Измерения и контроль параметров в системе передачи изображений
7 измерения и контроль параметров в системе передачи изображений
7.1 Общие сведения об измерения и контроле параметров в СПИ
На современном этапе значительно повысились требования к качеству телевизионного изображения. Для их удовлетворения необходимо дальнейшее совершенствование аппаратуры и техники телевизионных измерений.
Комплекс вопросов, относящихся к телевизионной метрике, чрезвычайно обширен. Он охватывает области светотехнических, колориметрических и радиотехнических измерений. К светотехническим и колориметрическим относятся измерения, связанные, с источниками света и передаваемыми объектами, с воспроизведением изображения и с преобразователями «свет — сигнал» и «сигнал — свет». Измерению при этом подлежат такие характеристики, как, например, коэффициенты пропускания оптических элементов камеры, спектральное распределение излучения источников освещения и преобразователей «сигнал — свет» и т.п.
К радиотехническим относятся измерения, связанные с оценкой параметров видеосигналов и электрических параметров телевизионных трактов (или их отдельных каскадов).
Рассматриваемые методы измерений могут быт условно разбиты на три основные группы: измерения непосредственно по наблюдаемому на экране изображению сюжета и растра; измерения, связанные с параметрами телевизионного сигнала (амплитудные и временные), и измерения электрических параметров трактов передачи, В свою очередь внутри каждой группы можно-выделить отдельные самостоятельные параметры (рисунок 7.1).
Наиболее полную оценку качества системы передачи изображений (СПИ) можно получить путём измерений “от света до света”, когда на вход СПИ поступает оптическое изображение некоторого эталонного объекта (обычно то специальная испытательная таблица ИТ), а на выходе СПИ (на экране кинескопа) оценивают искажения элементов воспроизводимой ИТ. Такая процедура занимает значительное время, при этом система СПИ не используется по своему прямому назначению.
Несколько быстрее происходит измерение по схеме «от сигнала до света», когда из анализа исключается оптоэлектронный преобразователь (например, передающая телевизионная камера). Вместо него используется некий электрический генератор испытательного сигнала (ИС), который создаёт определённое изображение на выходе СПИ. Наиболее сложные изображения, по которым можно оценить ряд показателей СПИ, создаёт генератор электронных испытательных таблиц (ЭИТ). Измерения с помощью ЭИТ также требует перерыва в работе СПИ.
Рекомендуемые материалы
Во многих случаях измерение и контроль параметров СПИ достаточно проводить по схеме “от сигнала до сигнала”, когда из рассмотрения исключается оптоэлектронный и электронно-оптический преобразователи.
Рисунок 7.1 - Классификация методов измерений
Здесь измерения проводят всегда с использованием генераторов ИС, при этом, как правило, используют испытательные сигналы, которые сравнительно просты по форме представления и процедуре формирования. Поскольку в канале электросвязи (где и производятся эти измерения) передаваемый электрический сигнал претерпевает ряд преобразований, то различают следующие типы измерений:
1 “видео - видео”;
2 “видео - радио”;
3 “радио - радио”.
Первый тип измерений характерен тем, что входной и выходной сигналы являются видеосигналами (для сигналов изображений - в спектре частот от 0 до 6 МГц, для звукового сопровождения от 50 Гц до 15 кГц). Для второго типа измерений выходной сигнал - модулированный радиосигнал изображения (звука), а входной - видеосигнал (это характерно, например, для измерений телевизионных радиопередатчиков). Для третьего типа измерений - наоборот, что характерно при измерениях, например, телевизионных приёмников.
Передачи сигналов вещательных ТВ программ в большинстве случаев проводятся в течение нескольких часов. За это время могут значительно измениться параметры аппаратуры и среды распространения электромагнитных сигналов, при этом нет возможности произвести оперативный контроль и подстройку звеньев тракта по сигналам ЭИТ, так как нельзя прерывать передачу. Выходом из создавшегося положения является использование измерительных сигналов (ИС), которые передаются в интервале импульсов гашения полей и поэтому не создают помех на экранах ТВ приемников. В качестве ИС выбирают специальные сигналы, форма которых чувствительна к изменению тех или иных параметров канала передачи изображений. В настоящее время количество, состав и форма ИС» а также месторасположение их в интервале той или иной строки кадра унифицированы. Оценка искажений ИС осуществляется с помощью телевизионных осциллографов, оборудованных блоком выделения строки (например С9-1, С1-81 и т. п.) или с помощью специальных устройств автоматизированного контроля.
7.2 Способы оценки и измерений качества принимаемого изображения по испытательным (тестовым) изображениям; тест-таблицы
Для поддержания в условиях эксплуатации установленных норм и параметров тракта передачи изображения необходим оперативный контроль. Он позволяет оценивать качество изображения на выходе тракта или качество электрических сигналов (их искажения) в промежуточных точках тракта. Для оценки качества изображения используют специальные испытательные таблицы (ИТ), которые более критичны к искажениям в канале передачи, чем обычные (средние) сюжеты. ИТ, выполняемые в виде нормализованного рисунка (фотографии, слайда), позволяют обеспечить контроль тракта изображения «от света до света». В настоящее время широко используются электронные ИТ (ЭИТ), создаваемые специальными генераторами электрических сигналов. С помощью ЭИТ можно контролировать работу всех блоков тракта изображения, за исключением преобразователя свет-сигнал. Достоинством ЭИТ является высокая стабильность исходных параметров таблицы. В ТВ применяют как оптические, так и электронные ИТ (ТИТ 0249, ИТ 72, УЭИТ и др.), в факсимильной связи – только ИТ (например, ИТ 0273 – для аппаратуры «Газета-2», ИТ 0159К-12 – для штриховых ФА и т.п.).
Содержание ИТ подбирается таким образом, чтобы, с одной стороны, с ее помощью можно было проверить и настроить максимально возможное число звеньев тракта передачи, с другой стороны, чтобы формирование ИТ не было слишком затруднительным (это особенно важно для ЭИТ). Методика использования ИТ и ЭИТ для контроля параметров отдельных звеньев тракта передачи описана в специальной литературе.
Качество телевизионного изображения оценивается рядом показателей, среди которых основными являются:
1 геометрическое подобие изображения оригиналу;
2 контрастность изображения;
3 количество воспроизводимых градаций яркости;
4 максимальная яркость изображения;
5 четкость в горизонтальном и вертикальном направлениях;
6 искажения границ между деталями с разной яркостью (резкость);
7 правильность цветопередачи;
8 допустимый уровень помех различного рода, искажающих изображение;
9 размер кадра и его формат;
10 стабильность положения изображения (устойчивость синхронизации).
В зависимости от способов измерения перечисленные выше параметры можно объединить в две группы: световые показатели и растровые показатели.
К световым показателям изображения относят перечисленные в пп. 2 - 8.
К растровым показателям изображения относят перечисленные в пп. 1,9,10.
Измерение тех или иных показателей изображения обычно производится с помощью какой-либо испытательной таблицы (испытательного сигнала): сетчатого или шахматного поля, вертикальных и горизонтальных черно-белых полосок разных размеров, вертикальных или горизонтальных полосок со ступенчато изменяющейся яркостью, вертикальных и горизонтальных рядов точек и т. д.
Для быстрой проверки основных показателей качества изображения, которые может обеспечить данный телевизионный тракт, а также для оценки основных характеристик передающей и приемной телевизионной аппаратуры используют универсальные телевизионные испытательные таблицы. Для вещательного телевидения, например, используется испытательная таблица типа 0249 (рисунок 7.2), которая позволяет контролировать (в основном качественно) следующие параметры.
При искажении формата, а также из-за нелинейных и геометрических искажений растра передающего или приемного устройства искажается форма квадратов и окружностей, что легко обнаруживается зрителем.
