54Научно-технические разработки

предыдущая статья | оглавление | в архив | следующая статья



Критерии выбора головного оборудования при построении кабельных сетей коллективного телевизионного приeма (КСКТП)


С. Песков, В. Таценко, А. Шишов Теле-Спутник - 3(41) Март 1999 г.


В настоящей статье рассматривается инженерный системный подход к выбору головного оборудования при построении КСКТП в зависимости от числа подключаемых абонентов.

Под головным оборудованием обычно понимается совокупность электронных средств, предназначенных для формирования качественного группового телевизионного сигнала с целью его дальнейшего распределения по КСКТП. В состав головного оборудования входят первичные внешние устройства, предназначенные для формирования исходного сигнала (например, антенные устройства, видеомагнитофоны и т.п.), собственно головная станция (ГС) и выходные устройства (частотные диплексеры, сумматоры, разветвители, оптические системы и т.п.), конфигурация которых зависит от конкретных условий эксплуатации КСКТП (рис.1).

Очевидно, что головная станция (ГС) является основным элементом в комплексе головного оборудования. От того, какие параметры будет иметь сигнал на входе в кабельную сеть, зависит максимальное число каналов, потенциально пригодных к трансляции, протяженность магистралей (число абонентов) и, самое главное, качество изображения на экранах телевизионных приёмников.

К сожалению, в существующем (но практически не действующем) ГОСТ 28324-89 (Сети распределительные приемных систем телевидения и радиовещания) только косвенным образом и очень слабо отражены некоторые требования, предъявляемые к параметрам ГС. В принципе это является отражением того факта, что отечественная промышленность практически прекратила разработку и выпуск современного оборудования для КСКТП. В то же время в Европе наиболее передовые фирмы-производители выпускают широкий спектр оборудования, позволяющего скомпоновать КСКТП любой конфигурации. Для того чтобы унифицировать требования к компонентам кабельных сетей, Европейским комитетом по электротехнической стандартизации CENELEC был разработан стандарт EN50083 (1), определяющий практически все характеристики головного, магистрального и распределительного оборудования.

Для того чтобы перейти к анализу параметров головного оборудования, рассмотрим коротко структуру головных станций. Типовая укрупнённая конфигурация любой головной станции представлена на рис. 1. В стандарте EN50083-5 отражены требования к удаленным, местным и распределительным ГС (рис. 2). Все требования к антеннам, мачтовым, антенным и предварительным усилителям наземного телевизионного вещания (НТВ) изложены в EN 50083-1...4.



Рис.1

В соответствии с EN 50083-5 головная станция — это оборудование, включаемое между приёмными антеннами или другими источниками сигналов и последующей кабельной распределительной сетью, предназначенное для подготовки сигналов к распределению (например, ГС может включать в свой состав антенные усилители, частотные конверторы, сумматоры, сепараторы и генераторы).

Все ГС по классификации CENELEC делятся на три класса (см. рис. 2):

класс 1 — удалённые (центральные) ГС;
класс 2 — распределительные (узловые) ГС;
класс 3 — MATV/ индивидуальные приемные ГС.



Рис.2

Очевидно, что наилучшими характеристиками обладают ГС первого класса, принимающие сигналы наземного и спутникового телевидения и формирующие качественные групповые сигналы для дальнейшей трансляции их в кабельную сеть. В зависимости от развитости КСКТП, могут использоваться ГС только одного класса.

Кратко остановимся на основных признаках, характеризующих ГС различных классов в соответствии с определениями, принятыми в EN 50083-5.

Центральная (местная) ГС направленно подключена к системным транковым фидерам или к звену короткой протяженности типа “транковый фидерный заменитель”.

Удаленная ГС предназначена для доставки сигналов к центральным/местным ГС посредством протяжённой линии (эфирной или кабельной).

Распределительная ГС используется для полной (все каналы) работы сети в обслуживаемой зоне.

Головные станции разделяются также не только по классам (класс станции указывает на ее категорию качества), но и по функциональному назначению.

ГС для индивидуального приема снабжает TV сигналами индивидуальное жилье.

MATV ГС используется для телефикации крупных блочных домовых строений (с возможной ответвленной сетью) TV и FM сигналами. Если сигналы, формируемые ГС, транслируются в сеть только на первой спутниковой ПЧ, то такая ГС в соответствии с EN 50083-5 именуется SMATV.


