50Представляем приборы

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Телевизионные модуляторы ДМВ


Г. Алешин Теле-Спутник - 12(62) Декабрь 2000 г.






При установке телевизионного оборудования в дополнение к существующему или при проектировании всего бытового видео-аудиокомплекса заказчика возникает необходимость в управлении аппаратурой и распределением сигналов в пределах квартиры, коттеджа или офиса. Источниками сигналов являются системы приема сигналов телевидения непосредственного вещания (антенны эфирного ТВ и MMDS), приемные системы спутникового ТВ, радиоантенны, видеомагнитофон, CD-проигрыватель, система охраны и видеонаблюдения, игровые приставки и т.д. Не всегда в аппаратуре предусмотрен высокочастотный выход сигнала, а имеются раздельные низкочастотные выходы информации. В то же время для распределения телевизионного сигнала наиболее удобна система высокочастотной кабельной разводки. Для ретрансляции аналоговых аудио- и видеосигналов по кабельной распределительной сети используются ВЧ-модуляторы, преобразующие НЧ-сигналы в амплитудно-модулированный высокочастотный сигнал. Параметры используемого ВЧ-сигнала (частота, уровень и тип модуляции) позволяют подавать его непосредственно на антенный вход телевизора, чаще всего применяющегося в качестве оконечного устройства.


 Рис. 1. Спектр сигнала ТВ-модулятора Planar MT-200+

Рис. 1. Спектр сигнала ТВ-модулятора Planar MT-200+

Полоса пропускания распределительной сети 47- 860 МГц, с обратным каналом 5-47/47-860 МГц, с полосой ПЧ спутникового канала 47-860/950-2150 МГц, универсальной широкополосной — DC/5-47/47-860/950-2150 МГц. Для согласования с частотным диапазоном кабельной сети ВЧ-сигнал телевизионного модулятора должен соответствовать стандартной сетке частот МВ или ДМВ диапазона (VL, VHF или UHF). Наиболее удобен для трансляции диапазон частот ДМВ (UHF) 470-860 МГц (ТВ каналы с 21 по 69), благодаря большей емкости (большему числу каналов). Для ретрансляции выбирается канал, не занятый программами эфирного ТВ или другими источниками сигнала. Во многих типах ресиверов, имеющих встроенный модулятор, последний настроен на 36-й частотный канал. При необходимости он может быть настроен на другой частотный канал. Желательно, чтобы рассматриваемое устройство (внешний модулятор) имело бы возможность перестройки на любой из ДМВ каналов. Модулятор не должен создавать помехи на других (отличных от выбранного) телевизионных каналах. Модулятор должен поддерживать один (или несколько) форматов (PAL, SECAM, NTSC) и стандартов (D/K, B/G, M/N, I, L) телевизионного вещания.

Поскольку модулятор – автономный прибор, он должен иметь независимое устройство питания от электросети, потреблять небольшую мощность. Для обеспечения совместимости по высокой частоте модулятор должен обладать выходным уровнем ВЧ-сигнала, достаточным для нормальной работы одного-двух телевизоров. Входы для подключения другой аппаратуры по низкой частоте (сигналы аудио и видео) должны иметь стандартную чувствительность и импеданс. Желательно, чтобы модулятор имел стандартные разъемы, предназначенные для подачи входных и выходных сигналов. В данной статье рассмотрены телевизионные модуляторы ДМВ: Planar MT-200+ ("Планар", Челябинск), Satcon® M2-25/69 ("Современные технологии", Волгоград), Digi-Sender (Nikko Electronica S.A., Испания) 7196M и SM-120 D, созданный при содействии компании "Интерконтакт". Технические характеристики модуляторов (данные изготовителями и измеренные нами) приведены в таблице 1.


