Теоретические сведения. Тема: Изучение системы цветного ТВ PAL.

Практическая работа №7

Тема: Изучение системы цветного ТВ PAL.

Цель работы: Ознакомиться с технические требованиями и практическими рекомендациями по организации телефонной услуги СКТ.

Теоретические сведения

Система PAL относится к классу совместимых систем цветного телевидения. Она была разработана в 1962...1966 гг. инженерами фирмы Telefunken
(ФРГ).

Отличительной особенностью формирования сигнала цветности в системе PAL является использование амплитудной с подавлением несущей (балансной) модуляции поднесущей частоты ƒπ _цП двумя цветоразностными сигналами (ЦРС) U'_R-Y и U '_B-Y, причем опорное колебание, подаваемое на балансный модулятор (БМ) канала красного ЦРС, имеет сдвиг по фазе в 90° или 270° по отношению к фазе опорного сигнала в канале синего ЦРС, т.е. они находятся в квадратуре. Коммутация фазы поднесущей на 180° (90° или 270°) осуществляется от строки к строке телевизионного сигнала [3, 4, 6].

В каждом из балансных модуляторов поднесущая частота модулируется
по амплитуде одним из цветоразностных сигналов. В результате на выходах
модуляторов образуются сигналы:
в канале цветоразностного сигнала U'_B-Y

U _{СЦ B} =k_BU'_B-Y sin(2π f_ЦП t) = U sin(ω _ЦП t), ⁽³.¹⁶⁾

а в канале цветоразностного сигнала U' _R-Y, с учетом коммутации фазы поднесущей, в одной строке (φ _цп = 90°)

U _{СЦ R} = k_RU'_R-Y sin(2πƒ_ЦП t + 90°) =Vcos(ω_ЦПt) ⁽³.¹⁷⁾

и в следующей (φ_ЦП = 270°)

U _{СЦ R} = k_RU'_R-Y sin(2πƒ_ЦП t+ 270°) =Vcos(ω_ЦПt) ⁽³.¹⁸⁾

в которых для упрощения анализа амплитуда сигнала поднесущей частоты
принята равной 1, а ее начальная фаза - 0°.

Получаемые на выходах балансных модуляторов две квадратурные
(сдвинутые на 90°) составляющие U_{СЦ B} и U_{СЦ R} суммируются и образуют сигнал цветности. Такой метод передачи двух сигналов на одной поднесущей получил название квадратурной модуляции. Его сущность можно наглядно продемонстрировать с помощью векторной диаграммы (рисунок 3.5), на которой две квадратурные составляющие показаны в виде векторов с амплитудами U и
V и фазами 0° и 90° (270°) соответственно. Результирующее колебание – сигнал цветности U_СЦ - образуется путем сложения квадратурных составляющих, определяемых по выражениям (3.16)...(3.18):

U _СЦ = U sin(ω_ЦП t) ± V cos(ω _ЦП t) = Ssin(ω _ЦП t + φ_СЦ). ^(3.19)

Очевидно, что в данном случае сигнал цветности представляет собой
колебание с амплитудно-фазовой модуляцией, где амплитуда сигнала цветности S и его фаза φ_СЦ определяются как

S_CЦ =√ U ² + V²;

φ_CЦ = arctg(V/U).

Рисунок 1 - Векторная диаграмма сигнала цветности PAL:
а - при фазе поднесущей в канале V φ_v = 90°;

б - при φ_ν = 180°

Достоинством применения балансной модуляции является отсутствие
сигнала цветности при передаче черно-белых изображений, так как в этом случае цветоразностные сигналы равны нулю, а немодулированная поднесущая
подавляется в модуляторе. Кроме того, балансная модуляция позволяет увеличить уровень модулирующего напряжения по сравнению с обычной амплитудной модуляцией при неизменном уровне сигнала на выходе модулятора. Это повышает помехоустойчивость канала цветности системы PAL. Коммутация фазы канала V на 180° от строки к строке позволила уменьшить влияние фазовых искажений тракта передачи изображения на сигнал цветности. Коммутация фазы в канале красного цветоразностного сигнала накладывает ограничения на выбор поднесущей частоты ƒ_ЦП. Как известно, спектры сигнала яркости и цветоразностных сигналов имеют гребенчатый характер [3] с максимумами спектральной плотности, приходящимися на гармоники частоты строк (nf _cmp, где n =0, 1, 2,...). При использовании балансной модуляции спектр ЦРС переносится на поднесущую и оказывается, что для сигнала U на выходе модулятора спектральные составляющие располагаются на частотах (f_ЦП ± nf _cmp), а для сигнала на выходе модулятора канала красного цветоразностного сигнала

Различие в спектральных составах объясняется коммутацией фазы поднесущей в канале красного ЦРС на 180° от строки к строке.