SMATV ГС (Satellite Master Antenna Television System) — это система, предназначенная для снабжения звуковыми и телевизионными сигналами крупных блочных строений или групп домов. Согласно ETS 300473 и EN 50083-9, SMATV по своей конфигурации делятся на две системы:

SMATV система А — предназначена для трансмодуляции QPSK сигналов СТВ в QAM сигналы с последующим распределением;

SMATV система В — предназначена для непосредственной трансляции сигналов QPSK. При этом возможны два варианта построения системы В:

  • SMATV-IF — распределение на первой ПЧ (свыше 950 МГц);
  • SMATV-S — распределение в диапазонах МВ/ДМВ, например, в S-диапазоне (230-470 МГц).

Если сигналы СТВ ремодулированы в традиционный АМ-TV формат, то термин “SMATV” не должен использоваться. Используют определения “распределительная”, “местная”, “удаленная” или “MATV” ГС.

Остановимся на наиболее важных критериях, определяющих выбор той или иной ГС при заданном числе каналов и подключаемых абонентов.

Критериями качества ГС являются:

  • выходное отношение сигнал/шум (S/N);
  • выходное отношение сигнал/помеха;
  • уровень канальных (IMDК) и диапазонных (IMDВ, СТВ и CSO) интермодуляционных составляющих;
  • диапазон входных и выходных рабочих частот;
  • многофункциональность (возможность принимать и транслировать ТВ и радиопрограммы всех видов и стандартов);
  • качество формируемых сигналов — уровень нелинейных искажений, дифференциальные усиление и фаза, канальная неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ), неравномерность группового времени задержки (ГВЗ), возможность работы в соседних каналах и ещё целый ряд параметров;
  • надежность и удобство эксплуатации, наличие мониторинга входящих в состав станции модулей, а также магистрального оборудования, оптических и коаксиальных магистралей;
  • долговременная стабильность выходных параметров;
  • возможность резервирования каналов.

Рассмотрим кратко сущность основных параметров ГС.

Выходное отношение сигнал/шум (S/N) является основным критерием при выборе ГС при больших протяженностях магистралей. При формировании большого числа каналов необходимо учитывать фактор снижения выходного S/N в сравнении с канальным значением (см. рис.1) в силу реальной избирательности выходных канальных фильтров.

При этом необходимо различать условия приема сигналов спутникового телевизионного вещания (СТВ) и сигналов наземного телевизионного вещания (НТВ).

Сигналы СТВ



Рис.3

Без большой погрешности, при расчете диаметра рефлектора параболической антенны D через известное значение эквивалентной изотропно излучаемой мощности РЭИИМ (справочная величина, выражаемая в dBхВт, отражающая величину произведения излучаемой мощности передатчика бортового ретранслятора на коэффициент усиления передающей антенны в направлении к точке приема) и требуемое отношение S/N на выходе приемника-демодулятора можно воспользоваться соотношением:

D>=10(S/N — PЭИИМ)/20(1)

Так, для РЭИИМ = 44 dBхВт и S/N = 54 dB (типовое значение ГС второго класса) потребуется антенна с диаметром рефлектора 3,2 м. При индивидуальном приеме (S/N = 42 dB) потребуется антенна с D = 0,8 м.

При выборе приемника-демодулятора сигналов СТВ обращают внимание не на его шумовой порог, а на максимально допустимое значение несущая/шум (С/N) на его входе. Типовые демодуляционные характеристики стандартного тюнера (как правило, для снижения шумового порога используется частотный детектор (ЧД) на основе активной системы ФАПЧ с большими собственными шумами в области больших входных сигналов из-за ограниченности собственного динамического диапазона) и приемника-демодулятора профессиональной ГС (используется классическая схема ЧД, выполненная на малошумящих GaAs-диодах с квадратичной характеристикой или ФАПЧ с PLL повышенного динамического диапазона) приведены на рис. 3.


Сигналы НТВ

В табл.1 представлены результаты расчетов требуемых минимальных уровней на выходе антенн UA,min по некоторым каналам (г. Москва) для формирования S/N = 54 dB при различных коэффициентах шума F антенного усилителя или ГС.

Примечания:

  1. Таблица составлена для выходного отношения S/N = 54 dB.
  2. Таблица составлена при условии отсутствия потерь между антенной и входом антенного усилителя (или ГС). При наличии таковых (потери в сплиттерах, диплексерах, кабеле снижения и т.п.), они суммируются с коэффициентом шума усилителя (или ГС), если они установлены на входе. Все величины выражаются в децибелах.
  3. Столбец при F = 0 dB рассмотрен как предельный (т.е. идеальный, реально не достижимый) случай.

