Тоискин В.С., Красильников В.В., Петренко В.И. Основы радиосвязи и телевидения: Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

131

с - длительность гасящего импульса по полю.

a c

u(t)

Рис. 2.31. Структура яркостного сигнала

ГОСТ 7845-79 определены величины: Н=64 мкс, а-12 мкс.

На рис. 2.31 затемнены импульсы гашения по строке и по полю.

Из рис. 2.31 видно, что уровень черного не совпадает с уровнем гася-

щих импульсов, между ними образуется так называемый защитный интервал

(на рис. 2.31 обозначен буквой b).

Из принципа чересстрочной развертки следует, что импульсы гашения

по строкам и по полям отличаются по длительности. Так, активная часть

кадра при полном числе строк 625 составляет 575 строк. То есть на обратный

ход по кадру отводится 50 строк (25 строк в начале кадра и 25 строк в конце

кадра).

Тогда при чересстрочной развертке структура кадра может быть опи-

сана формулой: 287,5+25 + 287,5+25 = 625.

1 поле 2 поле кадр

Длительность строки Н=64 мкс, следовательно длительность обратно-

го хода по полю с = 25Н = 25×64 = 1600 мкс.

В полученный сигнал яркости необходимо замешать синхроимпульсы.

При этом необходимо разрешить два вопроса:

а) по какому параметру будут отличаться синхроимпульсы от яркост-

ного сигнала;

б) каким образом разделить синхроимпульсы строк и полей для обес-

печения

синхронизации соответствующих генераторов разверток?

Структура яркостного сигнала (рис. 2.31) показывает, что синхросиг-

налы можно передавать во время обратного хода лучей, то есть во время пе-

редачи гасящих импульсов по строкам передавать синхроимпульсы строк, а

во время передачи гасящих импульсов по полям - синхроимпульсы полей.

Для исключения влияния синхроимпульсов на яркостный сигнал синхроим-

пульсы

должны иметь уровень ниже уровня гашения. В этом случае, если

уровень гашения поддерживается постоянным, то появляется возможность

амплитудной селекции синхроимпульсов с помощью амплитудных селекто-

ров. При таком способе смешивания увеличивается динамический диапазон

телевизионного сигнала, но остается неизменной полоса частот.

132

Разделение синхроимпульсов строк и полей возможно двумя способа-

ми: по амплитуде и по длительности. Более эффективным является второй

способ, так как в этом случае не происходит неоправданное увеличение ди-

намического диапазона и помехоустойчивость синхроимпульсов одинакова

для строк и полей.

Как разделить два сигнала по длительности? С помощью дифференци-

альных и интегрирующих

цепей. Сущность и возможность разделения пояс-

няется рис. 2.32.

после интегрирования

после дифференцирования

входной сигнал

вх

иц

вх

дц

вх

дц

иц

а)

б)

в)

г)

д)

Рис. 2.32. Принцип разделения импульсов по длительности:

а - интегрирующая цепочка;

б – дифференцирующая цепочка; в, г, д – временные диаграммы

Из рисунка видно, что если на выходе интегрирующей цепи поставить

пороговое устройство, то на его выходе сигнал будет появляться только при

прохождении более длинного синхроимпульса по полю.

Принцип разделения позволяет определить, что более короткие им-

пульсы должны соответствовать синхроимпульсам строк, а более длинные -

синхроимпульсам полей.

С учетом вышеизложенного структура телевизионного сигнала

с син-

хроимпульсами имеет вид, представленный на рис. 2.33.

На рисунке отмечены требования ГОСТ 7845-79 по размаху телевизи-

онного сигнала на нагрузке 75 Ом. Этим же ГОСТом определены длительно-

сти синхроимпульсов: d = 4,7 мкс - синхроимпульс строки,

е=2,5Н=2,5×64=160 мкс - синхроимпульс поля. Определен также интервал

между передними фронтами синхроимпульсов и гасящих импульсов:

h = 1,5 мкс.

Показанный на рис. 2.33 сигнал имеет положительную полярность

(потенциал уровня белого выше потенциала уровня черного).

133

Рис. 2.33. Формирование полного телевизионного сигнала

Передача такого сигнала по каналу связи имеет следующие недостат-

ки:

- помехи в канале в основном будут влиять на белые детали, что ока-

зывает существенное влияние на качество изображения; целесообразно было

бы, чтобы помехи воздействовали на черные детали;

- помехоустойчивость синхроимпульсов достаточно низка, так как ве-

личина их уровня мала.

Рис. 2.34. Упрощенная модель полного телевизионного сигнала

Оба недостатка могут быть устранены, если в канал связи передавать

негативный сигнал.

