Повышение кач-ва ИиЗС ч

частотно-модулированным межканальной помехой (компонентами сигнала изображения в полосе 10-15 кГц). Следовательно, активные регенераторы, хотя и позволяют уменьшить полосу частот, занимаемую переходной помехой из яркостного канала в каналы цветности и звукового сопровождения, но ввиду того, что в исходном спектре сигнала яркости амплитуды НЧ составляющих много больше ВЧ составляющих, это практически не сказывается на эффективном напряжении переходной помехи. Так как активные регенераторы значительно сложнее в реализации, чем пассивные, последние используются более часто.

UR1

U1

G1

Z1

A1

U2

UR2

Z2

A2

a)

UR1	U1	G1
Z1	A1	S1
Z2	A2

U2

б)

Рис. 2.13. Улучшенные варианты активного регенератора:

а - с блоками частотной и фазовой автоподстроек; б - с коммутируемым фильтром нижних частот

36

Итак, применение в тракте ПЧ синхронного детектора в сочетании со схемой активной регенерации опорного колебания обеспечило практически безыскаженную демодуляцию РСИ. Перекрестные искажения от сигнала звукового сопровождения в канал изображения, учитывая значительное подавление РСЗС в ПФ на первой ПЧ, сведены практически к нулю.

В то же время характеристики КЗС далеко не всегда удовлетворяли требованиям к качеству обработки сигнала звукового сопровождения. Это и пониженная чувствительность за счет ослабления РСЗС на первой ПЧ, и перекрестные помехи от сигнала изображения. Последние поражают КЗС двумя путями:

-прямое проникновение гармоник сигнала яркости (второй или третьей) в тракт второй ПЧ КЗС;

-паразитная фазовая модуляция опорного сигнала при его взаимодействии с промежуточной несущей звукового сопровождения вызывает паразитную частотную модуляцию последней, приводящую к помехам в виде шумов или рокота

взвуковом сигнале.

Более сильно этому явлению подвержены схемы с пассивной регенерацией опорного сигнала, особенно в случае неточной настройки опорного контура на ПЧ изображения.

Перечисленные выше недостатки совместного тракта ПЧ привели к тому, что на смену ему пришла более совершенная схема – квазипараллельный тракт ПЧ (в современном исполнении, в отличие от упоминавшегося ранее гибридного тракта).

2.5.Квазипараллельный тракт ПЧ на основе синхронных демодуляторов

вканалах изображения и звукового сопровождения

Реализация такого варианта построения тракта ПЧ стала возможной благодаря успехам в области микросхемотехники, в частности, благодаря появлению полосовых фильтров на поверхностно-акустических волнах (ПАВ). Это дало возможность реализовать ПФ со сложной АЧХ в миниатюрном исполнении.

В современном квазипараллельном тракте ПЧ (рис. 2.14) АЧХ фильтров в каналах изображения и звукового сопровождения различны (рис. 2.15). В канале изображения первая ПЧ звука полностью подавляется, следовательно, полностью устраняются перекрестные помехи от сигнала звукового сопровождения. В КЗС

37

Z1	UR1	Z3	Вых. UПЦТС
Вх. ПЧ	fПР.И	Z4	fВ ПЦТС A2	UR3
Z2	UR2
				Вых. UЗЧ

fПР . И, fП Р . З		1					fП Р . З 2

A1

Рис. 2.14. Квазипараллельный тракт обработки сигналов изображения и звукового сопровождения на базе синхронных демодуляторов

	Канал	Канал	К(f)
	звукового
		изображения
	сопровождения		1
			0,5
	fПР.З1		0
		fПР.И	f, МГц

Рис. 2.15. Обобщенная АЧХ полосовых фильтров каналов изображения и звукового сопровождения квазипараллельного тракта ПЧ

(современный вариант)