При отсутствии информации по коэффициенту шума антенных усилителей или самой ГС, следует принимать F = 10 dB для диапазонов МВ и 12 dB для диапазонов ДМВ, т.к. в большинстве случаев на входе конвертора установлен традиционный всеволновый селектор телевизионных каналов. При наличии входных защитных устройств эти значения следует увеличить на 2 dB.

Так, например, при использовании антенного усилителя по каналу R6 с коэффициентом шума F = 6 dB и потерями в кабеле снижения L = 4 dB (FS= F + L = 10 dB), для формирования (S/N)треб = 62 dB, потребуется уровень сигнала на выходе антенны Uвых.А величиной (см. табл.1):

 

Uвых.А DUA.min +(S/N)треб - 54 = 67,8 + 62 - 54 = 75,8 dB (2)

 

При формировании сигналов СТВ или НТВ необходимо учитывать, что при последующем использовании активных распределительных устройств (например, усилителей, конверторов и т.п.), обладающих собственным конечным значением (S/N)i, итоговое отношение (S/N)S уменьшится на величину D(S/N), зависящую от разности D= (S/N) — (S/N)i. Значения D(S/N) в зависимости от коэффициента D приведены в табл. 2.

Такое снижение будет наблюдаться после каждого включения активного устройства. При этом собственное отношение сигнал/шум каждого из активных устройств определяется по формуле:

 

S/Ni(dB) = Uвх(dBmV) — F(dB) — 2,41 (3)

 

где: Uвх — уровень сигнала на входе активного устройства;

 F — коэффициент шума активного устройства.

Наличие встроенной системы автоматического регулирования усиления (АРУ) позволяет формировать стабильный выходной сигнал вне зависимости от времени суток, времени года или погодных условий. При наличии системы АРУ целесообразно поинтересоваться зависимостью коэффициента шума или выходного отношения сигнал/шум в зависимости от уровня входного сигнала (рис. 4). Как правило, простейшие ГС прямого усиления, состоящие из набора канальных усилителей, не имеют в своем составе системы АРУ.

Диапазон входных и выходных рабочих частот имеет принципиальное значение при планировании трансляции большого числа каналов (например, более 32). Если диапазон входных частот сигналов НТВ обеспечивается большинством типов ГС (на входе устанавливают традиционный качественный селектор телевизионных каналов, например, UV916 со сплошным частотным перекрытием и управлением по цифровой шине I2C, Philips), то полный диапазон выходных частот выдерживается не всеми ГС из-за сложности построения повышающих конверторов с широкополосной электронной перестройкой по частоте.

В некоторых типах профессиональных ГС конвертация осуществляется канальными высокоизбирательными конверторами без электронной перестройки по частоте. Основным достоинством таких ГС является малая неравномерность АЧХ (как правило, не более ±0,5 dB), недостатком — невозможность перестройки выходной частоты (а такая необходимость при многоканальном вещании возникает часто).

Если в ГС при обработке сигналов НТВ использован только один конвертор, то это означает, что спектр сигнала входного канала переносится на выходной канал без двойного преобразования (первой промежуточной частотой в большинстве случаев является стандартная ПЧ диапазона 31,5...38,9 МГц), что вызывает возникновение пораженных каналов гетеродинным напряжением самого конвертора. Использование таких ГС допустимо только при трансляции малого числа каналов (не более 12...16) в полном частотном диапазоне.

Диапазон входных частот приемника-демодулятора СТВ (обычно не менее 0,95-1,75 ГГц) не играет принципиальной роли, т.к. он всегда может быть “подогнан” подбором малошумящего понижающего конвертора с нужной частотой собственного гетеродина.

Диапазон входных сигналов НТВ указывает на наличие или отсутствие встроенной системы АРУ и позволяет косвенным образом определить по формуле (3) отношение сигнал/шум на выходе канального модуля (но не ГС в целом!). Снижение S/N на величину D определяется по табл. 1 с учетом реального отношения сигнал/шум, формируемого антенной системой согласно табл. 2.

Уровень входных сигналов СТВ не оказывает существенного влияния на выходное отношение S/N и должен быть не ниже порогового уровня, приводимого в паспорте на приемник-демодулятор. Ориентировочное значение S/N на выходе приемника-демодулятора при стандартной девиации Df = 27 МГц (устанавливаемая ширина полосы пропускания приемника в этом случае должна составлять 24 МГц) при известных значениях коэффициента усиления приемной антенны GA и шумовой температуре приемной системы Тс (шумы антенны и конвертора с учетом потерь во входных волноводных устройствах) на частоте исследуемого канала f (выражается в ГГц) можно определить по формуле:

 

S/N(dB) = C/N(dB) + 20lg(Df) + 6,8 = (GAс)(dB) + РЭИИМ — 23,2 — 20lg(f/Df) (4)

 

Уровень выходного сигнала не играет принципиальной роли при выборе ГС. Напомним читателям, что заявляемый в каталогах выходной уровень приводится для конкретного числа каналов при СТВ (или CSO) = 60 dB. При построении средних и крупных КСКТП необходимо, чтобы СТВвых был не ниже 80...84 dB. Вследствие этого, при формировании N каналов, заявленный выходной уровень Umax для n каналов следует уменьшить на величину DUвых:

 

DUвых(dB) = Umax(dBmV) + 10lg(n/N) — (CТВвых — 60)/2 (5)

 



Рис.4

Так, например, для ГС CSE3100 (Hirschmann) заявлен выходной уровень 107 dBmV для 16 каналов, что эквивалентно выходному уровню в 109 dBmV при формировании 10 каналов (СТВ = 60 dB). Такая величина полностью эквивалентна выходному уровню ГС OV50 (WISI). Для достижения СТВвых = 80...84 dB при 8 каналах, согласно (5), необходимо установить выходной уровень величиной не более 98...100 dBmV.

Всякое последующее включение активных устройств с собственным СТВ2 понизит исходную величину СТВ1 на величину DСТВ, значения которой приведены в табл. 3.

При этом величина DСТВ должна вычитаться из наименьшего из двух заданных значений. Например, при СТВ1 = 80 dB и СТВ2 = 76 dB, снижение DСТВ составит 4,25 dB (см. табл. 3) и СТВвых составит значение 71,75 dB.




Рис.5

Уровень канальной интермодуляции является критерием оценки максимальных входных и выходных уровней всех канальных усилителей и канальных модулей (рис. 5). Возникновение канальной интермодуляции обусловлено взаимодействием в активных элементах канала звуковой несущей и поднесущей цветности с частотами fc и fb соответственно. Оно приводит к появлению паразитных сигналов биений этих частот в отсутствие модулирующего сигнала. При ее измерениях используют три частоты (fa, fb, fc, см. рис. 5) с относительными уровнями, соответствующими табл. 4. Они подаются на вход испытуемого модуля, а к его выходу подключается спектроанализатор с соответствующим разрешением и динамическим диапазоном.




Рис.6

Согласно EN50083-5, максимальный выходной уровень определяется напряжением, при котором отношение сигнала, имитирующего несущую изображения, к помехам комбинационных частот третьего порядка P3f = fa + fb — fс, P3g = fa + fb — fс) составит 60 dB.

Уровень взаимной канальной модуляции характеризует помехи, возникающие на выходе ГС, например, на выходе суммирующего устройства, вследствие взаимодействия сигналов двух и более каналов. Взаимная канальная модуляция (перекрестная или кроссмодуляция) вызвана нелинейными эффектами в выходных каскадах ГС, благодаря конечной величине развязки выходного сумматора (комбайнера). Согласно EN50083-5 измерение уровня взаимной модуляции производится методом трех несущих (рис. 6) и используется при испытаниях мультидиапазонных/полосовых усилителей или мультиканальных частотных конверторов. Большинство читателей вероятно наблюдали ситуацию, когда на изображение принимаемого канала “накладывается” изображение стороннего, нежелательного канала, причем нередко значительно удаленного по частоте. Особенно это заметно на темном фоне (пониженный уровень модулирующего сигнала). От этого эффекта не удается избавиться никакими канальными фильтрами на входе телевизора. Такой эффект именуется кроссмодуляцией.




Рис.7

Отношение несущая/кроссмодуляция определяется как разница между уровнем тестового сигнала (имитация видеонесущей испытуемого канала) и уровнями продуктов кроссмодуляции, сформированными интерферирующими сигналами вблизи тестовой несущей.