Модулятор Planar МТ-200+





Телевизионный модулятор МТ-200+ формирует ВЧ-радиосигнал с частотой несущей, лежащей в диапазоне 471,25-855,25 МГц. Устройство имеет входные разъемы ВХОД ВИДЕО и ВХОД ЗВУК RCA-типа, выходной разъем ВЧ-радиосигнала ВЫХОД F-типа, разъем для подачи питания на видеокамеру 12 В/0,2 А DJK-03D- типа. Прибор имеет пластмассовый корпус. МТ-200+ устанавливается внутри помещения и рассчитан на непрерывную работу. Габариты устройства 190х110х46 мм, вес 520 г. Питание модулятора осуществляется от электросети 220 В, потребляемая мощность не более 8 Вт. Цепь питания устройства защищена плавким предохранителем, расположенным внутри корпуса. Подача питания индицируется светодиодом, расположенным на боковой стенке корпуса.

Модулятор МТ-200+ формирует радиочастотный телесигнал в стандарте D/K (частота поднесущей звукового сопровождения 6,5 МГц). Частота несущей изображения задается с помощью трех групп перемычек, соответственно позволяющих определять значение единиц, десятков и сотен МГц. Шаг установки частоты – 1 МГц. Каждая группа перемычек состоит из четырех джамперов с весовыми коэффициентами 1-2-4-8, имеющих положения ON-OFF. Нестабильность частоты ВЧ-генератора несущей 3х10-5. Переключение частоты производится при отключенном от устройства питании. В модуляторе МТ-200+ имеется встроенный генератор тест-сигнала (генератор вертикальных полос), включаемый с помощью дополнительной перемычки.

При работе с источниками видеосигнала, уровень которого отличается от стандартного, нормальная контрастность изображения устанавливается с помощью имеющегося в МТ-200+ регулятора УРОВЕНЬ ВИДЕО. Глубина регулировки уровня видеосигнала 3 дБ. Для стандартного уровня видеосигнала регулятор устанавливается в среднее положение. Выходной уровень ВЧ-сигнала устанавливается с помощью подстроечника ВЫХ. УРОВЕНЬ. Глубина регулировки 10 дБ.

На рис. 1 представлена спектрограмма выходного сигнала модулятора МТ-200+. Модулятор имел стандартную заводскую настройку – частота видеонесущей 783,25 МГц (60 канал). Измерения проводились с использованием анализатора спектра СК4-60. Спектр содержит АМ-модулированную несущую с двумя боковыми и ЧМ-модулированную несущую звука. Отношение уровней несущей изображения и звука составило 14 дБ при уровне ВЧ-видеонесущей 95 дБ. Относительный уровень комбинационной помеховой составляющей, попадающей в полосу N-2 канала, -50 дБ, в полосу N+2 канала -60 дБ. Имеется комбинационная помеховая составляющая, попадающая в нижнюю боковую полосу N-3 канала с относительным уровнем -55 дБ, и помеховая составляющая, попадающая в полосу того же N-3 канала с частотой fвидео, (N-3) + 1,25 МГц и относительным уровнем -60 дБ.

Таблица 1 . Технические параметры ТВ-модуляторов
Тип ТВ-модулятораPlanar МТ-200+Satcon® M2-25/69Digi-Sender 7196 MSM-120 D
Диапазон рабочих частот, МГц471,25-855,25503,25-855,25 471,25-855,25 470-890
Уровень радиосигнала на выходе, дБмкВ90 -100737576
Выходной импеданс, Ом75757575
Антенный Тип сумматоранетпассивныйактивныйпассивный
ВЧ вход Ослабление на проход ВЧ-ВЧ, дБнет655
Стабильность радиочастоты3х10-5кварц, PLLкварц, PLLкварц, PLL
Шаг установки частоты, канал / МГц /1канал / 1канал / канал /
Индикатор частоты / номера каналанетномер канала и частотанетномер канала
Память на данные о канале ВЧ (номер канала, частота)энерго-независимаяэнерго-независимаяэнерго-независимаяэнерго-независимая с защитой от помех
Входной уровень видеовхода, В1111
Регулировка входного уровня видео3 дБнет0…maxнет
Входной импеданс видеовхода, Ом75757575
Входной уровень аудиовхода, В0,70,251,50,5
Входной импеданс аудиовхода, кОм12101033
Частота поднесущей звука, МГц6,56,566,5
Девиация частоты аудиоподнесущей, кГц 20252025
Отношение уровней несущих видео/аудио, дБ14171418
Питание В/А/Вт220 В, 8 Вт12..24 В, 60 мА220 В,5 Вт220 В, 2,2 Вт
Рабочий диапазон температур, С0…505…40
Габариты,ммхммхмм190х110х46125х90х2897х80х54 120х118х48
Масса, г520200300550
Ориентир. цена, $65466071