ПФ Z2 выделяет ПЧ изображения и звукового сопровождения без какого-либо подавления, в результате чувствительность КЗС намного выше, чем в случае совместного тракта. Несущая сигнала изображения в КЗС не расположена на кососимметричном склоне фильтра, поэтому паразитная фазовая модуляция выделенного опорного сигнала минимальна даже в схеме с пассивной регенерацией. В то же время составляющие сигнала яркости, гармоники которых могли бы попасть в КЗС, подавляются достаточно сильно (на 20…30 дБ). Все эти меры позволяют значительно уменьшить перекрестные искажения от сигнала изображения и достичь отношения сигнал/шум (С/Ш) в КЗС порядка 50…55 дБ (в совместном тракте ПЧ С/Ш составляет 30…45 дБ, в гибридном – 40…50 дБ).

Для анализа процессов, происходящих в активных узлах квазипараллельного тракта ПЧ справедливы те же рассуждения, что были приведены в подразд. 2.4

38

для совместного тракта. Отличие лишь в том, что в рассматриваемой схеме для демодуляции РСИ и преобразования РСЗС с первой ПЧ на вторую используются два отдельных синхронных детектора (перемножителя) UR1 и UR2. Схема регенерации опорного сигнала может быть общей в случае использования активной регенерации и, естественно, раздельной при пассивной регенерации.

Качество демодуляции РСИ в квазипараллельном тракте ПЧ значительно выше, чем во всех рассмотренных выше вариантах, и такое же, как в параллельном тракте. Учитывая также достаточно высокие характеристики КЗС, можно сделать вывод, что данная схема построения пригодна для использования в телевизионных приемниках самого высокого класса, включая телевизоры повышенного качества.

Фактором, ограничивающим качественные показатели КЗС, является использование в качестве опорного сигнала при преобразовании частот выделенной несущей изображения. Можно практически полностью устранить причины возникновения паразитной фазовой модуляции несущей изображения в телевизоре (схема с активной регенерацией при малой полосе пропускания фильтров петли ФАПЧ практически обеспечивает это), однако остается паразитная ФМ, приобретенная несущей в выходных каскадах передатчика. Достаточно сложно добиться также полного подавления паразитной АМ опорного колебания, особенно при большом индексе модуляции несущей изображения, а также в зоне неуверенного приема ТВ программ.

Выходом может быть отказ от использования выделенной промежуточной несущей изображения в качестве опорного сигнала при преобразовании частоты РСЗС – переход на параллельную схему построения тракта ПЧ.

2.6. Параллельный тракт обработки РСИ и РСЗС

В данном тракте обработка РСИ и РСЗС ведется полностью раздельно, причем существует два варианта построения КЗС – с демодуляцией РСЗС на первой ПЧ либо с преобразованием на вторую ПЧ и дальнейшей обработкой на ней (рис. 2.16 – 2.18). В последнем случае используется преобразователь частоты, опорным сигналом для которого служит колебание, вырабатываемое отдельным генератором (гетеродином), т. е. КЗС полностью повторяет схему радиотракта обычного супергетеродинного ЧМ приемника.

39

Z1

Вх. ПЧ

Z2

	A1
	UR1	Z3	Вых. UПЦТС
fПР . И	A2	UR2	fВ ПЦТС
			Вых. UЗЧ

fПР . З 1

Рис. 2.16. Параллельный тракт обработки сигналов изображения и звукового сопровождения с демодуляцией РСЗС на первой ПЧ

Z1

Вх. ПЧ

Z2

A1
	UR1	Z3	Вых. UПЦТС
fПР.И			fВ ПЦТС
UZ1		Z4	A2	UR2
				Вых. UЗЧ
fП Р . З 1	fГ = fП Р . И fП Р . З 2
G	G1

Рис. 2.17. Параллельный тракт с двукратным преобразованием частоты РСЗС

Единственный недостаток такого построения схемы заключается в том, что вторая ПЧ РСЗС уже не является высокостабильной, так как не определяется разностью частот несущих изображения и звука (см. подразд. 2.1). Отсюда повышенная требовательность схемы к стабильности частот местного гетеродина и особенно гетеродина селектора каналов, поскольку частота его генерации значительно выше и при одинаковой относительной нестабильности частоты с генератором КЗС абсолютный уход частоты его будет значительно большим. Исходя из этого параллельный тракт ПЧ (оба варианта) рекомендуется использовать в телевизорах, в которых обеспечивается высокая стабильность частоты гетеродина селектора каналов путем применения синтезаторов частоты либо схем ФАПЧ.

40

Канал	Канал изображе-
звукового		К(f)
сопровождения	ния
		1

0,5

0

fПР.З1

fПР.И

f, МГц

Рис. 2.18. Обобщенная АЧХ полосовых фильтров каналов изображения и звукового сопровождения параллельного тракта ПЧ.

В КЗС параллельного тракта ПЧ в качестве частотного детектора целесообразно применение синхронно-фазового демодулятора (СФД). Данная схема не требует высокостабильного гетеродина в селекторе каналов, позволяет получить большее отношение сигнал/шум и меньшие искажения по сравнению с классическими схемами частотных детекторов и легко реализуется в интегральном исполнении.

Высокие параметры СФД объясняются следующим: ЧМ с большим индексом модуляции, которая используется для передачи сигналов звукового сопровождения, характеризуется тем, что скорость изменения мгновенной частоты ЧМ сигнала значительно меньше девиации частоты. Это проявляется, в частности, в том, что мгновенная энергия ЧМ сигнала, или его активный спектр, распределяется не во всей полосе радиосигнала, а локализуется в некоторой узкой полосе частот в окрестности мгновенной частоты. Данная особенность дает, в принципе, возможность реализовать приемник, радиотракт которого в каждый момент времени пропускает не всю полосу частот, занимаемую ЧМ сигналом, а только ту ее часть (определяемую удвоенной верхней частотой модулирующего сигнала), в которой в данный момент времени сосредоточена основная энергия ЧМ сигнала. Этот принцип обеспечивает, с одной стороны, демодуляцию ЧМ сигнала с малыми искажениями, так как приемник не пропускает те частоты, где в данный момент времени нет спектральных составляющих ЧМ сигнала, а с другой стороны, обладает лучшей помехоустойчивостью, поскольку мощность шума, поступающего на демодулятор, определяется только активной мгновенной полосой, которая существенно меньше всей полосы частот ЧМ сигнала.

41

На основе СФД выполнены практически все современные зарубежные интегральные микросхемы (ИМС), предназначенные для использования в КЗС ТВ приемников. Однако все они осуществляют демодуляцию радиосигнала ЗС на второй ПЧ, в результате чего заложенные в них качественные показатели реализуются не полностью (требуется второе преобразование частоты со всеми присущими ему недостатками). Поэтому для применения в высококачественных ТВ приемниках предпочтительней будет схема параллельного КЗС с СФД, работающим на первой ПЧ, которая обеспечивает к тому же прием не только радиосигналов звукового сопровождения, но и радиосигналов МВ ЧМ вещания.

В КЗС, выполненных по параллельной схеме, возможно также применение цифровых частотных демодуляторов (ЦЧД). В настоящее время ИМС ЦЧД, на-

пример серии TDA987X фирмы Philips или MSP34XX фирмы Micronas, пред-

ставляет собой многофункциональную схему, в которой, кроме непосредственно детектирования радиосигнала звукового сопровождения различных стандартов, производятся обработка сигналов звуковой частоты, коммутация сигналов от различных источников в аналоговом и цифровом виде, декодирование сигналов стереофонического и многоканального звукового сопровождения различных стандартов и т.д. Типовые схемы включения таких микросхем предполагают их использование в квазипараллельных КЗС, но в этом случае качественные показатели схем будут несколько ниже. Подробнее вопрос применения цифровой обработки в трактах ПЧ рассмотрен ниже.

Вышеперечисленные меры позволяют повысить объективные качественные показатели КЗС (коэффициент гармоник, отношение сигнал/шум и т.п.). Так,

вКЗС, построенном по параллельной схеме, можно достичь отношения С/Ш порядка 60…65 дБ и коэффициента гармонических искажений менее 0,2 %. Однако

вэтом случае качество звуковоспроизведения будет ограничиваться параметрами передающей стороны, которые определены ГОСТом [9]. В системе передачи сигналов звукового сопровождения отношение С/Ш должно быть не менее 55 дБ, коэффициент гармоник - не более 1% при диапазоне воспроизводимых частот 30 Гц…15 кГц. Реальные параметры находятся приблизительно в этих пределах. Поэтому значительное превышение качественных показателей КЗС над вышеперечисленными приведет только к неоправданному усложнению схемотехники и, соответственно, к увеличению стоимости, а общее качество звуковоспроизведения системы ТВ передатчик - КЗС ТВприемника практически не улучшится [10].

42

3. ТРАКТЫ ПЧ СОВРЕМЕННЫХ ТВ ПРИЕМНИКОВ

3.1. Особенности построения многостандартных радиоканалов ТВ приемников

В настоящее время в мире телевизионное вещание осуществляется по десяти стандартам, характеризующихся следующими основными параметрами: количеством строк разложения, частотой полей, полосой частот, занимаемой видеосигналом, видом модуляции несущих изображения и звука и т. д. (см. табл. 1.1). Естественно, что телевизионный приемник, рассчитанный на прием ТВ вещания одного стандарта, может использоваться только в той стране (или группе стран), где принят этот стандарт. Тем самым ограничивается рынок сбыта подобных телевизоров. Поэтому по-прежнему актуальна задача построения многостандартных и многосистемных телевизоров, обеспечивающих прием программ ТВ вещания по возможности большего числа стандартов и систем ЦТВ.

«Многостандартность» телевизора обеспечивается только параметрами его радиоканала (РК); демодуляция сигнала цветности, кодированного по одной из принятых систем ЦТВ, осуществляется в модуле цветности и в настоящем пособии не рассматривается. Задача-максимум при проектировании радиоканала – обеспечить возможность приема ТВ программ всех стандартов. На первый взгляд она решается достаточно просто: необходимо выбрать одно значение промежуточной частоты изображения fПР.И и коммутировать полосу пропускания фильтров в соответствии с принимаемым стандартом. Однако здесь встает проблема выбора fПР.И. Дело в том, что сейчас в различных странах мира приняты несколько значений fПР.И (табл. 3.1). Основная часть из них лежит в диапазоне 38,0…40,2 МГц, и только в некоторых странах, преимущественно использующих стандарт М, ПЧ изображения равна 45,75 или 58,75 МГц [11]. И, например, телевизор с fПР.И = 58,75 МГц, принятой в Японии, в других странах будет подвержен воздействию помехи по прямому каналу прохождения, в роли которой выступит ТВ сигнал первого или второго частотного канала.

Отсюда можно сделать вывод, что всестандартный радиоканал должен иметь несколько значений fПР.И. Одно из них должно лежать в пределах 38,0…40,2 МГц, второе – 45,75 МГц, третье – 58,75 МГц. Для приема стандарта L’, в котором частота несущей изображения выше частоты несущей звука, потребуется еще одно значение ПЧ, как правило 32,7 МГц. Если используется не-

43

сколько значений ПЧ, то наряду с коммутацией полосовых фильтров в таком радиоканале должно осуществляться и переключение частоты настройки опорного контура видеодемодулятора (рис. 3.1). Все это приводит к усложнению схемы и, соответственно, к увеличению ее стоимости, и поэтому производство телевизоров со всестандартным радиоканалом окажется экономически целесообразным лишь в редких случаях.

Таблица 3.1.

Примеры ПЧ ТВ приемников

Стандарт

Страна

Промежуточная частота (МГц)

изображения

звука

D, K

Страны СНГ

38,0

31,5

B, G, H

Страны Европы

38,9

33,4

L (L’)

Франция

32,7 (39,2)

39,2 (32,7)

I

Великобритания

39,5

33,5

M

США

45,75

41,25

M

Япония

58,75

54,25

K1

Страны Африки

40,2

33,7

Z1

S1

Z2

CK1

S2

От СКВ

CK2

CK3

Z3

LK

Z4

UR1

Вых. UПЦТС

(Вых. UПР.З.2)

Рис. 3.1. Схема коммутации полосовых фильтров УПЧИ и частоты настройки опорного контура видеодемодулятора всестандартного

телевизора

Выгоднее производить телевизоры, ориентированные на эксплуатацию в каком-то отдельно взятом регионе, где, как правило, приняты близкие по параметрам стандарты ТВ вещания. В радиоканале такого телевизора используется одна ПЧ изображения, изменяться в соответствии с принимаемым стандартом должна только полоса пропускания фильтра усилителя промежуточной частоты

44

изображения (УПЧИ). С точки зрения современной техники гораздо проще коммутировать фильтры с разной полосой пропускания, чем изменять полосу одного фильтра. Для УПЧИ многостандартного радиоканала потребуется максимум четыре фильтра с одинаковым кососимметричным склоном, но разной нижней граничной частотой полосы пропускания fН, равной fПР.И - 4,2 МГц, fПР.И - 5,0 МГц, fПР.И - 5,5 МГц и fПР.И - 6,0 МГц соответственно. Если телевизионный приемник рассчитан и на прием стереофонического звукового сопровождения NICAM в стандартах L или D/K, передаваемого на поднесущей частоте 5,85 МГц, т.е. в высокочастотной (ВЧ) области спектра видеосигнала, нижняя граничная частота полосового фильтра должна равняться fПР.И + 5,2 МГц, так как именно значением 5,2 МГц ограничивается в данном случае полоса частот видеосигнала.

При использовании схемы РК с совместной обработкой радиосигналов изображения (РСИ) и звукового сопровождения (РСЗС) полоса пропускания фильтров расширяется на 0,5…0,7 МГц для выделения РСЗС. Такие схемы, как правило, не обеспечивают высококачественной обработки РСИ и РСЗС [12] и применяются в настоящее время в основном в дешевых моделях ТВ приемников.

Высококачественный РК строится по параллельной либо квазипараллельной схеме, причем предпочтение по ряду причин отдается последнему варианту. Для такого варианта потребуется четыре фильтра для выделения РСИ, и один фильтр с двугорбой АЧХ для выделения РСЗС на первой ПЧ, пропускающий несущую изображения и несущие звукового сопровождения всех стандартов. Если преобразователь частоты РСЗС выполнен на базе синхронного демодулятора со схемой активной регенерации опорного сигнала, общей для каналов изображения (КИ) и звукового сопровождения (КЗС) и работающей по несущей изображения, выделяемой в КИ (например ИМС серии TDA 980X, TDA 981X фирмы Philips), АЧХ полосового фильтра в КЗС может иметь вид, показанный на рис. 2.17 штриховой линией. Изготовление фильтра с такой АЧХ значительно проще.

Таким образом, в полосу пропускания полосового фильтра в КЗС попадут РСЗС всех использующихся в настоящее врем стандартов, включая радиосигналы стереофонического звукового сопровождения любой системы, в том числе и цифровой системы NICAM. Дальнейшее выделение РСЗС принимаемого стандарта осуществляется коммутируемыми полосовыми фильтрами на второй ПЧ, равной разности частот между ПЧ изображения и первой ПЧ звукового сопрово-

ждения: fПР.З 2 = fПР.И - fПР.З 1.

45