Файл: Шендерович А.М. Передача сигналов цветного телевидения по линиям связи.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.06.2024
Просмотров: 103
Скачиваний: 0
|
4 |
|
|
Передача |
сигнала |
цветного |
телевидения |
по |
спутниковым |
линиям |
связи |
4 . 1 . О Б Щ И Е С В Е Д Е Н И Я
Основной особенностью построения телевизионного канала оте чественных спутниковых линий связи является применение совме щенного метода передачи видео и звуковых сигналов, что позволяет организовать передачу сигналов звукового сопровождения телеви дения без раоширения полосы частот радиолинии. Использование такого метода передачи в конечном итоге упрощает бортовое обо рудование ретранслятора спутника, облегчает условия энергоснаб жения радиокомллекса в іцелом, снижает е ю габариты и вес.
'Совмещенный метод передачи основывается на том, что в те
левизионном сигнале примерно 20% времени отводится |
іна переда |
||||
чу синхронизирующих и г а с я щ и х импульсов . З а г р у з к а |
канала свя |
||||
зи в эти моменты о к а з ы в а е т с я существенно меньше его |
м а к с и м а л ь |
||||
ной пропускной способности, что позволяет использовать эти |
интер |
||||
валы |
д л я временного уплотнения к а н а л а |
связи |
сигналами, |
несу |
|
щими |
.информацию о звуке. 'Практически |
такое |
уплотнение |
осуще |
ствляется з а счет р а з м е щ е н и я в интервале строчного г а с я щ е г о им пульса телевизионного сигнала одного или нескольких ізвуконесу-
щих импульсов, |
п а р а м е т р ы |
которых |
модулируются звуковым |
сиг |
|||||||
налом . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/На возможность |
использования интервала |
строчного |
гасящего |
||||||||
.импульса |
д л я передачи |
/в /нем звуконесущих и/м/пульоов б ы л о |
ука |
||||||||
зано е щ е |
в |
1946 |
г. в |
работе |
{'4.9], /где т а к ж е /была (показана целесо |
||||||
образность |
применения |
широт/но-импульсной |
модуляции |
(ІІЬИМ) |
|||||||
звуконесущих импульсов по сравнению /с другими в и д а м и |
/импульс |
||||||||||
ной модуляции '(например, амплитудно-импульсной — |
А И М , ф а з о - |
||||||||||
во-івмиульсиой — ф/ИМ |
/и частотно-импульсной |
— Ч И М ) . |
|
|
|||||||
В н а с т о я щ е е |
в р е м я |
в литературе |
/имеется |
описание |
/большого |
||||||
числа систем со/вмещенной |
передачи |
звука д л я |
применения в |
р а з |
|||||||
личных условиях. В основном эти системы отличаются числом |
зву |
||||||||||
конесущих |
импульсов, |
р а з м е щ а е м ы х |
/в интервале строчного |
гася |
|||||||
щего импульса, |
и |
видом |
/их импульсной /модуляции |
І(КОДОВО-ІИМ- |
|||||||
пулысиая |
— /КИМ [4.14], двусторонняя Ш И М {4.5, 4.6, |
4.7, |
4.6, |
4.'21, |
64
4.22], одно сто ровняя Ш И М |
[4.11, 4.16], Ф И М |
[4.12], |
частотная мо |
дуляция последовательности |
-радиоимпульсов |
[4.13] |
и р я д других |
видов модуляции [4.10, 4.15]). И з указанных систем совмещенной пе редачи звука .наибольшее применение получила система с двусто ронней Ш И М звуконесущих импульсов . Эта система используется в сети спутниковой связи « О р б и т а » при р е т р а н с л я ц и и п р о г р а м м цент
рального телевидения через -спутники связи «Молния-1» и «Мол- |
|||
ния-2» [4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.21, 4.22]. |
|
||
4.2. |
П О С Т Р О Е Н И Е Т Е Л Е В И З И О Н Н О Г О |
Т Р А К Т А |
|
|
С П У Т Н И К О В О Й Л И Н И И С В Я З И |
||
'Переход |
;к |
совмещенному методу передачи |
производится з а |
счет временного |
уплотнения телевизионного сигнала в видеотракте |
||
ni исключения из |
радио комплекс а передатчика звука . |
В и д е о и звуковые сигналы от телецентра по соединительным
линиям поступают |
н а п е р е д а ю щ у ю |
станцию спутниковой |