При использовании в качестве поднесущей f_ЦП нечетной гармоники по-
лустрочной частоты (2k +1) f_cmp /2 (как это делается в системе NTSC [3, 6]) по-
лучается, что для спектральных компонент сигнала цветности, образованных за счет ЦРС U и расположенных на частотах

перемежение со спектральными составляющими сигнала яркости обеспечивается, а для

и они будут накладываться на компоненты сигнала яркости. Поэтому в системе
PAL для поднесущей частоты обеспечивают так называемый четвертьстрочный
сдвиг относительно гармоники строчной частоты с дополнительным смещением на половину частоты полей [3, 6]:

(3.24)

При выборе поднесущей в соответствии с выражением (3.24) обеспечивается перемежение спектральных компонент сигналов яркости и цветности не только для гармоник строчной частоты, но и гармоник частоты полей, присутствующих в спектрах СЯ и ЦРС. Перемежение спектров приводит к тому, что помеха от сигнала цветности на экранах черно-белых телевизионных приемников обладает свойством самокомпенсации - как пространственной (в соседних строках двух полей изображения), так и временной (через шесть полей) [6].

Формирование поднесущей по условию (3.24) обеспечивает еще и пере-
межение спектральных составляющих U_{СЦ R} и U_{СЦ В}. Это позволяет в декодерах
PAL разделить сигнал цветности U_СЦ на его составляющие U_{СЦ R} и U_{СЦ В} до
синхронных детекторов (в отличие от приемника NTSC) и исключить перекрестные искажения между ЦРС [6, 11].

Разделение в приемнике сигналов U и V, передаваемых в совмещенной
полосе частот, основано на фазовой селекции и осуществляется путем синхронного детектирования [11]. Поскольку

U = U_Сц cos φ, (3.26)

V = U _Сц sin φ, (3.27)

то разделение сигналов есть как бы операция проецирования вектора U_Сц на две
ортогональные оси, совпадающие с осями модуляции (см. рисунок 3.5). Следовательно, в приемнике надо иметь информацию о фазе одной из осей модуляции. Ее передает сигнал цветовой синхронизации (СЦС), так называемая
вспышка - пакет колебаний поднесущей частоты ƒ _цП с опорной фазой, расположенный на задней площадке строчного гасящего импульса. Кроме того, для передачи информации о фазе поднесущей, подаваемой на балансный модулятор сигнала V, опорная фаза вспышки меняется от строки к строке и составляет 135° (относительно фазы поднесущей канала U) при фазе поднесущей канала Vφ_ν = 90° и 225° при φ_ν = 270°.

Кодирующее устройство системы PAL. Структурная схема кодирующего устройства системы PAL, представленная на рисунке 2, является “классическим” вариантом реализации формирователя полного цветового телевизионного сигнала системы PAL [3, 6]. В кодирующей матрице А1 гамма корректированные сигналы основных цветов U'_R, U'_G и U'_B преобразуются в сигнал яркости U'_Y и два цветоразностных сигнала U'_R__Y и U'_B__Y в соответствии с выражениями:

U'_Y = 0,299U'_R + 0,587 U'_G + 0,114 U'_B;

U'_R__Y = U'_R -U'_Y = 0,701 U' _R -0,587 U'_G - 0,114U'_B;

U'_R__Y = U'_B -U'_Y =-0,299 U'_R -0,587 U'_G + 0,886 U'_B.

Далее цветоразностные сигналы U'_R__Y и U'_B-Y подвергаются компрессии с
коэффициентами k_R и k_B с целью нормализации уровней полного цветового
ТВ сигнала, и на выходах усилителей А3 и А4 формируются стандартные для
системы PAL цветоразностные сигналы V и U

V = k_RU'_R-Y = 0,877 U'_R-Y;

U = k_B U'_B-Y = 0,493 U'_{B- Y}.

Далее сигналы U и V ограничиваются по полосе в фильтрах нижних частот Z1 и Z2, имеющих частоту среза 1,3 МГц, и поступают на первые входы
модуляторов UB1 и UB2, на вторые входы которых подается поднесущая цветности с начальными фазами 0° и 90° (или 270°) соответственно. После сложения модулированных поднесущих на выходе сумматора А7 образуется сигнал цветности.

Сигнал яркости U'_Y с выхода кодирующей матрицы в сумматоре А2
объединяется с сигналом синхронизации приемников (ССП) и затем задерживается на время Dt с целью совмещения фронтов в сигналах яркости и цветоразностных. Различная задержка этих сигналов обусловлена различной полосой пропускания каналов яркости и цветности кодирующего устройства.

В сумматоре А8 происходит объединение сигналов яркости и цветности,
в результате чего получается полный цветовой телевизионный сигнал системы
PAL.

Поднесущая ƒ _цП, отвечающая условию (3.24), образуется в формирователе поднесущей частоты G2 (ФПЧ). На балансный модулятор UB1 канала U
поднесущая подается непосредственно, а на модулятор UB2 канала V - через
коммутатор S1, который управляется импульсами полустрочной частоты Н. За счет действия фазовращателей U1 и U2 поднесущая на входах коммутатора S1
имеет сдвиг по фазе в 90 ° и 270 ° (90 ° + 180°) относительно колебания на выходе ФПЧ.

Формирование сигнала цветовой синхронизации, расположенного на
задней площадке строчных гасящих импульсов, обеспечивается за счет введения в цветоразностные сигналы U и V образующих импульсов BF, причем для
канала V полярность образующего импульса должна быть положительной, а
для канала U - отрицательной. Такая полярность импульсов на входах сумма-
торов А5 и А6 позволяет сформировать СЦС с требуемой фазой для каждой
строки ТВ сигнала системы PAL.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: