Особенности передачи аналоговых телевизионных . сигналов по радиорелейным линиям

Передача цифровых телевизионных сигналов по цифровым радиорелейным линиям (РРЛ), которые фактически являются мульти-сервисными, не отличается от способов передачи других цифровых сигналов, например, данных. Однако в настоящее время для Передачи на большие расстояния телевизионных сигналов достаточно широко еще используются аналоговые РРЛ. В этом случае телевизионный сигнал из аппаратной телецентра (с выхода линейного усилителя) по кабелю или по вспомогательной РРЛ подается на модулятор передатчика оконечной радиорелейной станции (ОРС). Модулированный радиосигнал через цепочку ПРС ретранслируется к приемной ОРС, где телевизионный сигнал выделяется детектором, усиливается видеоусилителем и подается на РТПС. Основное усиление ретранслируемого сигнала на станциях РРЛ осуществляется на промежуточной частоте 70 или 140 МГц.

Наиболее распространен способ совместной передачи телевизионных и звуковых сигналов, базирующихся на их частотном уплотнении. Как правило, совместно с телевизионным сигналом предусматривается передача двух сигналов звукового сопровождения, например на двух языках, и двух независимых сигналов звукового вещания. Звуковые сигналы передаются с помощью ЧМ поднесущих с девиацией частоты ±150 кГц в диапазоне частот от 7 до 8 МГц (рис. 9.13). Для телеуправления резервированием аппаратуры и контроля ПРС в групповой сигнал телевизионного канала вводится пилот-сигнал на поднесущей частоте 8,5 МГц.

На РРЛ используется ЧМ суммарного сигнала. Спектр шума в канале связи с ЧМ имеет форму, близкую к треугольной (рис. 9.14).

Рис. 9.13. Спектр частот сигналов в РРЛ типа «КУРС»

Рис. 9.14. Распределение тепловых шумов в канале связи с ЧМ

При этом в диапазоне частот сигналов цветности шумы достигают своего наибольшего значения и их мешающее действие на сигналы, несущие информацию о цветности, сильно возрастает. Поэтому для уменьшения влияния шумов на качество цветного изображения необходимо на передающем конце РРЛ связи увеличить размах сигналов цветности, а на приемном - соответственно уменьшить, чтобы не ухудшать условия совместимости. Естественно, что полный размах сигналов яркости и цветности при этих операциях должен оставаться неизменным. На практике телевизионный сигнал, поступающий на частотный модулятор, предварительно подвергается частотным предыскажениям - размах низкочастотных составляющих телевизионного сигнала уменьшается, а высокочастотных - увеличивается. Необходимая форма АЧХ предкорректирующей и восстанавливающей цепей видеотракта представлена на рис. 9.15 [45]. Причем кривые предыскажения и восстановления проходят через нуль на частоте 1,5 МГц. Так как амплитуда высокочастотных составляющих телевизионного сигнала обычно мала, то они на передающей стороне усиливаются (уравниваются с низкочастотными составляющими) на 14,5 дБ. При этом увеличивается общий размах телевизионного сигнала. Чтобы размахи телевизионных сигналов до коррекции и после нее были одинаковы, общее усиление уменьшается на 11,5 дБ. В результате коррекции амплитуды высокочастотных составляющих сигнала увеличиваются на 3 дБ, а низкочастотных - уменьшаются на 11,5 дБ. На приемном конце восстанавливается исходная форма телевизионного сигнала. Таким образом, на высоких частотах имеет место небольшое увеличение помехоустойчивости по отношению к флуктуационным шумам. Меньший размах передаваемых низкочастотных составляющих значительно снижает линейные и нелинейные искажения группового сигнала и позволяет обойтись без схемы ВПС на входе частотного модулятора. Примерно на 15...20 % уменьшаются переходные помехи от телевизионного сигнала в канале звукового сопровождения и звукового вещания. Необходимый подъем АЧХ на высоких частотах можно осуществлять как пассивными корректирующими цепями, так и с помощью видеоусилителей с частотно-зависимой обратной связью.

Рис. 9.15. АЧХ предкорректирующей (1) и восстанавливающей (2) цепей видеотракта РРЛ