связи . |
Здесь ів комплекте |
п е р е д а ю щ е й аппаратуры временного уплотне |
||
ния звуковые сигналы из 'аналоговой |
ф о р м ы п р е в р а щ а ю т с я |
в по |
|
следовательность звуконесущих импульсов и в т а к о м виде |
вводят |
||
ся в г а с я щ и й импульс телевизионного |
сигнала . Таким образом (Про |
изводится совмещение видео и звуковых сигналов . Совмещенный
сигнал |
(видеосигнал с введенными в него |
звуконесу-щими импуль |
|
сами) |
подается |
на в х о д радиопередатчика |
станции, ретранслиру |
ется ш у т н и к о м |
и принимается приемной станцией . В итоге совме |
||
щенный сигнал |
поступает н а комплект приемной аппаратуры вре |
менного уплотнения телевизионного сигнала, где производится де модуляция звуконесущих импульсов и восстанавливается стандарт
ная ф о р м а телевизионного сигнала . Принятые, таким |
образом, |
ви |
||
део и звуковые сигналы по соединительным линиям |
п о д а ю т с я |
н а |
||
местный телецентр. |
|
|
|
|
П р и р а з р а б о т к е |
аппаратуры д л я первой |
советской |
спутниковой |
|
линии связи были |
испытаны д в а метода |
временного |
уплотнения |
телевизионного сигнала — метод с использованием .КИМ и Ш И М
[4.7]. П р и |
первом методе |
на задней п л о щ а д к е строчного |
гасящего |
импульса |
р а с п о л а г а л о с ь |
семь импульсов, о б р а з у ю щ и х |
кодовую |
группу, при втором располагался импульс, модулируемый п о дли тельности сигналом звукового сопровождения .
О р и проектировании сети спутниковой связи «Орбита» предпоч
тение |
б ы л о |
отдано |
варианту, |
основанному |
н а использова |
||
нии Ш И М , т а к |
как, обеспечивая |
требуемые |
качественные |
п о к а з а |
|||
тели |
звукового |
каінала, |
этот в а р и а н т м о ж е т |
быть |
р е а л и з о |
в а н зна |
чительно более простыми средствами [4.7]. -Форма используемого ів
этом случае |
сигнала |
цветного телевидения и совмещенного сигна |
ла п о к а з а н а |
на рис . |
4.1а и б. |
'Потребность вести передачи по .цветному и черно-белому те
левидению н а л а г а е т |
р я д требований н а аппаратуру |
передачи |
сиг |
н а л о в звукового сопровождения спутниковых линий, |
т а к к а к |
при |
|
3—145 |
65 |
|
|
(Передаче сигналов цветного телевидения задним интервал строч ного гасящего импульса оказывается занятым сигналом 'цветовой поднесущей '(рис. 4.1а). Эти требования в основном сводятся .к следующему . Во-первых, необходимо обеспечить условия мгновен
|
ной совместимости, т. е. чтобы |
||||||||||
|
переход от передачи по черно- |
||||||||||
|
белому телевидению к переда |
||||||||||
|
че |
по |
цветному |
|
не |
требовал |
|||||
|
каких-либо переключений в |
||||||||||
|
аппаратуре |
передачи |
и |
приема |
|||||||
|
звукового сопровождения . Вы |
||||||||||
|
полнение |
|
этого |
|
условия |
при |
|||||
|
разветвленной |
приемной |
сети |
||||||||
|
спутниковой |
связи |
очевидно. |
||||||||
|
Во-вторых, качественные пока |
||||||||||
|
затели канала звукового со |
||||||||||
|
провождения |
не |
д о л ж н ы |
су |
|||||||
|
щественно |
изменяться |
при пе |
||||||||
|
реходе от передачи по черно- |
||||||||||
|
белому |
к |
передаче по |
цветно |
|||||||
|
му телевидению. В-третьих, |
||||||||||
|
помехоустойчивость |
|
канала |
||||||||
|
синхронизации |
телевизионного |
|||||||||
|
изображения д о л ж н а оставать |
||||||||||
|
ся одинаково высокой при пе |
||||||||||
|
редаче |
как |
|
по |
цветному, |
т а к |
|||||
|
и по черно-белому |
телевиде |
|||||||||
|
нию. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Перечисленные в ы ш е |
тре |
||||||||
|
бования были учтены при пе |
||||||||||
|
реводе |
сети |
«Орбита» |
|
на |
при |
|||||
|
ем программ цветного телеви |
||||||||||
|
дения. Поскольку |
сам |
|
