МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ

КАЗАХСТАН

 

Алматинский институт энергетики и связи

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т.А.Урусова

ЦИФРОВОЕ ТЕЛЕРАДИОВЕЩАНИЕ И

                                            КАБЕЛЬНОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ

Программа, методические указания и контрольные задания

(для студентов заочной формы обучения специальности

380540- Радиосвязь, радиовещание и телевидение

050719-Радиотехника, радиоэлектроника, телекоммуникации)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Алматы 2005

 

 

 

 

 

 

 

СОСТАВИТЕЛЬ: Урусова Т.А. Цифровое телерадиовещание и кабельное  телевидение. Программа, методические указания и контрольные задания для студентов специальностей 380540- Радиосвязь, радиовещание и телевидение, 050719-Радиотехника, радиоэлектроника, телекоммуникации заочной формы обучения. -

Алматы: АИЭС, 2005. – 24с

 

 

 

 

 

 

 

Данная разработка  предназначена для студентов специальностей «Радиосвязь, радиовещание и телевидение», «Радиотехника, радиоэлектроника, телекоммуникации» заочной формы обучения.

В программе приводятся основные разделы курса «Цифровое телерадиовещание и кабельное  телевидение», которые должен знать студент после изучения дисциплины, указания на основные моменты при изучении различных разделов курса, способствующие усвоению теоретического материала, и контрольные задания.

Ил.4, табл.2 , библиогр. - 4 назв.

 

 

Рецензент: старший преподаватель кафедры ТКС Ползик Е.В.

 

 

 

 

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи  на 2005г.

 

 

 

 

 

 

 

©Алматинский институт энергетики и связи, 2005г.

 


1 Общая информация о дисциплине «Цифровое телерадиовещание и кабельное телевидение»

 

По данной дисциплине предусмотрено  90 часов, из них  16 часов аудиторных занятий, 10 часов лекционных и 6 часов лабораторных занятий, остальные часы выделены на самостоятельную работу, которая включает решение контрольной работы в двух частях, подготовку  к лабораторным занятиям, подготовку и сдачу зачета. Варианты заданий  контрольной выбираются по последним двум цифрам зачетной книжки.

 

2 Рабочая программа и общие методические указания

2.1 Введение

 

Цели и задачи курса

Цель преподавания – получение студентами знаний о цифровых способах сжатия, кодирования и передаче телевизионных и радиосигналов.

 

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

- стандарты сжатия движущихся изображений и звука;

- преимущества передачи сигналов в цифровом виде  в сравнении с аналоговыми;

- стандарты цифрового телевещания DVB-T-S-C;

- принципы построения кабельных сетей для телевещания.

 

Cодержание дисциплины

 

2.2 Аналого-цифровое преобразование

Ортогональная и шахматная структуры дискретизации. Форматы дискретизации: 4:2:2, 4:1:1, 4:2:0, 4:4:4. Закон различения градаций яркости Вебера-Фехнера.Рекомендация ITU 601. Методика расчета   цифровых яркостного и цветоразностных сигналов. Код Рида-Соломона. Композитный и компонентный сигнал.

 

Методические указания

Шахматная структура дискретизации наиболее приспособлена к особенностям зрительного восприятия (учитывает анизотропность зрения) и является более экономичной. Используемый в телевещании формат дискретизации учитывает большую чувствительность зрения к яркостным градациям, чем к цветовым.

 

Вопросы для самопроверки:

 

а) какая  из структур дискретизации используется в телевещании и почему?

б) какой из форматов дискретизации реализует изображения максимального качества?

в) каким должно быть соотношение яркости деталей и  фона, чтобы

обеспечить различимость двух яркостных градаций?

 

 

2.3 Стандарты сжатия  движущихся изображений и звука

 MPEG-1,2, уровни и профили MPEG2 .

 Стандарт сжатия  изображений JPEG. Последовательность операций при кодировании. Дискретно-косинусное преобразование. Разбиение изображения на блоки RGB или YCrCв. Квантование коэффициентов ДКП по таблицам. Энтропийное кодирование. I, P, B-кадры.  Масштабируемость по пространственному разрешению, по отношению с/ш, по времени. Уровни и профили MPEG-1,2

  

Методические указания

Стандарт сжатия неподвижных изображений применим только в файлах, имеющих более 2-х градаций яркости. Коэффициенты в таблицах квантования яркостного и цветоразностных сигналов позволяют передавать с наилучшим качеством левый верхний угол кадра и соответственно максимально сжимать всю остальную его часть.     

 Стандарты сжатия движущихся изображений позволяют сокращать в разной степени объем передаваемой информации, исключая избыточность из потока данных, при этом  не ухудшая заметно качество изображения.

