Джакония В.Е. и др. Телевидение (2-е изд., 2002) (1143030), страница 74
Текст из файла (страница 74)
Фиксация уровня сигнала необходима также при ограничении уровней черного а белого, коррекции полутоновых искажгнай, модуляции несущей частоты полным цветовы и ТВ сигналом и т д. ЫЗ. ПРОТИВОШУМОВАЯ КОРРЕКИНЯ В усилительном тракте телевизионных систем принимается ряд мер для уменьшения зашумленностн ТВ сигнала и снижения заметности помех на изображении. В частности, уровень злдитивиых низкочастотных помех уменьшается с помощью фиксирующих цепей, а уровень флуктуационных помех — с помощью рационального конструирования входных каскадов тракта, противошумовой коррекции и шумоподавителей: Важность этих мероприятий определяется стремлением повысить чувствительность ТВ систем с учетом того, что передача сигнала и коррекция его любых искажений, как правило, сопровождается увеличением у овня шумов. 4 луктуацнонные помехи в основном "засоряют" ТВ сигнал на участках тракта с малым размахом сигнала: в передающих трубках, во входных цепях предварительных видеоусилителей, в линиях связи, нз входе приемников.
В телевизионных устройствах применяются два критерия оценки зашумленности сигнала: отношение сигнал/флуктуационная помеха и отношение сигнал/взвешенная флуктуационная помеха соответственно: ф' = (7,/Р, ф = (/,/У, где (l, — размах сигнала изображения; в ~хв(ч)~Ч (14.7) — среднеквадратнческое (действующее) значение флуктуационных помех в полосе частот от /„до /,; .-4'- (14.3) /в — взвешенное среднеквадратнческое значение флуктуацнонных помех; 5 (ы) — спектральная плотность мощности помех, В'/Гц; в частности, для теплового шума согласйо Найквнсту, на любом активном сопротивлении л) при температуре Т (К) на всех частотах полосы пропускания она одинакова — белый шум: 5 =(аР 'Т/и) = 4йТН, (14.9) (14.10) где ф = 0 /(/ — частный параметр 1 го участка (например, передающей трубки ф предварительного видеоусилителя ф„, линии связи фм приемника ф„и т.д.) — отношение размаха сигнала изображения 0,„на выходе участка тракта с(-и источником флуктуационных помех к взвешенному действующему значению этих помех 0 „ Например, для предварительного видеоуснлителя где й = 1,ЗВ.!О мДж/К вЂ” постоянная Вольцмана; /„/, — нижняя и верхняя граничные частоты полосы пропуска ния тракта, Гц; у, (ы) — весоваяфункция помехи,учитывающая внзуальноевосприятне различных спектральных состанляющих шума н унифицирующая учет воадействня флуктуационных помех с различным спектральным распределением мощности на ТВ изображение (смхл.4).
Критерий отношения сигнал/помеха может применяться„когда спектральные распределения шумов всех источников помех одинаковы. В остальных случаях, и особенно когда приемником информации является глаз, а воспроизводящим устройством кинескоп, форма спектрального распределения помех (существенно неодинаковая для различных источников шумов тракта) оказывает значительное влияние иа визуальную оценку зашумленностн изображения. Из-за инерционности указанных элементов ТВ системы н зависим Ости чувствительности зрительной системы от размеров и цвета объектов детали изображения (атом числе н "ложные" от помех) воспринимаются глазом по-разному: в частности, более заметны зеленые крупные детали.
Поэтому заметность помех на экране кинескопа з»- висит от вида шумов и величин параметров элементов ТВ системы; например, флуктуационные помехи с "треугольным" спектральным распределением (входные каскады предварительных усилителей, линии связи и др.) менее заметны, чем белый шум одинаковой мощности (передающие трубки, их сопротивления нагрузки и др.). Если в системе имеется д источников некоррелированных шумов, то результирующее значение взвешенных флуктуацнонных помех г -~Я~.. При этом результирующее отношение сигнал/взвешенная помеха на выходе тракта (нли его участков) с заданной полосой пропускання может быть определено из выражения —,' =Х ~в „/ 22 (14.! 1) 121 тв Как следУет из(14.10), пРи ф)= ~рр,1 зашУмленность ТВ сигнала в основном определяется флуктуациями в предыдущих звеньях тракта; при феи фрй т результирующее отношение сигнал/взвешенная помеха на выходе 1-го звена уменьшается в )12 раз (на 3 дБ); при фуц.~фри у зашУмлеииость ТВ сигнала опРеделЯетсЯ 2-м звеном.
Поэтому отношение сигнал/взвешенная помеха иа выходе каждого последующего участка тракта с источником помех должно в несколько раз превышать результирующее значение этого параметра на выходе предыдущего участка. Это условие соблюдается далеко не для всех участков тракта. Например, при использовании передающих трубок без послекоммутациоиного усиления сигнала (видиком, плюмбнкон и др.) в предварительном видеоуснлителе передающей камеры наблюдается значительное уменьшение отношения сигнал/взвешенная помеха передающей трубки ф„Это происходит из-за того, что размах сигнала иа выходе передающей трубки обычно сравним с уровнем шумов входной цепи и, как следствн», ф„с (ф,. Поэтому результирующее отношение сигнал/взвешенная помеха на выходе усилителя в основном определяется согласно(14ЛО) отношением сигнал/взвешенная помеха усилителя ф арфу, что заставляет использовать в нем противошумовую коррекцию.
