Телевизионный ЧМ сигнал

Частотной модуляции по сравнению с амплитудной свойственны следующие преимущества:

– неизменность амплитуды колебаний: пик-фактор минимален и равен , как у гармонического колебания;

– подавление аддитивной шумовой помехи, благодаря чему отношение сигнал-шум на выходе приемника улучшается;

– увеличение выигрыша в отношении сигнал-шум при расширении полосы частот, т.е. при увеличении индекса модуляции m = , где – девиация частоты, – максимальная частота модулирующего сигнала;

– наличие порога, т.е. резкого уменьшения отношения сигнал-шум на выходе при некотором его значении на входе;

– возможность работы выходных каскадов передатчика в режиме насыщения, в котором достигается высокий КПД.

На спутниковых радиолиниях при передаче сигналов аналогового телевидения применяется исключительно ЧМ ввиду ограниченности мощности бортовых передатчиков.

Если на входе приемника спутникового сигнала отношение сигнал-шум равно 8 дБ, то на его выходе оно составит 55 дБ; отношение сигнал-шум изменяется на 47 дБ на основе учета влияния следующих факторов:

– выигрышу частотной модуляции , где – сквозная полоса пропускания приемника;

– введению визометрического коэффициента ( = 14,ЗдБ);

– линейным и нелинейным предыскажениям (1,5 дБ);

– применению обратной связи по частоте (2 дБ);

– пересчету размаха синусоидального сигнала в эффективное значение, обусловленному методикой нормирования отношения сигнал-шум в телевизионном канале (9 дБ).

При ЧМ сигналы звукового сопровождения, как уже отмечалось, передаются в одном стволе с видеосигналом (ВС) (рисунок 3.1, а). С этой целью используют принцип частотного разделения каналов изображения и звукового сопровождения, выделяя одну или несколько поднесущих звука, которые располагаются выше спектра видеосигнала. Число поднесущих звука ограничивается возникновением перекрестных помех и ухудшением качества изображения из-за уменьшения доли девиации несущей, приходящейся на видеосигнал. При этом используют ЧМ поднесущих звукового сопровождения, которые затем суммируются с сигналом изображения. Полученный таким образом линейный групповой сигнал поступает на вход управления ЧМ-генератора промежуточной частоты (ПЧ). Затем спектр ЧМ сигнала ПЧ переносится посредством смесителей передатчика вверх по частоте. В приемнике производится обратный процесс, в результате которого выделяется ПЧ, подаваемая на частотный демодулятор (рисунок 3.1, б).

При передаче ЧМ девиация частоты несущей выбирается, исходя из полосы пропускания тракта, таким образом, чтобы избежать искажений передаваемого сигнала, связанных с отсечением части его спектра. Из-за сложной структуры группового сигнала в телевизионном стволе более жесткие требования предъявляются к характеристикам тракта в связи с необходимостью снижения до приемлемых значений переходных помех, вызванных видеосигналом в звуковых каналах, и помех, вызванных поднесущими звука в канале изображения. Для улучшения качественных показателей каналов передачи используют линейные частотные предыскажения телевизионного сигнала.

С этой целью в тракте видеосигнала на передающей стороне устанавливают предыскажающий фильтр, который уменьшает уровни низкочастотных составляющих, а на приемной стороне (после частотного детектора) – восстанавливающий фильтр, который имеет обратную частотную характеристику по отношению к предыскажающему фильтру и восстанавливает исходные соотношения.

Целесообразность применения предыскажений объясняется такими факторами.

1. В отличие от многоканального телефонного сообщения видеосигнал является, во-первых, несимметричным и, во-вторых, имеет постоянную составляющую, изменяющуюся в широких пределах в зависимости от передаваемого изображения. Несимметрия видеосигнала обусловлена, в основном, наличием в нем синхронизирующих кадровых и строчных импульсов. Применение предыскажений одновременно со снижением уровней низкочастотных составляющих обеспечивает дифференцирование телесигнала, вследствие чего происходит его симметрирование и уменьшение динамического диапазона (потеря постоянной составляющей). При этом отпадает необходимость привязки уровня черного.