 

Вопросы для самопроверки:

а) в чем состоит принцип сжатия неподвижных изображений JPEG?

б) почему абсолютные значения коэффициентов в таблицах квантования яркостного и цветоразностных сигналов различны?

в) что называется масштабируемостью?

 

 

2.4 Европейский стандарт цифрового телевидения DVB.

 DVBT или АTSC.  Проектирование DVB.  Система условного доступа. Навигаторы и гиды в DVB. Ортогональное частотное мультиплексирование, защитные интервалы, их назначение и параметры. Квадратурная амплитудная манипуляция. Преимущества QFDM.

 

 

Методические указания

Европейский стандарт цифрового телевидения DVB, предназначен  в том числе для передачи данных, поэтому допустимая ошибка в DVB в сравнении  с американским стандартом ATSC существенно меньше. Кроме  того, DVB имеет ряд преимуществ  перед ATSC:  применение QFDM (борьба с отраженным сигналом при неравномерной застройке в условиях большого города), возможность изменения скорости передачи информации и соответственно полосы частот - адаптация её под любую страну  и др.

 

Вопросы для самопроверки:

 

а) какова вероятность ошибки при передаче данных, применяя стандарт  DVB и  АТSC?

б) в чем сущность ортогонального частотного мультиплексирования?

в) что определяет величина защитного интервала в QFDM?

 

         2.5 Стандарт кодирования видео и звука MPEG-4

Область применения MPEG-4. Объектно-ориентированный подход. Иерархическая структура сцены, алгоритм кодирования. Структурная схема видеокодера. Методы кодирования прямоугольных объектов, объектов сложной формы, синтезированных объектов. Передача мимики лица и движений тела в MPEG-4.

 

Методические указания

При изучении стандарта кодирования MPEG-4 важными моментами являются методы кодирования различных объектов, структурная схема  видеокодера, а также Facial Definition и  Facial Animation Parameters при

передаче мимики лица и движений тела.

 

Вопросы для самопроверки:

а) область применения стандарта кодирования видео и звука MPEG.

б) что называется аудиовизуальным объектом?

в) какие алгоритмы кодирования применяются в MPEG-4?

г) по каким критериям осуществляется выбор метода кодирования в MPEG-4?

 

 

 

2.2.5 Принципы построения кабельных сетей

Развитие сети ТВ вещания. Особенности ТВ - приема в городах. Крупные Системы коллективного приема  c трехступенчатыми и двухступенчатыми PC. Кабельные линии, сравнение коаксиальных и ВОЛС. Три способа построения СКТВ с коаксиальными ЛС. Различная топология построения схем СКТВ. Американская древовидная двухкабельная сеть.

  

Методические указания

При изучении принципов построения кабельных сетей необходимо знать недостатки приема ТВ сигнала при наземном вещании ( для условий большого города), а также возможности сетей при различных топологиях построения. Сравнительные характеристики коаксиальных линий и ВОЛС. Перспективное применение кабельных сетей для других целей, кроме    телевещания.

 

Вопросы для самопроверки:

 

а) какая из топологий построения кабельных сетей наиболее удобна и часто используется?

б) какие преимущества  у древовидной 2-х кабельной СКТВ, построенной в США?

в) какая система распределения программ используется  в «Aлма-ТВ»?

 

2.3 Темы лабораторных работ:

 

2.3.1 Измерение параметров  тракта передачи ТВ сигнала;

2.3.2 Восстановление постоянной составляющей телевизионного cигнала.

2.3.3 Исследование  гамма - корректора.

 

 

2.4 Задание для контрольной работы:

 

2.4.1 Рассчитать  амплитуды аналоговых яркостного и цветоразностных  сигналов  при воспроизведении заданного (по варианту)  цвета 100% насыщенности.

2.4.2 Перевести их в цифровую форму и представить в виде  двоичных кодовых комбинаций в соответствии с  рекомендацией ITU 601. 

