U
F
-U1
U2
t
U
F
б
Uмакс
U0
Uмин
t
в
ΔU
7
11
14
9
г
U
t
b12
b15
лабораторная работа № 4
Измерение параметров телевизионного приемника
1. Цели работы
Изучение методов измерений параметров и характеристик телевизионного приемника. Измерение параметров канала изображения телевизионного приемника.
2. Краткие теоретические сведения
О качестве работы телевизора в целом можно судить по изображениям испытательных таблиц, воспроизводимых на его экране. При этом четкость изображения, максимальная яркость и контраст, число градаций яркости, качество воспроизведения цветов, параметры ТВ растра и другие параметры измеряют с помощью методов, описанных в предыдущих главах. Телевизоры являются массовой продукцией и выпускаются миллионными сериями. В процессе производства их подвергают многочисленным испытаниям и контролю, при этом их параметры должны соответствовать определенным нормам. При таких испытаниях используют стандартные методы измерений [7, 9].
Рассмотрим условия и методы измерений основных параметров, таких как чувствительность, избирательность и другие, которые применимы главным образом к телевизорам, рассчитанным на прием сигналов черно-белого и цветного изображения с разложением на 625 строк при 25 кадр/с. Эти методы позволяют оценить результирующие характеристики без учета особенностей составных частей и отдельных звеньев телевизора и касаются только канала изображения.
Условия проведения измерений [9]. При измерениях и настройке телевизора на его вход подают радиосигнал выбранного ТВ канала с уровнями несущих изображения 1 мВ и звукового сопровождения 0,33 мВ. Коэффициент амплитудной модуляции несущей изображения устанавливают равным 85%. Параметры телевизора измеряют при передаче нормированного сигнала, соответствующего нормированному изображению, в котором минимальное и максимальное значения яркости составляют 2 и 80 кд/м2. При этом несущую изображения модулируют сигналом шахматного поля. Регуляторами контрастности и яркости телевизора при отсутствии внешней засветки с помощью фотометра добиваются указанных выше значений яркости черной и белой клеток шахматного поля. Размах нормированного сигнала, равный разности уровней черного и белого, измеряют осциллографом на модулирующем электроде кинескопа, на который поступает сигнал яркости (у телевизоров черно-белого изображения) или сигнал зеленого цвета (у телевизоров цветного изображения).
При проверке телевизоров, рассчитанных на антенну с входным сопротивлением 75 Ом, высокочастотный генератор сигналов или специальный измерительный передатчик, имеющие коаксиальный 75-омный выход, для улучшения согласования подсоединяют ко входу телевизора через делитель напряжения. Напряжение на входе определяют делением на три значения напряжения, отсчитанного по лимбу генератора. При одновременной работе двух генераторов вместо делителя напряжения применяют разветвитель, ослабляющий сигнал в 2 раза.
Чувствительность. Различают два вида чувствительности канала изображения: ограниченную флуктуационными помехами, и ограниченную синхронизацией разверток.
Чувствительность, ограниченную флуктуационными помехами, измеряют при подаче на вход телевизора несущей изображения, модулированной полным ТВ сигналом, содержащим в каждой строке пятиступенчатый сигнал яркости. С помощью осциллографа, подключенного через взвешивающий фильтр и преобразователь, на модулирующем электроде кинескопа измеряют квазипиковый размах напряжения помех UKП на ступени с уровнем 40 или 60% полного размаха сигнала яркости и размах нормированного сигнала Uc. Отношение размаха нормированного сигнала Uc к взвешенному значению действующего напряжения флуктуационной помехи выражают в децибелах, полагая, что пикфактор Кп = 5.
ψЭФФ =20 lg (Кп Uс ) / Uкп . (4.1)
Такие измерения проводят при нескольких значениях уровней радиосигнала изображения на входе телевизора. Регуляторами контрастности и яркости при всех измерениях устанавливают нормированный сигнал. По полученным результатам строят кривую, показывающую зависимость величины ψЭФФ от уровня радиосигнала изображения на входе телевизора. За чувствительность канала изображения, ограниченную флуктуационными помехами, принимают уровень входного радиосигнала изображения при котором отношение размаха нормированного сигнала к действующему (эффективному) значению напряжения помех составляет 28 дБ. Когда, измерения проводят без взвешивающего фильтра, чувствительность канала изображения, ограниченную флуктуационными помехам определяют при ψЭФФ = 20 дБ.
Чувствительность, ограниченную синхронизацией разверток проверяют при уменьшении уровня радиосигнала изображения на входе телевизора. При каждом значении этого уровня устанавливают нормированное значение сигнала и визуально определяют качество синхронизации разверток. За чувствительность канала изображения, ограниченную синхронизацией разверток, принимают, уровень входного радиосигнала изображения, дальнейшее уменьшение которого приводит к появлению дефектов синхронизации разверток (срыв синхронизации по кадрам и (или) по строкам, смещение строк, подергивание группы строк и т. п.).
