Повышение кач-ва ИиЗС ч
.1.pdfВ качестве примера также можно привести структурную схему многостандартного радиоканала ТВ приемника, ориентированного на применение в странах Европы (рис. 3.2) и рассчитанного на прием программ ТВ вещания в стан-
дартах B/G, D/K, I, L.
РСИ выделяется, в зависимости от принимаемого стандарта, одним из трех коммутируемых ПФ Z1-Z3 и через УПЧИ А2 поступает на синхронный демодулятор UR3 со схемой активной регенерации опорного колебания, выполненной на элементах G1, UR1, U1-U3, Z6, Z7. Генератор G1, работающий на удвоенной частоте промежуточной несущей изображения fПР.И, инвертор и делители частоты обеспечивают получение сигналов, сдвинутых по фазе на 90º друг относительно друга независимо от частоты. Сигнал с нулевой фазой (относительно промежуточной несущей изображения) поступает на гетеродинный вход демодулятора UR3, а сдвинутый на 90º - на второй вход фазового детектора (ФД) UR1 петли ФАПЧ. На первый вход ФД подается выделенная фильтром Z6 промежуточная несущая изображения. Сигнал фазовой ошибки через ФНЧ Z7 следует на управляющий вход генератора G1.
Видеосигнал с выхода СД UR3 через коммутируемые режекторные фильтры Z8-Z10, подавляющие остатки РСЗС на второй ПЧ fПР.З2 и повторитель А7 идет на выход схемы.
РСЗС на первой ПЧ fПР.З1 выделяется узкополосным ПФ Z4 (при приеме стандарта ) или широкополосным ПФ Z5 (все остальные стандарты) и проходит УПЧЗ А1. Далее, если РСЗС передается с АМ, он сразу поступает на сигнальный вход СД UR2. На опорный его вход подается промежуточная несущая звука fПЧЗ1, полученная из РСЗС путем устранения АМ в усилителе-ограничителе А3. Сигнал звуковой частоты UЗЧ, образующийся на выходе UR2, отфильтровывается ФНЧ Z17 и следует на коммутатор S10.
Если РСЗС передается с ЧМ или ДКФМ, то он поступает на сигнальный вход СД UR2 через усилитель-ограничитель А3, устраняющий паразитную АМ. На гетеродинный вход демодулятора в этом случае подается промежуточная несущая изображения со схемы активной регенерации. РСЗС UПР.З2 на второй ПЧ звука fПР.З2 с выхода демодулятора идет на линейку фильтров Z11-Z17. ЧМ сигналы звукового сопровождения выделяются одним из фильтров Z11-Z13 (основная несущая) и Z14 (дополнительная несущая при приеме стереозвука системы A2/Zweiton) и через усилители-ограничители А4, А5 поступают на частотные детекторы UR6 и UR7 соответственно.
46
Z1 (B/G) |
S1 |
A2 |
|
UR3 Z8 5,5 Z9 6,0 Z105,5 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z2 ( I ) |
Z6 |
|
Z3 (D/K, L) |
UR1 |
Z7 |
Вх. ПЧ |
|
|
Z4 (ЧМ) |
Z5 (АМ) |
G1 |
U3 |
|
|
G |
f f 2 |
||
|
|
|||
S2 |
U1 |
U2 |
|
|
|
f 2 |
-1 |
|
UН.И |
|
f |
|
UН АМ |
|
A1 |
A3 |
|
S4 |
|
|
|
|||
UПР.З1 |
UЧМ |
|
UАМ |
|
UПР.З2(ЧМ) |
|
UЗЧ (АМ) |
S3 |
UR2 |
S5 |
|
S6 |
|
S7 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z11 S8
Z12 6,0 |
|
|
A4 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z13 6,5
Z14 5,74 |
A5 |
|
|
Z15 6,55 S9 |
UR4 |
|
φ |
Z16 5,85 |
UR5 |
|
φ |
A6
Вых. UПЦТС
|
UR6 |
UЗЧ ЧМ1 |
S10 |
|
|
f |
MUX |
|
|
|
|
|
|
|
Z17 FВ ЗЧ |
|
Вых. UЗЧ. П |
||
|
|
UЗЧ. АМ |
|
|
|
|
|
|
|
|
UR7 |
UЗЧ.ЧМ2 |
|
Вых. UЗЧ. Л |
|
f |
|
||
|
|
|
|
|
U |
U4 |
UЗЧ.Ц1 |
|
|
DC |
|
|
||
V |
|
UЗЧ.Ц2 |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.2. Многостандартный тракт ПЧ
47
ДКФМ сигнал стереозвука системы через фильтры Z15 (стандарт I) или Z16 (B/G, D/K, L) проходит на декодер NICAM, в состав которого входят фазовые детекторы UR4, UR5 и цифровой блок декодирования U4.