переход |
|||||||
|
должен был быть выполнен по |
||||||||||
|
средством |
модернизации |
дей |
||||||||
Рис. 4.1 |
ствующего |
оборудования |
пунк |
||||||||
тов |
связи, |
форма |
совмещенно |
||||||||
|
го |
сигнала цветного телевиде |
|||||||||
ниябылавыбрана |
с учетом возможности |
ее |
физической |
реали |
зации на основе имеющейся аппаратуры . П р и этом пришлось до пустить некоторые отклонения от стандартной формы сигнала цветного телевидения — в первую очередь это коснулось длитель
ности |
защитного пакета цветовой поднесущей и строчного гася |
щего |
импульса. |
Экспериментальная проверка п о к а з а л а , что д л я парка отечест
венных |
цветных |
телевизоров |
уменьшение длительности защитного |
|
«пакета |
цветовой |
поднесущей |
на задней п л о щ а д к е строчного |
гася |
щего импульса |
примерно д о |
2 м к с не в ы з ы в а е т визуально |
замет - |
66
ных н а р у ш е н и й цветопередачи в лавой части |
р а с т р а цветного |
изоб |
|
р а ж е н и я . Это позволило (рекомендовать д л я |
использования |
в |
сети |
«Орбита» в а р и а н т р а з м е щ е н и я звукоиесущих |
импульсов в |
сигнале |
цветного телевидения, показанный на рис. 4.1-е. Здесь длительность
защитного п а к е т а цветовой поднесущей укорочена с |
4,8 д о |
3,0 |
мке, |
длительность строчного синхронизирующего импульса |
в ы б р а н а |
||
3,5 шее, что обеспечивает устойчивую синхронизацию |
при всех |
уров |
нях шумов, п р и которых еще в о з м о ж е н прием 'сигналов черно-бело го телевидения . Д л я р а б о т ы управляемой п р и в я з к и предусмотрел интервал 2,0 мне м е ж д у спадом синхроимпульса и іфронтом звуко-
иесущего импульса . О б щ а я |
длительность строчного г а с я щ е г о |
им |
||||
пульса при этом получается |
14,6 мке, что на |
2,5 |
м к е больше, чем у |
|||
входного сигнала . П р о и с х о д я щ а я п р и этом |
частичная потеря |
ак |
||||
тивной |
части строки ' ( ~ 5 % ) практически |
не |
о к а з ы в а е т |
особого |
||
влияния |
на восприятие, т а к |
как у большинства |
современных теле |
|||
визоров |
с форматом кадра |
5 : 4 раз-меры и з о б р а ж е н и я по |
строкам |
обычно отрегулированы т а к и м образом, что эта часть строки не
воспроизводится |
на э к р а н е кинескопа. |
|
|
|
|
||
к а ч е с т в е н н ы е |
п о к а з а т е л и |
организуемого |
в |
этом случае |
звуко |
||
вого к а н а л а удовлетворяют |
н о р м а м н а канал |
I I класса |
радиове |
||||
щания . В д а л ь н е й ш е м |
полоса пропускания |
звукового к а н а л а |
б ы л а |
||||
р а с ш и р е н а до 10ч-14 |
кГц с тем, чтобы выполнить н о р м ы н а |
р а д и о |
|||||
вещательный .канал I класса. Форма используемого ів этом |
случае |
||||||
совмещенного сигнала |
п о к а з а н а на рис. 4.1г. Он с о д е р ж и т |
д в а зву |
коиесущих импульса, р а с п о л о ж е н н ы х п о обе стороны от синхроим
пульса, длительность которого уменьшена .до 2,5 мке . |
|
|||
Д л я -получения высокой помехоустойчивости |
строчной |
с и н х р ш и - |
||
зации, при относительно |
м а л о й |
длительности |
используемого (син |
|
хроимпульса, на участке |
т р а к т а |
. Земля — спутник — Земля |
применя |
ется кодовая система синхронизации . Форма строчного синхроим
пульса п о к а з а н а |
на рис . 4Лд . О н с о д е р ж и т дополнительную врез |
ку длительностью |
0,5 мке, к о т о р а я р а с п о л а г а е т с я т а к и м образом, |
что делит синхроимпульс н а три временных интервала в отношении
3 : 1 : 1 . |
П о л у ч и в ш а я с я при |
этом к о д о в а я комбинация представляет |
||
собой |
последовательность |
пятизначного кода |
Б а р к е р а . ,В приемной |
|
аппаратуре |
производится |
двойная обработка |
синхросигнала (ам |
|
плитудная |
селекция, ів ходе которой синхросигнал, отделяется от |