С учетом того, что яркостный сигнал модулируется по амплитуде,

структура полного телевизионного сигнала черно-белого изображения на

выходе передатчика имеет вид, представленный на рис. 2.34.

134

2.7. Параметры сигнала в системе ТВ вещания

Основные параметры системы ТВ вещания, в том числе и полного

цветового ТВ сигнала, определены стандартом, в соответствии с которым

используется чересстрочная развертка (с кратностью 2:1) с 625 строками в

кадре, включая строки, приходящиеся на кадровые гасящие импульсы

(КГИ). Частота передачи полей равна 50 Гц. Для упрощения обозначений

под кадровыми строчными импульсами (КСИ) и КГИ при чересстрочной

развертке понимают импульсы частоты полей.

Полный сигнал в аппаратной телецентра сформирован так, чтобы в

ТВ приемнике была возможность:

1) полный ТВ сигнал непосредственно подать на кинескоп, не подав-

ляя в нем синхроимпульсы;

2) простым устройством (амплитудным селектором) выделить из пол-

ного

сигнала синхроимпульсы для синхронизации разверток;

3) легко разделить синхроимпульсы строк и полей между собой (с по-

мощью, например, дифференцирующих и интегрирующих цепочек).

Форма полного ТВ сигнала и его составляющих приведена на рис. 2.35

(соответствует в основном интервалу времени передачи КГИ первого и вто-

рого полей). Началу строк (период которых обозначен Н)

соответствует пе-

редний фронт строчных синхроимпульсов (ССИ). При этом с приходом ССИ

в ТВ приемнике начинается обратный ход луча по строке, а с приходом кад-

ровых синхроимпульсов (КСИ) — по полю.

Строки кадра нумеруются последовательно цифрами от 1 до 625, начи-

ная от переднего фронта КСИ в первом поле. Первым считается то поле, у

которого передние фронты КСИ и ССИ совпадают. Следовательно, первое

поле включает строки с 1-й по 312-ю и первую половину 313-й строки, а

второе поле— вторую половину 313-й и с 314-й по 625-ю строки. Длитель-

ность строки равна 64 мкс, поля — 20 мс, параметры остальных составляю-

щих приведены в стандарте.

Расположение синхроимпульсов на

гасящих импульсах выбрано так,

чтобы обратный ход (ОХ) луча начинался несколько позже начала гасящего

импульса. Заканчиваться обратный ход должен раньше, чем прекращается

гасящий импульс в ТВ сигнале. Это необходимо для устранения геометриче-

ских искажений изображения, связанных с нелинейностью развертки (пило-

образного тока), при переходе от прямого хода к обратному и наоборот

. По-

этому начало и конец прямого хода (ПХ) луча (когда крутизна пилообразно-

го тока уменьшается) как по строке, так и по нечетному и четному полям на

экране кинескопа не видны, поскольку в это время в ТВ сигнале передаются

СГИ и КГИ.

135

Интервал КГИ составляет 25 строк на одно поле. Из них в каждом поле

7,5 строки отведено на передние и задние уравнивающие импульсы (по 2,5Н)

и КСИ (2,5 Н). Необходимость уравнивающих импульсов, а также врезок с

двойной строчной частотой в КСИ вызвана особенностью построения схем

синхронизации блоков развертки в ТВ приемниках. С введением цветного

ТВ по системе СЕКАМ в нескольких строках КГИ передается сигнал цвето-

Рис. 2.35. Фо

ма полного телевизионного сигнала

136

вой синхронизации (СЦС).

При построчном разложении между двумя синхронизирующими им-

пульсами полей размещаются Z строчных импульсов. Длительность импуль-

са синхронизации полей в несколько раз больше периода строки (рис. 2.36).

После прохождения сигнала U

вх

через дифференцирующую цепь получим

сигнал U

дц

, положительные импульсы которого используются для синхрони-

зации строчной развертки приемника, а отрицательные — никакого действия

на работу генератора импульсов не оказывают.

Во время действия синхронизирующего импульса полей в канале

строчной синхронизации импульсы отсутствуют. Синхронизация строчной

развертки в этот промежуток времени будет нарушена, и генератор импуль-

сов строчной развертки ТВ приемника будет

работать в автоколебательном

режиме.

Рис. 2.36. Сигналы синхронизации при

построчной развертке

Рис. 2.37. Нарушение идентичности

синхронизирующих импульсов полей с врез-

ками строчной частоты при чересстрочной раз-

вертке

В результате несколько первых строк после окончания действия

импульса поля окажутся «сбитыми».

