Диссертация (1143140), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Измерениякоэффициента шума проводились известным методом удвоения с помощью стандартного = 13 дБ (вариант 1, входной ВШП неаподизован)генератора шума. Для данного фильтра Fэксп = 12.3 дБ (вариант 2, входной ВШП аподизован) при источнике сигнала с внутренними Fэксп = 12.1 дБ исопротивлением 75 Ом. Теоретические значения в этом случае составляют Fтеор = 10.1 дБ .
Верхняя граница динамического диапазона микросборки 04ФЕ3 с входнымFтеорусилителем, имеющим Kp = 46 дБ , в 75-омном тракте (коэффициент шума фильтра F 40 дБ)составила менее 1 мкВ (при коэффициенте нелинейных искажений -40 дБ), а после проведенияпредложенной оптимизации выросла до значения 30мкВ при том же коэффициентенелинейных искажений. Достаточно точное совпадение теоретических и экспериментальныхданныхподтверждаетправильностьпредлагаемыхметодикпроектированияакустоэлектронных фильтров на ПАВ по критерию минимизации шумов.Таким образом, использование оптимизации совокупности параметров фильтров на ПАВи электронного обрамления по критерию минимизации уровня шума позволяет проектироватьППУ,втомчислемногоканальныеволоконно-оптическиесистемыпередачивысококачественных телевизионных сигналов, с максимальным динамическим диапазономпри минимальных перекрестных искажениях между каналами.1915.5 Применение фильтров на поверхностных акустических волнах в многоканальныхволоконно-оптических системах передачи высококачественного телевизионногоизображенияОдновременная передача нескольких высококачественных телевизионных каналовизображения находит применение в системах кабельного телевидения, студийномоборудовании телевизионных центров, локальных системах видеоконференцсвязи, охранныхвидеосистемах и др.
Поскольку спектр частотно-модулированного сигнала цветовоготелевизионного изображения со звуковым сопровождением занимает широкую полосу частот(f =10 ÷ 20 МГц), многоканальная передача нескольких сигналов высококачественноготелевизионногоизображениязанимаетполосучастотF = 1.5Nf,гдеN - числопередаваемых каналов. При передаче восьми каналов занимаемая полоса частот составит150 ÷ 200 МГц. Передача по радиоканалу такой полосы частот практически невозможна из-зазанятости радиочастотного диапазона.
Наиболее подходящей средой для многоканальнойпередачи высококачественного телевизионного изображения является волоконно-оптическийкабель, обладающий широкой полосой пропускания и относительно невысокими потерямиоптической мощности при распространении.Структурнаясхемасистемымногоканальнойпередачивысококачественныхтелевизионных сигналов с использованием фильтров на ПАВ представлена на рис. 5-23.Вх ТВ1Вх ТВ2Вх ТВnЧМмодуляторf1ЧМмодуляторf2ЧМмодуляторfnСумматорсигналовБУФК.БлокБУФФотоприемноеЛазерногоК.Фильтрна ПАВf1ЧИМдемодуВых ТВ1ляторf1Фильтрна ПАВf2ЧИМдемодуВых ТВ2ляторf2Фильтрна ПАВfnЧИМдемодуВых ТВnляторfnУстройствоИзлу чателяБУФВолоконнооптическийкабельК.Рис. 5-23. Структурная схема ТВ-системы многоканальной передачиТелевизионныесигналыпоступаютнаЧМ-модуляторы,осуществляющиепреобразование телевизионных сигналов на поднесущие f1…fN c девиациями f1… fN.
ЧМсигналы суммируются аналоговым сумматором, на выходе которого формируется групповойсигнал нескольких (N) телевизионных каналов. Оптическое излучение с блока лазерногоизлучателя определенной длины волны (0.85 мкм, 1.3 мкм или 1.55 мкм), модулированное192групповым сигналом, поступает в волоконно-оптический кабель, длина которого можетдостигать десятков километров. На приемном конце оптическое излучение преобразуетсяфотоприемным устройством (ФПУ) в электрический сигнал, спектр которого фильтруетсяполосовыми фильтрами поднесущих телевизионных каналов.
Усилители-ограничителиформируют ЧИМ-сигнал постоянной амплитуды, за счет чего дополнительно увеличиваетсяпомехозащищенность системы. Полные цветовые телевизионные сигналы со звуковымсопровождением формируются ЧИМ-демодуляторами каналов. В том случае, если напередающейчастисистемыиспользуютсяЧИМ-модуляторы,дляпредотвращенияперекрестных искажений между каналами необходимо перед аналоговым сумматоромустановить фильтры с такими же амплитудно-частотными характеристиками, как и вприемном блоке.Фотоприемное устройство определяет чувствительность и динамический диапазонмногоканальной волоконно-оптической системы.
Чувствительность ФПУ (нижняя границадинамического диапазона) определяется как минимальная оптическая мощность, при которойна выходе ФПУ достигается заданное отношение сигнал/шум.Верхняя границадинамического диапазона определяется как максимальная оптическая мощность, при которойискажения сигналов ТВ-изображения и звукового сопровождения в каждом из каналов непревышают допустимый уровень. Поскольку групповой сигнал, поступающий на ФПУ,содержит спектр всех каналов одновременно, возникающие из-за нелинейности амплитуднойхарактеристики нелинейные и интермодуляционные сигналы создают существенные помехиво всех каналах.
Верхняя граница динамического диапазона ФПУ для высококачественныхсигналов изображения представляет собой оптическую мощность, при которой коэффициентнелинейных искажений находится в пределах 0.1 ÷ 0.5%. Таким образом, к ФПУпредъявляются повышенные требования по линейности амплитудной характеристики.Кполосовымфильтрамподнесущихпредъявляютсявысокиетребования поселективности и равномерности амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) в полосепропускания.НеравномерностьАЧХприводиткнежелательнымискажениямсинхронизирующих импульсов и изменению цветовой палитры телевизионного сигнала.Требуемая селективностьфильтровопределяетсяуровнем подавления поднесущихближайших каналов.
Высококачественным сигналом телевизионного изображения следуетсчитать сигнал, имеющий отношение сигнал/шум или сигнал/помеха 60 дБ и выше. Этоозначает, что полосовые фильтры должны обеспечить на краю защитного частотногоинтервала, составляющего примерно 50 ÷ 80% от девиации ЧМ-сигнала, подавление в 60 дБ.При девиации ЧМ-сигнала в 10 ÷ 15 МГц скорость спада АЧХ фильтров вне полосыпропускания должна составить 400 дБ на октаву, что соответствует фильтру 60-го порядка.
В193дециметровом диапазоне частот подобную селективность обеспечивают фильтры наповерхностных акустических волнах (ПАВ). Цифровые полосовые фильтры данногочастотного диапазона в настоящее время представляют собой достаточно сложные,дорогостоящие устройства. Таким образом, применение фильтров на ПАВ в многоканальныхволоконно-оптических системах передачи высококачественного телевизионного изображенияв настоящий момент является наиболее предпочтительным.МетодикипроектированияфильтровнаПАВсзаданнымитехническимихарактеристиками (полосой пропускания, коэффициентом прямоугольности АЧХ, уровнюселективности по боковым лепесткам, неравномерностью АЧХ в полосе пропускания) кнастоящему времени в достаточной степени разработаны.
Однако, поскольку потери передачифильтров на ПАВ весьма существенны (вплоть до 40 дБ), фильтры на ПАВ требуюттщательного согласования с усилителями по шумовым характеристикам. Использованиеширокополосной противошумовой коррекции на стыке фильтра с последующим усилителемпозволяет снизить шум усилителя настолько, что спектральная плотность мощности шумавстречно-штыревого преобразователя (ВШП) в несколько раз превосходит значениеспектральной плотности мощности шума собственно усилителя. Представленная вышевозможность оптимизации системы “прибор на ПАВ - усилитель” позволяет обеспечитьрежим полного шумового согласования при одновременном удовлетворении техническиххарактеристик, присущих каждому конкретному классу устройств на ПАВ. Для фильтров наПАВ заданные технические характеристики обеспечиваются выбором количества парэлектродов и функцией аподизации ВШП, а шумовое согласование обеспечиваетсяприменением противошумовых коррекций, использованием низкоомного (по схемевключения транзистора с общей базой) усилителя выходного ВШП с оптимальным током,выбором апертуры пьезоплаты и сопротивления источника сигнала входного ВШП.На основе предложенной методики оптимизации коэффициента шума ППУ сиспользованием фильтров на ПАВ разработан двухканальный волоконно-оптический модемпередачи видеосигналов со звуковым сопровождением с использованием частотноимпульсной модуляции (ЧИМ).
Полосовые фильтры на ПАВ в модеме имеют центральныечастоты 40 и 60 МГц, полосы пропускания 20 %, выполнены на подложке ниобата лития.Применение методики оптимизации ППУ с использованием устройств на ПАВ позволилореализовать чувствительность телевизионного модема к оптическому сигналу на уровне2,0 мкВт при уровне перекрестной помехи между каналами -60 дБ.1945.6 Выводы по Главе 51.Использование противошумовой коррекции в малошумящем транзисторном усилителепозволяет снизить шумы усилителя настолько, что спектральная плотность мощностишума ВШП в несколько раз превосходит значение спектральной плотности мощностишума собственного усилителя.2.Минимально достижимый коэффициент шума пьезокристаллических устройств на ПАВ сдвунаправленными преобразователями соответствует величине 6 ÷ 7 дБ. Однако, прииспользовании таких устройств в радиоэлектронных системах совместно с серийновыпускаемыми усилителями, стыковка с которыми осуществляется без оптимизации,рассматриваемый коэффициент шума может увеличиваться вплоть до 40 дБ и выше.3.С помощью противошумовой коррекции, введения в усилитель дополнительногомалошумящего каскада с включением транзистора с ОБ и выбора оптимального значениясопротивленияисточникасигналадостигнутозначениекоэффициенташумапьезокристаллических устройств на ПАВ около 18 дБ без ухудшения всех остальныхтехнических характеристик.4.Оптимизация параметров пьезоплаты и входного каскада усилителя дает возможностьдополнительного снижения коэффициента шума микросборок радиочастотных линийзадержки и фильтров на ПАВ со встроенными транзисторными усилителями до уровня10 ÷ 12 дБ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