Четкость изображения оценивается по, клинообразным горизонтальным и вертикальным полоскам (штрихам) в центральном круге и в кругах по углам, а также по группам вертикальных штрихов различной ширины (квадраты В-2, Г-2, В-7, Г-7, Д-4, Д-5). Вдоль клинообразных и около вертикальных штрихов сделаны черточки-отметки N (200, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600). Четкость изображения таблицы на приемном экране определяется наибольшей отметкой Nmax, на которой глаз достаточно отчетливо различает отдельные черно-белые линии. В практике числом Nmax обозначают максимально различимое число строк изображения. За счет обратного хода по строке и по кадру действительное число различимых строк изображения примерно на 8 % меньше Nmax , т.е. отметке 600 соответствует 550 строк и т.д.
Яркость приемного экрана правильно устанавливают по максимальному числу различимых градаций четырех градационных шкал, расположенных внутри большого круга.
Однородность яркости фона изображения оценивается визуально по равномерности яркости серого фона, занимающего значительную часть изображения таблицы. При равномерной яркости фона количество градаций яркости на каждой из четырех шкал будет одинаковым.
Рисунок 7.2 - Испытательная таблица 0249
Тянущиеся продолжения визуально оцениваются по появлению искажений изображения в виде темных и (или) светлых продолжений, наблюдаемых вблизи черных прямоугольников, размещенных в квадратах Г-4,5, Д-3,6, Е-3,4,5,6. .
Интенсивность повторных изображений (повторов) легче всего обнаружить по появлению светлых и темных штрихов справа от черно-белых штрихов в квадратах В-2,7 и Г-2,7.
Равномерность фокусировки изображения оценивается по форме пяти концентрических колец (Б-2, Б-7, Д-2, Д-7, В, Г-4,5).
Качество чересстрочной развертки, характеризуемое взаимным расположением строк четного и нечетного полей, оценивают по степени, изломанности черных наклонных линий, расположенных в диагоналях квадратов Б-3 и Б-6 таблицы.
Испытательные таблицы удобно использовать при настройке всего телевизионного тракта «свет — свет». Для оценки тракта «сигнал — свет», а также тракта «сигнал — сигнал» более удобно использовать генератор сигналов испытательной таблицы, в котором отсутствуют электронно-оптический преобразователь (передающая трубка) и связанные с ним искажения видеосигнала: помехи, неравномерность фона, нелинейные и геометрические искажения. Различают два типа генераторов сигналов испытательной таблицы: электронный и электрический. Основной частью электронного генератора является электронно-лучевая трубка моноскоп, отличающаяся от других передающих трубок главным образом устройством мишени. Мишень моноскопа представляет металлическую пластину, на поверхность которой, обращенную к считывающему лучу, нанесено изображение испытательной таблицы из материала с коэффициентом вторичной эмиссии
. отличным от 
поверхности самой пластины. Благодаря существенной разнице и моноскоп создает сигнал со значительным размахом, высоким отношением сигнал/помеха и хорошей разрешающей способностью. Моноскопная установка включает генераторы строчной и кадровой разверток луча моноскопа, каскады формирования полного .видеосигнала с гасящими и синхронизирующими импульсами, блок питания, а также видеоконтрольное устройство с контрольным осциллографом. Моноскопная установка используется самостоятельно или входит в комплект универсальной измерительной аппаратуры, например контрольно-измерительной телевизионной установки (КИТУ).
В электрических генераторах используется чисто электрический способ формирования сигналов испытательной таблицы путем создания последовательности импульсов соответствующей формы без применения оптического и электронного преобразований и связанных с ними различного рода искажений. Электрические генераторы обычно формируют видеосигналы, которые соответствуют не сложной универсальной телевизионной таблице типа 0249, а более простым таблицам. С целью проверки большего числа параметров в таких генераторах предусматривается переключение типа испытательной таблицы, например, таблицы «шахматное поле», «решетка», «градации яркости» и т.п.
Геометрическое подобие телевизионного изображения оригиналу оценивается величиной нелинейных (масштабных) и геометрических искажений растра.
Нелинейные искажения возникают вследствие непостоянства скорости развертывающего луча передающей или приемной трубки во время прямого хода строчной или кадровой развертки, что приводит к растягиванию либо сужению отдельных участков растра по горизонтали либо вертикали. Нелинейные искажения удобно оценивать на экране кинескопа (или ВКУ) при наблюдении испытательного изображения в виде сетчатого или шахматного поля.
Из-за непостоянства скорости развертки линейные размеры клеток (квадратов) в начале и конце прямого хода развертки будут неодинаковыми. Для характеристики этих искажений вводят коэффициент нелинейных искажений 
:
;
где Lmax и Lmin — соответственно ширина или высота наиболее широкой и наиболее узкой клеток. Если нелинейные искажения возникают в передающей и приемной трубках одновременно, то суммарное искажение изображения определится как 
;
где 
и 
- соответственно коэффициенты нелинейных искажений передающей и приемной трубок. Если скорости развертывающих лучей на приемной и передающих сторонах одновременно возрастают (убывают) на одних и тех же участках растра, то 
. Если на одном и том же участке растра скорость развёртки в приёмной трубке растёт, а в предающей - падает, то 
. Возможность взаимной компенсации нелинейных искажений () при больших величинах и обычно не используется из-за малой стабильности величины . Как правило, стремятся обеспечить по отдельности малые значения и .
При настройке разверток приемной трубки на управляющий электрод кинескопа подают электрический сигнал сетчатого или шахматного поля. При настройке разверток передающей трубки используют испытательную таблицу в виде сетчатого или шахматного поля, а сигнал на выходе трубки просматривают с помощь ВКУ.
Геометрические искажения проявляются в искривлении прямых линий и в нарушении прямоугольности растра. Наиболее характерны геометрические искажения типа «бочка» (рисунок 7.3, а) «подушка» (рисунок 7.3, б), «трапеция» (рисунок 7.3, в) и «параллелограмм» (рисунок 7.3, г), которые, в свою очередь, делятся на горизонтальные и вертикальные.
Рисунок 7.3 - Геометрические искажения растра
Горизонтальные 
и вертикальные 
бочкообразные и подушкообразные искажения оценивают по формулам:
; 
;
обозначения смотри на рисунке 7.3.
Горизонтальные и вертикальные трапециевидные искажения оцениваются соответственно выражениями:
; 
Величину геометрических искажений, придающих растру форму параллелограмма, оценивают по формуле
.
Если геометрические искажения имеют место в приемной и передающей трубках одновременно, то суммарное искажение изображения определяется как 
, где 
и 
— коэффициенты геометрических искажений растра приемной и передающей трубок. Если характер искажений на приемной и передающей сторонах одинаков, например, только бочкообразные искажения, то 
; если на приемной стороне искажения типа «бочка», а на передающей — типа «подушка», то 
.
Как следует из этих выражений, измерение нелинейных и геометрических искажений сводится к измерению линейных размеров соответствующих участков растра. Наиболее распространенная методика измерения нелинейных и геометрических искажений растра состоит в создании на экране кинескопа (или ВКУ при оценке передающих трубок) испытательного изображения в виде сетчатого или шахматного полей или в виде вертикальных и горизонтальных рядов точек и измерении размеров клеток (квадратов) или расстояний между точками в соответствующих участках растра. Измерение линейных размеров производится гибкой линейкой или остроконечным штангенциркулем.
Одним из основных параметров телевизора является его чувствительность. Следует различать чувствительность, ограниченную шумами, и чувствительность, ограниченную синхронизацией. В том и другом случае имеется в виду чувствительность телевизора по каналу изображения.
Чувствительность, ограниченная шумами, определяется минимальным напряжением на антенном входе телевизора, при котором обеспечивается номинальный уровень сигнала на модулирующем электроде кинескопа при его превышении над уровнем шумов не менее чем в 10 раз (или 20 дБ). Чувствительность должна составлять не более 70 мкв в метровом диапазоне MB и не более 100 мкв в дециметровом диапазоне (ДМВ). В случае более низкой чувствительности при приеме слабых сигналов четкость изображения и контрастность ухудшатся, на экране будут видны шумы в виде мерцающих белых и черных точек (в виде «снега»).