Для сохранения непрерывности следования строчных импульсов в

синхронизирующий импульс полей вводят прямоугольные врезки, следую-

щие со строчной частотой. Длительность врезок на рисунке условно равна

длительности строчных импульсов. Срез врезки должен совпадать с фронтом

строчного импульса, который должен был

бы быть в этом месте. После диф-

ференцирования такого сложного сигнала u

вх

положительные импульсы ис-

пользуются для синхронизации. Таким образом, они следуют без перерыва

со строчной частотой (u

дц

на рис. 2.36), синхронизирующие импульсы полей

выделяются интегрирующей цепью. Наличие врезок приводит к получению

на выходе интегрирующей цепи «зубчатой» формы кривой u

иц

. Такое иска-

жение формы будет одинаковым у всех синхронизирующих импульсов по-

лей. Поэтому при постоянном уровне срабатывания кадрового генератора

развертки это не приведет к нарушению синхронизации.

137

При чересстрочном разложении число строк Z в кадре нечетно и между

двумя следующими друг за другом синхронизирующими импульсами чет-

ных и нечетных полей размещается n+1/2 периодов строчной частоты f

стр

где n — число целых строк в одном поле. На рис. 2.37 показаны синхронизи-

рующие импульсы четных u

чет

и нечетных u

неч

полей с врезками строчной

частоты. Из-за присутствия врезок и наличия сдвига в половину строки меж-

ду синхронизирующими импульсами полей они получились неодинаковыми

по форме: в импульсе четных полей время от фронта импульса до первой

врезки равно длительности почти целой строки (за вычитанием длительно-

сти врезки),

Рис. 2.38. Кадровые импульсы синхрониза-

ции с врезками двойной строчной частоты

Рис. 2.39. Нарушение идентичности на-

чальных участков интегрированных им-

пульсов из-за влияния строчных синхро-

низирующих импульсов

в импульсе нечетных полей это время сократилось до половины длительно-

сти строки. Из-за этого формы интегрированных импульсов u

иц чет

и u

иц неч

соответственно для четных и нечетных полей будут различными. Их разница

хорошо видна на рисунке при совмещении обоих интегрированных импуль-

сов на одном графике u

совм

При синхронизации кадрового генератора такими импульсами мо-

жет произойти нежелательный сдвиг во времени начала обратных ходов

развертки по полям. Этот сдвиг может достигать долей длительности стро-

ки. Наличие сдвига приведет к нарушению чересстрочной развертки, т. е.

растры полей будут сдвинуты по вертикали не точно на половину расстоя-

ния между соседними

строками, появится так называемое спаривание

строк.

Спаривание строк ухудшает качество изображения. Становится за-

метной структура строк, уменьшается четкость по вертикали. Поэтому не-

обходимо так изменить форму синхронизирующих импульсов, чтобы исчез-

ло различие между четными и нечетными импульсами полей и сдвиг стал

равен нулю.

Вспомним, что разница в форме интегрированных импульсов

явля-

138

ется следствием того, что соседние импульсы сдвинуты друг относительно

друга на половину длительности строки, а врезки в них сделаны с интерва-

лами, равными длительности в одну строку. Если же период следования

врезок сделать также равным половине длительности строки, то импульсы

станут одинаковыми, т. е. частота следования врезок должна быть равна

двойной

строчной частоте (рис. 2.38). Для удобства сравнения импульсы

нечетного поля u

неч

сдвинуты на половину длительности строки вправо так,

что импульсы полей располагаются друг под другом. Форма четных и не-

четных импульсов синхронизации полей становится после интегрирования

идентичной; u

иц

- сигналы после интегрирования; u

дц

— импульсы после

прохождения дифференцирующей цепи. Во время действия синхронизи-

рующего импульса полей строчные импульсы будут следовать с удвоенной

частотой. Для устойчивой синхронизации генератор импульсов строчной

развертки настраивается так, чтобы частота его колебаний в режиме без

синхронизации была ниже частоты строк. При этом, если амплитуда им-

пульсов синхронизации не чрезмерно велика,

генератор не будет реагиро-

вать на импульсы двойной частоты строк, так как во время их передачи он

будет работать в режиме деления частоты с коэффициентом 2. При полной

идентичности синхронизирующих импульсов полей импульсы после интег-

рирования u

иц

получаются тоже одинаковыми и при наложении совпадают.

Однако при более строгом рассмотрении процессов приходится сде-

лать заключение, что совпадение интегрированных импульсов не является

все же точным. На интегрирующую цепь поступают наряду с синхронизи-

рующими импульсами полей строчные синхронизирующие импульсы. От

каждого строчного импульса конденсатор получает определенный заряд. Так

как строчные

импульсы (на рис. 2.38 отмечены кружками) в четных и нечет-

ных полях располагаются на разных расстояниях от начала и конца синхро-

низирующего импульса полей, то они, естественно, оказывают разное влия-

ние на ход кривой накопления заряда на конденсаторе в четных и нечетных

полях.

