J.P ш-;1, меньше О, 1 неп.
Под уровнем передачи телЕ<визионного сигнала понимают уро
.вень (по мощности) синусоидального тока, раз:мах которого ра
вен раз:\1аху линейного телев1изионного •сигнала. Мини:маль-но до
пуспв1ый уровень передачи теле,визионного ,сигнала при сов:мест
·НОЙ передаче те,1ефонных и телевизионного сигналов и наличии
тредыскажения ,на несущей частоте телевидения
Рпер=Р +а .-lnY1 -S1 +ЛP,
ш.к
ш.л
ш.н
( 10.4)
где Рнн, - уровень взвешенной по:мехи на выходе высокочастотно
го тракта,
-
167 -
аш.л - норма на пом,ехи в линии, определЯ'емая из нор,м, пре
дусмотренных МККТТ для магистрали длиной 2500 к.tt
(57 дб или 6,55 неп), ,плюс необходимый запас на поме
хи оконечной а1Ппаратуры 0,2 неп,
'Yj- глубина модуляции линейного сигнала,
S 1 - изменение помехи предыскажением (см. ,рис. 8.6),
ЛРш.н - у~величен1ие помех за •счёт ,нелинейных ~помех от ,взаи-
модействия сигналов телевидения и телефонии.
При пер,еда1че только телевизионного сигнала ЛР = О.
Ш,f/
В этом ,случае ,ма.К!симально допу~стимый у.ро.вень передачи опреде
ляется уро!Внем .перегрузки и нелинейностью усилителей. Уровень
передачи должен быть ниже ~ровня пе~реJ1рузки, 1по :к,райней мере.
Еа 0,3 неп. Кроме того, нелинейная помеха частоты 2fл не должна
превышать 1,прпустимой величины, установленной МКiКТТ для по
мех фик,сированной частоты. При этом обязательно следует учиты
вать запа•с .порядка 0,2 неп на помеху 2fл, воЗJникающую ,в оконеч
ной аппаратуре телевизио1нного канала. Ра,счёты ,показывают, что
ур{)lвень ,суммарной помехи ча·стоты 2fл (к,омбшна,ционной и гар
моники) несколько ниже уровня гармоники 2f:, при передаче на
линии нем,од~лирова:нного тока несущей ча,стюты. С учётом этого,
максимально-допу,стимый уровень передачи ·СИJ1нал·ов телевидения
в ,оистеме без 1предыскаж,еН1ия ,не долж,ен ~превышать
Р' Р-<аг2 0 -aп-_.!_ InN-ln - 1
-,
(10.5)
пе
•
2
0,351)
где ar2.0 - затуха,ние ·второй •гармоники 2f л на выходе усилителя
при нулевом уровне первой гармоники fл,
N - числ,о усилителей на магистрали длиной 2500 км,
1J - глубина модуляции (оптимальное значение 1J = 1,5),
ап - H()J)Ma на помеху час-готы fл•
•
Если уровень передачи, определённый согла•сно (10.5), ниже
уровня, определённого по ф-ле (10.4), то необходимо или увели
чить линейность у~силителей (аг2 .0), или в1вести преды,с•кажение
сигнала 1). Предыскажение на несущей частоте глубиной а0 неп
(см. 8.1) позволяет ,повысить уровень передачи сигнала на (2ao-
S 1) неп. Предыскажение :в области ,2,fл х,отя и поз;воляет iПовысить.
уровень •передачи .на значительно ,меньшую величину, но зато
,н,е уХtудшает ,епектраль,ную ха1рактеристику флуктуационных по
мех магист,раJiи.
В сист,емах со.в!\1естной чередачи ,с,игнаJюв те.пефоюш и телеви
дения минималыно допустимый уровень :передачи оигналов теле-
1вид,ения определяется оогласно (10.4), ,причём ЛРш.н ориентиро
!воч.но при.нима,ется ра,вным (О,3+0,35) неп.
1) При отсутствии предыскажения величины S 1 в ф-ле (10.4) не будет.
-
168 -·
Величи,па нелинейных ~помех •от теле1В1идения в ~нижних теле
фонных груПJпах (помехи вида nfc -•см. гл. 7) опреще.'Iяет мипи
ма.'IЬно до'пу,стимый уровень •пе~редачи телефонных каналов, а ,сле
довате.Jiыю, (при из,в1ест.нr0й ха,рактеристике ,нелинейности ус,юште
лей) и .вел1ичину •по,мех ЛРш.н' в·п:о,симую •в канал телевидения
'ВIСJН:lдств.ие взаимодейс11вия ,сигнало;в телевидения ,и телефонии.
Загрузка ~усилителей при ,совместной передаче сигнало,в опре
деляет,ся, гла1впым абразом, ,суммарной мощностью телефонных
сигналов. Бели ,при ~передаче т,ш1ько телефонных ,сигнаJюв пере
грузка У•СJИJIИ'Гелей ,допу;скае1'ся в течение 1% 1ра'6очего ;времени, то
п.ри ,сов.меетшой передаче ,сигнаJюв телефонии и телевидения пере
груз1 ка усилителей ,допу,с1кае1'сЯ в -гечение 0,0 }-;- -0,02 % :времени пе
реда1чи. Поэт.ому необходимо иметь tдrостат,очный запас (·по.рядка
0,4-0,5 неп) мr0щности линейных у,силителей. По.вышеН1ие ,уро,вня
передачи телевидения выше уровня, определi:_,нного оогла,сно ( 10.4 J
·в таких ,сист1емах, по-.вид,имому, 1Нецелес,ообразно.
Приложение 1
.АППАРАТУРА ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ СИСТЕМЫ
-УПЛОТНЕНИЯ :К-1920
В системе уп.1отнения К-1920 передача те.1евизиоиного 1сигна.1а на .тинии
производится в спектре частот 1,891+8,491 Л'lгц.. Линейная несущая частота
телевизионного кана.1а f., равна 2,491 Мгц. Остаток нижней боковой по.1осы ра
вен 600 кгц (10% от верхней боковой по.1осы). Значение .1инейной несущей
частоты выбрано, исходя из ус.1ови~ меньшего визуа.1ьного эффекта помехи 2f л
в канале те.1евидения и помех f,-, -( те,1 еф в кана.1ах те.1ефонии (см. § 8.4) .
.lинейный
сигна.1 звукового с1)Провождения занимает по.1осу частот от
:273,03 до 288,0 кгц. Передача асуществ.1яется одной боковой по.1осой (верхней)
при виртуа.1ьной ·несущей частоте 273 кгц. Выбор .1инейного спектра сигнала
.звукового 1сапро,вождения ниже спеh'ТDа сигна.1ов те.1ефонии опреде.1и.:1ся воз
можностю1и разде.1ения всех трёх передаваемых сиr,на.1ов на оконечных стан
циях. Значение виртуа.1ьной несущей частоты 273 кгц выбрано с учётом взаим
.ных по,1ех ,вида f :r ±fзв.сопр. в кана.1е те.1евидения и помехи nf с в ка,на.1е зву-
кового сопровождения.
ТелеВ Ф8+А8
1(-1700
:Рис. П.1. Б.1ок-схема с.1ожения (а) и разде.1ения (6) сигна.1ов те.1ефонии и те.1е
вндения: КПН - контур предварите.1ьного наклона в те.1ефонном тракте
Линейные сигна.1ы те.1евидения и звукового сопровождения объединяются
иа передающей ста,нции (в междугородной аппаратной те.1ецентра) с помошью
фи.1ыро,в ДК-0,4 Мщ и ,по ·соедините.1ьной коаксна.1ьной шшии «Те.~ецентр -
.Междугородная те.~ефонная станция» (ТЦ-МТС) поступают на МТС. Здесь
эти сигн2.1ы ск.1адываются (рис. П. !а) с сигналами 300 телефонных кана.1ов, и
,<:уммарный сигна.1 (после необх1цимого уси.1ения) подаётся на вход аппарату·ры
_qинейного тракта магистра.ш ..В аппарату,ре .1инейноrо тракта с ,помощью квар-
-
170 -
составляющие телевизионного
,вокруг контр'Ольных частот
этих кою1рольных частот в со-
цевоrо фильтра контрольных частот устраняются
сипиала из •весьма узких областей опектра
5974 кгц н 8544 кгц, что 'I!Озволяет ,ввести ·rю,ки
<:тав линейного сиr.нала.
После введения токов контролЫiых част,от ли,нейный сиrнад ,подаётся на
ВJюд высокочастотного тракта маrис11рали.
В аппаратуре МТС на п,риёмной ,ст,ороне токи 11юнтрольнЫ1х \Частот подав
.1яются аналогичными ква,рцевыми ,фильтрами. Затем сигнал телевидения отще
:шется от сиr.налов телефонии и звукового сопровождения с ,помощью фильтров
ДК-1700 кгц. Сигнал звукового с-опр,овожд,ения через полосовой -фильтр ПФ
273 + 288 кгц (рис. П.16) суммируется с линейным сиmалом телевидения, и оба
сигнала посту,пают no соединительной линии МТС-ТЦ iВ междугородную ап
паратную телецентра. В а'!]Паратуре при,ёмной станции сиnналы те:1евидения и
звукового сопровождения усиливаются и затем разделяются с помощью фильт
ров ДК-0,4 Мщ.
Преобразование исх·од,ноrо видеосигнала в линейный телевизионный сигнал
(рис. П.2) производится с помощью двух ,ступеней преобраз,ования частогы,
поскольку опектр частот И1Сх,сщного :видеосиг:нала (О,05 кгц+ б{)ОО кгц) в значи
те.1Ьной мере перекрывает спектр частот лооейноrо сигнала 1(1,891 кщ-8491 кгц).
Напряжение первой несущей частоты f 1 = 15,509 Мгц модулируется напряже
нием видеосигнала. Полосовой фильтр выделяет токи нижней боковой поJiосы
(,рис. П.2а), ток ,несущей чаетоты f 1 и токи оста11ка ,верхней боко.вой полосы
частот модулированного сигнала. Этот сигнал (в промежуточном спектре частот
9,509 + '16,109 Мщ) во втором м,оду.1яторе взаимодейс11вует с т,оком второй не
сущей частоты f2 = 18 Мщ. Токи нижней бокавой ~полосы от несущей частоты
(рис. П.2б) находятся в спектре линейных частот телевизионного сигнала. Они
выделяются полосовым формирующим фильтром, имеющим кососимметричную
характеристику коэффициента ,передачи в области форми,рования ,( 1,891 +
+ 3,091 Мгц) и хорошо скорректированн1ую фазовую характериет~шrу. На выходе
формирующего фильтра выделяется линей
ньrй сигнал с соответствующим соотноше
нием амплитуд токов верхней и нижней
боковых полос (рис. П.26). Величина тока
.шнейной несущей частоты определяет rлу
•бину модуляции линейного телевизионного
сигнала.
На приёмной стороне линейный сигнал
(по.1оса частот 1,891-8,491 Мщ) перено
•Сится в спектр промежуточных частот
(9,509+16,109 Мгц) в первом демодулято
ре путём взаимодействия с напряжением
несущей частоты f2 =,18 Мщ (рис. П.2в).