Чувствительность, ограниченная синхронизацией, определяется минимальным напряжением на антенном входе телевизора, при котором сохраняется устойчивая синхронизация. При недостаточной чувствительности и при приеме сигналов за зоной уверенного приема на экране телевизора наблюдаются искривления вертикальных линий, изображение становится неустойчивым.
Разрешающая способность, или четкость изображения, характеризуется воспроизведением мелких деталей и оценивается по количеству черных и белых линий на испытательной таблице. Различают разрешающую способность по горизонтали и по вертикали. Разрешающая способность по горизонтали определяется в основном шириной полосы пропускания канала изображения телевизора, а по вертикали – количеством строк разложения кадра.
7.3 Методы измерения частотных и временных характеристик канала «видео-видео». Виды испытательных сигналов
7.3.1 Основные параметры канала “сигнал - сигнал”
Между показателями качества телевизионного изображения и характеристиками телевизионного тракта существует однозначная связь, которая позволяет предвидеть возможные искажения изображения на основании измеренных характеристик телевизионного тракта. Измерение характеристик телевизионного тракта, как правило, осуществляется простыми и точными методами, позволяющими в ряде случаев автоматизировать процесс измерения.
Качество телевизионного изображения определяется характеристиками фотоэлектрических преобразователей (передающей и приемной трубкой) и тракта передачи электрических сигналов «сигнал — сигнал», который включает: видеоканал передающей стороны; канал высокой частоты передатчика: модулятор, усилители мощности высокой частоты и антенну; канал высокой частоты приемника: антенну, усилители высокой и промежуточной частоты; видеоканал приемника: видеодетектор- и видеоусилитель. Каждый из этих каналов может рассматриваться отдельно или вместе с другими. По видеоканалам передающей и приемной сторон передается видеосигнал, по радиоканалам (высокочастотным) передающей и приемной сторон — модулированный радиосигнал.
В процессе передачи сигнала по каналу связи могут произойти искажения формы видеосигнала или искажения закона модуляции радиосигнала. Искажения сигнала, вносимые телевизионным каналом, разделяют на линейные и нелинейные.
Линейные искажения проявляются в изменении амплитудных и фазовых соотношений между отдельными гармоническими составляющими исходного телевизионного сигнала. Линейные искажения обычно оцениваются по амплитудно-частотным (АЧХ) и фазочастотным (ФЧХ) характеристикам или по переходным (временным) характеристикам канала связи. АЧХ представляет зависимость от частоты модуля коэффициента передачи канала связи на произвольной частоте 
, отнесенную к модулю коэффициента передачи на определенной фиксированной частоте 
.Примерная зависимость АЧХ видео- и радиоканалов приведена на рисунке 7.4, а. Пунктиром показана АЧХ радиоканала с частично подавленной верхней боковой полосой. ФЧХ представляет зависимость от частоты фазового сдвига коэффициента передачи канала связи на произвольной частоте по отношению к фазовому сдвигу коэффициента передачи на определенной частоте 
(рисунок 7.4, б).
При линейной зависимости ФЧХ — 
, где D = const – все составляющие спектра входного сигнала задерживаются в канале связи на одинаковое время задержки 
, в результате чего форма выходного сигнала не искажается. Если время задержки гармонических составляющих сигнала неодинаково, то сигнал, искажается. Время задержки гармонической составляющей на частоте 
равно
,
соответственно зависимость 
называется характеристикой группового времени задержки (распространения). Поскольку абсолютное время задержки сигнала в канале связи в большинстве случаев значения не имеет, целесообразно определить только отклонения времени задержки 
Рисунок 7.4 - Примерная зависимость амплитудно-частотной (а) и фазочастотной (б) характеристик видео- и радиосигналов
Измерение ФЧХ требует сравнения фаз сигналов на входе и выходе телевизионного тракта, что затруднительно при измерении, например, линий связи большой протяженности. Поэтому в настоящее время при измерении телевизионных трактов практически измеряют только характеристику 
, которая позволяет наиболее просто и наглядно оценить фазовые искажения.
Переходной характеристикой канала связи называют нормированную форму сигнала, полученную на выходе канала при подаче на его вход единичного скачка напряжения 
. При измерении переходных характеристик обычно используют прямоугольные импульсы конечной длительности (П-импульсы). Искажения, которые претерпевают подобные импульсы, бывают двух типов: искажения крутых фронтов, и искажения горизонтальных участков импульсов. Первый вид искажений определяется формой АЧХ и ФЧХ в области высоких частот видеоспектра (малых времен), второй вид определяется формой этих характеристик в области средних и низких частот (средних и больших времен).
Нелинейные искажения характеризуются появлением новых гармонических составляющих в спектре телевизионного сигнала и проявляются в искажении формы сигнала. Этот вид искажений вызывается нелинейными свойствами усилительных (видео- и радио-) и преобразовательных (модуляторы и видеодетекторы) устройств. В телевидении нелинейные искажения обычно оценивают по форме амплитудной характеристики канала связи 
, устанавливающей зависимость амплитуды сигнала на выходе 
от амплитуды сигнала на входе 
(рисунок 7.5, а). Как будет показано ниже, в ряде случаев удобнее использовать зависимость производной 
от величины (рисунок 7.5, б). На рисунке 7.5 пунктиром показаны характеристики, соответствующие линейной зависимости от .
Рисунок 7.5 - Амплитудные характеристики телевизионного канала
7.3.2 Измерение амплитудно-частотных характеристик
Различают три основных метода измерений АЧХ телевизионных каналов: 1) по точкам; 2) с помощью генератора качающейся частоты (ГКЧ); 3) с помощью «пакетов» синусоидальных колебаний.
Первый метод – универсальный и позволяет снять АЧХ любых телевизионных каналов. Структурная схема измерительной установки представлена на рисунке 7.6. При измерении видеоканала на вход исследуемого канала 3 подается постоянный по амплитуде и перестраиваемый по частоте синусоидальный сигнал от генератора видеочастоты 1, а выходное напряжение частоты F измеряется универсальным вольтметром 4. Если измеряется АЧХ тракта от выхода передающей трубки до антенны передачика, то на выход тракта подключается селективный вольтметр 5, настраиваемый на частоту fО±F (fО – несущая частота передатчика). Если измеряется АЧХ только радиоканала передающей стороны, то колебания от генератора видеочастоты поступают на амплитудный модулятор высокочастотного генератора (ГСС с AM) 2, выходное напряжение которого с частотой fo±F подается на вход исследуемого канала.
АЧХ радиочастотного тракта можно измерить, меняя непосредственно высокую частоту генератора 2 в заданных пределах. Генератор 1 может быть отключен, а вместо селективного вольтметра 5 можно использовать универсальный вольтметр 4 (если позволяют пределы измерений по частоте). Аналогично измеряется АЧХ радиоканала приемника.
Рисунок 7.6 - Структурная схема установки для измерения АЧХ по точкам
Если измеряется АЧХ радио- и видеоканалов приемника вместе, то на вход радиоканала подаются колебания частотой fo±F, а к выходу видеоканала подключается универсальный вольтметр.
Частота fo равна несущей частоте принимаемого канала приемника, а частота F меняется в пределах от 100 кГц до 6,5 МГц. Глубина модуляции радиосигнала на входе поддерживается постоянной.
АЧХ сквозного тракта радиоприемника, измеренная подобным образом, называется характеристикой верности. Примерный вид характеристики верности приведен на рисунке 7.7. Заштрихованная область соответствует области допустимых изменений формы АЧХ, которые зависят от класса телевизионного приемника. Для того чтобы система автоматической регулировки усиления приемника (АРУ) не влияла на форму характеристики верности, систему АРУ отключают.
Измерение АЧХ по точкам, несмотря на универсальность этого метода, имеет ряд существенных недостатков: малая скорость проведения измерения (неоперативность); возможность пропуска узких выбросов АЧХ; влияние временных факторов (например, временная и температурная нестабильность отдельных каскадов); отсутствие наглядности измерения; невозможность фиксации результатов измерений.
Рисунок 7.7 - Амплитудно-частотная характеристика
сквозного тракта радиоприёмника (кривая верности)
Для быстрой проверки и настройки АЧХ телевизионных трактов чаще используют специальные измерители амплитудно-частотных характеристик (ИАЧХ), упрощенная структурная схема которых приведена на рисунке 7.8, а осциллограммы в контрольных точках – на рисунке 7.9. На вход проверяемого устройства 2 (KT1) с выхода частотно-модулированного генератора синусоидальных колебаний (генератора качающейся частоты) подают напряжение с постоянной амплитудой, частота которого линейно меняется в пределах измеряемого участка частотной характеристики (рисунок 7.9, а). При этом на выходе проверяемого устройства (KТ2) появляются модулированные по амплитуде колебания, огибающая которых отражает форму АЧХ устройства (рисунок 7.9, в). Напряжение огибающей выделяется амплитудным детектором 3 и подается на усилитель вертикального отклонения луча осциллографической трубки 5. Горизонтальное отклонение луча осуществляется пилообразным напряжением (КТ4, рисунок 7.9, б), вырабатываемым генератором 4 , которое синхронно и синфазно с разверткой модулирует по частоте ЧМ-генератор 1. В результате этого на экране вычерчивается форма амплитудно-частотной характеристики проверяе
 |
мого устройства.
Рисунок 7.8 – Структурная схема измерителя амплитудно-частотных характеристик
Рисунок 7.9 – Осциллограммы напряжений в контрольных точках ИАЧХ
Третий метод измерения АЧХ – с помощью «пакетов» синусоидальных колебаний. Испытательный сигнал «пакетов» состоит из небольших серий синусоидальных импульсов с различными фиксированными частотами, располагаемыми последовательно в порядке возрастания их частоты вдоль каждой строки. АЧХ оценивают, наблюдая осциллограмму испытательного сигнала, на широкополосном осциллографе по относительной высоте серий синусоидальных колебаний (см. также 7.6 и рисунок 7.18).
7.3.3 Методы измерения переходных характеристик
Переходные (импульсные) характеристики испытуемых телевизионных трактов измеряют при помощи испытательных сигналов в виде прямоугольных и синус-квадратичных импульсов. На рисунке 7.10 показаны испытательные сигналы в виде прямоугольных импульсов, к которым добавлены гасящие и синхронизирующие строчные и кадровые импульсы, что позволяет использовать такие сигналы при проверке трактов, в состав которых входят схемы фиксации уровня. На рисунке 7.10, а изображен испытательный сигнал, используемый для проверки тракта в области малых и средних времен (высоких и низких частот), на рисунке 7.10, б – испытательный сигнал, используемый для проверки тракта в области низких частот.
Искажения АЧХ и ФЧХ в области верхних частот приводят к затягиванию переднего фронта и появлению выбросов слева и справа от перехода (пунктир на рисунке 7.10, а). Искажения АЧХ в области средних частот проявляются в перекосе плоской части импульса (пунктир на рисунке 7.10, а), а искажения АЧХ и ФЧХ в области низких частот проявляются в перекосе плоской части импульса (пунктир на рисунке 7.10, б). Таким образом, измерение переходных характеристик сводится к измерению временных и амплитудных параметров видеосигналов.
Измерения переходной характеристики исследуемого тракта 3 выполняют по схеме, приведенной на рисунке. 7.11, где
1 генератор прямоугольных видеоимпульсов;
2 генератор высокой частоты, модулированный по амплитуде сигналом генератора 1;
3 исследуемый видео/радио- тракт
4 осциллограф;
5 видеодетектор (детектор огибающей).
Если измеряется телевизионный тракт «видео-видео», то на вход тракта подается непосредственно сигнал от генератора прямоугольных импульсов 1, а к выходу тракта подключается осциллограф 4. При измерении тракта «радио-радио» сигнал от генератора 1 поступает на вход амплитудного модулятора высокочастотного генератора (ГСС с АМ) 2, с выхода которого импульсно-модулированный ВЧ сигнал подается на вход радио тракта. Детектор огибающей 5, подключенный к выходу тракта, выделяет импульсную огибающую, которая поступает на осциллограф 4.
Рисунок 7.10 – Испытательный сигнал для измерения переходных характеристик
 |
Рисунок 7.11 – Структурная схема устройства измерения
При измерениях переходных характеристик используют следующие виды испытательных сигналов:
1) Симметричный прямоугольный импульс с частотой повторения 50 Гц, прорезанный строчными гасящими импульсами (рисунок 7.10, б);
2) Прямоугольный импульс строчной частоты (рисунок 7.10, а) и импульс синус-квадратичной формы (рисунок 7.12, а);
Форма синус-квадратичного импульса близка к форме видеосигнала одного элемента разложения, искажённого из-за конечных размеров апертуры считывающего луча передающей трубки. Следовательно, искажения этого импульса соответствуют искажениям видеосигнала одиночной детали: уменьшение апертуры - уменьшению контраста, уменьшение длительности - “размытости” (соответственно ухудшению резкости и разрешающей способности). На практике применяют синус-квадратичный импульс с длительностью 
или 
, где 
мкс (такой импульс называют Т-импульс), а 
мкс (его называют 2Т-импульсом). Т-импульсы обычно используют для контроля АЧХ и ФЧХ в области верхних частот (4-6 МГц), а 2Т-импульс - в области средних видеочастот (2-4 МГц).
а) б)
Рисунок 7.12 – Форма синус-квадратичного импульса
7.3.4 Измерение нелинейных искажений ТВ сигнала
Изменение формы телевизионных сигналов, обусловленные нелинейными искажениями, целесообразно связать непосредственно с формой амплитудной характеристики (АХ) аппаратуры UВЫХ=φ(UВХ).
Форму АХ можно измерять, используя схему, в которой вместо генератора прямоугольных импульсов используется генератор определенных испытательных видеосигналов (ИС). При измерении тракта «радио-видео» ко входу тракта подключается генератор высокой частоты, модулированный по амплитуде от генератора ИС, а к выходу тракта подключается осциллограф.
Различают три основные группы методов измерения нелинейных искажений: первая группа представляет методы измерения АХ по точкам; вторая позволяет оценить по форме испытательного сигнала форму АХ тракта в целом; третья позволяет оценить по форме испытательного сигнала форму производной АХ (dUВЫХ/dUВХ) тракта в целом.
Измерения АХ по точкам осуществляется просто. Для случая тракта «видеосигнал-видеосигнал» на вход подается импульсный или синусоидальный сигнал частотой 15-20 кГц, размах которого меняется в известных пределах. На выходе тракта размах выходного сигнала измеряется по осциллографу или вольтметру.
Для оценки АХ в целом (рисунок 7.13, а) удобно использовать пилообразные или ступенчатые испытательные сигналы (рисунок 7.13, б). Нелинейные искажения выходного видеосигнала (рисунок 7.13, в) проявляется в этом случае в искривлении наклонной прямой (для пилообразного сигнала) или неравномерности размахов отдельных ступенек (для ступенчатого). Нелинейные искажения ступенчатого сигнала определяются как отношения размахов наименьшей ступени к наибольшей. Пилообразный сигнал позволяет получить представление о форме всей АХ, но измерение его искажений затруднительно, тогда как ступенчатый сигнал, наоборот, легко измеряется, но не достаточно полно характеризует АХ.
