Материал: Исследование кодирующего устройства системы вещательного телевидения. методические указания к лабораторной работе. Зеленин И.А

Таким образом, номинальное значение девиации f_ОR = = ±280 кГц соответствует цветоразностному сигналу D'_R = ±1 и сигналам основных цветов E'_R = 0,75, E'_G = E'_B = 0; а номинальное значение девиации f_ОВ = ±230 кГц соответствует D'_B = ±1 и сигналам E'_R = E'_G = 0, E'_B = 0,75.

С учетом (П1.3) при любых D'_R и D'_B текущие значения девиаций частот (в кГц) будут равны:

 (П2.9) fR=fOR =280 = 280KR = 532 ,

fB=fOB =230 = 230KB = 345 .

Мгновенное изменение частоты связано с фазой сигнала соотношением (t) = d / dt. Отсюда следует, что изменение частоты во времени по закону (t) эквивалентно изменению фазы  по закону интеграла от (t):

(П2.10)

46

Принимая амплитуду цветовой поднесущей, равной постоянному значению U_Ц (например, единице), и учитывая (П2.10), можно получить закон изменения частотно-модулированной поднесущей, т.е. сигнала цветности на выходе ЧМГ:

где _OR=2f_OR , _OB=2f_OB – номинальные девиации круговых частот цветовых поднесущих при модуляции сигналами D'_R и D'_B соответственно.

При использовании в системе SECAM для передачи информации о цветности частотной модуляции нестабильности поднесущих частот, обусловленные различными дестабилизирующими факторами, будут приводить к появлению на выходах частотных детекторов (в канале цветности телевизора) нежелательных дополнительных постоянных составляющих в цветоразностных сигналах, что вызовет нарушение баланса белого, т.е. окрашивание черно-белых участков изображения. Искажения незаметны, если паразитные изменения поднесущих частот не превышают ±2 кГц (2/4406 = 4,5 ·10^4 и 2/4250 = = 4,7·10^4 в красных и синих строках соответственно).

На основе приведенных выше рассуждений можно сделать вывод, что частотно-модулируемый генератор является одним из наиболее сложных и ответственных узлов кодирующего устройства SECAM. Поэтому необходимо рассмотреть

47

его принцип действия более подробно. Особенности ЧМГ и предъявляемые к нему требования сформулируем следующим образом:

- модуляция цветоразностными сигналами D'_R и D'_B, а также сигналами цветовой синхронизации E_ЦСR и E_ЦСB двух отличающихся по частоте цветовых поднесущих f_OR и f_OB;

- необходимость поддержания с высокой степенью точности (±2 кГц) номинальных значений поднесущих частот;

- кратность значений номинальных частот поднесущих частоте строчной развертки;

- постоянство фазы колебаний цветовых поднесущих в начале каждой строки;

- высокая линейность модуляционной характеристики частотно-модулируемого генератора.

Непосредственная стабилизация средних частот колебаний ЧМГ с требуемой точностью невозможна. Поэтому для поддержания в соответствии с условиями (П2.7) стабильности частот покоя f_OR и f_OB в кодирующем устройстве используется метод импульсно-фазовой автоматической подстройки частот (ИФАПЧ) частотно-модулируемого генератора под частоты и фазы опорных, или эталонных цветовых поднесущих (f_ОRЭ и f_ОВЭ), формируемых кварцевыми генераторами (ЭГ_R и ЭГ_В, см. рис. П2.1). Такой метод позволяет стабилизировать не только средние частоты, но и начальные фазы колебаний, что необходимо для реализации условия коммутаций фаз поднесущих (см. П1.7 приложения 1). При этом перед подачей на ЧМГ сигнала D'_R автоподстройка производится под эталонную частоту f_ОRЭ (кварцевого генератора ЭГ_R), равную f_ORЭ = 4406,25 кГц, а перед подачей сигнала D'_B – под частоту f_ОВЭ = 4250,00 кГц. Таким образом обеспечивается подготовка ЧМГ для работы на активных интервалах красной и синей строк соответственно.

48

Виды и параметры сигналов, используемых при частотной модуляции в кодирующем устройствe, показаны на рис. П2.6. При этом на рис. П2.6,a представлена служебная часть полного цветового видеосигнала, образующегося в выходном сумматоре кодера (), на интервале двух последовательных строк (сигналы яркости и цветности, передаваемые во время прямого, или активного хода этих строк, не показаны); здесь ССИ и СГИ – строчные синхронизирующие и гасящие импульсы соответственно, ЗЦВ_R и ЗЦВ_В – защитные цветовые вспышки (немодулированные цветовые поднесущие) с частотами f_ОRЭ и f_ОВЭ соответственно.

И подавителя цветовых поднесущих

50

E_K и E̅_K. Импульсы ИК поочередно (через строку) подключают эталонные генераторы ко входу фазового детектора (ФД), начиная с момента, соответствующего фронту ССИ, т.е. началу строки (0_Н). Поэтому на вход ФД в течение одной строки поступают колебания с частотой f_ОRЭ, а в течении другой – f_ОВЭ.

Предположим, что коммутатор ЭK₁ находится в положении, определяемом импульсами коммутации Е_К, когда на вход ЧМГ проходит сигнал D'_R, установленный на пьедестальной площадке (рис. П2.2,з). Эти же импульсы коммутации (рис. П2.6, б) поступают на коммутатор ЭК₂, пропускающим на свой выход, или вход ФД, в течение данной строки колебания f_ОRЭ. Выходной сигнал ЧМГ подается на ФД через ключевой каскад (КК),обеспечивающий прохождение этого сигнала во время СГИ и выделяющий таким образом пакет немодулированных колебаний. Тогда в момент времени t₂, соответствующий началу строки 0_Н, на входах ФД будут присутствовать два колебания: одно с собственной частотой, близкой к f_ОR, от ЧМГ, а другое – с эталонной частотой f_ОRЭ – от ЭГ_R.

Фазовый детектор сравнивает фазы входных колебаний, в результате чего на его выходе появляется управляющее напряжение (сигнал ошибки) _ u, пропорциональное уходу собственной частоты ЧМГ от эталонной, т.е. пропорциональное cos, где  – разность фаз поступающих на ФД колебаний.

Вырабатываемое фазовым детектором напряжение ошибки фильтруется в ФНЧ (не показан) и затем управляет фиксатором ФУ, изменяя его опорное (выходное) напряжение и, в итоге, сдвигая частоту ЧМГ в нужном направлении. При этом управление частотой происходит только во время импульсов привязки, или фиксации (ИФ) (рис. П2.6,в), длительность которых примерно равна длительности СГИ, т.е t_ИФ = 10...11 мкс. Следовательно, петля ИФАПЧ действует в интервале

51

t₂...t₅, на котором собственная частота ЧМГ приближается к эталонной f_ОRЭ почти до точного ей соответствия (рис. П2.6,д). В этом случае защитная цветовая вспышка ЗЦВ_R будет представлять собой пакет высокостабильных колебаний (рис. П2.6,ж).

В момент времени t₅ импульс ИФ заканчивается, но на-пряжение фиксации удерживается накопительной емкостью на выходе ФУ, обеспечивая тем самым поддержание номинального значения частоты f_ОR ЧМГ при отсутствии модуляции. Здесь следует подчеркнуть, поскольку петля автоподстройки замы-кается только во время действия импульса фиксации, то даль-нейшее поддержание требуемых значений частоты покоя и фазы поднесущей нa интервале прямого хода по строке t_ПXC должно обеспечиваться исключительно за счет стабильности работы фиксатора ФУ (точности поддержания установленного фиксатором необходимого опорного уровня на входе ЧМГ). Поэтому стабильность работы всего узла ЧМГ в значительной степени определяется качеством работы фиксатора ФУ и к нему должны предъявляться весьма высокие требования.

По окончании СГИ (момент времени t₅) на ЧМГ поступает сигнал D'_R и начинает модулировать, т.е. изменять частоту ЧМГ f_ОR по закону модулирующего сигнала в интервале активной части красной строки (t₅...t₆). В момент t₆ эта часть строки, а также и передача сигнала D'_R заканчивается.

Чередующиеся от строки к строке модулирующие сигналы D'_R и D'_B подаются, как было отмечено, на генератор ЧМГ, ко входу которого подключен фиксатор уровня (ФУ). Во время СГИ сигналы D'_R и D'_B отсутствуют (равны нулю), и ЧМГ вырабатывает немодулированные частоты, близкие к номинальным f_ОR и f_ОВ. Это оказывается возможным благодаря тому, что фиксатор ФУ приводит нулевые уровни модулирующих сигналов в интервалах гашения по строкам к определенным напряжениям (на входе ЧМГ), соответствующим частотам покоя генератора f_ОR и f_ОВ.

Таким образом, автоподстройка частоты и фазы колебаний ЧМГ по опорным частотам производится на интервалах времени СГИ, когда модулирующее цветоразностные сигналы равны нулю и, следовательно, должна генерироваться частота с номинальным значением одной из поднесущих.

Электронный коммутатор ЭК₂ работает синфазно с коммутатором цветоразностных сигналов ЭK₁ и обеспечивает чередование эталонных сигналов, вырабатываемых генераторами цветовых поднесущих ЭГ_R и ЭГ_B. Оба коммутатора переключаются одними и теми же импульсами коммутации (ИК), или

49

Рис. П2.6. Осциллограммы сигналов, поясняющие принцип действия частотно-модулируемого генератора

В следующей (синей) cтроке коммутатор ЭK₁ переключается (с помощью импульсов коммутации _К) в положение, при котором на вход ЧМГ будет проходить модулирующий сигнал D'_B, но, уже без пьедестального импульса. Сигнал D'_B, как и D'_R, в интервале СГИ (t₆...t₁₀) равен нулю. Однако резкое изменение (уменьшение) постоянной составляющей на входе ЧМГ на значение, равное размаху пьедестального импульса D

52

(рис. П2.2,з), вызывает соответствующее изменение (уменьшение) вырабатываемой генератором ЧМГ частоты, которая в данном случае будет иметь значение, близкое к f_OB. Приближение частоты f_ОВ к эталонной обеспечивает ИФАПЧ аналогично красной строке. Только на детектор ФД здесь будут поступать через коммутатор ЭК₂ колебания частотой f_ОВЭ от другого эталонного кварцевого генератора ЭГ_B.

Таким образом, ИФАПЧ подстраивает частоту ЧМГ под частоту f_ORЭ в интервале t₂...t₅, а под частоту f_OBЭ – в интервале t₇...t₁₀. Далее процесс повторяется.

Жесткая связь (кратность) между эталонными частотами (f_ORЭ и f_OBЭ) и частотой строк (f_Н) достигается методом фазовой синхронизации – ударным возбуждением эталонных генераторов (ЭГ_R и ЭГ_B), или кварцевых фильтров короткими импульсами, следующими с частотой строк. Импульсы ударного возбуждения (ИУВ), длительность которых примерно равна полупериоду эталонных колебаний, формируются в ФИУВ из строчных синхроимпульсов ССИ. Это обеспечивает постоянство фазы эталонных цветовых поднесущих в начале каждой строки.

Генератор ЧМГ во время импульсов фиксации должен подстраиваться к эталонным генераторам не только по частоте, но и по фазе. При этом равенство фаз колебаний должно быть обеспечено в самом начале строки. Поэтому, чтобы колебания ЧМГ имели ту же фазу, как и колебания эталонных генераторов, что необходимо для устранения неопределенности в работе петли ИФАПЧ (напряжение ошибки, вырабатываемое фазовым детектором, равно нулю как для нулевого сдвига фаз  = 0, так и для  = 180°), эти колебания в конце каждой строки срываются на короткое время (1 мкс) специальными импульсами срыва (ИСК) (рис. П2.6,г), поступающими на ЧМГ от форми-

53

рователя (ФИСК). Длительность импульса срыва колебаний должна быть кратной числу полупериодов эталонных колебаний f_ORЭ и f_OBЭ, что обеспечивается принудительным сбросом формирователя (мультивибратора) ФИСК эталонными поднесущими. Только в этом случае момент открывания ЧМГ, т.е. возобновление его колебаний оказывается сфазированным с колебаниями эталонных генераторов, и создаются одинаковые начальные условия работы петли ИФАПЧ для частот f_ORЭ и f_OBЭ (устраняется неопределенность в ее работе).

С выхода ЧМГ сигнал цветности в виде частотно-модулированных сигналов красной и синей строк поступает на амплитудный ограничитель (АО₂), выравнивающий размахи сигналов в этих последовательных строках и устраняющий выбросы от переходных процессов (рис. П2.2, и). Полосовой фильтр (ПФ) ограничивает спектр сигнала цветности полосой (3...6) МГц, т.е. f_ПФ = 3 МГц.

После этого частотно-модулированные поднесущие подвергаются операции поворота на 180° (инверсии), или коммутации их фаз в коммутаторе (КФП). Эта операция необходима для улучшения совместимости системы, т.е. для уменьшения заметности помех (паразитного рисунка) от поднесущих на экране черно-белого телевизора (см. П1.7 приложения 1) и обеспечения таким образом частотного перемежения спектра сигнала цветности со спектром яркостного сигнала.