·Окончательная демодуляция сигнала про
изводится с помощью напряжения несущей
частоты f 1 = 15,509 Мгц во втором демо
дуляторе.
Вторая несущая частота f2 бер1ётся
больше частоты f 1,
при этом в рабочую
полосу частот попадает минимальное чис-
IJ
о'
Рис. П.2. Преобразование спектров
на оконечных станциях системы
К-1920
JIО помех нелинейного происхождения, возникающих во втором модуляторе и в
первом демодуляторе. На выходах второго модулятора и первого демодулято
ра, кроме поле:шых токов, возникают нелинейные помехи, попадающие в проме
жуточный спектр частот (см. § 7.4). Эти помехи неизбежны, если линейная не
сущая частота телеви:~ионного канала f л значительно ниже высшей передавае
мой частоты видеосигнала Frn, При соотношении f 1>f2 могут появиться и дру
гие мощные помехи. В аппаратуре К-1920 номинальная глубина модуляции ли
.нейноrо сигнала равна •150% (11 =J,,5).
-
171
Вторая стушень демодуляции •представляет собой 1си.нфаз,ный дем'одулятоμ, n
котором с д,ост,аточно высокой т,очностью 1(1Поря:дка 1,5°) шщдерживается 1еинфаз-•
ность несущих частот.
Для ,преобразования сигнала зву,кового .сопровождения 1в линейный сигнал
с помощью несущей частоты fзв=273 кгц иапользуе<tся фазоразностная 'СХема
,(рис. П.3), позволяющая ~выделить токи верхней боковой [ЮЛО!СЫ 'Iастот, пода
'ВИIВ ток несущей частоты и токи нижней •боковой полосы часrот. Аналогичная
фазоразностная ахема ,иапользуе-лся и на приёмной стороне для демодуляции
линейного сигнала ввуко1юго сопровождения.
Рис. П.3. Фазоразнсстная схема (передающая
сторона)
Фазоразност,ные схемы сост-оят из двух фазовых контуров, двух преобразо
вателей 111астоты, генератора несущей 1частоты (273 кгц) и фазоодвигающего
у,стройст1ва. О1дин из фазовых :контуров ~вносит фазовый сдвиг (J)o, а другой -
п
фазовый сдвиг, близкий к ф0 .,t.-
2 , в диапазоне частот 30-15 ООО гц. Фазосдви-
n
гающее устройст.во вносит фазовый •сщвиг 2 рад на ~несущей частоте 273 кгц.
Оба преобразователя частоты сбалансированы на частоте 273 кгц и поэтому
на их выходах наrrряжение несущей частоты весьма ,мало.
Допустим, что на вход фазоразност.ной схемы передающей стороны посту
пает напряжение
И8х=U0cosQt.
В этом случае напряжения в точках 1 и 2 соответ,с11венно будут ра:вны:
И~=Ucos(ilt-
'f'o -
;)
и2=Иcos(Qt- 'fo ).
На выходе / сJ1Д,ного rrреобразователя напряжения ~боковых частот соот,вет
ственно ра,вны
{
и(ш-S:)l= И'cos[(ro- Q)t+'f'o J
и(ш+О)I= U' cos [(ro+Q)t- 'fo - rcJ,
а на .выходе // второго преобразователя
{
и(ш-\1)2=И"cos[(ro - Q)t+тоJ
и(ш+о)2 И" cos [(ro + Q) t- 'fo ].
-
172 -
В резул1,тате сложения выхо;щых 1шnряжеиий обоих 1преобразоват~1ей при
U' = И" токи нижней боковой час'Готы 1сложат,ся сшrфазно, а токи ,верхней боко
вой частоты из-за противоположности их фаз взаимно компенсируются. Если
фазовый (ЩВИГ контуров несколько от,1ичается от тс/2, то пол,а,в.1ение второй
бок01ной полосы будет пепоJиrым. При .введении сцвнга фаз л в одну нз ветвей
подавляется другая боковая полоса.
На вход фазораз1юспюй •СХl'МЫ прщ;мпоiJ стороны ·поступают т,оки переда
ваемой частоты Шr и остаток то,ка подавляе:110(1 боковоi1 частлты со 2 . Доп\'стш,r,
что несущая частота на приё,ме ,равна ш', прич~м l1J 1 >l,J
1
>(1J~ . l•J 1-(IJ' =
0
Q1, а
w'-с,12= Q2.
Напряжс:вия низкой частоты на вых·оде о;щоrо прсобразопате.1н гавны
Jи01= u,,1 cos([21t+;)
iUsi2=Ul,2COS([22f- ;),
з па выходе второго преобразовате:1н
{и,,1 = И-21 cosQ1t
ul,2=U02cosQ2t.
Напряжения звуко,вой ча,стоты на выходе одного фазового ко1пура равны
{и,,1 =aU1 cos(Q1 t-7,_, 1 )
ll,,2 = И2 cos (92 t- У"с2
-
"'),
а на выхо;~:е второго фазового контура
{и01:И1cos(Q1t-7,,,1)
и,J2- И2cos([22t-7"2).
fJ
Рис. П.4. Блок-схема передающей станuии
При с,:южении токи частоты Qi с1с~адывс1ютсн ошфазно, а токи частоты
0 2 взаимно вычитаютсн. Следовательно, фазоразностная схе:11а :11ожет быть ис
пользована в качестве фильтрующего у,строirства J<ак на пере,1ающей, так и на
приёмной стороне.
-
173 -
Передающая оконечная станция (рис. П.4) состоит из основных и резервных
передающих устройств для преобразования тс.1евизионного ви.1еосигна.1а и сиг
нзлз звуково1·0 сопровождения. Входные ·с:игна.1ы поступают одновре,Н)j!НО на
основные и резервные передающие устройства. В линию поступают .111нейныс
сигналы либо ,от ошювных, либо от ре:щрвных передающих •устройств те.1евиде
ния и :шуково1·0 сопровождения.
Телевизионный видеосигнал из центра,1ьной аппаратной телецентра через
устроiiово •разветвления 2 поступает •на входы ;,вух передающих устrюikтв.
D.:x:.
+ С помощыо видеоуси.111те.1я 1 нот
сигна,1 ответв.1яется на в1цео1,011т
ро.1ы1ое устройство д.1я ~;онтро.ш
его качества. Фи,1ьтр 3 ограничивает
по.1осу эффективно п<'редаваещ,1, '!3 -
стот, подав.1яет возможные поы,•хн
в обпасти частот выше 6.0 .\1<'ц, а
таюкt: устраня<'т пара:штную свя ,ь
по несущt'Й частоте f 1 = 15.509 М<'ц
между обои:.1и передающюш устро1i
ствами.
Чтобы обес11ечить бо.1ьшую г.1у
бину моду:rящш н эффс~;тивно 11с
по.1r,:юва11, :.1ощность ус11.1ите.1сii .1и
нейиого тракта. видесснгна.1. 110:~а
ваемыii на вхо•~ первого ыо;,,·.1ято
ра 6, до.1жен содержать восстанов-
ленную постоянную состав.1шощУю.
Поэтому
с выхода фи.1ьтра
Д-6,0 М,•ч в11:1еосигна.1 пост\ 11ает
одновременно на входы ви;1 еоуси:1и
Рис. П.5. Схема восстановления псстоян- теля 4 и устройства ш,1;·н,:1сния уп-
ноii составляющей
равляющих и:.шульсов и восстанов-
,1ения постоянноii состав.1яю1дс'Й
(ВПС) 5. Постоянная состав:шю·
щая восстанав:шваl'тсн на вхо,де .выхо:01ой :там,пы ви;1еоуси.1ите.1я (1,ато.нrого
повторнтеля). Схема ВПС (рис. П.5) состоит из двух двойных диодов fiX2П,
включ,ёнпьiх между сепий лампы канщного повторите.1я и 1<:1е:.1.1ёй0>. Во вре:.ш
прохож•депия си.нхрони:шрующих имп,ут,сов в средние точЕи ':!того «;111одно,',)
моста» подают,сп :напряжения у1прав:шющих импу,1ьсов ве:~ичиной 4-5 в. Через
конденсаторы С 1 , С2 эти им:пуjfьсы ,от1шраю1 диоды, сопротнв,тсние :.1ежду сет
кой лампы Л I и «землt'Й» ·становится ,ма.1ым, и се1жа .1а~шы приобретает по
тенциал корпуса аппаратуры. Во щюмя прохождения сигна.1а ~вображешш, в.
ре:щльтате разряда конденсаторо,в С 1 , С2 , на сопротив.1етш R со:ца~тся на
пряжение, ,запирающее щиоды, и за время пр-о,ождсния стршш •постоянный по
тенцна,1 1се11ки лам111ы астаё-гся ,практически неизменны:.1. Такю1 образю1, фикси
руется уровень синхроимпульсов на входе щ1мпы и, ,с.1едовате:1ьно, восстапав
:швается постоянная со,ставляющап. ·Схема выде:1енин управ.1яющих юшу.тьсов
состоит из каскадно-ооединонных уси,1итс.1ей н а~ш.1итудных се,1е1,торов
(рис. П.5) для получения импульсов двух полярностей.
I-Iа,прнже,ние видеосигнала, содер-жащего пос гоянную сост с1в,1яющую, с 1,а
тодного выхода лампы пО1стунает на вход первого моду.1ятора 6 (рис. П.1 ).
ехема которого подобна схеме рис. 6.1, содержит ко,1ьцевой преобразоватс,1ь
частоты без трансформатора на входе и ·с ба.1аноной ,регу.1ируе~1ой цепью R, С
на ,выхсщной стороне мо1стика. В этпй схеме ,применяются диоды Д!ОА, об.1а
дающис сравнительно ма.1ым времен~м установ.,~ния сапротив.1ений rпропус1шшш
и -запирании. Компенсация посl!оянного тока лампы Л 1 (см. рис. 6.1) осуществ
,1яется при ~помощи балансной ла,м,пы Л2 . Регус1ируя .катодный ток этой ,1а~шы,
можно изменять величину и полярность постоянного напряжения между точка-
-
174 -
ми а, б и та,ким образом r1змС111ять rвеличину остатка ТОIКа неоущей частоты на
вых-сще модулятоrра, а след<)вателыю, и глубину моду.пяции. Глубина моду.1яции:
точно устанавливается регулировкой размаха видеосигнала на вхоле модулятора
(изменением величины усиления предварительного каскада видеоусилителя 4).
После усиления модулированный сигнал выделяется полосовым фильтром; 11 и·
поступает на вход второго МQlду.~ятора. Фильт,р 18 (Д-8;5 Мгц) 1выделяет сигнал
в линей~ном спектре частот (,189,l +8491 кгц) и подаlВляет остатОIК тока 1второй,
несущей частоты, поступающего с выхода второго модулятора.
Модулированный сигнал формируется ,в линейном ооек11ре частот при помо
щи формирующего фильтра 18, имеющего кососимметричную характеристику ко
эффициента передачи в области частот 2491 ±600 кгц и скорректированную фа
зовую характеристику. Сфармиро'ва:нный линейный сигнал предварительно ис
кажается (ам. гл. 8.1) устройст,вом ,предыска,жения 20. Ток линей,ной несущей·
частоты ослаб.1яется ,при этом на l,'25 неп. Остаточные ча,сто11ные искажения ха
рактеристик затухания и группового времени передающего устройства устраня
ются амплитудным и фазовым корректором 21. Модулированный и предыска
жёниый сигнал усиливается усилителем передачи 22 ,д:о ,у,ро1вня mередачи и·
поступает на ~переключающее реле, которое ,упра:в,ляется а1втоматически дейст
вующей схемой переключения основного и резервного !Передающих устройств.