Рассмотрим нарушение идентичности возрастающих участков интег-

рированной кривой. На

рис. 2.39 в увеличенном масштабе изображены уча-

стки кривых, обведенные кружками на рис. 2.38. В то время как в синхрони-

зирующих импульсах четных полей u

чет

остаточный заряд конденсатора от

последнего строчного импульса почти равен нулю, в импульсах нечетных

полей u

неч

он значителен (штриховая линия). Начальные условия интегриро-

вания кадровых импульсов в нечетных и четных полях получаются различ-

ными, а это снова приводит к нежелательному временному сдвигу Δ

. Прав-

да, в этом случае он мал (Δ

<<Δ

), но достаточен, чтобы нарушить регуляр-

ность развертки.

К нарушению одинаковости начальных условий интегрирования

приводит и наличие строчных импульсов, следующих за синхронизирующи-

ми импульсами полей. На рис. 2.38 видно, что разряд конденсатора в нечет-

139

ном поле несколько запаздывает (штриховой участок опадающей части u

иц

Из-за этого к началу следующего синхронизирующего импульса полей в

четных и нечетных полях на конденсаторе будут оставаться различные на-

пряжения. Из-за наличия большого промежутка времени между соседними

импульсами полей этот остаток заряда будет оказываться еще меньше, чем

остаток от последнего строчного импульса перед импульсам полей, но пре-

небрегать

им нельзя.

Чтобы избежать разницы в форме импульсов после интегрирования,

достаточно до и после синхронизирующих импульсов полей ввести по не-

сколько импульсов, следующих с двойной строчной частотой. Такие им-

пульсы называются уравнивающими. Чем больше уравнивающих импульсов,

тем точнее может быть выдержано условие идентичности интегрированных

импульсов.

Рис. 2.40. Сигнал синхронизации при чересстрочной развертке

Таким образом, для получения устойчивой чересстрочной развертки

приходится усложнять форму синхронизирующего импульса полей (рис.

2.40). Моменты синхронизации строчной развертки для наглядности отмече-

ны штриховыми линиями. Длительность импульса синхронизации кадровой

развертки и число уравнивающих импульсов до и после него выбираются в

зависимости от требований к точности синхронизации. Длительность урав-

нивающих импульсов делается

вдвое меньше, чем у строчных синхронизи-

рующих.

Полный телевизионный сигнал, излучаемый радиопередатчиком те-

левизионного центра, содержит сигналы изображения, гасящие и синхрони-

зирующие импульсы. Соотношения между уровнями всех трех составляю-

щих сигнала, их расположение во времени и форма определяются государст-

венным стандартом.

Стандартом ГОСТ 7845—79 определены все основные параметры сис-

тем телевизионного вещания

. Из рассмотрения формы полного ТВ сигнала,

показанного на рис. 2.41, видно, что сигнал синхронизации идентичен по

форме сигналу, рассмотренному для случая применения чересстрочного раз-

140

ложения (см. рис. 2.40). Стандартом устанавливается, что число передних и

задних уравнивающих импульсов, а также импульсов, составляющих сигнал

кадровой синхронизации, должно быть равно 5.

Рис. 2.41. Полный телевизионный сигнал (ГОСТ 7845—79) (Знак /\ указывает начало

строки,

Н—длительность строки)

Импульсы синхронизации расположены на вершинах гасящих им-

пульсов и составляют 43% размаха сигнала изображения от уровня черного

до уровня белого. Помещаются они не в середине длительности гасящих им-

пульсов, а несколько ближе к левому краю. Для работы развертывающих

устройств желательно, чтобы синхронизирующие импульсы располагались

как можно ближе к левому краю гасящих импульсов

. Действительно, в мо-

мент возникновения синхронизирующего импульса в приемном устройстве

начинается обратный ход луча. На все время обратного хода экран должен

быть погашен гасящим импульсом. Если синхронизирующий импульс будет

сдвинут вправо, то на обратный ход луча приемной трубки может быть отве-

дено меньше времени. При превышении этого времени вследствие каких-

либо причин обратный ход луча на экране не будет полностью погашен.

С другой стороны, нельзя расположить, например, строчные синхро-

низирующие импульсы непосредственно у левого края гасящего импульса.

Сдвиг фронта строчного синхронизирующего импульса вправо необходим

для предотвращения влияния содержания передаваемого изображения на

форму синхронизирующего импульса. Этот сдвиг, образующий уступ перед

началом строчного

синхронизирующего импульса, должен заведомо превос-

ходить длительность переходных процессов в канале синхронизации.

Полоса пропускания канала синхронизации в приемниках составляет