Для снижения уровня кроссмодуляции необходимо максимально увеличивать величину развязки между каналами, т.е. минимизировать проникновение сигналов любого из каналов на выход соседнего канала (рис. 7). Как правило, на выходе повышающих конверторов устанавливается полосовой фильтр (с электронной или фиксированной настройкой), от величины коэффициента прямоугольности которого будет зависеть дополнительная развязка между близлежащими каналами по частоте. В профессиональных ГС в качестве выходного сумматора используются не многоплечевые сплиттеры (или набор сплиттеров), а набор направленных ответвителей с высоким коэффициентом направленности (не менее 36 dB) при одновременной установке в каждый из повышающих конверторов выходных высокоизбирательных канальных фильтров. Например, такое технически грамотное решение (рис. 8) использовано в ГС KARIN (Hirschmann).



Рис.8

В (2) довольно подробно изложен принцип набора канальных модулей с целью минимизации взаимной кроссмодуляции между каналами. Сделаем только замечание, что, несмотря на всю методичность и логичность изложения, в (2) допущена маленькая некорректность в части суммирования соседних каналов на обычном сплиттере, величина развязки между плечами которого обычно не превышает 20-23 dB.

Уровень продуктов взаимной интермодуляции. Взаимная интермодуляция возникает в широкополосных активных элементах ГС — в первую очередь в широкополосных выходных усилителях. Усилитель только в первом приближении можно считать линейным устройством. В действительности, передаточная характеристика прибора содержит квадратичные, кубические и другие члены высших порядков:


Uвых = a0Uвх + a1Uвх2 + a2Uвх3 +... (5)

 

Если входной сигнал Uвх содержит m синусоидальных составляющих:

 

Uвх = U1sin(w1t + f1) + U2sin(w2t + f2) +...

 

Umsin(wmt + fm) (6)

 

то на выходе усилительного устройства помимо полезных сигналов будут формироваться побочные продукты с частотами wi = p1w1 ±p2w2 ±.. pmwm, где p — целые положительные числа (включая 0). Одиночные продукты с частотами, кратными основным частотам (например, 4w2), считаются гармоническими составляющими. Если же частота сформирована из двух или более составляющих, например, 2w1 — w3, то она именуется продуктом интермодуляционных искажений. Так как величины a1, a2,...ai обычно резко уменьшаются с увеличением числа n, то определено, что преобладающие нелинейные выходные сигналы образуются из членов в передаточной функции по такому пути, что сумма p1 + p2 +...pm = n, и n определяет порядок продукта нелинейных искажений. Например, 3w1 — 2w3 является продуктом пятого порядка, производного от члена a5Uвх5. При увеличении уровней входных сигналов на 1 dB, уровень продукта искажения n-го порядка возрастает на n dB, а результирующее отношение сигнал/искажение уменьшается на (n — 1) dB. Так, для продуктов третьего порядка (СТВ), увеличение входного уровня на 1 dB вызывает ухудшение отношения сигнал/искажение на 2 dB.


Рис.9

В соответствии с EN 50083-5 отношение амплитуды несущей к пиковому значению продуктов интермодуляции второго и третьего порядков на выходе усилителя должно быть не менее 60 dB. Измерение продуктов взаимной интермодуляции обычно проводят методом двух несущих (рис. 9). Исходя из физического смысла очевидно, что для усилителей с полосой пропускания менее октавы (fmax < 2fmin) интермодуляционные искажения второго порядка отсутствуют.


Рис.10

Если на ГС указаны максимальные выходные уровни Umax3 (IMD3 = 60 dB) и Umax2 (IMD2 = 60 dB) для n каналов, то рабочий выходной уровень ГС Uр при наличии выходного широкополосного усилителя для трансляции N каналов выбирается как наименьшая величина из двух значений:

 

Uр1 <= 30 + Umax3 — 10lg (N/n) — A/2 (7)

 

Uр2 <= 60 + Umax2 — 4,3lg (N/n) — B (8)

 

где: A и В — допустимые уровни интермодуляционных продуктов ГС соответственно третьего и второго порядков, рассчитанных по традиционным методикам, исходя из количества каскадно включенных усилителей по магистрали, конструктивных запасов на перепады температуры окружающей среды и т.п.;

N — число транслируемых каналов на выходе ГС.



Рис.11

Отношение несущая/ложные сигналы является очень важным параметром ГС при значительном числе транслируемых каналов. Данный параметр указывает на возможность использования соседних каналов, зеркальных каналов (fW) или каналов, совпадающих по частоте с частотой гетеродина (fn) любого из повышающих конверторов (рис. 10). Именно по данной причине согласно CENELEC (рассматривается стандарт CCIR) наиболее опасными являются каналы n±1, n±5, n±9 и n±11. Для отечественного стандарта OIRT вместо каналов n±5 следует принимать во внимание каналы n±4.

Отношение несущая/ложные сигналы для FM-TV систем (т.е. для сигналов СТВ) оценивается по уровню 35 dB (рис. 11) в полосе частот 950-3000 МГц.

Очевидно, что любая ГС для средних (более 500 абонентов) и больших КСКТП должна осуществлять двойное преобразование частоты (т.е. с использованием фильтра на ПАВ с видеонесущей 38,0 МГц или 38,9 МГц). Все используемые модуляторы (обычно это A/V и SAT каналы) должны обладать однополосной модуляцией выходной видеонесущей (аналогичное двухкратное преобразование). Это замечание относится и к малым КСКТП при трансляции большого числа каналов (просто не хватит свободных частотных каналов).


Рис.12

 

Тип используемого TV модулятора играет важнейшую роль при трансляции большого числа каналов. Качество выходного сигнала модулятора, в первую очередь уровень внеполосных продуктов модуляции, определяет возможность трансляции ТВ-программ в соседних каналах. Различают модуляторы с непосредственным формированием радиосигнала на требуемой несущей частоте (двухполосные модуляторы, см. рис.12) и модуляторы с двукратным преобразованием частоты (однополосные модуляторы, см. рис.13). Принципиальное различие в названных модуляторах становится понятным, если проанализировать спектры сигналов на выходах модуляторов различных типов, приведенные на рис.12 и 13. Из рассмотрения рисунков становится очевидным, что за потенциальную возможность работы ГС в соседних каналах (n±1) ответственность несет избирательность фильтра стандартной промежуточной частоты. Великолепными характеристиками обладают фильтры на ПАВ концерна Siemens.

За возможность работы на гетеродинных (n±4 или n±5) и зеркальных каналах (n±9 и n±11) несет ответственность выходной фильтр. Если в диапазонах МВ коэффициент подавления выходного фильтра с электронной перестройкой по частоте редко бывает ниже 55...60 dB, то в диапазонах ДМВ реализация перестраиваемого фильтра (в полном диапазоне 470-862 МГц) с коэффициентом подавления 50...55 dB является сложной технической задачей не только из-за повышенного коэффициента прямоугольности (уменьшается требуемая относительная полоса заграждения фильтра), но и в силу неизбежного снижения добротности варикапов (наибольшей добротностью при заданном коэффициенте перекрытия по частоте обладают варикапы ВВ515 концерна Siemens). Именно в силу вышеуказанной причины, фирмы-производители иногда разбивают полный диапазон ДМВ на ряд условных поддиапазонов. В частности, такое обоснованное решение принято в ГС CSE3100 (Hirschmann). В профессиональных ГС 1-го класса (например, ГС KARIN и CSE7500) устанавливают высокоизбирательные многозвенные фильтры как на входе, так и на выходе повышающего конвертора, работающего в комплекте с однополосным модулятором.

Использование дешевых двухполосных модуляторов экономически оправдано только в малых КСКТП с малым числом транслируемых каналов. За счет двухполосной модуляции, при расчете энергетической загрузки всех последующих усилителей в таких КСКТП, число транслируемых каналов, принимаемых к расчету, необходимо удваивать.

Рис.13

 

Канальные искажения. Помимо рассмотренных выше канальных искажений (интермодуляция и взаимная модуляция) существуют дополнительные линейные и нелинейные искажения. В общем случае все искажения делятся на два вида: линейные и нелинейные. Линейные искажения в свою очередь подразделяются на временные и частотные, хотя в большинстве случаев между ними существует коррелированная взаимосвязь.

В первую очередь линейные искажения связаны с зависимостью коэффициента усиления от частоты. Искажения “усиление-частота” следует рассматривать как зависимость коэффициента усиления от частоты. Уменьшение ширины полосы пропускания и искажения, возникающие в пределах полосы пропускания, влияют на уровень сигналов изображения. Это становится особенно заметно при измерениях в режиме переходных процессов.

Принцип формирования цветного изображения наиболее просто поясняется на рис.14 и 15. Если экран подсвечивать тремя независимыми проекторами с красным, синим и зеленым фильтрами, на выходе которых установлены диафрагмы, регулирующие яркость света каждого из проектора, то возможна реализация любого цвета (см. рис.14). Аналогичная картина формирования цветовых полос во временной области представлена на рис.15. Рассмотрим отдельные виды искажений, заявляемые в паспортных значениях на ГС.