Уровень передачи телевизионного сиги ала равен ± 1,3 неп 1). После сложения
с сигналом звукового СQ[Iроrвож·дения ( фи'71ьтры 23) телевизионный сигнал по
сгупает на f\:Оединитмьиую линию МТС-ТЦ.
Схема генерации ,несущих ча,стот f1 =,l5,509 Мгц и f2 =·18 Мгц содержит два
кварцевых генератора: высоко·стабилыиый, термостатированный rенерато,р час
тоты 14 (fл=2,491 Мгц) и значительно менее ста,бильный генератор частоты lS
Cf2= 18 Мгц). Напряжение ча'стоты f1=f2-fл = lБ,509 Мгц образуется в резуль
тате в.заимодействия напряжений двух rе.нераторо.в 14 и 15 ,в прео-бразо•вателе
частоты 9. ~Напряжение частоты f 1 [!о~ле усилителя 8 и ф1Мьтра 7 [!Одаётся на
первый модулятор. Стаби.1Ьность лиией,ной несущей частоты ра1Вна стабильности
генератора f л. Высо•кую ,стаби.1ьность линейной несущей частоты, обуслО1веиную·
требованиями синхронной демод!уляции, []\ри такой схеме генерации 1Несущих
частот -значительно легче обеспечить, чем, например, при исmользовании двух
независимых rенераторо,в с част,отами f 1 и f2-
Сигнал звукового сопроl1юждеиия из ап[!аратиой телецентра посту1Пает через
дифференциальный 'I'ра:нсформатор 24 на входы ос•новного и ,резервного пере
дающих уС11ройств. Предварительно усиленный в усилителе 25 звуковой сигнал
поступает либо на контур п:редыскажения 26, либо на 11юмпрессор lдИ'Намическоrо
диапазона 27. Оба эти устрой,ства mредназначеиы ДJIЯ ослабления mомех, ,во-з
никающих ,в высокочастот.ном тракте.
Мощность сигналов звукового 1сQ[IрО1вождения неравномерно рас1Г1ределяется:
в 1Спект,ре частот 30+ 15000 гц и ,в области частот ,свыше l кгц убывает с уве
личением частоты. Контур предыскажения ·вносит зна,читмьное затухание
(2 неп) в области низших частот и практически не ослабляет звуковые частоты
выше 8 Мгц. Компенсируя его затухание одинаковым на всех частотах усиле-·
нием, можно },1величить относительную ,мощность тысокочастотных составляю
щих звуко~оrо сигнала, практичеоки мало изменяя ·сум,ма,рную мощность сигна
ла. Включенный на [!риёмной стороне коиту,р восста'иО1Вления (с обратной ха
рактеристикой затухания) ослабит шуrмы ка:иа.1а прllмерно на 0;5 неп, а фикса
рова,нную нелинейную по.меху ,(18 fстрск ""280 кгц), ,выз,ванну-ю передачей сигна
лов телевидения, - на 1,5+1,7 неп.
К:о:мпаН1Дерные устройст.ва ·состоят из компрессора щинамичеокоrо диапазона
на передающей стороне и расширитмя динамического диашазона на приёмной:
1) Под уро&нем передачи понимается уровень синусоидального напряжения.
размах которо,rо равен размаху предыскажённоrо ,1инейноrо сиr,нала на выхо,1с
ус11,пне.1я nереда•ш и любого линейного усилите.1я ,магистрали.
-
175 -
сгоронL·. Компрессор .1.:нrа:1шческого днапа3она (рис. П.66) пюво,н~ет ,жать
дина:1111чt·,·кий .1.напа:;он пере.1.аuае"1ы,; на ,сшнин сшна.1ов на 2,3 неп (в 1О раз).
ГJри по.1.а,1е 1:у.·rt•вого уровни на вс;о.1. 1,о:1шрессора )"[10Вень сигнала на его
выходР также равен нулю, а прн подаче на вс;од уровня -4 ,6 неп (-40 дб)
на выхо.1.е ко:1шреиоr1а \ровс'Нh сr1гна,1а равен -2,:З неп (-20 дб). Такю~ (}бра
зо:11, ·слабые ,:нгналы ~\·н·1r1вают,·н ·на 2.З неп (в 10 раз). Во вре:1rн пауз и при
Пl·ре.1.аче с1абых снгналов ко\шан.1ерные у,•тройпва ослаблнют шу:1rы ка1:а,~а
на 2,З Hl'n. При щ,ре.1.аче снг,налов ,rак,·шrалыгоrо (нулевого) уро1.тн ко"IПан:,ер
ные \'с'Троikгва не 11з"1еннют ве·1нчrr!!\' Hl\\!OB ка•на.rа. В гре.1.не"1, эффект ос.1аб
,1ени11 шу":ов эп1:1rн у,·троikтва,ш состав:1нет не ,rенсе 1, -l неп.
Р. J;.z,неп
-fo -1,,/! -J,O -2,О
г-т----г---г---,--,---r---::,1,"""--...--1,}.х, нел
1
6)1
Рнс. П.6. Схема (а) 11 характернстнка (6) компрессора
Коч11ан:~:ерные устройства вносит .1.ннамичес1ше II нетшсйные искажения пе-
11едаваРмых п1гналов. Ослаб.1еине указанных искажений IJ ко"шандер11ых устрой
ствах аппаратуры К-1920 .1.остиrается исполhзова1111е"1 .1.вухканалhной схем1,1
управ.1ення ( рнс. П.ба). Прн по.1ачР с11rна.1а на вхо.1 коы11рессора напрнженис
иа выхо.1.е первого канала у11раIJ,1ен11н в первый :чо:-1ент бо,1ьшс, чс,r на выхо.1е
второго канала управления. Это напряжение управляет дио.1.ныы "!ОсТО\[
Д 1 -Д4 , на вреыя запирает второй канал :.-нрав:rенин и обоспечивает малое
врl·Мя установления (3-:- 1 ,нсек). Зате"1 нащтжение на выхо,1.е второго канал;~
управ,1ения ( с большей поиоянной uреысшr) станоuнтся большюr, запирает
перв1,1й к;~н 01,1 ущ1авлення и управ,1нет .1ио.1.ащ1 J, 1 -Д4 . При это:-1 обеспечивасr
t:я ,1учшая .111н~йность 11 .1.остаточно .малое вр,"rя установ.-1епин.
Ко,1п;~1цеrmыс устройства r1спо,1ьзуются то:н,ко на ,rагистра.1я, бо.11,rrюй
протяж,;нности.
Проi'ця к[)frтур
(11.111 ко:-1прессор ), сигна,1 ЗВ) ковой частоты
оч111ш1l·тся фr1:н,троч
,-:гц) 1рис. П.-1) от ,1ешающих высо1,очастотных
по,1ех 11 поступает на в,п.L фюораз.ностной схс,rы 29--86 . Сигна,1 верхней бо
ковоi1 по.1осы частот (от нссущLй частоты 27:J кгц) усшшваетсн усилитс:rем 37
, l.O уровн5-1 вере.1.ач:1
11оступаст на лерL•к:rючающс·е ре.1е, упр;~в:ше,rое авто,rа-
тически ;;ействующсй схс"rой. Затем, через фильтр 23 (ДК-0,4 Мгц), линейный
сн,на.1 :шукового с1тровож;(ения поступает на сое.1.rшительную .11шию TH--:\lTC.
Л1ш,iiные с11пrа:1ы отвств шются на конr ро.1ышс приi'щrые устройства .1.:1я конт
ро.l!I нх к;~чсства.
СJ1\О!it'чная пгиt:?11,ная станция (рис. П.7) соде-рл{ит основные п резервные
rrриё,шыс устройства. Сигиа,1ы тслсви;rенин и звукового сопроIJож:rения, посту
,~ающис с выхода сос.1.инительной линии МТС-ТЦ, \·силиваются уси,111тслем
приё,1а J ,l.0 НО:Шl!!а:IЬНОГО уровня lll'pe.-\aЧИ
И раз;rе:IЯЮТСЯ фи1ырюш 2
(.iщ-0.-1 м~ц).
,1ннейный те.1свизиоиный сигна,1 проходит гар,rонический корректор 4, г,1.е
\·стра.пяются остаточные нерегуля-рные искажения частотных характеристик ли-
-
176 -
нейноrо тракта (преж,де всего, фазовые искажения). Гармонический корректор
содержит линию задержки, состоящую из Зб з,вепьев. Это позволяет испn.1ьзо
вать 12 опережающих и 24 отстающих корректирующих сигна.1а. Врс,rя за.:(ерж
кн одного в.вена составляет rrримерпо 0,08 мксек. :Корректор содержит четыrе
ус:илитс.ilя: у1силитель основного сигна,1а, усилите.1ь с си1н1етричны11 входом
ДJiн опережающих и отстающих корректирующих сигналов, разде.1ите.1ышй уси
литель и выхадной ус-илитель. Амплитуда и полярность корректирующих сигна
ло,з регулируется с помощью регулируемых двой.ных дифференциальных конден
саторов. Е{'ли какой-либо корректирующий сигпал в данное вре11я пе испо.1ь
:~уется, то его дифферспциальный конденсатор отключается ту11б.1еро11.
лриifмнос meлe/luJ. ,ycn'lpoi:t.-
cm
Рс"ерВное лриёмное ycmpoйcrnllo .Jtlyк conpo(J
Рис. П.7. Блок-схема приёмиой станции
I !осле гармонического Еор-ректора сигнал ·поступает на оконечное приё.1шое
устройство, проходит регулятор уровня 5, подчастотныi1 корректор р~гу.1ярных
частотных искажений приё-м.пого устроikтва б и корректор предыскажения 7,
восстана,вливающий форму модулированного линейного сигна.1а на входе пер
вого демодулятора 14. Затем сигнал демоду.1ируется дву11я де1оду.1яторами 14
и 2,1, причс:м во втором демодуля-гnре осуществляется синфазная де1~одуляция.
Оба демодулятора СО,.'\ержат кольцевые -преобразователи частоты на ге1в~а11ие
вых ](ИОj\аХ .
.Поскольку демодулированный ющеосигна.1 сод<:ржит токи от ну.1евой час-
1оты до 6 Мгц, выход схемы демодулятора не содержит трансфо1н1атора ;1
пагружен на активное сопротивление. Усиs1е11ный видеоуси.1ите.1е11 24 и ограни
ченный по спектру фильтром 25 (Д-б Мгц) видеосигна.1, размах которого со
ставляет I в, 1Под<1,ётся в цент,.раJ1ы1ую аппаратную те:rеце,н1'ра.