Структурная схема передающей аппаратуры телевизионного ствола РРЛ представлена на рис. 9.16. На передающей стороне телевизионный сигнал с соединительной линии подается на ФНЧ 1 с граничной частотой 6 МГц. Затем телевизионный сигнал поступает на блок 2, в котором осуществляется коррекция группового времени запаздывания телевизионного сигнала и предыскажения АЧХ с целью уменьшения уровня низкочастотных составляющих спектра, и на сумматор 3. Сигналы звукового сопровождения U_зс и звукового вещания U_зв, уровень которых после соединительных линий устанавливается входными регуляторами 9, 17, поступают на частотные модуляторы поднесущих f₀₁, f₀₂, 10, 18. Затем после ограничителей 11, 19 и ФНЧ 12, 20 поднесущие, модулированные по частоте сигналами U_зс, U_зв, подаются на сумматор 3. Сюда же поступает напряжение пилот-сигнала U_пс, формируемое гетеродином 13. После сумматора 3 групповой сигнал усиливается усилителем 4 и поступает на групповой модулятор, осуществляющий ЧМ промежуточной частоты f_пр = 70 МГц. При этом девиация частоты телевизионным сигналом должна быть не более ±4 МГц. Для обеспечения высокой линейности модуляционной характеристики ЧМ генератора (ЧМГ) в области частот 70 ±4 МГц последний строится по схеме вычитания частот f_г1 и f_г2 двух ЧМГ 7 и 21, работающих на частотах f₀₁и f₀₂ в диапазоне 300...400 МГц. В этом случае каждый из гетеродинов модулируется путем изменения емкости варикапов 6, 14. Модулирующий сигнал U(t) через развязывающее устройство 5 подается на варикапы в противофазе, поэтому частоты генераторов определяются следующими соотношениями:

f_г1 = f₀₁ + ∆f_D(t) = f₀₁ + k_mU(t); f_г2= f₀₂ - k_mU(t),

где ∆f_D(t) - девиация частоты; k_m - постоянный коэффициент. Корректирующие цепи 8, 22 повышают линейность модуляционных характеристик ЧМГ. На выходе смесителя 15 образуется сигнал промежуточной частоты

f_пр = f_г1 - f_г2 =( f₀₁- f₀₂) + 2k_mU(t) = 70 + 2k_mU(t),

который усиливается усилителем 16.

Демодуляция группового сигнала телевизионного канала производится в устройстве, структурная схема которого представлена на рис. 9.17. Демодулятор содержит усилитель промежуточной частоты 1 с полосой пропускания ∆F_ЧМ ≈ 27 МГц, усилитель-ограничитель 2, групповой частотный детектор 3, ФНЧ 4, усилитель-корректор телевизионного сигнала 5, полосовые разделительные фильтры 6, 7, усилитель-ограничитель 8 и частотный детектор сигнала звукового сопровождения 9.

Рис. 9.16. Структурная схема передающей аппаратуры ТВ ствола РРЛ

Рис. 9.17. Структурная схема демодулятора группового сигнала

В данном случае полоса пропускания тракта промежуточной частоты ∆F_ЧМ определена исходя из следующего соотношения:

∆F_ЧМ ≈ 1,1(2∆f_D + 2F_max) ≈ 27 МГц,

где ∆f_D - предельно допустимая девиация промежуточной частоты; F_max ≈ 8,5 МГц - максимальное значение частоты группового сигнала телевизионного ствола. ФНЧ 4 выделяет из группового сигнала телевизионный сигнал, который затем усиливается и корректируется устройством 5 и подается на вход телевизионного передатчика или ретранслятора. Туда же поступает и сигнал звукового сопровождения, который выделяется полосовым фильтром 6 из группового сигнала и демодулируется с помощью устройств 8, 9. Аналогичным способом осуществляется выделение сигналов звукового вещания.

Звуковые сигналы по РРЛ передаются с использованием двойной ЧМ. К достоинствам такого способа передачи следует отнести высокую помехоустойчивость звуковых сигналов и простоту схемного выполнения аппаратуры. Нелинейность амплитудной характеристики телевизионного ствола РРЛ приводит к образованию высших гармоник и комбинационных составляющих спектров телевизионного сигнала и частотно-модулированных звуковых поднесущих. Наиболее опасными являются комбинационные продукты от низкочастотных составляющих спектров телевизионного сигнала, главным образом от гармоник кадровой частоты. Эти продукты попадают в спектр частотно-модулированных звуковых сигналов и являются причиной переходных помех из канала изображения в звуковые каналы. Значительная доля переходных помех в каналах звука образуется и от сигнала цветности, особенно при передаче сигналов, соответствующих желтым, зеленым и голубым цветам в телевизионном изображении. На передачу звуковых сигналов оказывает влияние также сигнал цветовой синхронизации, расположенный в интервале КГИ и имеющий размах 540 и 500 мВ в красной и синей строках соответственно. Из-за нелинейных искажений возникают импульсные переходные помехи в звуковых каналах в моменты времени, когда передаются эти сигналы (низкочастотная помеха типа «рокот»). Использование режекторных фильтров для подавления сигналов цветовой синхронизации на 6 дБ уменьшает переходные помехи в каналах звука примерно на 6... 15 дБ в зависимости от состояния РРЛ. При этом качество цветного телевизионного изображения остается неизменным.