Телевизионный передатчик

Телевизионный передатчик — передатчик , который используется для наземного (эфирного) телевизионного вещания . Это электронное устройство, излучающее радиоволны , несущие видеосигнал , представляющий движущиеся изображения, а также синхронизированный аудиоканал , который принимается телевизионными приемниками («телевизорами» или «телевизорами»), принадлежащими общественной аудитории, которые отображают изображение. на экране. Телевизионный передатчик вместе со студией вещания , создающей контент, называется телевизионной станцией . Телевизионные передатчики должны иметь государственную лицензию и ограничены определенным частотным каналом и уровнем мощности. Они передают по частотным каналам в диапазонах УКВ и УВЧ . Поскольку радиоволны этих частот распространяются по прямой видимости , они ограничены горизонтом на расстоянии приема 40–60 миль в зависимости от высоты передающей станции.

Телевизионные передатчики используют одну из двух различных технологий: аналоговую , при которой изображение и звук передаются аналоговыми сигналами, модулированными на несущую радиоволну , и цифровую, при которой изображение и звук передаются цифровыми сигналами . Первоначальная телевизионная технология, аналоговое телевидение начала заменяться , в процессе перехода , начавшегося в 2006 году, во многих странах системами цифрового телевидения (ЦТВ). Они передают изображения в новом формате, называемом HDTV ( телевидение высокой четкости ), который имеет более высокое разрешение и более широкое соотношение сторон экрана, чем аналоговый. ЦТВ позволяет более эффективно использовать ограниченную радиоспектра полосу , поскольку несколько каналов ЦТВ могут передаваться в той же полосе пропускания, что и один аналоговый канал. Как в аналоговом, так и в цифровом телевидении разные страны используют несколько несовместимых стандартов модуляции для добавления видео- и аудиосигналов к несущей радиоволне .

Кратко изложены принципы преимущественно аналоговых систем, поскольку они обычно более сложны, чем цифровые передатчики, из-за мультиплексирования ступеней модуляции VSB и FM.

Типы передатчиков

Существует множество типов передатчиков в зависимости от

• Стандарт системы
• Выходная мощность
• Резервное средство, обычно модулятор, мультиплексор и усилитель мощности.
• Стереофоническое (или двойное звучание ) устройство для аналоговых телевизионных систем.
• Принцип объединения звуковой и визуальной мощности для аналоговых телевизионных систем
• Активный элемент схемы в оконечном каскаде усилителя

Стандарт системы

Основная статья: Системы вещательного телевидения

Типичный телевизионный передатчик и антенна в Карадаге, Караман , Турция.

Международный план ITU ( Международного союза электросвязи ) по стандартам вещания, который обычно известен как Стокгольмский план (1961 г.), определяет стандарты, используемые в радиовещании . В этом плане наиболее важными показателями для передатчиков являются радиочастота , разделение частот между слуховыми и визуальными несущими и ширина полосы частот .

Входной каскад передатчика

Аудиовход ( AF ) (или входы в случае стереофонического вещания) обычно представляет собой сигнал с максимальной полосой пропускания 15 кГц и максимальным уровнем 0 дБм. предыскажения Постоянная времени составляет 50 мкс. Сигнал после прохождения буферных каскадов подается на модулятор , где модулирует несущую промежуточной частоты (ПЧ). Метод модуляции обычно представляет собой частотную модуляцию (ЧМ) с типичным максимальным отклонением 50 кГц (для входного сигнала 1 кГц при уровне 0 дБм).