2. Уменьшение уровня низкочастотных составляющих телесигнала приводит к уменьшению дифференциальных искажений в канале изображения и к существенному (на 10...20 дБ) снижению переходных помех от видеосигнала в каналы звукового сопровождения и вещания, организуемые на поднесущих звука. Эти переходные помехи проявляются в основном в виде прослушивания в канале звукового сопровождения сигналов кадровой синхронизации.

Предыскажение и восстановление телесигнала производится с помощью пассивных частотно-зависимых цепей, которые изменяют спектральное распределение мощности шумов и помех на выходе канала изображения. Характеристика частотных предыскажений телесигнала изображена на рисунке 3.2.

ЧМПЗС – ЧМ поднесущей сигналом ЗС; ФПр – фильтр предыскажения;

ЧМГ – ЧМ-генератор; ФВс – фильтр восстанавливающий;

ЧДЗС – частотный детектор сигнала ЗС.

Рисунок 3.1 – Упрощенные схемы передающей части (а) и приемной части (б) системы ЧМ передачи телевизионного сигнала

Одновременно со стандартными линейными предыскажениями используется нелинейная обработка телесигнала, которая заключается в двустороннем ограничении амплитуд выбросов соответствующих фронтам импульсов исходного телесигнала, прошедшего через стандартный предыскажающий фильтр. При этом уменьшается размах телесигнала, что позволяет увеличить среднее значение девиации частоты и тем самым получить дополнительный выигрыш в помехозащищенности. Сочетание линейных и нелинейных предыскажений резко снижает требование к точности нелинейного восстановления на приемной стороне, отсутствие которого является вполне допустимым и может привести лишь к некоторому сглаживанию вершин импульсов большого размаха.

Рисунок 3.2 – Характеристика предыскажений для телевизионных
стандартов на 819 строк – (1), 525 строк – (2) и 625 строк – (3)

В спутниковых системах вещания используется еще один вид обработки, заключающийся во введении в состав телевизионного сигнала па передающей стороне дополнительного низкочастотного модулирующего сигнала, обеспечивающего более равномерное рассеяние (дисперсию) энергии в полосе частот ствола. Это осуществляется с целью уменьшения помех другим системам связи, в первую очередь, радиорелейным линиям (РРЛ). Так, при неблагоприятных сюжетах изображения (равномерно ярко освещенное поле) почти вся мощность сигнала может сосредоточиться в узкой полосе частот и привести к многократному превышению установленной регламентом радиосвязи нормы спектральной плотности потока мощности спутникового сигнала у поверхности Земли. Добавление сигнала пилообразной или треугольной формы частотой от единиц герц до десятков килогерц позволяет добиться эффективного рассеяния энергии независимо от сюжета. Для повышения помехоустойчивости передачи звуковых сигналов применяют частотные предыскажения – подъем верхних частот передаваемого сообщения. Частотная характеристика коэффициента передачи предыскажающей цепи с применяемыми в аналоговых системах постоянными времени 50 и 75 мкс изображена на рисунке 3.3.

Рисунок 3.3 – Кривые предыскажений звуковых сигналов с постоянными времени 75 мкс (1) и 50 мкс (2)

Звуковой сигнал может также подвергаться адаптивным предыскажениям и компандированию. Последнее подразумевает сжатие динамического диапазона передаваемого сигнала в соответствии с изменением огибающей звукового сигнала и восстановление исходного динамического диапазона на приеме. Различают «управляемые» компандеры, в которых информация об исходном динамическом диапазоне передается и отдельном канале управления, и «неуправляемые», в которых эта информация содержится в передаваемом сигнале. Выигрыш в помехозащищенности благодаря компандированию достигается в среднем 12... 13 дБ при сигнале и до 20 дБ в паузе сигнала.

Поиск по сайту: