Материал: Видеотелевизионные системы. Сенаторов А.К., Скоробогатов В.С

конвертерах применять генераторы на полевых транзисторах с барьером Шотки, стабилизированные диэлектрическими резонаторами.

Диэлектрический резонатор играет роль частотно-задающего колебательного контура в цепи обратной связи генератора. При изготовлении диэлектрических резонаторов широко

применяют термостабильную керамику с температурным коэффициентом частоты ±(I...5)*10- 6к-1 и диэлектрической проницаемостью 37...40 (ТЛО, АЛТК) или 80 (ТБНС).

Смеситель конвертера. Наибольшее распространение в приемных установках СТВ получили балансные смесители на диодах с барьером Шотки и смесители на полевых транзисторах.

Однодиодные смесители, несмотря на кажущуюся простоту конструкции и малую мощность потребления от гетеродина, имеют низкий коэффициент преобразования из-за большого числа комбинационных частот, в том числе и зеркальной частоты (fзк=fг-fпч), а также из-за повышенного коэффициента шума смесителя.

Важнейшим преимуществом двухдиодных балансных смесителей является подавление в нем амплитудных шумов гетеродина и шумов, принятых по зеркальному каналу, а также подавление четных гармоник гетеродина. Для разделения сигналов на два канала в требуемых фазах широко используют квадратурные мосты. Гетеродин и МШУ подключаются к развязанным плечам моста, а для повышения развязки один из диодов подключают ко входу моста через четвертьволновой шлейф. На выходе смесителя включают фильтр нижних частот.

Усилитель первой промежуточной частоты . Отличительной особенностью такого усилителя является его широкополосность, а именно, для приема сигналов СТВ общая полоса на выходе смесителя около 800 МГц, или = 0.7 . Это требует применения широкополосных согласующих цепей и специальных мер по поддержанию постоянства коэффициента усиления в рабочем диапазоне частот.

В УПЧ1 можно применять как полевые, так и биполярные транзисторы. Если учесть большую критичность схем на полевых транзисторах к порядку включения и разнополярность питающих напряжений, а также необходимость защиты ПТШ от переходных процессов, то в упрощенных конструкциях, по-видимому, следует отдать предпочтение схемам на биполярных кремниевых транзисторах.

Дальнейшее снижение коэффициента шума можно получить при переходе на транзисторы с ТВПЭ структурами, а уменьшение габаритных размеров – при использовании гибридно-монолитных интегральных узлов.

11.3 ТЮНЕР СПУТНИКОВОГО ПРИЕМНИКА

Тюнер — это часть приемного устройства спутникового ТВ вещания, расположенная в помещении и выполняющая функции выбора канала, преобразования сигнала на ПЧ2, демодуляции с последующей обработкой для подачи на один из входов стандартного телевизионного приемника либо на вход маломощного ретранслятора.

Структурная схема тюнера профессионального приемника приведена на рис. 26 Входной фильтр с полосой 0.95...1.75 ГГц подавляет помехи от других систем,

работающих в этой полосе, а также помехи по зеркальному каналу. Усилитель ПЧ1 компенсирует потери сигнала в соединительном кабеле и фильтре, а также играет роль согласующего устройства между входным фильтром и перестраиваемым полосовым фильтре ППФ. Перестраиваемый полосовой фильтр настраивается на центральную частоту принимаемой программы, подавляя зеркальную частоту не менее чем на 30 дБ. Управление центральной частотой фильтра производится с блока выбора программ, который работает от микропроцессора.

61

Сигнал с выхода фильтра подводится к смесителю См, на второй вход которого поступает напряжение перестраиваемого гетеродина Гет. На выходе смесителя См выделяется сигнал ПЧ1, на которую настроен полосовой фильтр ПФ.

Рис. 26 Структурная схема тюнера

Усилитель ПЧ2 охвачен цепью АРУ. Он выполняет функции ограничителя амплитуда, устраняющего паразитную амплитудную модуляцию.

Общий частотный детектор ЧД выделяет видео- и ЧМ сигнал поднесущей звука. Сигнал звукового сопровождения выделяется в демодуляторе.

Выделенные видео- и звуковые подаются на соответствующие входы бытового ТВ приемника. При отсутствии таких входов полный ТВ сигнал после преобразования в АМ и ЧМ модуляторах в один из каналов метрового ДЦВ диапазонов подается на антенный вход ТВ приемника.

Схема и конструкция УПЧ2 тюнера аналогична УПЧ1 конвертера, при этом надо

лишь учитывать согласование нагрузок по входу и выходу.

Полоса перестраиваемого полосового фильтра должна перестраивается синхронно с изменением частоты второго гетеродина. Наиболее распространенной является схема полосового фильтра, частота которого перестраивается с помощью варикапа. В этой схеме варикап выполняет роль сосредоточенной перестраиваемой емкости колебательного контура фильтра. Индуктивность может быть выполнена на отрезках микрополосковой линии или тонкого провода, возможно также применить варикап для управления частотой полуволнового микрополоскового резонатора.

Синхронную перестройку обоих контуров обеспечивают подачей разных смещений на варикапы или подбором пары диодов с близким вольтфарадными характеристиками.

Смеситель тюнера (второй смеситель) может быть выполнен по балансной схеме на одном биполярном транзисторе. Транзистор включен по схеме с общей базой, которая обеспечивает более равномерную передаточную характеристику в полосе 0.95... 1.75 ГГц. Входной сигнал и напряжение гетеродина подаются на эмиттер.

Перестраиваемый гетеродин. При выборе частоты гетеродина выше частоты сигнала общая полоса перестройки будет около 800 МГц (частота гетеродина изменяется в пределах 1.75,.. 2.55 ГГц).

В диапазоне частот выше 1 ГГц применяют транзисторные генераторы с магнитной перестройкой частоты на основе ферритовых резонаторов и схемы генераторов с перестройкой частоты с одним, двумя и даже тремя варикапами.

62

Генераторы с магнитной перестройкой, обеспечивая диапазон перестройки до октавы, требуют стабилизации, применения специальных мер по настройке на желаемую частоту и потребляют довольно большую мощность по цепям управления.

Для реализации перестройки генератора в полосе 800 МГц (от 1,75 до 2,55 ГГц) при использовании одного варикапа применяют два-три коммутируемых по мере необходимости простых гетеродина с перекрытием полосы 300...400 МГц каждый.

Элементы тюнера, включающие блоки ПФ и УПЧ2, образуют ПЧ2 . Для монтажа этого блока обычно используют платы из стеклотекстолита, применяя бескорпусные резисторы и конденсаторы, специально приспособленные для поверхностного монтажа активные элементы (транзисторы и микросхемы) и печатные индуктивности. Для уменьшения паразитных наводок и излучения перестраиваемого гетеродина весь блок тщательно экранируется. К корпусу блока крепится СВЧ соединитель (типа F) , по которому подаются сигнал с конвертера и питание на конвертер, а также соединители для выводов видеосигнала, ввода питания и других целей.

Тракт второй промежуточной частоты. В этот тракт входят усилитель с общим коэффициентом усиления 40...60 дБ, ограничители уровня или цепь автоматической регулировки усиления (АРУ), полосовой фильтр ПЧ2. Применяют широкополосные усилители, в которых избирательность реализуется фильтром ПЧ2, или резонансные усилители на биполярных транзисторах с резонансными контурами в каждом из каскадов. При этом широко используют микросхемы, а' -зимер М47217-2, которая содержит двухкаскадный усилитель с коэффициентом усиления до 30 дБ. Усилители на микросхемах проще в настройке, обладают большей надежностью и долговечностью.

Необходимость поддержания постоянства уровня сигнала на входе частотного демодулятора диктуется требованием получения неискаженного демодулированного видео- и звукового сигналов.

Для этого в приемниках СТВ обычно используют цепи АРУ, неотъемлемыми элементами которых являются амплитудные детекторы и усилители. В качестве усилителей с регулируемым коэффициентом усиления часто применяют специализированные микросхемы, например К 174ПС4 или К174ПС 1.

Динамический диапазон регулировки усиления в приемниках СТВ составляет 20..-30 дБ. При настройке цепи АРУ необходимо проверить устойчивость ее работы и правильно установить полярность, в противном случае возможно самовозбуждение. Полосовой фильтр ПЧ2 должен обеспечивать полосу пропускания 27 МГц и при отстройке на ширину полосы ослаблять сигнал не менее чем на 30 дБ, а также удовлетворять требованиям по равномерности характеристики группового времени запаздывания.

На частотах до 480 МГц используют фильтры на поверхностно-акустических волнах. Предельная частота таких отечественных фильтров не превышает 150 МГц. На частотах

выше 500 МГц можно применять фильтры на коаксиально-диэлектрических резонаторах. Частотный демодулятор. В качестве частотных демодуляторов применяют узлы на

взаимно-расстроенных контурах, когда отношение сигнал/шум на входе имеет запас по сравнению с пороговыми, и синхрофазовые детекторы.

При приеме сигналов на краю зоны радиовидимости и работе со связными универсальными спутниками глобальных систем ЕUROSAT, INTELSАТ и др. эквивалентная изотропно-излучаемая мощность спутника на 8...10 дБВт меньше, чем спутников ТВ вещания. В этом случае отношение сигнал/шум на входе приемник спутникового ТВ вещания близко к пороговому и при неблагоприятных климатических условиях (ливневые дожди, высокая влажность и т.п.) может резко ухудшиться качество изображения. В таких случаях ряд зарубежных фирм в приемниках спутникового ТВ вещания применяет порогопонижающие или синхронно-фазовые детекторы, позволяющие повышать чувствительность приемника (снижать порог на 3...4 дБ).

63

В модуле с детектором, выполненным со следящим фильтром перестраиваемый полосовой фильтр в рабочей полосе ±15 МГц имеет полосу, близкую к удвоенной полосе модулирующего сигнала, т.е. примерно в 2.5 раза меньше полосы входного сигнала.

Напряжение с выхода частотного детектора через фильтр ФНЧ воздействует через устройство перестройки УП, изменяя среднюю частоту перестраиваемого полосового фильтра ППФ в соответствии с принимаемым сигналом. Благодаря такой обратной связи по частоте ППФ всегда настраивается на ту часть спектра, которую в данный момент занимает модулированный сигнал.

Применение порогопонижающих частотных детекторов ЧД в условиях неуверенного приема позволяет снижать пороговое значение отношения сигнал/шум на 3...4 дБ.

12 СИСТЕМЫ ВИДЕОЗАПИСИ

12.1 ПРИНЦИПЫ МАГНИТНОЙ ЗАПИСИ СИГНАЛОВ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Особенности техники видеомагнитной записи обусловлены широким спектром телевизионного (ТВ) сигнала (6,5 МГц). Например, для записи высшей частоты ТВ сигнала fмах 6 МГц потребуется скорость записи V3 =fмах* = 6*106 * 2*10-6 = 12 м/с. Перемещать ленту с такой скоростью технически сложно и не может быть обеспечена высокая надежность. Кроме того, запись с максимальной скоростью невыгодна и экономически из-за нерационального использования пленки; низкая плотность записи и, следовательно, большой расход пленки.

Поэтому видеоголовку устанавливают на диске или барабане и вращают в плоскости, перпендикулярной или наклоненной на некоторый угол к направлению протяжки ленты. Это так называемые методы поперечно-строчной и наклонно-строчной записи, которые определяются расположением магнитных дорожек на ленте. При этих методах записи сигнал не подвергается временному или частотному делению, а записывается целиком на носитель (на магнитную ленту). Запись и воспроизведение осуществляется головками, которые располагаются на вращающемся диске или барабане.

Скорость перемещения лента-головка Vл-г определяется геометрической суммой окружной линейной скорости вращения головки Vг и скорости поступательного движения ленты Vл:

Vл-г=Vг+Vл*соs , Vг»Vл,

где - угол наклона строчки записи или угол меду векторами скорости Vг и Vд.

При поперечно-строчной записи используется устройство с четырьмя, а при наклонно-строчной - с одной или двумя вращающимися головками. Магнитная дорожка разделена на строчки траектории, прочерченные головками, следующие последовательно одна за другой.

Если строчки записи (дорожки) перпендикулярны основанию ленты, то запись называется поперечно-строчной, если наклонены на угол 3...50— наклонно-строчной.

Видеомагнитофоны - устройства, обеспечивающие магнитную запись и воспроизведение ТВ изображений. В профессиональных видеомагнитофонах для ТВ вещания в основном используют поперечно-строчный метод записи с четырьмя вращающимися головками. Он обеспечивает более выгодную точность сохранения временного масштаба и, следовательно, высокое качество воспроизводимого изображения.

64