Со ,входа первnго демодулятора •~асть -мощности сигнала ответв.1яется Hi\
схему синфазирования несущих частот, •которая работает ана.1огично cxeie,
представленной на рис. 5.12. В качестве независимого генератора в нeii исполь
зуется кварцевый генератор 18 частоты f2= 18,0 Мгц. Второй 1шарц13выii гене
ратор 11 -частоты f л=2,491 Мгц синфазируется напряжениб~! .11шей1юй несу
щей частоты, которое содержится в сигнале на выходе а11п.1нту,l11ого се:1екто
ра 8. Напряжение частоты /л в фазовом детекто,ре 9 взаимодействует с напря-
12-821
-
177 -
жением местного синхронизируемого генератора 11 частоты f л• С выхода фазо
вого детектора снимается управляющее напряжение, которое, проходя по мно
говитковой обмотке О1'сиферовоrо сердечника, изменяет его магнитную прони
цаемость, следовательно, и индуктивность управляющей катуШiки 10, :включённой
в цепь генератор~ 11.
Благодаря достаточ1Ному усилению в петле ав'гоподстройки частоты поддер
жиы.ется довольно жёсткая связь по фазе между напряжениями линейной не
сущей частоты н местно·го синх,рони.зируемоrо генератора. Напряжение част,J
ты f I получается на выходе преобразователя 17 в результате взаимодействия
напряжений с частотами f2 и t л- Оно усиливается усилителем 21, очищается
фильтром 22 (ПФ 15+16 Мгц) и ,1юдаётся на второй демодулятор. Необходимое
нач,мьное соотношение фаз напряжений несущих частот во втором демодуля
торе устанав:швается с помощью фазорегулятора 16 по максимуму постоянного
напряжения на выходе демодулятора.
Необходимый размах видеосигнала (1 в) на ,выходе приёмного устройст1ва
обеопечИ1вае11ся видеоусилителем 24. Фиm,'Гр 25 (Д-6 Мгц) ус11раняет на,пряже
ю1я помех, распо.1оженных выше передаваемого ·апекгра видеочастот.
Линейный сигнал звуковою сопровождения ,(,273,03+288,О кгц) с выхода
фильтра нижних частот Д-0,4 Мгц через дифференциальный трансфарматор 27
пос-тупаеr на входы основного и резерв:ного 1приёмных устройств. После усиле
ния ·в усилителе 28 он демо:дул111руется фазораз1юс11ной схемой 29-36, питаемой
от независимого 11@а·рцевоrо генератора 33 ,частоты 273 кгц. Раохож!д:ение частот
генераторов частоты 273 кщ на передаrче и ,приёме не ,п,ревышает 1 гц (неста
бильность частоты 0,5 гц).
Сигнал звуко·1юй ча•стоты выделяется фильтром 37 (Д-15 кгц) и проходит
кшпур ,восстановления 38, 1ю:vшенсирующий действия предыскажающего конту
ра на передаче (если таковой включён). Затем сиr1нал усиливается усилителем
низкой частотЬ1 39, в котором предуомо'Грены контуры для ре:гулиро:вания час
тои~ой характеристики оконечной а11парат,уры в области низ,ких и вьюоких зву
ковых частот. В приёмном устройсТ'Ве предусмотрен расширитель динамического
диапазона 40, который включается при включении компрессора динамического
д;~апазона на передающей стороне.
Наличие резервных передающих и приёмных устройств в составе оконечных
станций поз,воляет яс,пользо,вать систему автоматического переключения с основ
ного тракта на резер,вный .(,при аварии основного 11ракта). Система автомати
ческого переключения работает от токов передэ 1ваемых сиrнал,ов телевидения и
звукового сопровождения соответственно.
На магистралях, оборудованных 11111паратурой К-·1920, предусмотрена также
аштаратура для выделения телевизионных программ на обслуживаемых усили
тельных пунктах. .Кроме того, на ОУП устанавли~вае11ся аппаратура транзита
те,1евизио11ных про11рамм и ап,паратура ,для визуального и аJКустиче,ского контро,IЯ
качестза передачи сигналов те ~евидения и звукового сопровождения.
-
178 -
ПрилоJJСение 2
ПЕРЕДАЧА СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ В ЗАРУБЕЖНЫХ СИСТЕМАХ
СВЯЗИ ПО RОАRСИАЛЬНОМУ КАБЕЛЮ
За рубежом разработаны и И'Опользуютсн различные систl'МЫ связи Jl'J
коако1аJIыюму кабелю, в которых пре;[у,смо'Грсны телевизиоиIш,1е капа ;1ы. Cm:O··
Ц!lаJIЫ!ОГО капала длн передачи С11ГЧШJ10В з.ву,к'О[ЮГО С~ПрО11ЮЖ','[еннн В (JТИХ С'ИСГС·
мах пс предусмотрено.
К: системам совместной переда,чн те;1сфо:нных и те;~овнз1юн11ых снг11а:юв
от1Iос1псн америка11сIкан с и 'Стем а L :-J . Опа нозволнст организовать по J(вум
"оаксиаJшным нарам 18(,0 тслсфо1111ых -канаJIОв или GOO тсJll'фоппых и один т~
;1сш;зиолш,1й кана.sr в -ксtЖJ(•ом нанравлепии. Тещ·вн:шошшii ю1ш1л обеспечивает
полосу э-ф(jюкт1111то передаваемых ча.стот ,порядка 4,: -J Мгц, что достатс;чно дпя
г;ередачн Тс'лсв111\с1шн американского стандарта 52:i строк.
Ис1юш,:юва1шс 01\110i'1 ·сту.нсни моIдутщнн дт1 11срс1юса сигнала аз спектра
ви;\еочастот ,в •спектр :1инсi'111ых частот ( см. ,рн-с. 5.7) исключает :необходимосгь
Рис. П.8. БJюк-схсма мо-
дулятора системы I-:-J:
1 - делител~~ мшцносп--1 пн
деогигнала; 2 - - 11ре-образопа
тели частоты; 3 -- диффере11-
циальиый трансформатор
Рис. П.9. Блок схема устройств снн
хро1111ого нриi;ма системы L:-J
конст.руирова,ннн аппаратуры, работающсi'1 в о,бласти сравнитслыю в1,Iссжи,х 'tас
тот (сlШШС 10 М,'1{), !Ю требует пpHMt>HCIIИH более СЛ·ОЖНОГО MOilYJJНTopa
(рис. Jl.E - ), ·в котuром прс,дусмогрена ком,11с11са11ин I11рщ(уIктов 1шж11сй боковоii
полосы от трсп,сi'1 гарм'О!!'ИIКН нссущсi'1 ча,стоп,1 [ л' (,продукты 3 [ л•-f' вид~,о ), ПО·
падающих в снскт,р л1111сi'111ых ,частот ..Мо;(улнтор Iщюдставт1ст собой J(Ba пре
образоватсм1 частоты, один из которых питается 11а11рнжс11И('М шсущсй часготы
12*
-
179 -
4139 кгц, а второй - напряжением её третьей гармоники. Токи нижней боковой
поJщсы нижнего ,преобраз,ователя компенсируют мешающие продукты вида
3 f ,. -Fвидео верхнего преобразователя.
В системе L3 линейный ,сигнал передаёrся 'С глубиной модуляции 200%
(см. рис. 5.13). Поэтому в ней невозмюжно ,выделить из линеЙlного сигнала ток
несущей частоты с неизменной фа~зой (по.пярностью) пут,ём амплитудной селек
ции части линейного сиг.пала ,во время прохождения синхронизирующих им
П)JiЪСОеВ. Синхронизация частот в дем10,дуляторе осуществляется ,следующим об
разом. Ча,сть ,мощности линейного сигнала (рис. Л.9), иопользуемая для целей
синхронизации, ответвляется к схеме синхронизации на входе демодулятора
и поuупает на ,вхо,д схемы удвоения час11оты. На ,выходе етой схемы частоrы
уд,ваиваются, а скачки фазы на 180° превращаются в скачки на 360", и фазо
вый детектор их не ощущает. ОпеКТ'Р частот на выхQДе схемы удвоители ана
,1огнчен спектру продуктов второго порядtКа суммарной !Частоты ,(,см. рис. 7.3)
и ,всегда содержит .мощный ток частоты 2 f л- Этот ток и близлежащие токи бо
ко,вых частот выделяются полосовым филь'I'ром и ,поступают на один ,вход
фс1зового ,детектора. На другой его ,вход ,подаётся напряжение второй гармоники
местного генератора 2 fл=,2Х4139 кгц. Оба напряження, взаимодействуя, со
здают ,на выходе фwзового детектора напряжение, 1по,с'I'оянная составляющая ко
торого, воодействуя на магнитный у,правляющий элемент ,(катушку, 1В1ключённую
в uепь кварца генератора), ,поддерживает необходимую ж;ёст,кую с,вязь между
фазой мес-nного генератора и фазой тока линейной несущей частоты. Фильтр низ
ких часrот подавляет мешающие ,напряжения от ,дейст,вия боошвых составляю
щих модулированного сигнала. Режим работы генератора выбирается таким
обр~·.зом, чтобы изменение управляемой индуктивности могло изменять частоту
генератора ,в пределах ±20 гц. Это позволяет у,страинть возможность захваты
вания местного генератора на частотах 2fл ±Fн, т. е. составляющими, удалён
ными от 2fл на 30 гц 1). Фазовращатель (<р), вносящий сдвиг фазы иа 45° (что
даёт сдвиг на 90° на выходе удвоителя), ,позволяет при то,чном еовпадении
фаз в точках ,а и 6 (рис. П.9) иметь постоянное напряжение на выходе фазового
детектора, равное нулю.
При та,wом способе ,синхронизации фазы несущих частот местного генерз
тора и сигнала на входах демодулятора либо совпадают, либо имеют сдвиг на
180°, так как превращение скачков фазы на 180° в скачки на 360° даёт воз
можносп, сннх1Dонизаuнн с током несушей частоты любой (1по отношению к
огибающей) полярности. Поэтому на вых,оде демодулятора появляется либо по
зитивный, либо ,негативный вндеQснгнал. Специальное }'СТройство (автоматиче
ский поляризатор П) устанавливает на IВЫХоде приёмного устройст,ва ,видеосиг
нал неизменной поляраости. Поляризатор «:узна,ёт» полярность видеосигнала на
своём ,входе, иепо.~ьзуя наличие сигналов синхронизации ,в составе видео,сигнала.
Во второй половине прошлого десятилетия разработаны с ист ем ы с ли
нейным спектром частот до 12,5 Мгц. Такие системы экономически
выгоднее по сравнению с ранее выпущенными системами, использующими спектр
частот до 4-6 Мщ. В настоящее время системы с линейным спектром до 12,5 Мгц
нормализованы МККТТ. Аппаратура для них разработана в ряде стран Западной
Европы и в Японии. Системы с линейным спектром до 12,,5 Мгц предусматри
вают лиса 2700 те.~ефонных каналов, либо 1200 телефонных каналов и кана.ч
телевидения одновременно ,(,см. рис. 5.8). Верхняя граница линейного спектра
частот опреде,1яется необходимостью иапользования 2700 те.~ефонных каналов.
При разработке ,систем учитывалась возможность внедрения этой аппа,ратуры на
магистра.1ях, 1обеспечивающих ,до этого 960 каналов (,с линейным~ спектром
4 Мгц) путём де,1ения усилпельных участков пополам (4,8 км вместо 9,6 км).
В качестве линейной несущей частоты телевидения МККТТ рекомендует исполь
зовать частоту 6799 кгц. Системы с линейным ,апектрQм до 12,5 Мгц, разрабо-
1) Америка~нским стандарто,~v1 предусмо'I'рена частота
30 каrJμши/сек (60 по.1укадро,в ).
-
180 -
ка,д,ров, равная
таниые в разных странах, отличаются шириной переда,ваемой верхней боковой
по,посы. Например, в английских системах CEL-9 и CEL-8A она составляет
5 Мщ (6,8+ 1i,8 Мщ) и 5,7 Мщ соответствешю, а ,в западногерманской систе
ме V-2700 составляет 5,Б Мщ. Остаток нижней боковой полосы в этих системах
составляет 500 кщ. Линейные сигналы передаются с глубиной модуляции по
рядка 1.50% . Для передачи те.1е,видения с полосой .видеочастот 6 Мщ необходи
мо либо несколько понизить несущую часrоту телевизионного канала и пере
давать 900 телефонных кана.1ов вместо 1200 ка:на.,юв, либо нес:колыко сократиrь
д-1ину усилите.1ьного участка, расширив спектр линейных частот ,до 13 Мгц.
В системах с несущей частотой 6799 кгц используется одна ,ступень моду
ляции на передающей стороне и одна ступень синхронной демодуляции на
приёмной стороне. Контрольные токи систем передаются вне рабочей полосы
частот телевизионного канала, МККТТ нормализованы системы раздельной пере•
дачи сигналов многоканальной телефонии и телевидения с линейным спектром
частот до 4 Мгч и до 6 ."r1гl{. Системы с линейным спектром до 4 Мщ, рассчи
танные на 960 телефонных каналов, позволяют осуществить передачу видео·
сигналов с исходным спектром видеочастот до 3 Мгч. Телсвизиошюе оборудо
вание таких систем разрабатывалось в Англии, так как полоса частот видео
сигнала порядка 3 .Нгц удовлетворяет англиilскому телевизионному стандарту
405 строк. Линейная несущая частота составляет 10.56 кщ, а линейный спектр
частот простирается от 556 до 1056 кщ. Остаток подавляемой боковой
полосы составляет 500 кгч ( 17% от передаваемой боковой полосы частот).
В первой аш·лиikкоi'r системе ислолиовалось преобразование спектров
(см. рис. Б.9) с помощью несущих частот [1 =9,8 Мгц и [2 = 10,856 кщ и линей·
ное детектирование па пр11ёщюй стороне. В более поздних ,системах исполь
зовали несущие частоты f 1= 10,01 Jfгц и f2= 11,066 Мгц. В настоящее время ис
·поп,:;уются системы с синхронным приёМQ1'1, •В КОТ'орых телевизио1111ые каналы
оборудованы устро~'iстваыи гармонической коррекции для ослабления остаточ
ных лине1шых искажений те.1св11зион1юго ка.нала.
Системы с лиrrе~'iным спектром частот до 6 Мгц по,з,воляют осуществить пе
редачу видеосигналов с исхо,,ш,ш спектром частот до 5 Мгч. Эти системы раз
работаны в ряде западно-европейских стран и в Японии позже систем с линей
ным спектром частот .,о 1 .Hi'I{ и позво.1яют осущес11вить передачу видеосигпа
.1ов заг.а;mо· европейского стан.1а рта 625 строк.
Линейный спектр ча~·тот те.1ези.,сния простирается от 556 до 6056 кгц, ли
нейная несущая частота обычно t·оставляет 1056 кгц, оста11ок подавляемой бо
ковой по.1осы частот равен Е,00 кгц. Преобразование С!пектров праизводится с
пш1с,щью двух ступснеi'r мох)·,1нции на передающей сторо,не и соо'Гветствеrшо
двух ступеней демодуляци1; па приёмной стороне. Применяется сипхроппый
приём при глубине модуляции сигнала порядка 150%. В аппаратуре TV-1, раз
работашюй в ФРГ в 1957 г., ис.по,11,:1\'ется схе,ма преобразования с,пект1ров, ана
логичная р11с, 5.1 О. В аппаратуре \,' -960 линейная несущая частота телевизион
ного кан:та равна 808 кгц, .шпсйный спект-р телевидения простирается от 308 до
580'3 кгц, а несущие частоты дву, ступеней моду.1яции соотIJетствепно ранпы:
f1 = 12.120 Мгц и f2= 12,928 Ali'I{. Для коаксиальных ,кабелей с парами диамет
ром 2,li/9,4 А!М выбор тшейной нес;'ЩСЙ ЧJстоты 808 кгч нельзя считать уда'!·
пым, так как необходимость передачи частот от 308 кгц (вместо 5.56 кгц) суще
ственно затрудп~ег фазовую коррекцию капала.
Системы с линейным rпс1,тром частот л,о (i Мгч обеспечивают так•ое же чис
. 10 тс:rсфонных ка,11а.1ов, как и системы с линейным спект.ром частот до 4 Мгr1
(9СО 1,ш1алов ), и поэтому широкого распространения ,опи пе получили.
В Яrrонии в ! 962 r. опуб.шкLJ,ваны :1аш1ые о системе с линейным спектром
ч,1стот до б Мгц, в 1,оторой по двум коаксиалы1ым парам организуется либо
двухсторонпяя передача телевидения, либо 1380 телефонных каналов. Однако
эта система рассматривается как временная для магистралей, где 960 каналов
недостаточно, до оборудования их аппзрат.урой ,с линейным сшек11ром частот J!.0
12 Мщ.
-
181 -
Приложение 3
ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЬШ К ТЕЛЕВИЗИОННЫМ
КАНАЛАМ. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ КАНАЛОВ
Требования, предъя,вляемые к осноЕным ,качественным показате,1ям телеви
зионных каналов, определяются нормами МК:КТТ. Эти нормы относятся к эта
лонным телевизионным цепям, опразо,ванным на кабельных или радиорелейных
линнях, протяжённостыо 2500 км с двумя переприёмами на видеочастоте. ПреJ:
полагается, что в пунктах видеопереприёма номинальный размах видеосигнала
равен 1 в (размах импульсов синхронизации 0,3 в), полярность видеосигнала
положительная, а номина.1ьные в:,ю,щное и выходное сопротивления телевизион
ных цепей рав.ны 75 ом п·ри зат1ухании несогла·сованности не менее 124 дб 1).
Качество телевизионных каналов определяе11ся:
а) тvчностью ,сохранения формы передаваемых сигналов (переходными ха-
рактеристиками);
6) отношением сигнал/помеха для флуктуационных и периодических помех;
в) стабильностью во времени коэффициента передачи.
Переходные характеристики каналов оцениваются по величине искажения
формы рекомендD'ванных M!<iKTT ис1Пытате,1ьных ,сигналов No 1, No ,2 и No 3.
Сигнал No 1 (рис. П.10а) представляет собой прямоугольные импульсы с часто
той следования 50 гц и длительностью 10 мсек (0,5 периода одного кадра). По
величине искажений (перекоса) горизонтальной части импульса судят о харак
теристике канала 1в области низких видеочастот. Для магистрали, протяжённо
стью 2500 км, допускае"ГСя перекос плоской части импульса ±'10% от его раз
мах;:, (учас11ки длительностью 0,,25 мксек по краям им.пульса не' учитываются).
Сигна,1 .N'o 2 (рис. П.106) представ.тяет ,собой импульсы ;д_лительностью
0,4 Те (порядка 25 мксек), с частотой следования, равн,ой частоте ст•рок
(15,625 кгц). Время нара,стания фронта ю,1пульса Tф=l/2Fm=0,08 ,11ксек (для
системы с раз,ложением 625 ,строк ,при F т =6 Мгц). В промежут,ке межд,у син
хроим,пу,тьсом и началом П-им1пу.тьса можн·о добавить синус-квад,ратный ю~
пульс д.111тельносrью 2 ТФ = 0,16 мксек и амплитудой, ,равной амплитуде П-им
пульсов. При передаче ,сигнала No ,2 измеряют длительность фронта и величину
выбросо,в перехо\1],ной ха,рактеристики, а также перекос плоской части П-И\!
пульсов на 'Выходе кана.та. Иокажения ,синус-кв,адратноrо импульса оценивают
по изменению er,o амплитуды, длите,тьности на уровне 0,5 от амплитуды, а тат.;
же по наличию опережающих и отстающих ,выбросов. Искажения сигнала No 2
определяются характеристиками канала в области ВЫ!ОШИХ и средних видео
частот.
75+Z
1 ) Затухание несогла,сованности равно 201g 75 _ 2
, где Z - модуль вход-
.нога (выходного) сопротивления цепи.
-
182
Рис. П.10. Испытательные сигна,1ы, рекомендованные МККТТ
Д.1я ,1агист;~а.1и п;~отяжённостью 2500 _к,н допускается :перекос горизонталь
нrJi1 части П-ю~пу.1ьса (без учёта участков 1,0 мксек по ею краям) ве,1ичиною
±5% от его раз"1аха. Пе;~едний ф;~онт и выброс переход:ной ха•рактеристикн
J.О.1жны быть в пpe.J.e.iax шаб.1она (рис. П.11 ). Синус-к,вадратный импу.1ьс на
выходе канала до.1жен также ук.~а,J,ываться в шаблон (рис. :П.,Ш). Допускается
нзченtние юш.1итуды син) с-КJВаJ.ратного импульса по сра,вненню •с амплнrу
дой П-юшу.1ьса на ±20%.
Шаблон ilл11
фронта
П-импул•са
Рис. П.11. Шаблон для переходной характери
стики при использовании сигнала No 2
Испытате.1ьный сигнал No 2 с синус-1@асдратным импульсом иопользуется
при проверке ве,шчины допо;1ннте.1ьных мешающих сигналов ,в п-роцессе устра
нения их с помощью гар:vюнического корректора mри,ёмной станции.
-
183 -
Испытательный сигнал No 3 (рис. П.!Ов) используется для оценки нели
нейных искажений видеосигнала за время передачи строки, а также для оценки
изменения размаха сннхронизирующих ИМlПульсов ,по 'Сраанению с раэмахом
Рис. П.12 Шаблои для синус-квадратного сиг
нала • длительностью 0,16 мк.сек. на выходе
тракта
и1гнала изобμажс·rшя. В этом .сигнале после каждых т-рёх строк, передающих
«чёрное» или «белое» поле, передаётси четвёртая строка, содержащая синусои
дальный сиr~нал частоты 0,2 Fт ( = 1200 к.гц) размахом 0,1 в, наложенный на
пилообразный импульс. Раэмах всего сигнала I в. При наличии не.линейных
.искажений усиление для тока частоты 0,2 F т изменяется !Вдоль строки. По
Рис П.13. Осциллограммы выделенных синусоидальных
колебаний при использовании сигнала No 3
изУ<енению этою усиления можно оценить нелинейные искажения ка~rала. С по
мощью фильтра верхних частот отделяют синусоидальное паприжеиие частоrы
0,2 Рт от ,остал~.ной части испытательного сигнала No 3 и ,расс,матривают его
на осциллографе, развёртывая изображение осциллографа по оси времени с
частотой строк. При отсутствии нелинейных искажений на осциллографе видно
нем,одулированное ,синусоидальное наприжеиие (рис. П.13а), а при наличии
нелинейных искажений амплитуда изменяется вдоль оси времени (рис. П.136
и П.IЗв). Для магистрали протяжённостью 2500 км допускается отноше
ние минимального размаха к максимальному не ниже 0,8. Изменение раз
маха синхрониэирующих импульсов по сравнению с номинальным значе
нием 0,3 в (при размахе видеосигнала - l в) не должно превышать +10%
и -30% как при передаче «белого» (рис. П.!Ов), так и при передаче «чёрноrо»
(рис. П.IОг).
-
184 -
Ис.пытательные сигна,1ы No 1, No 2 и No 3 содеожат также обычные им
пульсы строчной синхронизации. Это обеспечивает одинаковые усJювия передачи
по 'Калалу рабочих видеосилнало;в и испытательных сиr,налов, таrк 1Как схемы
восстаноn.1с11ия постоянной 'Составлнющей •при пеjJ(\.'(ач,е испытательных сигна:юв
нормально работают, ~как и при передаче 1ра1бочих видеосигнаJIОВ.
Испытательные сигналы получают
от генератора испытательных телевизи
онных сигнаJюв Гб-2 с осциллографом
типа СИ-13. Кроме указанных сигна
-~ов, этот генератор позвоJ1яет получать
и другие сигналы, в частности, импуль
сы частоты СJiсдованин 100 кгц с весь
ма крутыми фронтами (длительностью
не более 0,04 мксек) и сигнал для про
верки частотной характеристики усиле
ю~я (затухания) по усилению на фик
сированных частотах 0,24, 1; 2; 3,4; 5;
6 11 7 Мгц. По переходным характери
сгикам прои:шодитсп окончательная на
стройка и 'Контроль 'Качества настроен
ных каналов. Ilредварительную наст -
ройку 'КаI1алов прои:шодят путём вы
равниванин частотных
характеристик
затухания и времени группового замед
,с1енип каналов. Для этих характеристик
МККТТ
рекомендует
шаблоны
(рис. 11.14). Пр11 выполнении рекомен
даций рис. П.14 имеетсн практическая
ВО3МОЖНОСТЬ с помощью регулируемых
1<0рректоров (1·армонического коррек
тора) довести переходные характери
оики до требуемых.
-2
а)о
-2
-4
о,,;
6)
(Ц
о
-0,2
3отухоние, iJ6
-
f----
--
1--- --
-
......
......
.f..
F,ff/
о {j2 (//, (J,6 ' и,8
Времл аомеiJленин, мксек
./
-·-·
-
-
-
1
--
-
f'
-- ....
F,.
......
т
-o.s
'О0,2О,4а6'0,81,0
Рис. П.14. Допуски на частотные
искажения затухания и времени
замедления, рекомендованные
мкктт
Настройка частотных характеристик затухания и группово1·0 времени рас
нространенин отдельных участков магистрали и канала в целом про1вводится
111ш помощи устройств постоянной и переменной коррекций (см. гл. 9) и стан
дартных приборов для измерения затухания и группового времени.
Отношение ст·нал/помеха для хаотических, перио,дически,х ,(синусоидальных)
JJ случайных импульсных помех нормируетсн МККТТ. Длн хаотичес1шх помех
эн1 отношение определяется
размах сигнала изображенин
20 Ig--------~ --- -- д б .
эффективное значение взвешешюй помехи
При нзмере1111и помехи выход измеJн1емого ка.нала чt:рез фильтр 1шжн:1\
частот (ограничивающий ,полосу частот до частоты Рт) 1пода,ётсн на вхо_.1_
nзвt·шивающt:го контура. Широ;1ш1юJюс11ы,м 'В'ольтметJJОМ (или указателем уров
ня) измсрнется н:шрнжение помехи на ныхо,~е ,взвешинающего ,контура. l1p11
,том измернтелышй прибор должен ·измершъ помеху в ~спектре частот от
10 кгц до Рт II не должен учитывать ни:жоча:стотнL1е поVIсхи от l!Iереме.нного
тока blJ гц сети питанин. ·Во время измерения l]]OMex на линии необходимо пе
редавать немоду.i!ированный ток Jl'Ннейной ,несущеii частоты. НеJ1Инейные помехи
[л и 2 f л должны исключатьсн 113мерительным режекторным фнль'I'р•ом.
l!армы МККТТ дш1 ювешенпых помех ,приведены ,в таб.1. П.1. Длн системLI
с р«:Jложением 625 ~:1;рок '(ширина видеuканала G Мгц) норма г,начительно
ныше, чем для других систем. Вряд ли можно считать это целесообразным, так
как норма МККТТ ниже как длн систем 'С более узким ·видеотрактом, так и длн
13-821
-
185
систем с бо.1ее широки:\! видеотракТО:\1. У .1учших студийных суперортиконов
отношение ёИrна.1а к шу:\!у не превосходит 35--; -38 дб.
Число строк
405
625
625
819
Номинальная полоса видеочастот
Мгц
3
5
6
10
ТАБЛ. П.1
Отношение сигнала к взвешенной
помехе, д6
50
52
57
50
Д.,я перио,1ических по:.~ех отношение сигна.1/по:\!еха опреде.1яется как
Раз:\!ах сигнала изображения
20 Jg ------------ дб.
Раз:\!ах ПО:\!ехи
I-Iop:\la МККТТ на по:\!ехи частоты 50 гц и её гар:\!оники соста,в.1яет 30 дб
,:ря всех те.1евизнонных ,стан,1артов 1). Д.1я по:\!ех частоты от 1 кгц .10 1 Л-1гц
нор:\!а состав.1яет 50 дб (и.1и 5.75 неп). С уrве.шчением частоты от 1 Мгц .10
F т (например. 6 Мгц). нор:\!а .1инейно снижается .10 30 дб на часготе f т .1ан
ного стан.1арта.
Н аппаратуре К-I920 перио.1ические по:\!ехи из:\!еряются на выходе приёvr
ншI станцин (на нагрузке 75 0:.1) при пере.1аче по .1инии не:\!одулированного то
ка .1 иней ной несущей ч астаты с ,НО:\!Ина.1ьным уровне:\!. По:\!ехи 50-100 гц
из,,еряются при помощи .1а:\!пового во.1ыметра ,1\1Вс'1-2М (или МВс'1-ЗМ), при
чё:v~ д.1я иск.1ючения хаотических и высокочаст,отных периодических помех
(гар:.~оник f .,
и 2 f ., ) на вхо.1е во.1ьп1етра вк.1ючается интегрирующая цепочка.
состоящая из последовательно включённого сопротивления R=20 ко:.1 и вк.1ю
чённоrо парал.1ельно входу вольт:\!етра конденсатора С= 0,02 .икф.
Перио.1ичеёКIIе не.1инейные по:\!ехи с частота:\!И f .,
и 2 f'" ИЗ:\!еряются при
помощи избирате.1ьного указате.1я уровня ИУУ-КС. При из:\!ерении по:\!ехи
f.., =2,491 Мгц на вхо.1е указате.1я уровня вк.1ючается режекгорный фи.1ыр.
ас.1аб.1яющий по:\!еху частоты 2 f . -, =4 .982 Мгц. При из:\!ерении по:\!ехи 2 f.., на
входе указате.1я уровня вк.1ючается режекторный фи.1ыр, ос.1аб.1яющий по
:,~еху частоты f. , .
С.1учайные ю1Пу.1ьсные помехи оцениваются так же, как и периодические
по:\!ехи. Д.1я ре.1ких и.ш с.1учай.ных по:\!ех ,ЧККТТ пред.1ожена нор:\!а 25 дб.
Ве.1ичнна уси.1ения сигна.1а ,1.1я .1иний бо.1ьшой .протяжённости. сог.1асно
норма:\! МККТТ. до.1жна быть в пре.1е.1ах ±,1 дб.
Уси.1ение измеряется П!)(J по:.ющи испытате.1ьнаго сигна.1а No 2, причё:\1
и1меряеся размах сигна.1а :,~ежду уравня:\!И «чёрного» и «беiЮГО».
Рекомен,1Уется, чтобы стаби.1ьность Уси.1ения те.1евизионного кана.1а в те
чение корогкого вре:,~ени ( 1 сек) бы.1а не хуже ±0.3 дб и в течение 1 часа -
не хуже ± 1.0 дб.
1) Hop:.ia относится то.1ько к помеха:\!, которые су:\!МIIруются с сигна:10:,1,
и нс применю~а к фону псрс:\!енного тока, который лро:\!оду.1ирова.1 сигна:1 и не
устр?няется п;ш вос:станов,1снии постоянной состав.1яющей.
-
186 -
Приложение 4
ВЫВОДЫ НЕ:КОТОРЫХ ФОРМУЛ
Времеииь;е и спектральные характеристики испытательных с.lП'палов
(табл. 2.1)
Времевнан и {·пектраjrыrан характер,ктики ,сигнала наклонной сту,пеньки
11,шрнжепин могут быть выведены слелующим образом. С111Г1rал fi(t), изIобра·
жi;вный ва рис. в таб.1. 2.1 , можно 111))е}tста'вип, ,в виде l'уммы диух п1гналов;
с.·н1ш1ч11ого треуr,о.:1ы1ого им11у,.:1ьса / 1. I ( t) 11 единичной ПJН1"'1оуго.1ыюй ,ступень·
1
ки / 1_2 (,t), включаемой в момент нpeмl'HII t = 2 '=Ф·
Д.1н трсуr'ш1ы1:uго 11мi11ульса
1
)
'rф
+2'Ф прн--2-
о
'rф
пр11-2-
Соиrасно (2.1), С'Пl'К1ра.11ь11ан п.rют1шсть этого ,и1·11ала
J
:zсФ
.r
'tф
(/1 't2ф)dt~
1
2ф
;,, \}.
2'Ф
s e--i2t t-dt 1 2
l
2ф
2ф
.
('1
е-;21
1
2'ф
-dt
(П.1)
(П.2)
Т/0;1,ставлнн е -i>'I = cos!U- i sin!bl. ра3Лслнсм ныраж,·ниl' (П.2) ва 4 ин·
теграла, 11:i которых ,, "tBa ра,впы 11уiIю, а в Iр,с,:~у.11ьтате ,рсше1111н :1.,l iyx лругих по·
лу•111м
F (Q)"~
1_{ -1
- sin QтФ -- iГ-2-.sin [J,,J,
-
1-c -os , Qт2Фj}· (П.З)
l.l
~ i2r::
!}
2
\_1:фЦ2
2!J
13*
-
187
Согласно· (2.2)
00
1('
ic!t
f11(t)= -V2" JFн(Q)е
-00
00
1•
-i ·Чj-00
00
1.,
dQ=-J sin
2n
-оо
1·•
+i-J
i22
2::
-ос
(П.4)
Каждый нз этих трёх интегралов разлагается на 2 интеграла; один и; этих
двух в каждом случае равен нулю, и поэтому:
00
00
fн(t)= 1 f !:'J-:Ф
dQ
2J'ОtФ
dQ
-
sin--cosQt--+- -
sin--sin!1t---
r.