Более эффективным средством определения искажений исследуемой характеристики является контроль зависимости величины ее производной dUвых/dUвх (рисунок 7.4), так как при этом обнаруживаются даже небольшие изменения формы амплитудной характеристики. Посмотреть зависимость dUвых/dUвх на экране осциллографа можно, если на вход подать испытательный пилообразный сигнал Uвх = kt и продифференцировать выходное напряжение Uвых(t) по времени. Действительно, 
. На рисунке 7.13, г показана полученная таким образом зависимость крутизны амплитудной характеристики. Непосредственное измерение этой зависимости затруднительно из-за выбросов, соответствующих гасящим и синхронизирующим импульсам.
Более совершенными для измерения крутизны амплитудной характеристики являются методы, при которых используют испытательные сигналы, образованные путем линейного сложения двух сигналов, значительно отличающихся по частоте и амплитуде. Обычно низкочастотная составляющая Uн такого сигнала имеет синусоидальную, пилообразную или ступенчатую форму, а размах ее выбирается таким же, как и в предыдущих методах (см. рисунок 7.13). Высокочастотная составляющая Uв представляет синусоидальное напряжение с постоянным размахом в 10-20 раз меньшим, чем размах низкочастотной составляющей.
Рисунок 7.13 – Измерение амплитудной характеристики с помощью испытательных сигналов пилообразной или ступенчатой формы
При подаче на вход исследуемого каскада малого по величине высокочастотного сигнала Uв напряжение на выходе (после выделения высокочастотной составляющей) будет равно 
, где 
– крутизна амплитудной характеристики в данной рабочей точке U0. Под воздействием низкочастотной составляющей Uн меняется рабочая точка U0=φ(Uн)= φ(t) и, следовательно, крутизна характеристики. Если с помощью фильтров выделить высокочастотную составляющую выходного напряжения, то она будет равна 
.
Форма низкочастотной составляющей ИС особой роли не играет, так как она служит лишь для периодического перемещения высокочастотного синусоидального сигнала в пределах рабочего участка амплитудной характеристики между уровнями белого и черного.
На рисунке 7.14,б приведен пример пилообразного сигнала с высокочастотной «насадкой», на рисунке 7.14,в (кривая I) – форма высокочастотного напряжения насадки на выходе каскада, имеющего амплитудную характеристику типа рисунок 7.14,а. При испытательном сигнале ступенчатой формы (рисунок 7.14,г) выходное напряжение имеет вид, показанный на рисунке 7.14,в (кривая II).
Величину нелинейности амплитудной характеристики определяют с помощью коэффициента нелинейных искажений КНИ:
,
где m – минимальная, М – максимальная амплитуда синусоидального напряжения (рисунок 7.14 в).
Упрощенная структурная схема устройства для измерения крутизны амплитудной характеристики представлена на рисунке 7.15. На вход проверяемого устройства 4 с выхода сумматора 3 подается испытательный сигнал в виде суммы двух напряжений с частотами F и f (f >> F), которые вырабатываются соответственно в генераторах 1 и 2. В подавляющем большинстве случаев испытательный сигнал имеет вид, показанный на рисунке 7.14 б, поскольку такой сигнал удобен для испытаний трактов, отдельные каскады которых имеют цепи фиксации уровня. С выхода исследуемого тракта испытательный сигнал поступает на два фильтра 5 и 6. Напряжение низкой частоты F выделяется фильтром 6 и поступает на усилитель горизонтальной развертки осциллографа 9. Полосовой фильтр 5 выделяет напряжение частоты f , модулированное по амплитуде из-за нелинейности амплитудной характеристики. Это амплитудно-модулированное напряжение усиливается усилителем 7 и поступает на вход детектора 8, выделяющего постоянную составляющую и огибающую этого напряжения. Напряжение с выхода усилителя 7 или с выхода детектора 8 через переключатель П поступает на вход усилителя вертикального отклонения осциллографа.
Упрощенная структурная схема устройства для измерения крутизны амплитудной характеристики представлена на рисунке 7.15. На вход проверяемого устройства 4 с выхода сумматора 3 подается испытательный сигнал в виде суммы двух напряжений с частотами F и f (f >> F), которые вырабатываются соответственно в генераторах 1 и 2.
Рисунок 7.14 – Измерение нелинейных искажений при помощи испытательных сигналов пилообразной и ступенчатой формы с высокочастотной насадкой
В подавляющем большинстве случаев испытательный сигнал имеет вид, показанный на рисунке 7.14 б, поскольку такой сигнал удобен для испытаний трактов, отдельные каскады которых имеют цепи фиксации уровня. С выхода исследуемого тракта испытательный сигнал поступает на два фильтра 5 и 6. Напряжение низкой частоты F выделяется фильтром 6 и поступает на усилитель горизонтальной развертки осциллографа 9. Полосовой фильтр 5 выделяет напряжение частоты f , модулированное по амплитуде из-за нелинейности амплитудной характеристики. Это амплитудно-модулированное напряжение усиливается усилителем 7 и поступает на вход детектора 8, выделяющего постоянную составляющую и огибающую этого напряжения. Напряжение с выхода усилителя 7 или с выхода детектора 8 через переключатель П поступает на вход усилителя вертикального отклонения осциллографа.
Отсчет величины нелинейных искажений может вестись или непосредственно по масштабной сетке осциллографа, или более точно, с помощью компенсирующих импульсов, вырабатываемых генератором 10.
Для получения заданного вида АХ тракта «свет-свет» в телевизионный тракт «сигнал-сигнал» приходится вводить специальный каскад-гамма-корректор, нелинейная АХ которого корректирует нелинейность фотоэлектрических преобразователей (передающей и приемной трубок – об этом говорилось в разделах 3 и 4). При контроле работы гамма-корректора важно не только оценить примерную форму его АХ, но и установить, соответствует ли она заданному показателю степени γКОР: 
. Наиболее просто величину γКОР можно определить, подавая на вход гамма-корректора пилообразное испытательное напряжение и наблюдая выходное напряжение на экране осциллографа, на который наложен прозрачный трафарет.
 |
Рисунок 7.15 – Структурная схема устройства для измерения крутизны
амплитудной характеристики
7.4 Методы измерения характеристик радиоканала телевизора
7.4.1 Основные параметры телевизионных приёмников
Телевизионный приемник — сложное радиотехническое устройство, предназначенное для приема телевизионных передач и звукового сопровождения. Выпуск телевизионных приемников во всем мире достигает нескольких десятков миллионов штук в год. Трудоемкость и стоимость операций настройки и контроля параметров телевизионного приемника во время производства составляют значительную долю общей трудоемкости изготовления и стоимости приемника. Потому вопросы измерения и объективного автоматического контроля параметров телевизионного приемника представляют не только техническую, но и экономическую проблему и заслуживают самостоятельного рассмотрения.
Как уже говорилось выше (см. подраздел 6.2), основными частями телевизионного приемника являются: собственно приемник с антенной для выделения из приходящих в место приема радиоволн электрических сигналов видеочастоты (изображения) и низкой частоты (звука); телевизионная приемная трубка (кинескоп) для преобразования изменений электрических сигналов изображения в изменения яркости и цвета на приемном экране; устройство для развертки изображения; устройство для синхронизации развертки изображения; устройство для преобразования изменений электрических сигналов звукового сопровождения з изменения высоты и громкости звука. Наличие большого количества разнородных по своим функциям и характеристикам устройств вызывает необходимость все параметры, характеризующие работу телевизионного приемника, выделять в 3 отдельные группы: 1) электрические; 2) световые (оптические); 3) растровые.
Электрические параметры характеризуют работу телевизионного звена «сигнал — сигнал» приемника, которое может включать (вместе или по отдельности) тракт высокой и промежуточной частоты, видеоусилитель, а также отдельные каскады блока синхронизации, например схему автоподстройки частоты и фазы строчной развертки (АПЧиФ), блок автоматической регулировки усиления АРУ),. блок автоматической подстройки частоты гетеродина АПЧГ). Кроме того, к электрическим относятся параметры, характеризующие работу тракта звукового сопровождения.
Растровые параметры характеризуют работу устройств развертки, а также правильность установки отклоняющей системы кинескопа. Световые параметры характеризуют качество работы кинескопа как преобразователя «сигнал — свет», а также качество работы телевизионного приемника в целом по изображению на экране.
К основным электрическим параметрам тракта изображения телевизионного приемника принято относить: чувствительность, ограниченную шумами; чувствительность, ограниченную усилением; чувствительность, ограниченную синхронизацией; избирательность по соседним каналам; избирательность по зеркальному каналу; избирательность по промежуточной частоте; эффективность АРУ; нелинейность амплитудной характеристики; амплитудно-частотную характеристику верности; переходные характеристики в области больших, средних и малых времен; параметры системы АПЧГ.
К основным электрическим параметрам тракта звукового сопровождения относят: чувствительность, ограниченную усилением; чувствительность, ограниченную помехами; уровень помех на выходе тракта; расстройку частотного детектора при прогреве; амплитудно-частотную характеристику верности; пределы регулировки громкости и тембра; выходную мощность; коэффициент нелинейных искажений.
К световым параметрам телевизионного приемника относятся: максимальная яркость; контрастность; контрастно-частотная характеристика; амплитудная (гамма-) характеристика; нестабильность уровня черного по яркости; яркостная фоновая помеха при питании от асинхронной сети.
К растровым параметрам телевизионного приемника относятся: размеры и формат изображения; нелинейные и геометрические искажения разных видов; стабильность размеров изображения при изменении напряжения сети; искривление вертикальных линий растра при питании от асинхронной сети.
Световые и растровые параметры определяются непосредственно по изображению на экране телевизионного приемника, поэтому при их измерении могут быть полностью использованы методы, описанные в параграфе 7.2.
Для оценки световых или растровых параметров на вход телевизионного приемника подают высокочастотное напряжение амплитудой 1—2 мВ от генератора УКВ, которое модулируется по амплитуде глубиной 87,5% (или 50%) необходимым испытательным видеосигналом. Частота установки УКВ ГСС с AM соответствует выбранному телевизионному каналу. Регуляторы частоты строк и кадров устанавливают в оптимальное положение устойчивой синхронизации.
Измерение электрических параметров тракта звукового сопровождения в принципе не отличается от измерений, проводимых в радиовещательных приемниках УКВ с частотной модуляцией. Методы измерений параметров ЧМ-приемников достаточно подробно изложены в литературе. Основные отличия вызваны тем, что, во-первых, промежуточная частота звукового сопровождения 6,5 МГц является результатом биений несущих частот звука и изображения данного телевизионного канала; во-вторых, уровень шумов и помех на выходе тракта звукового сопровождения в значительной мере определяется шумами и помехами, возникающими от сигналов изображения, цепей разверток и источников питания. Поэтому измерение большинства электрических параметров тракта звукового сопровождения ведется при подаче на вход приемника одновременно двух высокочастотных сигналов, модулированных соответственно по амплитуде видеосигналом и по частоте — звуковым сопровождением (обычно синусоидальным сигналом частотой 0,3— 15 кГц). Амплитуда несущей частоты изображения при всех измерениях должна быть в два раза больше амплитуды несущей частоты звукового сопровождения. Несущие частоты радиосигналов изображения и звука отличаются на 6,5 МГц (см. подраздел 6.2).
Среди электрических параметров тракта изображения можно выделить ряд параметров, измерение которых осуществляется методами, подробно описанными ранее. К ним относятся: измерение переходных характеристик в области больших, средних и малых времен; измерение АЧХ верности; измерение нелинейных искажений; измерение группового времени распространения.
При измерении переходных характеристик и нелинейных искажений на вход телевизионного приемника подается напряжение от генератора УКВ ГСС с AM, модулированное по амплитуде испытательным видеосигналом, а к моду-лирующему электроду кинескопа подключается широкополосный осцилло-граф (см. рис. 7.11).
Амплитуда несущей частоты устанавливается 1 — 2 мВ, глубина модуляции 50 или 87,5 %. Формы ИС, используемых при измерении переходных и им-пульсных характеристик и нелинейных искажений, приведены на рисунках 7.10, 7.13, 7.14. Переходная и импульсная характеристики проверяются на соответствие с определенным полем допусков.
Нелинейные искажения удобнее проверять при помощи ступенчатого сиг-нала с насадкой (см. рисунок 7.14), которая на выходе приемника выделяется узкополосным фильтром и наблюдается на экране осциллографа. Коэффициент нелинейных искажений определяют по размаху высокочастотного напряже-ния насадки А2, А5, А9, соответствующего 2,5 и 9 ступенькам (см. кривую II на рисунке 7.14, в):
КН2 = (1-А2/А5)100 %; КН9 = (1-А9/А5)100 %
Величина амплитуды ступенчатого сигнала с помощью регулятора контрастности и яркости устанавливается такой, чтобы уровень первой ступеньки (черного) соответствовал яркости 1 кд/м2, а уровень пятой ступеньки — яркости 20 — 30 кд/м2.
Нормы на переходные характеристики и нелинейные искажения устанавливаются для каждого класса телевизионных приемников. Коэффициент нелинейных искажений нормируется, например, следующим образом: 1-й класс – КН.2Є[-5;+10] %, КН.9Є[-10;+10] %; 2-й класс – КН.2Є[-5;+15] %, КН.9Є[-10;+10]%.
Измерения АЧХ верности проводят по схеме рисунка 7.6. На вход приемника от УКВ ГСС с AM подают напряжение несущей частоты изображения, модулированное по амплитуде видеосигналом с синусоидальным заполнением (см. рисунок 7.15). Уровень несущей устанавливается 1 — 2 мВ, глубина модуляции 50%, частота синусоидального заполнения меняется от 100 кГц до 6,5 МГц, напряжение видеосигнала на модулирующем электроде (катоде) кинескопа измеряют с помощью осциллографа. Результаты измерения представляют в виде графика (см. рисунок 7.7).
Так как УКВ ГСС с AM в отличие от телевизионных передатчиков генерирует высокочастотный сигнал с двухполосной модуляцией, при измерениях характеристик верности следует между выходом УКВ ГСС с AM и входом приемника включать фильтр частичного подавления нижней боковой полосы (рисунок 7.16, а). Если суммарная АЧХ приемника до видеодетектора такова, что площадь В меньше 5% площади А (рисунок 7.16, б), то измерение можно проводить без применения фильтра. В большинстве практических случаев это условие выполняется.
Измерение остальных электрических параметров тракта изображения существенно отличается от рассмотренных ранее методов, и на них следует остановиться более подробно.
Рисунок 7.16 – Измерение характеристики верности
7.4.2 Специфические параметры телевизионных приёмников и их
измерение
Чувствительность тракта изображения. Различают три вида чувствительности:
1. чувствительность, ограниченную шумами (реальная чувствительность);
2. чувствительность, ограниченную синхронизацией;
3. чувствительность, ограниченную усилением.
Чувствительность, ограниченная шумами – это минимальный уровень напряжения сигнала на входе приемника, при котором отношение номинального напряжения UH на выходе приемника к эффективному значению напряжения шума Uш.э равно 20 дБ (20lg Uн/ Uш.э = 20)/
Номинальное напряжение – это размах испытательного сигнала типа «шахматное поле» на модулирующем электроде трубки, при котором яркость белых участков изображения равна 20 кд/м2, яркость черных участков – 2 кд/м2. Для кинескопов с размерами экрана по диагонали 43-47 см номинальное напряжение UH равно примерно 7-9 В, для кинескопов с размерами по диагонали 61-65см – соответственно UH =10-12 В. Для получения качественного изображения на экране телевизионного приемника требуется контрастность b>30 при размахе видеосигнала на катоде кинескопа 60-80 В. Измерение чувствительности, ограниченной шумами, проводят по схеме рисунка7.17. На вход приемника от УКВ ГСС с AM подают напряжение несущей частоты, модулированное по амплитуде испытательным сигналом типа «шахматное поле». Глубина модуляции устанавливается равной 87,5%. Регулятор контрастности ставится в положение максимального усиления.
Рисунок 7.17 – Структурная схема устройства для измерения чувствительности
телевизионного приемника
Выходное напряжение УКВ ГСС с AM подбирается таким, чтобы напряжение на модулирующем электроде кинескопа было равно UH. Это напряжение определяет чувствительность приемника, ограниченную усилением. Затем измеряют высокоомным вольтметром постоянное напряжение в линии АРУ uАРУ. Сохраняя напряжение несущей частоты изображения неизменным и не трогая органов регулирования, снимают напряжение модуляции. Для сохранения первоначального режима работы усилительных каскадов вместо напряжения АРУ, которое при снятой модуляции равно нулю, подают напряжения U = uАРУ от источника постоянного напряжения.
С помощью термисторного вольтметра производят измерение эффективного напряжения шума UШ.Э. Фильтр высокой частоты (ФВЧ), включенный на входе термисторного вольтметра, имеет граничную частоту 100 кГц и отделяет постоянное напряжение, возможный сетевой фон и другие низкочастотные составляющие.
Для данного входного напряжения UВХ определяется соотношение сигнал/шум на выходе: Y(дБ) = 20lg(UH/ UШ.Э). Затем измерения повторяют в той же последовательности при большем входном напряжении и соответственно при другом положении регулятора контрастности. Для разных значений UBX определяют величину Y и строят график зависимости Y=j(UВХ). По графику определяют то напряжение UВХ(1) при котором Y= 20 дБ. Это напряжение UВХ(1) соответствует чувствительности, ограниченной шумами.
Для измерения чувствительности, ограниченной синхронизацией, в схеме рисунка 7.17 можно исключить источник постоянного напряжения, термисторный вольтметр и ФВЧ. Измерения ведут в следующем порядке: на вход приемника от УКВ ГСС с AM подают достаточно сильный телевизионный сигнал, а регулятором контрастности устанавливают выходное напряжение, равное номинальному UH.Затем последовательно снижают уровень входного напряжения, каждый раз регулятором контрастности устанавливая на модулирующем электроде трубки напряжение UH. Величина напряжения на входе приемника UВХ(2), начиная с которой изображение становится нестабильным вследствие дефектов синхронизации, соответствует чувствительности, ограниченной синхронизацией. Обычно UВХ(2) в несколько раз меньше, чем UВХ(1). Чувствительность, ограниченная шумами, и чувствительность, ограниченная синхронизацией, являются нормативными, гостированными параметрами телевизионного приемника.
Перед каждым измерением частота УКВ ГСС с AM, соответствующая несущей частоте изображения должна быть калибрована с помощью гетеродинного волномера высокой точности.
Избирательность тракта изображения. Избирательность телевизионного приемника характеризует способность приемника подавлять помехи на различных частотах f ,отличных от несущей частоты изображения f0=fН.И. Избирательность телевизионного приемника определяется так же, как и избирательность AM- и ЧМ-радиоприемников:
s(дБ) = 20lg UВХ (fО) / UВХ (f), (7.1)
где UВХ (fО) и UВХ (f) – напряжения соответствующих частот на входе приемника, для которых напряжения на выходе приемника равны. Для телевизионных приемников различают избирательность по зеркальному каналу sЗ.К.., по промежуточной частоте sПР. и по соседним каналам sСОС, определяемых соответственно на частоте зеркального канала fЗ.К. = fН.И. + 2fПР.И., промежуточной частоте изображения fПР.И. и частотах соседних каналов fСОС.
В соответствии с размещением телевизионных каналов в диапазоне частот (рисунок 6.3, а) соседними каналами для данного n-го канала будут несущая частота изображения (n+1)-го канала и несущая частота звукового сопровождения (n-l)-гo канала. Разность частот fН.ИN и fН.И(N+1) составляет 8 или 9,5 МГц, разность частот fН.ИN и fН.И(N+1) – 1,5 или 3 МГц. Измерение избирательности телевизионного приемника проводится по схеме рисунка 7.17, при этом термисторный вольтметр и ФВЧ отключаются. На вход приемника от УКВ ГСС с AM подается напряжение несущей частоты 1 мВ, модулированное видеосигналом, а на выходе регулятором контрастности устанавливается номинальное напряжение UH. Измеряется напряжение смещения в линии АРУ UАРУ. Затем цепь АРУ разрывают и в линию АРУ подключают источник постоянного напряжения U== UАРУ. Снимают модуляцию УКВ ГСС с AM видеосигналом и включают внутреннюю амплитудную модуляцию синусоидальным напряжением частотой 1000 Гц при глубине модуляции 50%. Сохраняя f0 = fH.И, напряжение на входе приемника уменьшают до значения UBX, при котором на катоде кинескопа напряжение на 12 дБ меньше номинального.
Частоту УКВ ГСС с AM изменяют в диапазоне, достаточном для перекрытия полосы частот соседних телевизионных каналов. Напряжение генератора UBX(f) устанавливают каждый раз таким, чтобы напряжение на катоде кинескопа не менялось. Аналогичные измерения выполняют на промежуточной частоте и частоте зеркального канала. По формуле (7.1) производят расчет избирательности и строят график зависимость σ = φ(f). Из полученного графика определяют также подавление несущей частоты звукового сопровождения fН.ЗN (и поднесущей частоты цветности fН.ЦВ N при необходимости).
Так как избирательность по соседним каналам определяется в основном формой АЧХ усилителя промежуточной частоты изображения (УПЧИ), то в условиях производства и ремонтных мастерских достаточно осуществлять контроль избирательности не со входа приемника, а со входа УПЧИ на частотах режекции. Эти частоты, согласно рисунку 6.3, а, при fПР.И = 38 МГц соответственно равны 28,5;30; 31,5; 39,5 и 41 МГц.
Эффективность системы АРУ. Система АРУ предназначена для поддержания постоянства напряжения на выходе телевизионного приемника (постоянства контрастности изображения) при изменении уровня сигнала на входе. Эффективность системы АРУ определяется допустимым изменением выходного напряжения (контрастности) при заданных пределах изменения входного напряжения и оценивается выражением:
Э (дБ) == 201g[(UВХ МАХ/UВХ MIN)/ (UВЫХ MAX/UВЫХ MIN)].
Измерение эффективности АРУ производят в следующем порядке. На вход приемника от УКВ ГСС с AM и УКВ ГСС с ЧМ подают одновременно напряжения несущих частот изображения и звука. Напряжение несущей частоты изображения модулируют видеосигналом, соответствующим испытательной таблице или шахматному полю, а напряжение несущей частоты звука – напряжением I кГц с девиацией ±15 кГц. Напряжение несущей частоты изображения устанавливают равным заданному нижнему пределу входного сигнала. На выходе приемника регулятором контрастности устанавливают номинальное напряжение.
На звуковой катушке громкоговорителя регулятором громкости тембра устанавливают напряжение на 12 дБ меньше номинального значения. После этого изменяют в заданных пределах величину напряжения на входе (при неизменном отношении уровней несущих изображения и звука) и с помощью осциллографа измеряют размах видеосигнала на выходе приемника. По результатам измерений строят график зависимости размаха видеосигнала от напряжения на входе приемника и определяют изменение выходного напряжения при изменении в заданных пределах напряжения на входе.
Для оценки качества работы АРУ в случае разных видов входного сигнала аналогичные измерения проводят при модуляции несущей частоты изображения видеосигналами, соответствующими белому и черному полям изображения. Эффективность работы системы АРУ оценивается по наихудшим результатам для одного из видов испытательных сигналов. Затем напряжение на входе увеличивают сверх заданного предела действия системы АРУ и, регулируя органы управления приемника, добиваются вновь номинального напряжения изображения и звука.
То максимальное напряжение на входе приемника, при котором качество изображения (устойчивость синхронизации, разрешающая способность, градации яркости по изображению испытательной таблицы) сохранилось в пределах заданных норм и не меняется после нескольких выключений и переключений телевизионных каналов, называется максимально допустимым уровнем входного сигнала.
7.5 Измерение основных параметров распределительных сетей
кабельного телевидения
Качественные показатели системы КТВ оцениваются набором электрических параметров, измеряемых на входе абонентской линии или непосредственно в абонентской розетке (см. рисунок 6.10). При этом для удобства расчётов используют понятие «уровень сигнала (или помехи)» Lx = 20lg(Uх/U0), дБ/мкВ, где Uх – измеренное в микровольтах (мкВ) напряжение в точке х, а U0=1 мкВ – опорное напряжение. Под канальной помехой 3-го порядка понимается комбинационная помеха, образовавшаяся вследствие нелинейности домовых и магистральных усилителей, а также выходных каскадов ГС при прохождении через них группового канального сигнала, содержащего немодулированные сигналы на частотах f1=fН.И.I, f2=fП.Ц., f3=f1+fП.З., где fН.И.I – несущая частота радиосигнала изображения I-го канала, fП.Ц. – поднесущая цветности, fП.З. – поднесущая звука. Канальная помеха 3-го порядка имеет частоту fН.З.К. = f1±( f3 – f2) = f1± (fП.З - fП.Ц.), которая попадает в спектр полезного сигнала и не может быть отфильтрована в последующих каскадах.
Межканальная помеха 3-го порядка образуется при прохождении 2-х радиосигналов i-го и j-го каналов, из которых один (например, i-й) немодулирован и имеет частоту f1 = fН.И.I а второй (j-й) модулирован и содержит 2 частоты: f2 = fН.И.J и f3 = f2 + fM, где fM – частота модуляции. За счёт нелинейности групповых усилителей образуется помеха с частотой fН.ЗВ = f1+(f3–f2) = f1 + fM, результате чего i-й радиосигнал оказывается модулированным видеосигналом j-го канала. Такая помеха называется также перекрёстной.
Комбинационная помеха 2-го порядка имеет частоту fН.2=|f1 ± f2|, где, как правило, f1 = fН.И.I и f2 = fН.И.J. В канальных усилителях наиболее опасной является канальная помеха с частотой fН.З.К.,в групповых широкополосных усилителях надо учитывать все указанные виды помех.
Кроме объективных оценок качества работы системы КТВ применяют также и субъективные, основанные на визуальном контроле качества изображения на экране контрольного телевизора. В частности, при использовании 5-балльной шкалы качества и распределения в системе КТВ сигналов эфирного вещания среднеарифметические оценки (для группы экспертов) в магистральной и субмагистральной сети должны быть не хуже 4,0, а в домовой – 3,5 баллов. Если же все испытания проводятся при подаче на вход головной станции (ГС) сигнала от испытательного генератора, то качество наблюдаемого при этом изображения должно иметь оценку соответственно 5 и 4,5 балла.
7.6 Контроль параметров ТВ тракта при помощи испытательных
сигналов, вводимых в интервалы гасящих импульсов полей передаваемого ТВ сигнала
Введение измерительных сигналов (ИС) в строки гасящих импульсов полей ТВ-сигнала позволяет контролировать основные качественные показатели отдельных звеньев и всего ТВ-тракта непосредственно в процессе передачи программы. В связи с широким международным обменом ТВ-программами разработаны рекомендации по форме и местоположению ИС. При этом приняты во внимание перспективы автоматизации контроля, а также стремление использовать вводимые сигналы не только для контроля, но и для решения ряда измерительных задач. Для систем цветного телевидения с разложением на 625 строк приняты сигналы, вводимые в интервалы испытательных строк (форма этих сигналов приведена на рисунках 7.18-7.19). В строки 17 и 20 гасящего импульса полей вводят ИСI, состоящий из прямоугольного В2, синусквадратичного В1 и сложного синусквадратичного F импульсов, а также пятиступенчатого сигнала D1 (рисунок 7.18, а), в строки 18 и 21 — ИСII, содержащий сигналы С1 и С2 для измерения амплитудно-частотных характеристик на дискретных частотах (рисунок 7.18, б), в строки 330 и 333 —ИСIII, содержащий прямоугольный В2, синусквадратичный В1 импульсы и пятиступенчатый сигнал с насадкой цветовой поднесущей D2. В строки 331 и 334 вводят на пьедестале трёхуровневый сигнал цветовой поднесущей G1 или G2 (рисунок 7.19, б) и опорный сигнал цветовой поднесущей Е (ИСIV).
Сигналы опознавания пунктов введения измерительных сигналов (сигнал V) вводят в строки 16 и 19. Они состоят из 4 прямоугольных импульсов, длительность которых можно изменять в пределах 1-10 мкс дискретно через 1 мкс, что обеспечивает возможность опознавания до 10000 пунктов ввода. Строки с номерами 22 и 335 резервируют для измерения уровня флуктуационных помех. ИС и сигнала опознавания, передаваемые в строках 17, 18, 330, 331 и 16, вводятся в состав ТВ-сигнала непосредственно в аппаратно-студийном комплексе производителя ТВ изображения и не должны гаситься или заменяться другими во всех звеньях тракта передачи изображения. Сигналы, передаваемые в строках 20, 21, 333, 334 и 19, вводятся на входе магистрального канала изображения (или на входе отдельных участков этого канала) и входе канала изображения ТВ-передатчиков и служат для контроля отдельных звеньев ТВ-тракта.
ИС типа В2 представляет собой прямоугольный импульс белого размахом 0,7 В, длительностью 10 мкс и длительностью фронтов 2Т (0,16 мкс). Он применяется для контроля диаграммы уровней и переходной характеристики в области средних частот.
ИС типа В1: синус-квадратичный импульс размахом 0,7 В и длительностью 2Т (0,16 мкс), отсчитанной на половине его размаха – применяется для контроля переходной характеристики в области малых времен.
а) а)
б) б)
Информация в лекции "Отложение наносов в водохранилищах" поможет Вам.
Рисунок 7.18 – Измерительные сигналы Рисунок 7.19 – Измерительные сигналы
а) ИС I, б) ИС II а) ИС III, б) ИС IV
ИС типа D1: пятиступенчатый сигнал размахом 0,7 В с размахом и длительностью каждой ступени соответственно 0,14 В и 4 мкс – применяется для измерения нелинейности амплитудной характеристики.
ИС типа D2 представляет собой версию сигнала D1 с насадкой размахом 0,14 В на частоте 1,2 или 4,43 МГц и позволяет кроме измерения нелинейности АХ (с насадкой 1,2 МГц) произвести измерение дифференциального усиления и дифференциальной фазы (с насадкой 4,43 МГц), а также влияние сигнала цветности на сигнал яркости (путем включения-выключения насадки 4,43 МГц).
ИС типа С1 совместно с С2 позволяет осуществлять контроль АЧХ тракта в области средних и высоких видеочастот в шести дискретных точках (частотах), при этом размах каждого «пакета» измеряют относительно размаха импульса С1, принимаемого за 100 %.
ИС типа G1, G2 и Е применяют для измерения ряда параметров канала цветности: переходной характеристики в области средних и верхних частот с помощью G1 и Е, нелинейности АХ – с помощью G2, дифференциального усиления и дифференциальной фазы – с помощью G2 и Е, при этом сигнал Е в месте приема используется в качестве опорной фазы.