Коммутатор-мультиплексор S10 из поступающих на него с выходов демодуляторов UR2, UR6, UR7 и U4 звуковых сигналов формирует выходные сигналы правого и левого каналов UЗЧ.П и UЗЧ..Л.
3.2.Применение цифровой обработки сигналов в каналах звукового сопровождения ТВ приемников
При проектировании канала звукового сопровождения (КЗС) телевизионного приемника необходимо решить две основные проблемы: повышения качества звуковоспроизведения и расширения функциональных возможностей модуля и, соответственно, телевизионного приемника. Возможности аналоговой схемотехники, особенно применительно ко второму случаю, практически исчерпаны.
Телевизор в настоящее время должен обеспечивать возможность приема программ всех стандартов, включая спутниковые, воспроизведения сигналов изображения и звукового сопровождения с видеомагнитофона, проигрывателя лазерных видеодиосков (Video-CD), цифровых многопрофильных дисков (DVD) и т.п., а также коммутацию и обработку звуковых сигналов от различных источников. Отсюда следует, что КЗС должен, в идеале, поддерживать все стандарты передачи звука, используемые в наземном и спутниковом вещании, а также в видеозаписи. Обработка некоторых из них, например стандарта передачи стереозвукового сопровождения NICAM или многоканального звука Dolby Digital и MPEG-Audio, возможна только в цифровом виде.
Из вышесказанного следует, что назрела необходимость более широкого использования цифровой обработки сигналов в КЗС, в том числе и для обработки аналоговых радиосигналов звукового сопровождения. Подталкивает к этому и тот факт, что на нынешнем этапе развития микроэлектроники стоимость цифровых интегральных схем равна или меньше стоимости аналоговых, а возможности в реализации сложных алгоритмов обработки сигналов значительно шире.
Можно условно выделить три уровня использования ЦОС в КЗС (рис.3.3) : - первый уровень (минимальный) – обработка сигналов звуковой частоты (оперативные регулировки, коррекция предыскажений, дематрицирование сте-
48
реозвука), коммутация источников сигналов, декодирование стерео- (NICAМ, Astra digital radio - ADR) и многоканального (Dolby Surround, Dolby Digital (AC- 3), MPEG-1,-2 Audio) звука и т.п.;
-второй уровень (типовой) – обработка сигналов звукового сопровождения начиная со второй промежуточной частоты (ПЧ). Включает в себя преобразование радиосигнала в цифровую форму и его демодуляцию в цифровом виде. Дальнейшая обработка соответствует первому уровню;
-третий уровень (перспективный) – преобразование радиосигнала в цифровую форму непосредственно на первой ПЧ (сразу после всеволнового селектора каналов (СКВ).
Аналоговая |
|
|
|
|
Цифровая |
|
|
|
|||||
обработка |
|
|
|
|
обработка |
|
|
|
|||||
|
|
|
UПР.И |
|
|
UПР.З2 |
|
|
UЗЧ |
|
|
|
Вых. UЗЧ.1 |
СКВ |
|
|
Тракт |
|
Демод. |
|
|
Блок |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
U |
ПЧ |
|
|
РСЗС |
|
(UКСС) |
ОСЗЧ |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вых. UЗЧ.2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
ПР.З1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
II I
Рис. 3.3. Уровни использования ЦОС в КЗС ТВ приемников
В настоящее время наибольших успехов в разработке и производстве интегральных микросхем для цифровой обработки сигналов звукового сопровождения в телевидении (цифровых телевизионных звуковых процессоров - DTVSP)
достигли фирмы Micronas Intermetall (ранее ITT Intermetall) и Philips. Другие фирмы - производители телевизионной техники, даже такие как Sony, Sharp или Hitachi, а также ведущие европейские предприятия, используют в своих разработках продукцию вышеназванных фирм.
ИМС первого поколения, разработанные в 80-е годы, обеспечивали обработку только сигналов звуковой частоты, их функции ограничивались регулировкой различных параметров звуковых сигналов (громкости, тембра, стереобаланса и т. п.), дематрицированием стереосигналов, коррекцией разного рода предыскажений. Входы этих ИМС были, как правило, цифровыми, поэтому требовались внешние аналого-цифровые преобразователи (АЦП). С выхода ИМС сигналы звуковой частоты снимались как в цифровом - обычно по последовательной
49
шине I2S, так и в аналоговом – через встроенные цифроаналоговые преобразователи (ЦАП) – виде.
КЗС, в котором используются ИМС подобного типа, должен иметь аналоговый тракт ПЧ, желательно с возможностью приема программ стереофонического звукового сопровождения (ЗС) и два АЦП. В качестве примера можно привести схему КЗС, обеспечивающего прием стереоЗС по системе с двумя поднесущими – A2/Zweiton, построенного на базе ИМС AMU2481 фирмы Micronas Intermetall (рис.3.4). Основные характеристики такого КЗС определяются аналоговой частью, применение ЦОС дает лишь некоторое расширение функциональных возможностей модуля.
Z1 |
UR1 |
Z2 |
UR2 |
UЗЧ.1 |
U1 |
|
I2S |
Вх. ПЧ |
|
|
f |
|
DTVSP |
||
fП Р . И , fП Р . З 1 |
|
Z3 fП Р . З 2 . О UR3 |
|
U2 |
AMU |
Вых. UЗЧ.П |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
f |
UЗЧ.2 |
|
2481 |
Вых. UЗЧ.Л |
|
|
|
|
|
|||
A1 |
|
fП Р . З 2 . Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3.4. Пример построения КЗС на базе цифрового телевизионного звукового процессора первого поколения
Современные ИМС DTVSP, например, семейства TDA987X Philips или MSP34XX Micronas Intermetall, обеспечивают обработку радиосигналов начиная со второй ПЧ и позволяют реализовать практически все требования, предъявляемые к КЗС и перечисленные в начале пособия [13,14].
Высокие качественные параметры, заложенные в данные ИМС, можно реализовать только при грамотном построении радиоканала звукового сопровождения. Вариант с совместной обработкой радиосигналов изображения и звукового сопровождения здесь исключен из-за проникновения гармоник видеосигнала в КЗС и возникновения паразитной частотной модуляции несущей звукового сопровождения при преобразовании радиосигнала с первой ПЧ во вторую [1].
Гораздо более предпочтительным является вариант с квазипараллельным радиоканалом. В нем указанные выше недостатки уменьшаются на порядок, кроме того улучшается чувствительность и шумовые свойства, поэтому данная схема приводится в качестве типовой при использовании ИМС DTVSP. Но полностью реализовать все качественные показатели цифровой ИМС можно только
50
при использовании параллельной схемы обработки радиосигналов изображения и звука. В этом случае полностью устраняются помехи от сигнала изображения в звуковой канал. Указывавшийся ранее недостаток данной схемы в виде требования стабильности частоты гетеродина селектора каналов уже не имеет решающего значения, так как цифровой частотный детектор ИМС работает в широком диапазоне частот (от 0,2 до 9 МГц), а расширение полосы частот полосового фильтра в системах с ЧМ слабо влияет на шумовые свойства схемы. В принципе,
вбольшинстве современных телевизоров стабильность частоты селекторов каналов обеспечивается применением синтезаторов частот, поэтому нет препятствий
виспользовании существующих полосовых фильтров на поверхностноакустических волнах (ПАВ).