Модулятор Satcon® M2-25/69

 Рис. 2. Спектр сигнала ТВ-модулятора Satcon M2-25/69

Рис. 2. Спектр сигнала ТВ-модулятора Satcon M2-25/69

Телевизионный модулятор Satcon® M2-25/69 формирует ВЧ-телевизионный сигнал на одном из каналов ДМВ диапазона с 25 по 69 канал (несущая видео 503,25-855,25 МГц). Возможен вариант изготовления модулятора на частотный диапазон спецканалов S11-S38. В варианте исполнения M2-25/69а мощность ВЧ-выхода увеличена до 90 дБмкВ. Устройство имеет входной разъем "-In" F-типа для подключения ВЧ-сигнала от других источников (например, от телевизионной антенны) и выходной разъем "-Out" F-типа, с которого снимается сформированный устройством ВЧ-видеосигнал, в комбинации с ВЧ-сигналами, подаваемыми на вход "-In". Прибор имеет металлический негерметичный корпус с тефлоновым покрытием и рассчитан на круглосуточную работу.

На лицевой панели модулятора M2-25/69 расположен 10- разрядный жидкокристаллический индикатор, на который выводится информация о настройке (номер канала и частота видеонесущей), кнопки перестройки частоты и канала (Э, Я, FINE), индикатор подачи питания. Модулятор имеет встроенный выпрямитель питающего напряжения. Для питания от электросети переменного тока 220 В применяется адаптер с выходным напряжением 12…24 В или источник переменного напряжения, обеспечивающий 17 В эффективного значения напряжения при токе 0,1 А. В комплект устройства входит адаптер питания от электросети 12 В, 0,1 А. Потребляемый устройством ток от источника питания не более 60 мА. Подача питания и сигналов аудио и видео осуществляется через клеммную колодку, расположенную внутри корпуса модулятора. Габариты устройства 125х90х28 мм, вес (без адаптера питания) 200 г.

Формируемый модулятором радиочастотный телевизионный сигнал соответствует стандарту D/K. Для формирования несущей радиочастоты в устройстве применен PLL синтезатор частоты с кварцевой стабилизацией. Через 10 секунд после подачи питания устройство индицирует номер частотного канала и значение частоты несущей видео. Выбор канала осуществляется с помощью кнопок последовательного перебора Э и Я. Частота несущей видео может быть произвольно изменена (шаг перестройки 1 МГц), причем это значение сохраняется в энергонезависимой памяти устройства (как и для всех настроек). В модуляторе Satcon® M2-25/69 имеется встроенный генератор тест-сигнала. Для включения этого режима необходимо нажать кнопку Я и, удерживая ее, включить питание. Для выхода из этого режима следует отключить питание и затем снова включить его.

Модулятор M2-25/69 имеет пассивный антенный смеситель. Проход сигнала In-Out осуществляется и при отключенном от модулятора питании. При таком входе не возникает перегрузки активных каскадов в смесителе.Перегрузка проявляется в искажении сигнала каналов, проходящих сквозь модулятор. Затухание на проход ВЧ-сигнала от входа "-In" к выходу "-Out" составило 6 дБ с неравномерностью АЧХ 1,5 дБ в диапазоне частот 50-860 МГц. На рис. 2 представлена спектрограмма выходного сигнала модулятора M2-25/69. Отношение уровней несущей изображения и звука составило 17 дБ при уровне ВЧ-видеонесущей 75 дБмкВ. Изменение уровня сигнала в зависимости от номера канала не превышало 2 дБ.