,
2
Q
1Иф
2
Q2
о
(П.5)
Для функции f 1_2 (t), как для функции включс1шя, можно записан,:
1
lj'( "=Ф)dQ
f1 2(t)=-+- sinQ t--
-
•
2
п
2Q
(П.6)
о
или
00
00
,
1
lJQ,;Ф
dQ
1s g,_Ф
dQ
f (t)=
-
+-
cos--sini2t--- -
sin--cosi2t-
1•2
2
n
2
i2
.:
2
Q
о
о
Складывая f1. I (1) и f1_2 (t), находим
00
l
2 j' Q-:Ф
dQ
f1(t)= - +- - sin --sinQ t-
2
т;-;Ф
2
ga
о
(П.7)
Спектральную плотность для f1 . 2 (t) определим следующим образом. Поскольку
/ 1_2 (t) не удовлетворяет условию абсол:отной интегрнруемости [так как f 1. 2 (t) =-
= О приt ,, 1 иf12(t)= l при t:;,. 1 ],товместонеёпримемфунющю
2
•
2
.
"Ф
Одляt
2
([
\
-
~t--"Ф •
lime
2
) цля t::a "Ф
t:X--+0
f
r'
2,
(П.8)
-
188 -
для которой при , .,
-
О
00
Fi.2(Щ=~
/- 11;2({)е-iпtdt=
,. 2,.
.,
--0 0
00
J2
2
е·-(а-j-i2)t
J/2- ,, ;
е
<•+i2)tdt
е
е
у
1
,.,+ i !2
2
'ф
Переходя к пределу а -, О, определяем
Складывая F 1_1 (Щ и
00
2"Ф
(П.9)
(П.10)
Времсш1{1я в с11сктμальная хаμактернст11кн косш1ус-юJа,;1-μатного импульса
могут быть получены сле,с1ующ11м образом. Согласно р11сунку табл_ 2. 1 //ЛЯ этого
им11уJ!l,Са
Сле,сюватсльно,
,ll_JIЯ
"
2t.lK
Тс
Jcos2~2"tе- i,,1di.
--
~
1{
(П.11)
(П.12)
Заменяя с-;, t =cos~ -:11 i sin!U, ра:~б11ваем шпергал (П.12) на }1-B;J 1111теграла.
Интсгра.1, солсржащиii сннJ с, равен нули:, как 11нтеrрал иечётной функц1111.
!Iоэтому
1
F (Щ =---==-
Ji 27:
~1{
,
(') cos 2 !21(tcosiU-dt.
(П.li)
--
2с'к
Уч11тывая, что cos~x=0,5( 1+cos 2х), 11 заменяя 11ро11:шеден11с кос11нусов со
ответствующей суммоii, получаем F(!l) в в11де суммы трёх простых 11нтсrралов:
-
189 -
"
1
F(Q)= г-
2t21t
2
s9
K cosQt-dt+
,~-
4r2.t
20к
s cos (Q-2Rк) t-dt +
2ок
S cos(Q+2Qк)t-dt.
"
-
2Ок
Решая эти интегралы, получаем
F(Q)= y ~i: -sin ;~ [ *+ 4Q~~Q1 ]
Выражение для временной характеристики согласно (2.2)
00
f(t)=- 1 s[-1 +
2rc
Q
-оо
00
=~ \(_1 +
..
.!Q
о
2
sin-- е dQ=
Q
]
;,:Q i О/
4QK- Q2
2Qк
Q
)
11:Q
sin--cosQtdQ,
2Qк
(П.14)
(П.15)
поскольку второй интеграл равен нулю _ввиду нечётности подынтегральной
функции.
Прохождение косииус-квадратиоrо импульса через идеальный видеотракт
Сиrиал на выходе идеального видеотракта определён в виде интеграла (2.11),
.;остоящего из двух ,интегралов:
от
f2(t) = ~
-
sin -- е O(t---,) dQ4
1f1
11:Q 1
.
-
2rc .
Q
2Qк
-От
1 OJ'f
Q
11:Q
.
Оt)
+ 2,i
-4Q--=-~--Q-2-siп 2Qк е' (_, d Q = f2.1 (t)+ f2.2(t).
-О
(П.16)
т
Заменяя eiO(t- , ) =cosQ(t-т) +isinQ(t-т), можно разделить первый иите-
rрал на два интеграла. Интеграл, содержащий isinQ (t-т), равен нулю. Поэтому
от
1r1
11:Q
!2.1 (t)=-_
\ -sin -cosQ(f- 't)dQ=
2.с,,Q
2Qк
-От
о
т
-
=~ S3⁄4[sin Q(t- 't+ 2~к )-sinQ(t- 't - 2~к )]dQ=
о
=
2
111: [siQm (t--i:+ 2~к )-SiQm(t-' t- 2~к )] •
(П.17)
-
190-'---
Таким образом, f 2. 1 (f) представляет первый член выражения (2.12).
Второй интеграл выражения (П.17) также делится на два интеграла, И3 ко
тоrых интеграл, солержащий isiпQ (t-т). равен нулю. Поэтому
2
1
f, (t)=-
2.2
2.:
.r
(П. 18)
·-- -2
т
];~меняя проюведение тригонометрических функций суммой и учитывая, что
Q
0,5
- 0,5
4Q~- Q2
2Qк-Q+2Qк+Q '
2m siпQ(t-т -
_ _ _.::___)
/- - 1 1 ------2-Q_к- d Q. (П.19)
811: .)
2Ilк+Q
---2
т
Все четыре интеграла решаютси одинаково. Например, для 4-го интеграла
обо:тачим
11:
t-т--- =!' .
2Qк
siп(Q't' -
2Qк t')
--------dQ'
Q'
l,Jm+22K
1
f
dQ'
=
-
[sinQ't'cos2Qкt' -
cosQ't'siп2Qкt'] -()' =
8,:
-2 '+22
=
т
к
1
=в;-(COS2Q"t'[Si(Qт 2Qк)t'+Si(Qт- 2Qк)t'] -
-
siп~Щ,t' (Ci(Qт+2Qк)t' -Ci(-Qm+2Qк)t']).
(П.20)
Решив остальные три интеграла таким же способом и сложив решения всех
четырёх интегралов, окончательно получим выражение (2.12).
-
191 -
Определение переходных характеристик трактов с заданными
характеристиками коэффициента передачи
то
а) Интеграл (2.25) делится на лва интеграла:
Так как
2
2
m
JsinQ(l-, )
о
2
Пl
f Qr:
dQ
sin--sinQ(t-1:) --
.
•
Qm
Q2
о
dQ
--=
Si Qm (t-1:),
Q
\;.п[ ( т:)
(
r: )]dQ
cosQf-
'1:- --- cosQf-
'1:+-- . -2- •
,,
Qm
QmQ
(П.21)
о
Пnскот,ку
rdx
cos ах
rsin ах
)cosах-- =
-
---а )--dx,
1•1
х2 ап r.со: Q(t- 't -
_ :__)
тof2 (t)=-+-SiQт(t-,)+ _ , _, , , _ ,
-
Qrn
2
2с:
411:2
Q
-(t-1:-~ ) r sin i2(t-'C--rc-) dQ + cosQ(t-1:+-t) +
ОтJ
QmQ
Q
dQ
Q
(П.;12)
Решение интегралов получается в виде функпий интегрального синуса. Под
ставляя прелелы,оnределяем f2 (t) в виде (2,26).
б) Для n= 1 интеграл (2.30)
2т
1
1 f[(2Q- Qrn)2]
dQ
f2(t)=-+ -
l+q cos 2
r:
sinQ(t-1:)--=
2
rc
,
1
Qm
Q
о
1
1
=-+-
2
1t
о
о
т
т
S
dQ qs(2Q-Qm)2
dО
sinQ(t-1:)--+ -:;:-
cos 2
те sinQ(t-1:)--.
Q
•·
Qm
Q
о
о
192
Первый интеграл
2
-
1- 1sin Q(t
'lt J
о
dQ
1
,)-
=
-
SiQm(t- :)...
Q
1t
(П.23)
Второй интеграл делится на два интеграла, решения которых также полу
чаются в виде интегральных синусов
д_
'lt
q
=--
21t
!!rn
от
S(COS 2Q - Qm
2Ql/l
о
)2
dQ
п sinQ(t--:)Q
Som[
(' 21tQ
.)]
dQ
14-cos
-
0--1t sinQ(t--:) 0 =
""'"'tn
1
_ ,.,
о
r sinQ(t-1:) !!__о
2n .)
Q
q
[
(
2.: )
(
2п' -1
siпQ t-c:+-- +sin Q t-: - -; -;- -) Х
Qm
-'"т1_
1}
dQ
q.
q.
q.
х ~ = -S1 Qт(t-,)- -S1 [Q111 (t- :) -t 2лJ- - S1 [Qт (t- ,)-2л:J . ..
Q
2n
4л:
4л
(П.24),
Суммируя решения обоих интегралов и л.обавляя 1/2, прихо;1.ю1 к выра
жению (2.31).
Для n=2
2
fm [.
(2Q-Qm)4]
dQ
1+q соs----л:
sinQ(t- ,) -- .
•
2Q,n
Q
о
1
Поскольку cos4x= 8 (cos4x+4cos2x+3), то f2 (i) может быть прслставлено
в виде суммы простых интегралов, решение которых прнводит к выражению (2.32),
в) Интеграл (2.34) ,МОЖНО предстапнть в вил.е суммы интегралов
1
-2
2т
+:s
о
I
-2
2т
dQ
sinQ(t-:)-+
Q
2
111
12
dQ
11•
лJsinQ(I-,)-+-,
Q
:rt I
1JQ
sin Q(t-т) -
Q
-2
2т
Суммируя первый 11 третий ннтсгралы, получаем
2rn
(П.25)-
1sinQ(t-с:) dQ =SiQm(t- :).
:rt .)
Q
о
-
193 -
Второй интеграл выражения (П.25) решается так же, как и второй интеграл
(П.24). В результате получается выражение (2.35). Выходные сигналы (2.37) и
(2.39) определяются примерно так же, как и (2.35).
г) Выходной сигнал (2.51) представлен в виде суммы чt•тырёх интегралов.
Под :щ:::ком интеграла имеется прои3ведение синуса (или косинуса) на
cos (ЧJт sin p!:J) или на siп ((jJm siп p~J).
Например,
о
от
1siп~J (t - "С+ _I_) cos('f'тsiпр ~J) dQ =
:rt J
2
~J
о
от
:rt ssiпQ(t-"C-f-: )r111(,'m)-f-2J2(,',n)cos(2pQ)+
о
d~J
+214('f',,,) cos(4рщ+...]Q =
т
от
= lo (,'m)
:rt
SIП Q f-"C -+
-
-- -f-
----
S.(
Т) dQ 212 (,'т)
,
2~J
:rt
Ssiп~1(t- "С+~)Х
о
о
Х cos (2р Q)---.f-
... =
--S1
!:Jmt- 1:+- + --S1 ~J,,,х
d~}
lo('!'m) . (
Т) l2('f'т)[.