Рис.14

Групповое время задержки (ГВЗ) должно быть постоянным (абсолютное значение времени задержки не играет принципиальной роли) в полосе телевизионного канала. Суммарное ГВЗ всех модулей формирования TV сигнала должно быть не более 100 нс (измеряемое в полосе 5 МГц). Неравномерность ГВЗ проявляется как искажения цветовой передачи при размытости цветовых переходов.

Неравномерность характеристики “яркость-цветность” характеризует амплитудные искажения сигнала цветности с учетом амплитудных искажений сигнала яркости при заданных характеристиках телевизионного сигнала. Эти искажения также имеют линейный характер. При измерении неравномерности фазовой характеристики на вход канала подается сигнал изображения, образованный сигналом яркости, для которого предварительно устанавливается определенная зависимость по амплитуде и положению от поднесущей сигнала цветности, модулированной тем же сигналом яркости. На основании смещения на выходе между сигналом яркости и огибающей сигнала цветности можно определить характер изменений этих сигналов по положению во времени. В общем случае форма сигнала подчиняется функции sin2.

Искажения сигнала яркости подразделяются на амплитудные и фазовые. Вследствие линейных искажений, влияющих на яркость изображения, возникают такие дефекты, как наложение одного элемента изображения на другое, резкое ухудшение разрешающей способности, затягивание строк. Нелинейные искажения сигнала яркости во многом определяются также такими критериями, как дифференциальное усиление и дифференциальная фаза.

Дифференциальное усиление характеризует зависимость амплитуды цветовой поднесущей от уровня сигнала яркости и измеряется по изменению уровня синусоидальной насадки (4,43 МГц) на ступенчатом сигнале яркости (см. рис.16) в процентах.

<>Дифференциальная фаза характеризует зависимость фазового сдвига цветовой поднесущей от амплитуды сигнала яркости и определяется как разница между максимальным и минимальным значениями сдвига фазы синусоидальной насадки с частотой 4,43 МГц на ступенчатом сигнале яркости.




Рис.15

Искажения сигнала цветности характеризуются изменением огибающей поднесущей сигнала цветности, модулированной по амплитуде, и обычно не заявляются производителями ГС.

Отметим, что из рассмотренных видов канальных искажений разность времени прохождения сигнала яркости и сигнала цветности следует отнести к числу основных параметров, от которых зависит качество передаваемого изображения. Под влиянием искажений в данном случае изменяются (искажаются) цвета передаваемых изображений.

Возможность резервирования каналов определяется конкретными условиями эксплуатации ГС. Различают резервирование по направлениям (рис.16) и резервирование по назначению (часто именуется как резервирование N +1). Резервирование по направлениям может быть выполнено как по A/V (рис.16а), так и по ПЧ (рис.16б). Такое построение ГС позволяет формировать “аварийный” канал. При необходимости срочной передачи важной информации по всем каналам будет транслироваться только одна программа, т.е. все подключенные абоненты вне зависимости от просматриваемой программы будут наблюдать единый информационный канал. Такая возможность предусмотрена в ГС CSE7500 (Hirschmann).

Резервирование по назначению (предусмотрено в ГС KARIN) более экономически выгодно, но требует соответствующего программного обеспечения ГС. Например, один резервный (N + 1) канал СТВ резервирует (т.е. находится в дежурном режиме) сразу несколько каналов (например, 16). Аналогичный резервный N + 1 канал присутствует и для всех каналов НТВ.

В следующем номере будет опубликовано продолжение материала, с рекомендациями по выбору ГС.

Таблица1
N каналаfиз,МГцТА, K°UA.min при S/N = 54 dB, dBmV
F = 0 dBF = 2 dBF = 6 dBF = 10 dBF = 16 dB
R149,751472473,473,573,774,175,9
R377,25635769,869,970,371,374,2
R6175,25141263,263,765,367,872,8
R11215,25101061,862,564,567,472,7
k.24495,25369,157,459,162,766,572,4
k.33567,25333,657,058,762,666,572,4
k.38607,25319,156,858,662,566,572,3
k.51711,25292,156,458,462,466,472,3

 