Таблица 2. Искажения измерительных сигналов в ТВ-модуляторах
Элемент измерительного сигналаХарактерные искаженияИскажения % в моделях модуляторов
Planar МТ-200+Satcon® M2-25/69Digi-Sender 7196 MSM-120 D
Прямоугольный импульс B3Размах отрицательного выброса/Увеличение длительности фронта45/540/530/530/5
Синусквадратичный 2Т-импульс В1Уменьшение размаха импульса/Размах отрицательного выброса25/925/7,530/120/12
Сложный синусквадратичный 20Т-импульс FУменьшение размаха верхней огибающей/Размах нижней огибающей25/815/615/60/3
Сигнал для измерения АЧХ верности C1,C2Максимальное уменьшение размаха серий синус. колебаний25151210
Пилообразный сигнал с насадкой D3Максимальное изменение амплитуды насадки18151512
 Рис. 3. Блок-схема измерений параметров ТВ-модуляторов

Рис. 3. Блок-схема измерений параметров ТВ-модуляторов

Модулятор Digi-Sender 7196 M





Телевизионный модулятор Digi-Sender 7196 M, выпускаемый фирмой Engel, предназначен для формирования ВЧ-телесигнала в ДМВ диапазоне с 21 по 69 канал. Прибор имеет пластмассовый корпус. Входной разъем TV-типа (female) предназначен для подключения телевизионной антенны, сигнал с выходного разъема TV-типа (male) подается на телевизор. На боковой стенке корпуса расположены два входных разъема RCA-типа для подключения сигналов аудио и видео. Питание модулятора 7196 M осуществляется от электросети 220 В (встроенный в корпус модулятора источник питания). На верхней панели корпуса находится светодиодный индикатор поданного питания. Мощность, потребляемая от сети, не превышает 5 Вт. Габариты устройства 97х80х54 мм, вес 300 г.

В модуляторе Digi-Sender 7196 M предусмотрена возможность переключения телевизионного стандарта – SECAM L/PAL G. В устройстве применен PLL синтезатор частоты с кварцевой стабилизацией. В модуляторе 7196 M имеется встроенный генератор тест-сигнала. Переключение номера телевизионного канала, стандарта видео и включение/выключение режима ТЕСТ осуществляется с помощью группы из девяти микропереключателей, выведенных на нижнюю панель устройства. Там же расположен шлиц регулятора входного уровня видеосигнала (от нуля до значения на входе).

Модулятор Digi-Sender 7196 M имеет активный антенный смеситель. Проход сигнала от входа ANTENNA IN осуществляется при поданном на модулятор питании. Поэтому при суммировании с ВЧ-сигналом от антенны следует избегать перегрузки усилительных каскадов смесителя. Затухание на проход сигнала от ВЧ-входа к ВЧ-выходу составило 5,5 дБ с неравномерностью АЧХ 1,5 дБ в диапазоне частот 40-860 МГц. При отсутствии питания ослабление сигнала на проход более 20 дБ. Cпектрограмма выходного сигнала модулятора Digi-Sender 7196 M аналогична представленной на рис. 2. Отношение уровней несущей изображения и звука составило 14 дБ при уровне ВЧ-видеонесущей 75 дБмкВ. Изменение выходного уровня ВЧ-сигнала при переключении номера канала не превысило 2 дБ.


Телевизионный модулятор SM-120 D

 Рис. 4. Сигнал II (С1, С2)

Рис. 4. Сигнал II (С1, С2)

Модулятор SM-120 D преобразует входные низкочастотные сигналы аудио и видео в ВЧ-радиосигнал с частотой 470-890 МГц. Устройство имеет металлический корпус размерами 120х118х48 мм и рассчитано на непрерывную работу внутри помещения (в том числе необслуживаемого) при температуре воздуха +5 …+40° С и влажности до 93%. Питание модулятора осуществляется от электросети 220 В, 50/60 Гц. Масса устройства 550 г.

На лицевой панели модулятора SM-120 D расположены:


  •  Рис. 5. Измерительный сигнал 2

    Рис. 5. Измерительный сигнал 2

    светодиодный дисплей, на котором отображается номер выбранного ТВ-канала;
  • кнопки Э, Я для выбора телевизионного канала;
  • кнопка STORE для ввода в память выбранного канала, а также для перевода модулятора в тестовый режим.

На задней панели устройства расположены разъемы:

  • выход модулятора RF OUT F-типа;
  • вход сигнала с телевизионной антенны RF IN F-типа;
  • выход DC-OUT – питание 12 В/300 мА, для подключения внешнего устройства (телекамера) DJK-03D-типа;
  • входы AUDIO и VIDEO RCA-типа;
  • питания 220 В.

 Рис. 6. Элемент D3 с насадкой

Рис. 6. Элемент D3 с насадкой

В модуляторе предусмотрена возможность переключения телевизионного стандарта (выбор поднесущей частоты аудиосигнала). Значение этого параметра может быть 5,5 МГц, 6 МГц и 6,5 МГц (значение определяется заказчиком, в тестируемом образце – 6,5 МГц). В устройстве применен PLL синтезатор частоты с кварцевой стабилизацией.

Для установки ТВ канала выбирают его номер, а затем подтверждают выбор нажатием кнопки STORE. Изготовитель предусмотрел возможность работы модулятора в условиях промышленных помех, а также сильных колебаний напряжения питающей сети. В нормальных условиях эксплуатации (кратковременные пропадания питания) восстанавливается информация о записанном канале. В случае полной потери данных, прибор автоматически после включения питания модулирует сигнал на 59 ДМВ канале (это значение может быть изменено по требованию заказчика).

Затухание на проход сигнала от ВЧ-входа к ВЧ-выходу составило 5,5 дБ с неравномерностью АЧХ 1,5 дБ в диапазоне частот 40-860 МГц. Проход сигнала от входа RF IN к выходу RF OUT имеется независимо от того, подано на модулятор питание или нет. Спектрограмма выходного сигнала модулятора SM-120 D аналогична представленной на рис. 2. Отношение уровней несущей изображения и звука составило 18 дБ при уровне ВЧ-видеонесущей 78 дБмкВ. Изменение выходного уровня ВЧ-сигнала при переключении номера канала не превысило 2 дБ.

Искажения измерительных сигналов в ТВ модуляторах

Получение телевизионного изображения, максимально более точно соответствующего оригиналу, является основным требованием при построении ТВ сети. Качество телевизионного изображения зависит и от передающей стороны, но в большей части от приемной аппаратуры, характеристик распределительной сети и оконечных устройств (телевизоров). В процессе передачи и ретрансляции сигнала по сети могут произойти искажения формы видеосигнала или искажения закона модуляции радиосигнала. Искажения, вносимые рассматриваемым устройством (модулятором), разделяют на линейные и нелинейные. Линейные искажения проявляются в изменении амплитудных соотношений между отдельными гармоническими составляющими телевизионного сигнала. Нелинейные искажения характеризуются появлением новых гармонических составляющих в спектре телевизионного сигнала, проявляющихся в искажении формы сигнала. Измерение этих двух видов искажений можно производить различными методами. Для сравнения параметров модуляторов, определяющих качество телевизионного изображения, был применен метод измерения, структурная схема которого приведена на рис. 3. Измерительные сигналы с выхода генератора телевизионных измерительных сигналов Г6-35 подаются на вход ВИДЕО испытуемого модулятора, ВЧ-выход которого подключен к измерительному демодулятору. Сигнал с видеовыхода измерительного демодулятора подается на вход усилителя Y телевизионного осциллографа С1-81. Используемые измерительные сигналы и их обозначения соответствуют стандарту [1].

Измерительным демодулятором в наших измерениях, не претендующих на метрологическую точность, а скорее предназначенных для проведения качественной совокупной сравнительной оценки разных типов ТВ-модуляторов, являлся приемный тракт бытового телевизора. Среди различных моделей телевизоров, имевшихся в нашем распоряжении, наилучшими характеристиками приемного тракта (полученными методом сравнения для одного и того же типа модулятора), обладал SONY KV-M2171KR. Искажения, вносимые модулятором в измерительный сигнал, оценивались в относительном выражении по сравнению с формой сигнала, полученного от наилучшего по характеристикам (для данного вида испытательного сигнала) типа модулятора.

Амплитудно-частотная характеристика

Для снятия АЧХ использовался метод измерения по точкам с помощью сигнала С1, С2.

Вид сигнала приведен на рис. 4. Рассчитывалось относительное отклонение размахов синусоидальных колебаний в пакетах Ui (i – номер пакета) к размаху опорного сигнала Uc1.

Переходные (импульсные) характеристики

Для снятия переходных характеристик использовался измерительный сигнал 2. Вид сигнала приведен на рис. 5. Для измерения искажений в области средних времен использовался сигнал B3, соответствующий передаче уровня белого в видеосигнале. Оценивалась относительная величина отрицательного выброса ("тянущегося" продолжения импульса). Искажения в области малых времен оценивались по изменению формы, фронта и среза синусквадратичного импульса B1 длительностью 166 нс (форма импульса описывается зависимостью U0sin2 (pt/2T’) ) и относительного увеличения длительности фронта импульса B3. Описание методики этих оценок выходит за рамки данной статьи. Подробно методика описана в [2] и [3].

Различие усиления (РУ) и расхождения во времени (РВ) сигналов яркости и цветности

Искажения этого типа проявляются на границах участков изображений, резко отличающихся по цвету и яркости. Для определения уровня этих искажений использовался сложный синусквадратичный измерительный импульс F, входящий в сигнал 2. Сигнал F представляет собой импульс с огибающей sin2 длительностью 2 мкс и частотным заполнением цветовой поднесущей 4,43 МГц.

Амплитудная характеристика канала яркости

Для измерений использовался пилообразный сигнал D3 с насадкой 1,2 МГц – рис. 6. К выходу ВИДЕО измерительного демодулятора подключался полосовой фильтр, а к выходу последнего – осциллограф. Оценивалось относительное изменение амплитуды выделенного синусоидального сигнала во всем диапазоне уровней яркости.

Результаты измерений, характеризующих описанные виды искажений для разных типов ТВ-модуляторов, приведены в таблице 2. Хотя они не охватывают все возможные типы искажений телевизионного сигнала, но позволяют дать объективную качественную оценку рассматриваемым устройствам.

  1. ГОСТ 18471–83. Тракт передачи изображения вещательного телевидения.
  2. Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений. – М., Радио и Связь, 1989.
  3. Ткаченко А.П., Кириллов В.И. Техника телевизионных измерений. – Минск, Вышэйшая школа, 1976.


 
Теле-Спутник Декабрь 2000
наверх
 



Уважаемые посетители!
В связи с полной реконструкцией Архива, возможны ситуации, когда текст будет выводиться не полностью или неправильно (отсутсвие статей в некоторых номерах это не ошибка). Если заметите какие-то ошибки, то, пожалуйста, сообщите нам о них. Для связи можете воспользоваться специальной формой:

Номер журнала: *
Страница: *
Дополнительные сведения: *
Желательно четко опишите замеченную проблему - это поможет быстрее ее решить.
Мы не отвечаем на вопросы! Их следует задавать на нашем форуме!
Антиспам: * Нажмите мышкой на синий квадрат:


Поля, помеченные звездочкой (*)
обязательны для заполнения





Новый сайт