Видеовход ( видеоинформацию (VF) представляет собой композитный видеосигнал с синхронизацией ) с максимальным напряжением 1 В при сопротивлении 75 Ом. (Ограничение 1 В относится к сигналу яркости . Некоторые операторы могут принимать наложенные цветовые сигналы с напряжением чуть более 1 В.) После буфера и схем ограничения 1 В сигнал подается на модулятор, где он модулирует сигнал промежуточной частоты (который отличается от тот, который используется для слухового сигнала.) Модулятор представляет собой амплитудный модулятор , который модулирует сигнал ПЧ таким образом, что 1 В VF соответствует низкому уровню ПЧ, а 0 В VF соответствует высокому уровню ПЧ. AM-модулятор создает две симметричные боковые полосы модулированных сигналов. Таким образом, ширина полосы ПЧ в два раза превышает ширину полосы видео. (т.е. если полоса пропускания VF составляет 4,2 МГц, полоса пропускания ПЧ равна 8,4 МГц.) Однако за модулятором следует специальный фильтр, известный как фильтр Вестигальной боковой полосы (VSB). Этот фильтр используется для подавления части одной боковой полосы, тем самым уменьшая полосу пропускания. (Поскольку обе боковые полосы содержат идентичную информацию, такое подавление не приводит к потере информации.) Хотя подавление вызывает проблемы с задержкой фазы, каскад VSB также включает схемы коррекции для выравнивания фазы.

Выходные каскады

Модулированный сигнал подается на смеситель (также известный как преобразователь частоты ). Другой входной сигнал смесителя, который обычно создается в кварцевом генераторе, известен как поднесущая . Два выхода микшера представляют собой сумму и разность двух сигналов. Нежелательный сигнал (обычно сумма) отфильтровывается, а оставшийся сигнал представляет собой радиочастотный ( РЧ ) сигнал. Затем сигнал подается на каскады усилителя . Количество последовательных усилителей зависит от требуемой выходной мощности . Конечный каскад обычно представляет собой усилитель, состоящий из множества параллельных силовых транзисторов . Но в старых передатчиках тетроды или клистроны также используются .

В современных полупроводниковых передатчиках ОВЧ и УВЧ LDMOS силовые транзисторы являются предпочтительным устройством для выходного каскада, а в последних продуктах используются устройства LDMOS на 50 В для более высокого КПД и плотности мощности. Еще более высокая энергоэффективность возможна при использовании функции отслеживания конвертов , которую в индустрии вещания часто называют «модуляцией стока».

Объединение слуховых и визуальных сигналов

Есть два метода:

• Сплит-система звука : имеется два параллельных передатчика: один для звукового сигнала, другой для визуального сигнала. Сигналы микшируются и усиливаются перед объединением на выходе с помощью сумматора высокой мощности . Эта система используется в большинстве приложений с высокой мощностью.

• Система межнесущих : имеется два входных каскада: один для AF и один для VF соответственно. Два сигнала объединяются в цепях ПЧ малой мощности (т. е. после модуляторов). Поскольку микшер и усилители являются общими для обоих сигналов, система не требует мощных сумматоров, и поэтому цена и энергопотребление значительно ниже, чем у сплит-системы того же рабочего уровня. Неблагоприятным эффектом прохождения двух сигналов через усилители являются продукты интермодуляции , поэтому система с межнесущими не подходит для приложений с высокой мощностью. В случае передатчиков меньшей мощности на выходе необходимо использовать режекторный фильтр для подавления продуктов перекрестной модуляции.

Выходная мощность

См. Также: Выходная мощность аналогового ТВ-передатчика.

Выходная мощность передатчика определяется как мощность во время синхроимпульса (реальная выходная мощность варьируется в зависимости от контента). Измеряемая мощность передающего оборудования и антенны отличаются друг от друга. Выходная мощность антенны известна как ERP и представлена ​​формулой

$P_{A}=P_{0}\cdot G_{A}$

где P _o представляет выходную мощность, а G _a представляет коэффициент усиления антенны.

См. также

• Амплитудная модуляция
• Асинхронный последовательный интерфейс
• Радиовещательная ретрансляционная станция
• Системы вещательного телевидения
• Дифференциальный коэффициент усиления
• Дифференциальная фаза
• Индуктивная выходная трубка
• Межнесущий метод
• Студия/передатчик (STL)
• Передатчик
• Линия передатчика/студии (TSL)
• Передающая станция
• Транспонировать

Дальнейшее чтение

• Бернард Гроб, Чарльз Э. Херндон: Телевидение и видеосистемы , Glencoe McGraw-Hill
• Справочные данные для радиоинженеров , глава 30, Howard W.Sams Co Inc., Индианаполис, 1977 г., ISBN   0-672-21218-8
• FARWAY IRFC, Телерадиопередача, Кодеры систем радиоданных, Технологии вещания