Таблица 2
D(S/N)-(S/N)i,dBDS/N - снижение от наименьшего значения S/N, dB
 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,9
0,03,012,962,912,862,812,762,722,672,622,58
0113571494
1,02,532,492,452,402,362,362,282,242,202,16
9529664333
2,02,122,082,042,011,971,971,901,861,831,79
4681442728
3,01,761,731,691,661,631,631,571,541,511,48
4196553334
4,01,451,421,391,371,341,341,291,261,241,21
5792553728
5,01,191,161,141,121,101,101,051,031,010,99
3963117543
6,00,970,950,930,910,890,890,850,840,820,80
3345669147
7,00,790,770,750,740,720,720,690,680,660,65
0472666173
8,00,630,620,610,590,580,580,560,550,530,52
9529662086
9,00,510,500,490,480,470,470,450,440,430,42
5432222223
10,00,410,400,390,380,370,370,360,350,340,33
4567993579
11,00,330,320,310,310,300,300,290,280,270,27
2581441482
12,00,260,260,250,240,240,240,230,220,220,21
6048332727
13,00,210,200,200,190,190,190,180,180,170,17
2839446173
14,00,170,160,160,150,150,150,140,140,140,13
0628558518
15,00,130,130,120,120,120,120,110,110,110,11
5296338530
16,00,100,100,100,100,090,090,090,090,090,08
8531884208
17,00,080,080,080,080,070,070,070,070,070,07
6420885310
18,00,060,060,060,060,060,060,060,050,050,05
8754220876
19,00,050,050,050,050,050,050,040,040,040,04
4321007654
20,00,040,040,040,040,030,030,030,030,030,03
3210998765

 

Таблица 3
СТВ1-СТВ2,dBСТВ -снижение от наименьшего значения СТВi, dB
 0,00,10,20,30,40,50,60,70,80,9
0,06,0215,9715,9215,8725,8235,7745,7265,6785,6305,582
1,05,5355,4885,4415,3955,3495,3035,2575,2125,1675,122
2,05,0785,0344,9904,9474,9034,8604,8184,7754,7334,691
3,04,6494,6084,5674,5264,4864,4464,4064,3664,3274,288
4,04,2494,2104,1724,1344,0964,0594,0223,9853,9483,912
5,03,8763,8403,8043,7693,7343,6993,6643,6303,5963,562
6,03,5293,4953,4623,4303,3973,3653,3333,3013,2703,238
7,03,2073,1773,1463,1163,0863,0563,0272,9972,9682,939
8,02,9112,8822,8542,8262,7992,7712,7442,7172,6902,664
9,02,6382,6122,5862,5602,5352,5092,4842,4602,4352,411
10,02,3872,3632,3392,3152,2922,2692,2462,2242,2012,179
11,02,1572,1352,1132,0922,0702,0492,0282,0081,9871,967
12,01,9461,9261,9071,8871,8681,8481,8291,8101,7921,773
13,01,7551,7371,7181,7011,6831,6651,6481,6311,6141,597
14,01,5801,5641,5471,5311,5151,4991,4831,4681,4521,437
15,01,4221,4071,3921,3771,3621,3481,3341,3191,3051,292
16,01,2781,2641,2511,2371,2241,2111,1981,1851,1731,160
17,01,1481,1351,1231,1111,0991,0871,0761,0641,0531,041
18,01,0301,0191,0080,9970,9860,9750,9650,9540,9440,934
19,00,9240,9140,9040,8940,8840,8750,8650,8560,8460,837
20,00,8280,8190,8100,8010,7920,7840,7750,7660,7580,750
21,00,7420,7330,7250,7170,7100,7020,6940,6860,6790,671
22,00,6640,6570,6490,6420,6350,6280,6210,6140,6070,601
23,00,5940,5880,5810,5750,5680,5620,5560,5500,5430,537
24,00,5310,5260,5200,5140,5080,5030,4970,4910,4860,481
25,00,4750,4700,4650,4590,4540,4490,4440,4390,4340,430
26,00,4250,4200,4150,4110,4060,4020,3970,3930,3880,384
27,00,3800,3750,3710,3670,3630,3590,3550,3510,3470,343
28,00,3390,3350,3320,3280,3240,3200,3170,3130,3100,306
29,00,3030,2990,2960,2930,2890,2860,2830,2800,2770,274
30,00,2700,2670,2640,2610,2580,2560,2530,2500,2470,244

 

Таблица 4
Тестовый сигналСистема
B, G, H, IL
Видеонесущая (fa)-8 dB0
Цветовая поднесущая (fb)-17 dB0
Звуковая несущая (fc)-10 dB0
Примечание: Аналогичный способ измерения с теми же уровнями подаваемых сигналов предусмотрен и отечественным ГОСТ 28324-89 (п. 2.10), распространяемый на систему D/K.

 

  продолжение статьи


 
Теле-Спутник Март 1999
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