Во входной цепи предварительного усилителя имеются по крайней мере два некоррелированных источника флуктуационных помех (рисЛ4.7): а) тепловые флуктуации в сопротивлении нагрузки трубки Й„, при /,)/„равные Р, в - )/г~з и( = /айги„~.; (14.12) б) дробовые флуктуации в активных элементах усилительных каскадов (/',; оии могут быть оценены как эквивалентные тепловые (пересчитанные на вход усилителя) в соответствующем сопротивлении шумов: опа онат (14.13) где Й и у( 2,...,1(у, 7(2... — эквивалентные сопротивления шумов и коэффициенты усиления первого, второго н последующих каскадов.
Например, для полевых транзисторов с крутизной 5 эквивалентное сопротивление шумов ут ж 0,72 '. Тогда Рис. 1й:У. Влоднаи цепь предварптельпоуо усилители с простой противошуиовой иор- реицией: а — уироааеваи иравваивальвае стева, а — еааиеалсатнае стева; а — Ачх волил пав у 1 1. уссиитсла у„1 1 а рстультвруапаа у Соответствующие генераторы эквивалентных шумов показаны на рисЛ4.7,6. Там же показана и паразитная емкость Сн = С, + С, + С, шунтирующая сопротивление нагрузки трубки Я„(С, — выходная емкость трубки; Св — емкость монтажа; С вЂ” входная емкость усилительного каскада. Паразитная емкость С, н сопротивление нагрузки ус„образуют для сигнала изображения, шумов трубки Гшг и шумов нагрузки и'шн (кроме шумов усилителя и'шу) интегрирующую цепочку — фНЧ с постоянной времени ут„С„и коэффициентом передачи 1 тГ'1 + г~„С,"„' (14Л5) Эта цепочка оказывает большое влияние иа параметры сигналов, форму.частотной характеристики предварительного усилителя и, главное, на величину отношения сигнал/помеха и характер спектрального распределения плотности мощности шумов на выходе ПВУ.
Выясним, как можно повысить отношение сигнал/помеха ПВУ. Рассмотрим вначале случай, когда входная цепь — ФНЧ вЂ” вносит незначительные(допустимые) частотные искажения, даже иа верхней граничной частоте полосы пропускання /„т.е. когда 1 0,00...0,98. ат Иои е ° ...„.,с.,*. т -.стс Ю - "р. (14.16 По =.ура~ . т/4КЯ у)е. (14.14) Тогда при Й.и ~~вас„МЙ7 отношение сигнал/помеха иа входе ПВУ !((77' 7)т+(йР !» „~йт7.'/»" ЯЙЛАХ + -г (14.17) где (/,.„=7,!г„— размах сигнала на входе усилителя, так как передающая трубка является генератором тока сигнала /,, ее внутреннее сопротивление )7 )Р„; БЯ = ~г(Р „)~+(Бц „)' — действующеезначениешумовнагрузки и усилительных каскадов на входе усилителя.
В данном частном случае отношение сигнал/помеха на выходе усилителя будет таким же, так как частотные характеристики входной цепи и ПВУ практически равномерные, и напряжения сигнала и всех флуктуаций увеличиваются одинаково на всех частотах полосы пропускания ПВУ. Поэтому н характер спектрального распределения мощности шумов для всех источников помех остается тем же— белый шум. Для повышения отношения 'сигнал/помеха ПВУ, как это следует из (14.17), необходимсс а) увеличить размах входного сигнала (/, за счет увеличения тока сигнала передающей трубки /;, б) увеличить размах входного сигнала за счет увелячения сопротивления нагрузки трубки !г„— простая противошумовая коррекция Брауде.
При этом шумы нагрузки тоже стут, но увеличение сигнала для рассмотренного частного случая вот„раз "опережает" рост этих помех; в) дополнительно с простой противошумовой коррекцией увеличить размах отдельных частотных составляющих входного сигнала за счет включения контура во входной цепи (рис.!4.8), настроенного на одну из промежуточных частот спектра )г,— сложная противошумовая коррекция; г) уменьшить уровень шумов активных элементов входных каскадов ПВУ за счет их рационального конструирования, а в особых случаях и с помощью охлаждения входной цепи и усилителя. Первый из указанных способов реализуется за счет увеличения освещенности передаваемого изображения и, следовательно, связан с большими энергетическими затратами, а в ряде случаев(например, п и передаче с натурных сценических площадок) н неосуществим. оэтому роль остальных методов весьма велика. Особенно эффективно повышение ф'„ф~„, как это следует из (14.17), за счет увеличения !т„до значения Я„, для рассмотренного частного случая, когда не сказывается влиянйе паразитной емкости С„.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