Избирательность. Избирательность характеризует способность телевизора выделять из всей суммы входных напряжений разных частот только те составляющие, которые соответствуют сигналу принимаемой ТВ программы. У телевизоров с синхронным детектором измерения избирательности проводят двухсигнальным методом, при котором на вход через разветвитель подают сигналы от двух генераторов: от одного – несущую изображения проверяемого канала, модулированную полным ТВ сигналом белого поля; от второго – немодулированный сигнал с частотой на 100 кГц меньше номинального значения частоты несущей изображения. К выходу видеодетектора телевизора подключают осциллограф. Уровень радиосигнала первого генератора с помощью аттенюатора устанавливают равным измеренному уровню, соответствующему чувствительности, ограниченной флуктуационными помехами, а уровень радиосигнала второго генератора изменяют до тех пор, пока на выходе видеодетектора размах напряжения биений не станет в 4…10 раз меньше размаха сигнала яркости от уровня черного до уровня белого. Селективным микровольтметром измеряют напряжение биений U1.1 в децибелах относительно 1 мкВ. При установке частоты немодулированного сигнала на 100 кГц больше номинального значения частоты несущей изображения измеряют напряжение биений U1.2 и определяют среднеарифметическое значение
U1 = 0,5(U1.1 + U1.2 ), дБмкВ. (4.2)
Избирательность S на частоте f – это разность значений напряжения U1 и напряжения биений U2.1 , измеренного селективным микровольтметром при частоте второго генератора f, и сохранении ранее установленного уровня радиосигнала этого генератора:
S = U1 – U2.1 , дБ. (4.3)
Этой формулой пользуются при условии, когда разность значений напряжений U2.1 и U2.2, измеряемого при выключенном втором генераторе, равна или больше 10 дБ. В противном случае необходимо увеличить уровень сигнала второго генератора на U3 и измерить значения U3.2 и U3.2, полученные при выполнении указанного выше условия. Тогда на частоте f избирательность
S = U1 – U3.1 + U3, дБ. (4.4)
3. Порядок выполнения работы
3.1. Подготовка к измерениям
После уяснения цели и содержания работы, сдачи коллоквиума включить макет, генераторы, осциллограф и контролируемый телевизионный приемник.
3.2. Проведение измерений
3.2.1. Измерить чувствительность, ограниченную шумами, в диапазонах МВ и ДМВ.
3.2.2. Измерить чувствительность, ограниченную синхронизацией, в диапазонах МВ и ДМВ.
3.2.3. Измерить избирательность ТВ приемника по соседнему и зеркальному каналам в диапазонах МВ и ДМВ.
ТЕМА 2. ПРОВЕРКА МОДОЛЕЙ И МИКРОСХЕМ, ЗАМЕНА РАДИОЭЛЕМЕНТОВ И УСТРАНЕНИЕ НАРУШЕНИЙ МОНТАЖА.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
ИЗУЧЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ СИГНАЛОВ
1. Цель лабораторной работы
Целью работы является ознакомление студентов с принципами формирования телевизионных сигналов и изучение основных параметров телевизионных сигналов.
2. Общие сведения.
Задачей телевидения является получение на приемном телевизионном устройстве изображения, соответствующего объекту передачи, с использованием кодирования, декодирования, преобразования, отображения и других операций по обработке визуальной информации.
Основные параметры полного телевизионного сигнала.
Формат кадра. Форматом кадра называется отношение ширины изображения b к его высоте h
k = b:h (2.1)
В ТВ величина формата кадра выбрана равной k = 4:3 , что определяется угловыми размерами поля ясного зрения глаза и учитывает опыт выбора формы изображения в кино, фотографии и живописи. В современных системах телевидения используется так же формат k = 16:9 .
Число строк разложения. Число строк разложения z определяет номинальную четкость ТВ изображения, т.е. его детальность. Эти параметры зависят от числа элементов в изображении N . Учитывая, что вдоль строки укладывается kz элементов, общее количество элементов разложения N равно N = kz2.
В отечественном ТВ принято число строк разложения z = 625. Это в известной мере реализует разрешающую способность глаза, если наблюдение изображения осуществляется при оптимальном расстоянии рассматривания lопт = (5...6)h, т.е. при рассматривании изображения в угле ясного зрения. В ТВ системах высокой четкости (ТВЧ) число строк разложения zТВЧ = 1125 (1250).
Ширина спектра ТВ сигнала определяется в основном верхней граничной частотой
(2.2)
где n – число кадров, передаваемых в секунду; N1c = kz2 n – число элементов изображения, передаваемых в секунду.