~J
:rt
2
:rt
x(t-1:+: - . f-2p)-Si~Jm(t-"C+: -2р)]+-•-·
(П.26)
Аналогичным образом решаются и остальные ннтегралы (2.51). Сумма реше-
11ий всех четырёх интегралов выражается в виде (2.53).
Вывод формул (8.9) и (8.10)
Для сигнала рис. 8.4а интеграл (8.7) разделяется на два интеграла
(П.27)
/ 2_1 (t) представляет выходной еигпал, обусловJ1е1111ый с1,ачком напряжения паве
личину Л 1 в момент времени ,t =O. Для этого вхо;шого сигнала (согласно 8.3 и 8.7).
f(P)=A1
Выходной сигнал
i00
f2.1 (t)
2:rt i
J• еР1
Ro(1+рЬ)
-- A1 -----dp . ..
р
с +PRob
(П.28)
+100
Интеграл решается с помощью вычетов. Подынтегральная функция имеет
два полюса:
Следовательно,
с
Р1=ОиР2=- --
ЬRo
f2.1 (t) = А1 Ro [res1 'f' (р) +- res2 ер (р)],
-
194 -
где вычет относитt'1ьно полюса Pi
.
ePt 1+рЬ
res 1 (f'(P)= ltm(p-0)-
-
р-+о
р с.,-. рRоЬ
с
а
с
(
с)ePt 1+рЬ
-
RЬt
res 1 (f>(p)=1im р+- - --'-'--=е
•
с
Rob р с +PRob
p➔--
R,b
Таким образом,
1••'
(П.30)
Второй интеграл обусловлен скачком нап:ряжения на величину А в момент
времени t=t и поэтому может быть записан, как
А[
..L_c (t- • )]
f2.2(!)=7 Ro+Rз е R,b
Он существует, лишь начиная о момента времени i=t.
-
195 -
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 71845-55. Телевидение чёрно-белое. М., 1956.
2. Система ,высокочастотного телефонирования К-1920. Информ. сборник
«Техника связи». Связьиздат, 1962.
3. Система дальней связи LЗ. Информ. обор,ник «Тех,ника связи за рубежом».
Связьиздат, 1957.
4. Рекомендации Международных Консультативных Комитетов по Телефонии и
Телеграфии. Связьиздат, 11959.
•
5. Гольд м ан С. Гармонический анализ, модуляция и шумы. Изд-во иностр.
лит-ры, 1951.
6. Д а в ы д о в Г. Б. Основы теории и расчёта фазокорректирующих цепей.
Овязьиздат, 1958.
7. Доб 1р о ,в о .п: ь с к и й Г. В. Передача импульсов по 1каналам связи. Связь
из,дат, '1960.
8. Ег о р о в К. П. Передача телевизионных сиrrналов по .шниям дальней связи.
Лек.ции 1по технике связи. Связьиэдат, 1953.
9. Егор о в ,К. П. Основы ,многоканалыной связи. Изд-во «С•вязь», 1964.
1О. Кр и в о ш е е в М. И. Оценка и измерение флуктуационных· помех в те.1еви
дении. Лекции 1по технике с,вязи. Gвязьиздат, 1960.
11. Круг К. А. Переходные процессы в линейных электрических цепях. Гос
энерrоиздат, 1948.
12. К у ту к о в Л. В. Переходные пр•оцессы в точечных пол,спровод,никовых дио
дах. М., Институт точной механики и вычислительной техиики АН СССР,
1959.
13. О к см ан А. К. Демодуляция модулированных, телевизионных сигналов с
несимметричными боковыми полосам'И. «Электросвязь», '1956, No 7.
14. О к см ан А. К. Ф,1у,ктуационные помехи в меЖtдуrородном телевизионном
канале коаксиального кабеля. «Электросвязь», 1957, No ,10.
15. О к см ан А К. Оптимальная глубина модуляции телевизионных сигналов в
,системах связи ,по ,коаксиа.1ьным кабелям. «Электросвязь», 1959, No 6.
-
196 -
16. О к см ан А. К. Нелинейные 'Помехи ,в .'!инейио)! тракте коаксиального кабе
.1я при ,совмесг,ной .передаче те.'lефонных и телевизионных сигналов. «Э.1ектро
связь», 1960, No 3.
17. О к с 111 ан А. К. Предварите.11ьное искажение те.1евизнонных сшна.1ов в сн
стемах коакеиальноrо кабе.1я. «Эдекrросвязь», 1961, J\"o 7.
18. Тат ар ин о в В. В. Трехзначные габдиды интеrра.1ьных синусов и косину
сов. Л.-М., Связыехиздат, 1934.
19. Хал фин А. М. Основы телевизионной тех,ник~1. Изд-во «Советское радно»,
1955.
20. Системы высокочастотн1:>rо телефо.нирования ,по ~,еждуrородным кабе.1ьны:.1
диниям. Информ. сборник «Техника связи за рубежам». Связьиздат, 1958.
21. Система связи по коаксиальиому кабелю до 12 Мгц (Швейцария). «Зару
бежная тел'ника овязи», ·1959, вып. 1.
22. Си~тема вч связи по !Коаксиат.ному кабелю типа J\"o 8А до 12 Мгц (Англия).
«Зарубежная техника связи», 1961, вып. б.
23. Техника передаЧ'и телевизионных ,программ i!ТО кабе.1ьны~~ .1инню1 ведо:.10 гва
связи (ФРГ). «Зарубежная техника связи», 1961, вып. !.
24. М о r i s s·o n L. W. Television Termina1s for Coaxia1 Systems. «Electrical Eng. ~,
1950, February.
25. R о с h е А. Н., W е а ,ve r L. Е. Televisioп Frequeпcy-Translatiпg Termiпals
Equipment for the Birmiпgam-HoJme Moss Coaxial System. «Ргос. IEE», 1952.
26. На r I i п g D. W. Long СаЫе Liпks for ·тelevision. «British Commuп anfi
Electroпics», 1958, No 6, J uпе.
27. Cameroп Н. F. L., Parrett G. Е. An Introduction to the 12,5 те.
Coaxial Line Transmission System. «АТЕ Journal», 1961, .1\"о 1.
28.СuttеnЬеrgW.,
Е t t I е r. Е. Die Endeiпrichtungeп fi.ir die Tragerfrequeпte
UЬertraguпg von Fernsehprogrammen auf Coaxial KabeJn «Siemeпs Zeitschrift»,
1963, No 10.
••
-
197 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предис.1овие .
ГЛ А В А 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О СИГНАЛЕ ЧЁРНО-БЕЛОГО
ТЕЛЕВИДЕНИЯ •
.
.
•
.
.
•
.
.
••
Стр.
3
5
1.1. Общие замечания о видеосигнале
5
1.2. Спект:ральный ооста:в и опектральное распределение
мощности реальных чёрно-белых видео'сигналов
8
1.3. Полоса частот, необходимая для высококачественной пе-
редачи видеосигналов
12
ГЛ А В А 2. ВЛИЯНИЕ ЛИНЕЯНЫХ ИСКАЖЕНИЯ ТРАКТА НА КАЧЕСТВО
ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯ
1&
2.1 . Общие замеча:ния
.
16
2.2 . Переходные хара,ктеристики и испытательные сигналы
17
2.3 . Переходные процессы в идеальном тракте (влияние огра-
ничения полосы передаваемых частот) .
21
2.4 . Переходные хара·ктеристИIКИ трактов с идеа,1ыюй фазо-
вой характеристИJКоЙ при налИJЧии амплитудно-частотных
искажений
.
26
2.5 . Переходные ха:рактеристики •тракта 'С Фазовыми искаже-
ниями при отсутствии амплитудно-частотных искажений 44
2.6 . Переходные характеристики тракта с амплитудно-·частот-
ными и фазо-частот,ными искажениями
51
ГЛ А В А З. ВЛИЯНИЕ НЕЛИНЕЯНЫХ ИСКАЖЕНИЯ ТРАКТА НА КАЧЕСТВО
ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯ .
.
.
.
.
.
55
ГЛ А В А 4. ВЛИЯНИЕ ПОМЕХ НА КА_ЧЕСТВО ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ
ИЗОБРАЖЕНИЯ.......
59
4.1 . Периодические помехи
59
4.2 . Флу~ктуационные пемехи
63
-
198
ГЛ А В А 5.. СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИГНАЛОВ ПО
КОАКСИАЛЬНЫМ КАБЕЛЯМ . . . . . .
5.1 . Маrи<:тральные коаксиальные каiбе.111 и способы их уплот
нения
5..2. Линейный спектр частот телевизионного сигнала
5.3. Пре()бразование спектра телевизионного снг.наuJа 111рн пе
редаче и при прнiiме. Блок-схемы аппаратуры прео6разо·
,вания ·сиг.налои
5.4. ФормирQвание сигнала в ,аппаратуре оконечных станций
ГЛ А В А 6. МОДУЛЯЦИЯ И ДЕМОДУЛЯЦИЯ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИГНАЛОВ
6J. Модуляция сигналов на ,передающе;й стороне
6.2 . Дем()дуляция сигваJюв на ,приёмной стор•оне
ГЛ А В А 7. НЕЛИНЕRНЬIЕ И ФЛУКТУАЦИОННЫЕ ПОМЕХИ В ТЕЛЕВИЗИОН
НОМ КАНАЛЕ
7.1. Нелинейны(• помехи в высокочастотном тракте при пере
,,аче только те,.~е;ви:нюнного ·сигнала
7.2. Нелинейные помехи при совместной передаче телевизион
ных сигналов и сигналов многоканальноii телефонии
7.3. Флукту;щионные помехи высокочастот,иого тракта
7.4. Нелинейные и флу~ктуац1юнные помехи в аппаратуре око
,нечных станций
ГЛ А В А 8. СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ
ЗИОННОГО КАНАЛА
ПОМЕХОЗАЩИЩ!сН НОСТИ ТЕЛЕ В И·
8.11 . Пре,'])вар1пс,1L11щ• иокажение .1инt>й.111,1х ТС' 11еви:1иониых
Стр.
71
71
76
79
91
%
95
101
120
120
128
131
133
135
сигналов
135
8.2. Опти,малы1ая глубина молуляции телевиз1юнных cиr.нaJJOB 145
8.3. 1/ередача постоишюй составляющей ви,деосн-rнаJJа
150·
8.4. Выбор .пе-сущей частоты телевизионного канала и оонон-
ной ко1п,ролыюй •1астоты в си1стемс с,вя:т по коакс·иа,11,
ному кабе,1ю
155
ГЛ А В А 9. КОРРЕКТИРОВАНИЕ ЛИНЕRНЫХ ИСКАЖЕННА В ТЕЛЕВИЗИОН
НОМ КАНАЛЕ
ГЛ А В А 10. УРОВЕНЬ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Аппаратура перел.ач11 сиrна.100 телевщ:(ении системы
vп,ютнении К-1920
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. "
lkрел.ача сигналов телевидения в :Jарубежных си-
стемах свя:т по коаксиальному кабелю
ПРИЛОЖЕНИЕ З. Осfю.вные -грсбования, пр(\Т\Ъяв,1яемые к телевизионным
каналам. 11:нюрение ,пар·аме-гров телеви:тонных каналов
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Вывол.ы не1;оторых формул
ЛИТЕРАТУРА
-
199 -
158
166
170
179
182
187
196