На рис.3.5 приведена структурная схема КЗС на базе DTVSP семейства MSP34XOG. Радиосигнал вещательного телевидения на ПЧ с выхода всеволнового селектора поступает на фильтр Z1, АЧХ которого различна для каналов И и ЗС. Выделенный РСИ детектируется в демодуляторе UR1, РСЗС преобразуется с первой на вторую ПЧ в UZ1 и через ПФ Z2 с полосой пропускания от 4,5 до 9 МГц следует на ИМС DTVSP. Она обеспечивает цифровую демодуляцию радиосигналов звукового сопровождения всех применяемых в настоящее время стандартов, включая NICAM, коммутацию большого количества источников звуко-
Z1 |
UZ1 |
Z2 |
|
|
U1 |
|
Вх. ПЧ |
|
|
|
|
DTVSP |
A1 |
|
|
|
|
|
BA1 |
|
|
A1 |
Вх. ЗЧ моно |
|
|
|
A2 |
|
|
2 |
|
|
BA2 |
|
UR1 |
|
Вх. ЗЧ стерео 1 |
MSP34XOG |
A3 |
||
|
2 |
|||||
|
Вх. ЗЧ стерео 2 |
|||||
|
|
|
|
BA3 |
||
|
|
2 |
|
|
||
|
|
Вх. ЗЧ стерео 3 |
|
|
A4 |
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
Вх. ЗЧ стерео 4 |
|
|
||
|
|
|
|
BF1 |
||
|
|
2 |
|
|
||
|
|
Вых. ЗЧ стерео 1 |
|
|
A5 |
|
|
|
2 |
|
|
||
Вых. UПЦТС |
|
Вых. ЗЧ стерео 2 |
|
|
||
|
|
|
|
BF2 |
||
|
|
|
I2S1 |
|
ADR I2S2 |
|
|
|
|
U2 |
Дек. |
Дек. |
U3 |
|
|
|
DPL |
ADR |
||
Рис. 3.5. Тракт ПЧ с использованием в КЗС цифрового телевизионного звукового процессора второго поколения
51
вых сигналов, как аналоговых, так и цифровых, оперативные регулировки сигналов звуковой частоты. Для еще большего расширения функций этой ИМС могут использоваться внешний декодер многоканального звука Dolby Prologic DPL3520, декодер цифрового спутникового радиовещания системы ADR. ИМС MSP34XOG имеет две независимые пары выходов звуковых сигналов правого и левого каналов, а также дополнительный выход сверхнизкочастотного (subwoofer) канала.
Аналогичными возможностями обладают все ИМС семейств MSP34XX, MSP44XX, а также TDA98XX.
В конце 2000 г. появились сведения о первых ИМС, обеспечивающих ЦОС ТЦ сигналов начиная с первой ПЧ [15]. Например, ИМС DRX3960A фирмы Micronas обеспечивает высококачественную цифровую демодуляцию радиосигналов изображения и звукового сопровождения (рис. 3.6). Из дополнительных навесных элементов данной ИМС требуется только полосовой фильтр на ПАВ, причем АЧХ его одинакова для всех стандартов и имеет П-образный вид. Формирование кососимметричного склона, а также коррекция АЧХ в соответствии с принимаемым стандартом проводится внутренними цифровыми фильтрами ИМС. Для сопряжения этой ИМС с аналоговыми каналами изображения и звука в ее состав входят ЦАП видеосигнала. К 2002 г. фирма-изготовитель предполагает дополнить эту ИМС функцией демодуляции сигналов наземного цифрового ТВ вещания
Литература
|
|
|
|
DRX3960A |
DD1 |
|
|
|
U1 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
G1 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
A1 |
G |
|
CPU |
|
|
|
|
|
|
Вых. UПЦТС |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Z1 |
|
|
|
|
|
|
|
U2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Вх.ПЧ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вых. UПРЗ2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
КZ1,дБ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A2 |
|||||||
fПРЗ1 |
fПРИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
С Х Е М А У П Р А В Л Е Н И Я |
|
|||||||||||||||||
0 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
-3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-20
8 МГц |
f |
Вых. UАРУ СКВ |
I2C |
fТ |
Рис. 3.6. Цифровой тракт ПЧ на базе ИМС DRX3960A
52
Литература
1.Бытовая радиоэлектронная техника: Энциклопед. справочник //Под ред. А.П. Ткаченко. – Мн.: БелЭн, 1995. – 832 с.
2.Полонский А.Б. Фазовые искажения при телевизионном приеме и их коррек-
ция. – М.: Связь, 1978. – 280 с.
3.Ткаченко А.П., Капуро П.А., Азиз Т. Нестандартный радиоканал цветного телевизора //Радиотехника и электроника: Республ. межвед. сб. науч. трудов. –
Мн.: БГУИР, 1999. – Вып. 24. – С. 135-139.
4.Отчет 624-3. Характеристики телевизионных систем //Рекомендации и отчеты МККР. Т. XI, ч. I. – XVI Пленарная ассамблея. Дубровник, 1986.
5.Хоминич А.Л., Ткаченко А.П., Азиз Т. Системы стереофонического звукового сопровождения в телевидении // Радиотехника и электроника: Республ. межвед. сб. науч. трудов. – Мн.: БГУИР, 1999. – Вып. 24. – С. 3–10.
6.Daniel Ibanez Torres. Systemas de TV estereo/dual. Systema Nicam-728 // Mundo Electron. – 1989. - № 196. – P. 137–144.
7.EN 300 163 V1.2.1 (1998-03). Television systems; NICAM 728: transmission of two-channel digital sound with terrestrial television systems B, G, H, I, K1 and L.
8.Гельфанд В.М. Квадратурные искажения на участке тракта вещательного телевидения передатчик-демодулятор. //Тр. НИИР. – 1986. - №1. – С. 78-88.
9.ГОСТ 11515-91. Каналы и тракты звукового вещания. Классы. Основные параметры качества.
10.Хоминич А.Л. Каналы звукового сопровождения ТВ-приемников: варианты построения, способы повышения качества //Радиотехника и электроника: Республ. межвед. сб. науч. трудов.- Мн.: БГУИР, 1999.- Вып. 23.- С. 106-109.
11.Отчет 625-3. Параметры телевизионных приемников и приемных антенн, важные при частотном планировании //Рекомендации и отчеты МККР. Т. XI, ч. I. – XVI Пленарная ассамблея. Дубровник, 1986.
12.Хоминич А.Л., Ткаченко А.П. Способы построения каналов звукового сопровождения повышенного качества: Материалы МНТК «Современные средства связи» //Известия Белор. инж. акад. – 1997. - №1(3)/1. – С.171-175.
13.Integrated Circuits and Sensors: Summary 1999. – Micronas Intermetall, 1998.
14.http://www.semiconductors.philips.com/handbook/handbook_2.html
15.http://www.micronas.com/products/documentation/consumer/index.php#video
53
СОДЕРЖАНИЕ |
|
Список условных сокращений |
3 |
ВВЕДЕНИЕ |
4 |
1. ОРГАНИЗАЦИЯ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ВЕЩАНИЯ |
6 |
1.1. Особенности передачи радиосигналов изображения и звукового |
|
сопровождения |
6 |
1.2. Стандарты телевизионного вещания |
14 |
1.3. Системы передачи стереофонического звукового сопровождения |
17 |
2. ВАРИАНТЫ ПОСТРОЕНИЯ ТРАКТОВ ПЧ ТВ ПРИЕМНИКОВ |
23 |
2.1. Классификация трактов ПЧ |
23 |
2.2. Тракт ПЧ с совместной обработкой РСИ и РСЗС с ВД в качестве |
|
детектора огибающей и второго преобразователя частоты |
25 |
2.3. Тракт ПЧ с квазипараллельной обработкой РСИ и РСЗС с исполь- |
|
зованием в канале звукового сопровождения детектора разностной |
|
частоты |
27 |
2.4. Тракт ПЧ с совместной обработкой радиосигналов изображения |
|
и звукового сопровождения на базе синхронного демодулятора |
30 |
2.5. Квазипараллельный тракт ПЧ на основе синхронных демодуляторов |
|
в каналах изображения и звукового сопровождения |
37 |
2.6. Параллельный тракт обработки РСИ и РСЗС |
39 |
3. ТРАКТЫ ПЧ СОВРЕМЕННЫХ ТВ ПРИЕМНИКОВ |
43 |
3.1. Особенности построения многостандартных радиоканалов ТВ |
|
приемников |
43 |
3.2. Применение цифровой обработки сигналов в каналах звукового |
|
сопровождения ТВ приемников |
48 |
Литература |
53 |
54
СВ. план 2000, поз. 30 (вед.)
Учебное издание
Ткаченко Анатолий Пантелеевич, Хоминич Александр Леонидович
ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ИЗОБРАЖЕНИЯ И ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ
Учебное пособие для студентов специальностей «Телекоммуникационные системы», «Радиотехника» и «Радиотехнические системы»
В 2-х частях
Часть 1
ТРАКТЫ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ЧАСТОТЫ ИЗОБРАЖЕНИЯ И ЗВУКОВОГО СОПРОВОЖДЕНИЯ ТВ ПРИЕМНИКОВ
Редактор Т.А. Лейко Корректор Е.Н. Батурчик
Подписано в печать |
|
Формат 60х84 1/16. |
|
Бумага |
Печать офсетная. |
|
|
Усл. печ. л. |
Уч.-изд. л. 3,0. |
Тираж 200 экз. |
|
Заказ |
|||
|
|
Учреждение образования «Белорусский Государственный университет информатики и радиоэлектроники» Отпечатано в БГУИР. Лицензия ЛП №156. 220013, Минск, П.Бровки, 6
55