Число кадров, передаваемых в секунду. Число кадров – количество неподвижных изображений, передаваемых в одну секунду , – выбирается исходя из инерционных свойств зрительного анализатора. Благодаря инерции зрительного восприятия («памяти») удается имитировать плавное движение деталей изображения и восприятие мерцающего светового потока, как непрерывного излучения.
Величина критической частоты мерцаний, при которой глаз перестает замечать периодическое изменение яркости телевизионного экрана, лежит в пределах (48 ... 50) Гц. Исходя из этого число кадров ТВ системы при построчной развертке должно быть выбрано n = 50 к/с.
При этом верхняя частота спектра согласно может быть определена как
Сокращения спектра ТВ сигнала за счет уменьшения скорости передачи изображения (числа кадров в секунду) можно добиться с помощью чересстрочной развертки. При чересстрочной развертке каждый кадр передается за два приема: сначала нечетные строки (нечетное поле), затем четные (четное поле). При этом частота мерцаний яркости изображения в 2 раза превышает число кадров, передаваемых в секунду, поэтому для современных вещательных систем с чересстрочной разверткой число кадров выбрано равным n = 25 к/с при мерцании яркости изображения с частотой 50 Гц. Это позволяет сократить спектр частот сигнала изображения в 2 раза и обеспечить незаметность мерцаний яркости изображения на экране. Действительно, при k = 4:3, z = 625 , n = 25 к/с верхняя частота спектра равна
Состав, назначение и особенности полного телевизионного сигнала. Полный телевизионный сигнал (ПТВС) черно-белой ТВ системы содержит следующие составляющие: сигнал изображения (сигнал яркости), сигнал гашения, сигнал синхронизации разверток приемников.
Сигнал синхронизации.
Сигнал синхронизации предназначен для жесткой синхронизации разверток ТВ приемника с соответствующими развертками передающей камеры ТВ центра.
Сигнал синхронизации состоит из совокупности П-образных строчных синхроимпульсов длительностью 4,7 мкс и кадровых длительностью 2,5 Tz = 160 мкс. Для идентичности кадровых синхроимпульсов, следующих в начале четных и нечетных полей, в них сделаны пять импульсов врезок с двойной строчной частотой длительностью 4,7 мкс каждый. Для одинаковых условий выделения синхроимпульсов четных и нечетных полей в приемнике перед этими импульсами и после них передаются две последовательности из пяти уравнивающих импульсов с двойной строчной частотой и длительностью 2,35 мкс каждый.
Сигналы синхронизации передаются во время следования соответствующих гасящих импульсов в области уровней ниже уровня гашения. Размах сигнала синхронизации устанавливается равным 30% от размаха ПТВС.
Синхронизация телевизионных приемников. Все развертывающие устройства телевизионной системы работают синхронно и синфазно. Это обеспечивается принудительной синхронизацией, для чего на все развертывающие устройства в начале каждой строки и каждого кадра подаются специальные синхронизирующие импульсы, которые заставляют срабатывать эти устройства в строго определенные моменты времени.
Аппаратные средства формирования ПТС
Полный телевизионный сигнал (ПТС) – сложный по структуре телевизионный сигнал, состоящий из синхроимпульсов строк, кадров, уравнивающих импульсов, гасящих импульсов строк и кадров, а также видеоинформации в виде аналоговых сигналов, изменяющихся от 10 до 70 % от уровня ПТС.
При формировании ПТС строго по стандарту определяются длительности
всех сигналов, составляющих ПТС:
• длительность строчных синхроимпульсов – 4,7 … 5 мкс;
• длительность гасящих строчных импульсов – 10 мкс;
• длительность кадровых синхроимпульсов – 160 мкс;
• длительность гасящих кадровых импульсов – 1612 мкс.
Для формирования ПТС как низкочастотного сигнала и последующей передачи его в эфир применяют следующие аппаратные средства.
1. ППТ (преобразовательная передающая трубка), предназначенная для преобразования излучаемой световой энергии в упорядоченную серию сигналов строк и кадров.
2. Синхрогенератор, необходимый для формирования кадровых, строчных и уравнивающих синхроимпульсов (синхросмеси), а также кадровых и строчных синхроимпульсов.
3. Генератор развёртки ППТ, который обеспечивает формирование сигналов.
4. Промежуточный усилитель, который усиливает сформированные сигналы ППТ.
5. Линейный усилитель, который формирует окончательно ПТС с учётом энергетических уровней. Максимальный уровень синхросмеси – 100 %;
максимальный уровень видеосигналов (уровень чёрного), соответствующий минимуму синхросмеси – 75 %; минимальный уровень видеосигналов изображения (уровень белого) составляет от 10 до 12 %.
Рис. 2.1. Полный телевизионный сигнал чёрно-белого телевидения.
|