видеосигнала) и декодирование кодовой комбинации с п о м о щ ь ю согласованного фильтра . .Сочетание амплитудного и кодового при знаков у синхросигнала удобно тем, что позволяет вести контроль
совмещенного сигнала н а с т а н д а р т н о м В К У |
(.кодовый п р и з н а к пр.и |
||
этом не |
используется) . |
|
|
При |
передаче сигналов цветного |
телевидения з а щ и т н ы й п а к е т |
|
цветовой |
поднесущей передается в |
том ж е |
.временном интервале, |
что и второй ввуконесущщі импульс — при этом происходит и х
взаимное н а л о ж е н и е . В ••приемной аппаратуре они |
отделяются |
друг |
|
от друга іс помощью |
фильтров, причем, д л я того чтобы спектр |
ча |
|
стот звуконесущѳго |
импульса не перекрывался со |
опектромчастот |
|
3* |
- 6 7 |
|
|
защитного in а кет а .цветовой поднесущей, .в п е р е д а ю щ е й |
аппаратуре |
||
первый из іши.х специально ограничивается д о 3 МГц . |
|
||
Д л я |
р а б о т ы управляемой |
привязки в совмещении ом |
сигнале ос |
тавлен |
свободный интервал 2 ,мкс .перед первым звукоиесущим им |
||
пульсам. Одновременно этот |
интервал выполняет функции защит |
||
ного, отделяя видеосигнал н |
звуконесущие импульсы . О б щ а я дли |
тельность строчного гасящего импульса совмещенного сигнала ук ладывается в с т а н д а р т н ы е допуски.
Спутниковая система связи позволяет вести передачу телеви
зионных п р о г р а м м на .большую территорию и может |
одновременно |
||
о б с л у ж и в а т ь население |
ряда стран . В этом |
случае |
возникает пот |
ребность в организации |
нескольких каналов |
звукового сопровож |
дения с тем, чтобы при ретрансляции телевизионных п р о г р а м м на
земными телецентрами обеспечить передачу звукового |
сопровожде |
|
ния |
на родном языке. Согласно д а н н ы м О И Р Т (Impи |
международ |
ном |
обмене телевизионными п р о г р а м м а м и ) потребуется до 20 ком |
ментаторских каналов звукового сопровождения . С учетам (оказан
ного .интересно |
оценить |
предельные возможности совмещенного |
|||
способа |
передачи |
с точки |
зрения максимального |
числа звуковых |
|
каналов, |
которые |
в о з м о ж н о |
организовать за счет |
временного уп |
|
лотнения |
строчного гасящего |
импульса . |
|
іПод предельно в о з м о ж н ы м числом звуковых каналов будем по нимать отношение пропускной способности телевизионного канала за крем я (строчного гасящего импульса .к пропускной способности звукового .канала. В д а л ь н е й ш е м ограничимся нахождением по рядка этой величины. При этом будем считать, что для передачи
сигналов, синхронизации |
используется один (или несколько) |
из ор |
|
ганизованных звуковых |
к а н а л о в . П р о п у с к н а я |
способность |
канала |
связи т р и наличии в нем шумов с гауссовым |
распределением ве - |
:роятн'Остей -амплитуд и равномерным спектром определяется (изве
стной ф о р м у л о й теории и н ф о р м а ц и и {4.2]: |
|
где / — ( п р о п у с к н а я способность |
'канала (бит/с); F — полоса про |
пускания канала; ф — отношение |
сигнал/шум . |
Поскольку дл я видео и звукового .каналов ф 2 ^> 1, 1 +(ф2 АЛ|52 . Пе
реходя 'от двоичных логарифмов -к |
десятичным .и |
учитывая, что |
|||||
20 l g ар есть отношение |
сити a л/шум, |
в ы р а ж е н н о е |
в |
децибелах, |
|||
имеем : |
|
|
|
|
|
|
|
J |
= |
2 |
F — |
l g * = |
0,33 .F фо, |
|
|
|
|
|
lg 2 |
Б Т |
т |
|
|
где |
фо = |
20 lg ф = 20 ig (г/с /С/ш ). |
|
|
|||
Дл-я звукового канала, |
удовлетворяющего н о р м а м |
на радиове |
|||||
щательный канал высшего .класса, полоса пропускания |
F =1 5 кГц, |
||||||
отношение сигнал/шум |
интегральный |
- ф 0 =67 д Б , тогда его пропуск |
|||||
ная способность согласно |
формуле: |
|
|
|
/ і = 0,33-15-103 • 67 = 3,3-105 бит/с.
68