 

         2.4.3 Построить  графики изменения этих сигналов во времени в строчном периоде для тестового изображения «градационный клин» и отметить рассчитанные  значения амплитуд сигналов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Номер варианта выбирается по последним двум цифрам зачетной книжки

Таблица 1

варианты

сигналы

цвета

1

26

51

76

ER-Y; EВ-Y

 

Желтый, голубой

2

27

52

77

E Y ;ER-Y

 

Пурпурный, желтый

3

28

53

78

EВ-Y;E Y

 

Голубой, пурпурный

4

29

54

79

ER-Y; EВ-Y

 

Зеленый, желтый

5

30

55

80

E Y ;ER-Y

 

Красный, голубой

6

31

56

81

EВ-Y;E Y

 

Желтый, белый

7

32

57

82

ER-Y; EВ-Y

 

Голубой, пурпурный

8

33

58

83

E Y ;ER-Y

 

Пурпурный, красный

9

34

59

84

EВ-Y;E Y

 

Синий, голубой

10

35

60

85

ER-Y; EВ-Y

 

Желтый, пурпурный

 

11

36

61

86

E Y ;ER-Y

 

Голубой, зеленый

12

37

62

87

EВ-Y;E Y

 

Пурпурный, черный

13

38

63

88

ER-Y;EВ-Y

 

Голубой, белый

14

39

64

89

E Y ;ER-Y

 

Желтый, голубой

15

40

65

90

ER-Y; EВ-Y

 

Зеленый, пурпурный

16

41

66

91

E Y ;ER-Y

 

Синий, пурпурный

17

42

67

92

EВ-Y;E Y

 

Желтый, белый

18

43

68

93

ER-Y; EВ-Y

 

Пурпурный, голубой

 

19

44

69

94

E Y ;ER-Y

 

Зеленый, голубой

 

20

45

70

95

EВ-Y;E Y

 

Белый, желтый

21

46

71

96

ER-Y; EВ-Y

 

Голубой, красный

22

47

72

97

E Y ;ER-Y

 

Черный, пурпурный

23

48

73

98

EВ-Y;E Y

 

Синий, голубой

24

49

74

99

ER-Y;EВ-Y

 

Желтый, синий

25

50

75

100

ER-Y; EВ-Y

 

Желтый, голубой

 

 

 

Рекомендация ITU 601 :

 

         п -количество разрядов квантовании ;

         п = 8, что дает 256 уровней квантования - Nкв =  28 ;

         уровень черного Ey -  16 - й уровень квантования;
         уровень белого -        235-й уровень квантования;
         уровней квантования  - 16 снизу и  20 сверху;    

          

резервные зоны на случай выхода  значений   аналогового сигнала яркости за пределы  номинального диапазона;

                                                                                                                  

на 0-м и 255-м уровнях квантования - сигналы   синхронизации.  




АЦП сигнала яркости :

 

Y=219Е’у+16, где

 

Е'у аналоговый сигнал яркости, меняющийся 0... 1В

Y- цифровой сигнал яркости, меняющийся от 16 до 235.

 

У цветоразностных сигналов резервные зоны  по 16 уровней квантования сверху и снизу.

 

 На АЦП поступают компрессированные цветоразностные сигналы, формируемые:

 

Есr = 0,713ER-Y,

Есв = 0,564EВ-Y

 

               Есr  и Есв  изменяются  от   -0,5 ... 0,5 В.   
 

АЦП цветоразностных сигналов :

 

CR = 224E'CR+128=159,712 Е’R-y +128 = 160 Е’R-y +128

Св = 224Е'СВ +128 = 126,336 Е'В-Y +128=126 Е'В-Y +128

 

 128-й уровень квантования соответствует нулевому значению цветоразностных сигналов.

 

 

 

Рисунок     1

2 часть

Теоретические вопросы по вариантам

(номер варианта выбирается по последним двум цифрам зачетной книжки)

 

1. Пояснить, что называется масштабируемостью. Перечислите виды масштабируемости и поясните их различия.

2. Каково назначение психоакустической модели?

3. Что означает термин «гибридное кодирование» применительно  к  МРЕG-1  и  МРЕG-2?

4. Какие методы используются в МРЕG4 для передачи изображений человеческих лиц?

5.Что называется скремблированием, и каково его назначение?

6. В чем состоит сущность QFDM?

7.Назначение защитных интервалов в  QFDM.

8.Многопозиционная квадратурная манипуляция.

9.Уровни и профили МРЕG2.

10.Каким образом уменьшается объем информации в соответствии со стандартом сжатия МРЕG-2?

11.Опишите метод сжатия, в котором движущиеся изображения являются совокупностью аудио и видео объектов.

12.Опишите алгоритм кодирования изображения в соответствии с форматом МРЕG4?

13.Назовите известные  типы кадров, какие из них не используются для предсказания других кадров и почему?

14.Перечислите известные Вам  стандарты цифрового телевещания, какой из них характеризуется наибольшей помехоустойчивостью? Обоснуйте ответ.

15.Как и почему отличаются таблицы для квантования коэффициентов ДКП для сигналов яркости и цветности?

16. Причины организации сети кабельного вещания в больших городах. Известные Вам типы сетей, какое количество абонентов они могут обслуживать?

17.Каково назначение гамма-коррекции при аналоговом и цифровом телевещании?

18. Опишите формат дискретизации, соответствующий максимальному качеству «картинки» по критерию разрешающей способности яркостной и цветовой  составляющих сигнала.

19.Ортогональная и шахматная структуры дискретизации ТВ сигнала. Какая из них наиболее приспособлена к особенностям зрительного восприятия?

20.Опишите принцип получения изображения на экране «плазменной» панели.

21. Принцип получения изображения на  экране «жидкокристаллической» панели.

22.Перечислить и обосновать  преимущества использования  «плазменных» панелей.

23. Условия, при которых предпочтительна организация кабельных каналов телевещания, преимущества кабельной сети.

24. В каком случае для соединения применяется последовательный видеостык?  Обосновать ответ.

25. Возможно  ли сократить объем  изображения, имеющего два уровня яркости посредством метода сжатия JPEG? Обосновать ответ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа №2

 

Таблица1 –кодировка вариантов к контрольной работе

Две последние цифры номера зачетной книжки

Номера задач

Первая

Вторая

1.                

26

51

76

1

25

2.                

27

52

77

2

24

3.                

28

53

78

3

23

4.                

29

54

79

4

22

5.                

30

55

80

5

21

6.                

31

56

81

6

20

7.                

32

57

82

7

19

8.                

33

58

83

8

18

9.                

34

59

84

9

17

10.           

35

60

85

10

16

11.           

36

61

86

11

15

12.           

37

62

87

12

14

13.           

38

63

88

13

12

14.           

39

64

89

14

13

15.           

40

65

90

15

11

16.           

41

66

91

16

10

17.           

42

67

92

17

9

18.           

43

68

93

18

8

19.           

44

69

94

19

7

20.           

45

70

95

20

6

21.           

46

71

96

21

5

22.           

47

72

97

22

4

23.           

48

73

98

23

3

24.           

49

74

99

24

2

25.

50

75

100

25

1

 

Расчет основных характеристик и параметров разложения изображений в ТВ-системах

 

Задача № 1. Определить, требования к амплитудно-частотной харак­теристике видеоусилителя видеотракта многокадровой вещатель­ной телевизионной  системы. Средняя яркость экрана теле­визора Lcp=50 кд/м2, изображение наблюдается с оптимального расстояния, ширина экрана телевизора b = 50 см,  высота а =37 см. Относительная длительность гасящего импульса по кадру b = 0,08, по строке — a = 0,1,  развертка чересстрочная. Частота кад­ров fк выбрана исходя из условия незаметности мельканий экра­на, число активных строк Za выбрано исходя из различимости строчной структуры на пороге разрешаю­щей способности глаза.

 

Задача№ 2.Определить номинальную четкость ТВ изображений повертикали Za, а также частоту мельканий fм, если изображение наблюдается на экране телевизора размером 50X40 см. Относи­тельная длительность гасящего импульса  по кадру b =0,03, по строке a=0,08. Развертка построчная. Нижняя граница спектра ТВ сигнала fH = 50 Гц, верхняя — fB = 5 МГц. Система ТВ  пред­назначена для вещания.

 

Задача№ 3. Вывести формулу и рассчитать допустимую относитель­ную расстройку генератора кадровой развертки с автономной си­стемой синхронизации DfK/fK2, где DfK = fK1 - fK2 — абсолютная рас­стройка генератора кадровой развертки;  fK1 ; fK2 — частоты кадро­вой развертки на передающей и приемной стороне. Известно, что из-за расстройки генератора кадровой разверт­ки появляется эффект ложного перемещения изображения вверх или вниз. Максимальная допустимая скорость относительного пе­ремещения (DVк/адоп < 10-4 с-1, где DVк — абсолютная скорость ложного перемещения вверх или вниз из-за расстройки генерато­ров, а —высота кадра. Относительная длительность гасящего ин­тервала в кадре b =0,05, fK2=50 Гц.

 

Задача № 4. Определить допустимую относительную расстройку гене­ратора строчной развертки с автономной системой синхронизации(Dfc/fc2)доп, где (Dfc =fc1—fc2 —абсолютная расстройка  генератора строчной развертки;

fc1; fc2 -частоты генератора строчной раз­вёртки на передающей и на приемной стороне.

Рассматривается многокадровая ТВ система, в которой задана допустимая скорость ложного относительного перемещения изо­бражения влево или вправо- ((DVс/адоп < 10-5 с-1), возникающего из-за расстройки частоты строчного генератора, где DVс — абсо­лютная скорость перемещения изображения; b — длина строки. Частота строчной развертки fC2=15625 Гц, относительная дли­тельность гасящего импульса по строке

a =0,05.

 

Задача № 5.  Параметры чересстрочной развертки. Число строк развертки z = 525, частота полей fn = 60 Гц. Определить частоту кад­ров, длительности поля Тп и кадра Тк, частоту строк fz, длительность строки Н.

 

Задача № 6. Параметры чересстрочной развертки. Число строк в кадре

 z = 1251, частота полей fn = 80 Гц. Определить частоту кадров fк, длительность поля Тп, длительность кадра Тк, частоту строк fz, дли­тельность строки Н.

 

Задача № 7.  Скорость движения электронного луча на экране ки­нескопа. Ширина изображения в= 50 см, длительность прямого хода строчной развертки Тпхс = 52 мкс, длительность обратного хода стро­чной развертки Тохс = 12 мкс. Определить скорость движения элект­ронного луча по экрану кинескопа во время прямого и обратного хо­дов строчной развертки.

 

Задача №8.  Число строк в кадре. Число строк в кадре z = 525; чис­ло строк, затраченных в поле на обратный ход по кадру (по вертикали в одном поле)

 zoxл = 20. Определить m в формуле z = 2m + 1 и zan.

 

Задача № 9. Ширина спектра видеосигнала. Число строк в кадре z=  625; частота полей fn = 50 Гц; формат кадра К = 4: 3 = 1,33; относи­тельные длительности обратных ходов развертки a = 0,18, b = 0,08. Определить частоту кадров fк при чересстрочной развертке и макси­мальную частоту f max спектра видеосигнала.

 

Задача № 10.  Ширина спектра видеосигнала. Число строк в кадре z = 1051, частота полей fn = 60 Гц, формат кадра К= 16 : 9 = 1,78, число строк, затрачиваемых на обратный ход по вертикали в двух полях (в кадре) zoxk = 50. Длительность обратного хода по строке Тохс= 10 мкс. Определить при чересстрочной развертке частоту кадров fK, частоту строк fz, длительность одной строки Н, длительности поля Тп и кадра Тк, длительность обратного хода по кадру (по вертикали), относи­тельные длительности обратных ходов по строкам и по кадрам (по вертикали) a и b.

 

Задача №11. Ширина спектра видеосигнала. Развертка чересстро­чная, число строк в кадре z = 1875; частота кадров fK = 30 Гц; длитель­ность поля Тп = 17 мс; относительная длительность строчного обрат­ного хода a = 0,3; формат кадра К = 16/9 = 1,78. Определить максимальную частоту спектра видеосигнала fmax.

 

 

Ток электронного луча в кинескопе

Ток электронного луча в кинескопе (мкА) определяется форму­лой Апларда-Мосса:

 

Iл = КEсgк / Езq

 

где К, gк  , q - постоянные коэффициенты; Е3- напряжение запирания электронного луча (т.е. отрицательное напряжение на модуляторе относительно катода, при котором ток луча Iл = 0), В;

 Ес- напряжение сигнала, отсчитанное от напряжения запирания, В. Значения коэф­фициентов в формуле следующие:

 

q =1,5.. .2;  gк = 2,8. ..3,5,  К = 3

 

Напряжение запирания Ез=0,36uа1, где uа1 - напряжение на первом аноде электронного прожектора.

 

Модуляционная характеристика кинескопа

На рис., показана модуляционная характеристика кинескопа при сеточной модуляции, т.е. когда напряжение на катоде прожектора равно нулю, а сигнал подан на модулятор. Здесь сигнал создает пози­тивное изображение (сигнал Ес имеет положительную полярность).

Для черно-белого кинескопа обычно Е3= -(50... 80) В, Ес= 30... 50 В; Iлмах = 150... 200 мкА. При

 Iл > 150 мкА наступает дефокусировка элек­тронного луча.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. Модуляционная характеристика кинескопа (сеточная модуляция)

 

Здесь

uc3,  uс < 0,   Е3 <0,   емк =u1        

½Ес½ =½Е3½-½u1½ =½E3½-½емк½.

 

На рис. показана схема катодной модуляции, где сигналы u1 и u a1 направлены навстречу друг другу. Аналогично направлены сиг­налы Ес и Е3. Сигнал Ес подается на катод в негативной полярности, чтобы получить позитивное изображение на экране. При этом на бе­лом сигнал ниже уровня черного.

При

u1 > О, Ес < О, Е3 > О

справедлива формула ½Ес½ =½Е3½-½u1½ =½E3½-½емк½.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


На рис. приведена cхема катодной модуляции кинескопа

 

Яркость свечения экрана кинескопа

Сила света, излучаемого люминофором экрана кинескопа, Iэ(кд) определяется законом Ленарда

Iэ=К1Iл ua2n,

 

где  n = 1...2;  ua2- напряжение на втором аноде кинескопа, В;

К1 = const - светоотдача люминофора, кд/Вт;  Iл -ток луча, А. При n = 1

 

Iэ @ К1Iл ua2 = К1Рл, где Рл = Iл ua2

 

мощность электронного луча, приходящего на люминофор экрана, Вт. Яркость свечения люминофора экрана кинескопа (кд/м2)

 

Lэ=Iэ/Sэ=K1Pл/Sэ,

 

где Sэ - площадь экрана, м2. Обычно К1 = 8... 10 кд/Вт для черно-бе­лых кинескопов.

Т.о. Lэ = К1 ua2/Sэ  КEсgк / Езq = Ngк     , где

 

N = К1Кuа2/ (Sэ Езq)

 

Lg Lэ = lgN+ gк lgEc   ,

где IgN = const. На рис показана зависимость яркости свечения экрана Lэ от размаха сигнала Ес в логарифмическом масштабе. Кру­тизна этой характеристики (модуляционной) равна gк т.е.

 

tga = gк  = b/a,

 

где b  и а взяты в величинах логарифмов. Если масштабы по обеим осям одинаковые (в логарифмах), то значения а и b можно брать в миллиметрах.

По закону Ламберта:

Fэ =p Io

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок

 

Зависимость яркости свечения экрана кинескопа от размаха видеосигнала

 

Io =Lэ S э,       отсюда       Fэ= pLэ S э  Lэ=Fэ/(pSэ), но

Но,  Fэ = s Рл = s (IлUa2)

 

В этих формулах размерности величин следующие:

/0 [кд], Рэ [лм], SЭ2], Lэ [кд/м2], Рл [Вт]. Здесь s - светоотдача люминофора, лм/Вт.

 

 Отсюда Lэ = [( Рл/ (( Sэ)] 104 , где S э - площадь экрана, см2;

 

s  = pK1.

В цветном кинескопе для люминофора красного свечения  s  = 5... 10 лм/Вт; для люминофора зеленого свечения s  = 30...40 лм/Вт; для люминофора синего свечения

 s  = 7... 12 лм/Вт. В черно-белом ки­нескопе s  = 30...40 лм/Вт.

 

 

Внешняя засветка экрана кинескопа из прозрачного (t = 1) стекла снижает контрастность изображения на нем до величины

 

С(t = 1) =L эmax./ L внеш = ((L эmax.)/ (p Lэ внеш),

 

где Lэ max -яркость свечения люминофора на белом, кд/м2; Lэ внeш и Е э внеш - яркость и освещенность, созданные на поверхности слоя люминофора световым потоком от внешнего источника све­та; р - коэффициент отражения света от слоя люминофора (свет на него проходит через переднее стекло экрана). Если переднее стекло экрана полупрозрачное (дымчатое) и имеет коэффициент пропускания света (t  < 1, то контрастность изображения С(t  <1) возрастет:

 

С (t<1) = p Lэmax./ (r L э внеш  t )

 

Отсюда выигрыш в контрастности благодаря дымчатому стеклу равен

 

Кс=С(t<1)/ С(t=1)= 1/t

 где Кс >1 так как (1/t) > 1.                             

 

Задача № 12. Дан чер­но-белый кинескоп, модуляция сеточная. Используя постоянные ко­эффициенты К= 3, 0 = 1,5, gк = 3,0 и выбрав напряжение запирания луча Е3 = - 50 В по формуле Алларда-Мосса найти ток электронного луча при напряжениях сигнала Ес, отсчитанных от напряжения запи­рания, равных 5,10,15,20,25, 35 и 50 В. Составить таблицу расчета напряжения сигнала Есук = Ес3 (т.е. при gк = 3) и тока луча /л (мкА), на­пряжения на модуляторе относительно катода емк при заданных зна­чениях Ес. По данным этой таблицы построить график-модуляцион­ную характеристику кинескопа Iл= f(Ec), поместив на горизонтальной оси две шкалы: для Еси для емк (В). Определить яркость свечения эк­рана кинескопа L3 (кд/м2) при токе луча /л = 300 мкА, если площадь эк­рана S3= 0,17 м2, напряжение на втором аноде кинескопа  uа2= 18 кВ, светоотдачи люминофора s = 60 лм/Вт. Построить  модуляционную характеристику кинескопа.

 

         Задача № 13. Коэффициент пропускания переднего стекла экрана кинескопах t= 0,3. Определить коэффициент увеличения (выигрыша) контрастности изображения Кс на таком экране относительно контрастности при t = 1.

 

         Задача № 14. Кине­скоп работает с сеточной модуляцией. Напряжение между моду­лятором и катодом u1= - 40 В. Размах напряжения сигнала на мо­дуляторе при модуляции сигналом с положительной полярностью Ес= 30 В. Определить напряжение запирания Ез напряжение на первом аноде uа1.

 

Задача № 15. Закон Ленарда. Ток луча в кинескопе Iл = 200 мкА, напряжение на втором аноде иа2= 20 кВ, светоотдача люминофо­ра К1 = 15 кд/Вт, площадь экрана Sэ= 0,17 м2. Определить силу света /э и световой поток Fэ, излучаемые экраном и яркость его свечения.

 

Задача № 16. Формула Алларда-Мосса. На первом аноде кинеско­па напряжение uа1 = 150 В. Напряжение видеосигнала Ес, подавае­мое на кинескоп, отсчитанное от напряжения запирания, равно 50 В. Определить ток электронного луча.

 

Задача № 17. Яркость свечения экрана кинескопа. Определить яр­кость свечения экрана кинескопа, если напряжение на его втором аноде uа2 = 20 кВ, ток электронного луча Iл = 200 мкА, площадь экрана Sэ = 1500 см2, светоотдача люминофора

s = 50 лм/Вт.

 

Задача№ 18. Закон Ламберта для кинескопа. Ток электронного лу­ча в кинескопе /л = 200 мкА, напряжение на втором аноде кинескопаuа2=20 кВ, светоотдача люминофора s = 10 лм/Вт. Определить поток Fэ, излучаемый экраном в полусферу по закону Ламберта и светоотдачу К1(кд/Вт).

 

 

Генераторы развертки в телевизоре.

 Теоретические и методические рекомендации.

 

Выходной каскад генератора строчной развертки (ГСР)

Энергия магнитного поля N (в джоулях), необходимая для полно­го отклонения электронного луча по горизонтали, определяется по формуле:

 

N = Lкс Imc2 / 2  ,

 

где  Lкс - общая индуктивность пары строчных соединенных последо­вательно отклоняющих катушек (ОК), Гн;

Imc - амплитуда тока, по­требляемого парой ОК, А.

 

Реактивная мощность, вырабатываемая в паре строчных ОК за время строчного прямого хода ТПХС(В А):

Р р пхс =N/ Тпхс = Lкс Imc 2/ ( 2 Тпхс)

 

Мощность, потребляемая электронным лучом (вторым анодом кине­скопа) от высоковольтного выпрямителя (Вт),

 

Рввв = Iл  Ua2 ,

 

где Iл- ток электронного луча, А;

      Ua2- напряжение на втором аноде кинескопа, В.

 

Во время строчного обратного хода, длительность которого Тохс, в контуре, образованном строчными ОК, и состоящем из индуктивно­сти LKC и параллельно с ней соединенной емкостью схемы С, возни­кают собственные колебания с частотой f0, период которых

 

T0=1/f0=2pÖ LKC C.

 

Длительность строчного обратного хода, с

 

Тохс = То/ 2 = pÖ LKC C ,  f0 = 1/ То = 1/(2TOXC).

 

Во время строчного обратного хода напряжение собственных коле­баний на строчных катушках, В

 

ULm = = Lкс Imc 2pfо = Lкс Imc p/Toxc  , где

wо = 2pf0 = 2p/T0 = 1/ Ö LKC C = p / Toxc .

 

Во время строчного обратного хода мощность, называемая разрыв­ной мощностью, выделяемая на выходном транзисторе (лампе), ко­торый в это время заперт, равна:

Рраз = Imc Um= Imc( ULm)   , где Um= ULm

 

         Здесь Imc-ток коллектора в конце прямого хода, A; Е - напряжение питания транзистора (анода лампы). После преобразования получим разрывную мощность (Вт)

Рраз = 2q Lкс Imc 2/  Т охс,

где q = p/2.

 

Средняя реактивная мощность в схеме за время Тохс (В А)

 

Р р охс @ Lкс Imc 2/  Т охс

 

Сравнивая, получаем 

Рраз = 2q Р р охс

 

Допустимое пробивное напряжение на транзисторе на участ­ке коллектор-эмиттер должно быть не меньше, чем Um= ULm

 

Выходной каскад генератора кадровой развертки (ГКР)

 

         В каждой кадровой ОК протекает пилообразный ток с амплиту­дой Imк. Обычно ОК соединяются последовательно. Активное сопро­тивление каждой кадровой ОК обозначим RK, эффективное значение тока (А) в каждой ОК

 

I к эфф = Imк/Ö3

 

Средняя активная мощность (Вт), выделяемая в каждой кадро­вой ОК,

 

Р а ср  = Iк 2эфф Rк

 

         Во время кадрового обратного хода в каждом поле развертки в каждой кадровой ОК выделяется реактивная мощность (В А)

         

  Р р охп =  Lк Imк 2/  Т охп

 

Здесь Тохп - длительность обратного хода по кадрам (по вертикали) в каждом поле развертки , с;  Imк – амплитуда тока в каждой кадровой ОК, А; Lк- индуктивность одной ОК, Гн.

 

Если n - коэффициент трансформации выходного кадрового трансформатора (ТВК) сильно понижающего напряжение (n > 1), то перечисленное в его первичную обмотку активное сопротивление и индуктивность каждой кадровой ОК будут:

 

R'K  =n2 Rk;  LK' = n2 Lк

В типовом ТВК n = 30.

 

 

Задача №19. Генератор строчной развертки в телевизоре (ГСР). В телевизоре ГСР выполнен по схеме с одним двухсторонним ключом в виде транзистора (потери мощности в ключе можно не учитывать). Общая индуктивность двух строчных ОК, соединенных параллель­но, LKC= 3 мГн; амплитуда отклоняющего пилообразного тока, потреб­ляемого парой строчных OK, Imc = 1,2 А, длительность ТПХС = 54 мкс, длительность Тохс= 10 мкс. Ток электронного луча кинескопа Iл = 100 мкА, напряжение uа2 = 22 кВ.

Определить: 1) суммарную энергию магнит­ного поля двух строчных ОК, необходимую для отклонения    

                          электрон­ного     луча по строке;

                      2) суммарную реактивную мощность, вырабаты­ваемую в паре строчных ОК за время прямого  хода по   строке Рр пхс;

                      3)мощность Рввв, потребляемую кинескопом на белом поле изобра­жения от высоковольтного   выпрямителя;

                      4) частоту собственных ко­лебаний /о в схеме;

                      5) напряжение ULm импульса на строчных ОК во  время строчного обратного хода;

                      6) разрывную мощность Рраз при q=p/2;

                      7) если выполнить выходной каскад с двумя односторонними ключами (выходной каскад в  режиме D с  демпферным диодом) и принять исходные данные, приведенные выше, то чему  будет равна средняя     реактивная мощность в паре строчных ОК Р р охс за время строчного обратного хода Тохс = 10 мкс.

 

Задача № 20. Энергия магнитного поля, частота собственных коле­баний, импульс напряжения обратного хода в генераторе строчной развертки. Индуктивность каждой строчной отклоняющей катушки /_кс = 6 мГн; обе катушки соединены параллельно; амплитуда тока в каждой ОК 1тс - 0,5 А; длительность строчного обратного хода Тохс = =10 мкс. Определить: 1) энергию N магнитного поля, созданную каж­дой ОК;

                       2) частоту f0 собственных колебаний в схеме во время строч­ного обратного хода;

                       3) напряжение ULm на строчных ОК во время строчного обратного хода;

                       4) разрывную мощность Рраз в каждой ОК.

 

Задача № 21. Генератор кадровой развертки. Генератор имеет вы­ходной трансформатор ТВК с коэффициентом трансформации n = 25. Кадровые ОК соединены последовательно, активное сопротив­ление каждой из них RK= 5 Ом, ее индуктивность Lк = 12 мГн, ампли­туда отклоняющего тока в каждой ОК Im = 0,7 А. Длительность кадро­вого обратного хода в каждом поле развертки Тохп =1,4 мс, частота полей fп = 60' Гц.

Определить: 1) эффективное значение отклоняю­щего тока в каждой

катушке Iк эфф;

                      2) среднюю суммарную активную мощность Р а cред, выделяемую на активном сопротивлении  обеих ОК;

                      3) суммарную реактивную мощность Р р охп, выделяемую в обеих ОК во время кадрового  обратного хода в  одном поле;

                     4) пересчитан­ные в первичную обмотку ТВК суммарные активное и индуктивное    сопротивления обеих  ОK R'K и (wLK)'.

 

 Задача № 22. Генератор кадровой развертки в телевизоре. Индук­тивность каждой кадровой катушки LK  =5 мГн, амплитуда тока в ней Imк = 0,5 А. Определить реактивную мощность Р р охп в каждой ОК во время кадрового обратного хода в одном поле, длительность которо­го Тохп = 2 мс.

 

Задача № 23. Генератор строчной развертки в телевизоре. Энергия магнитного поля, необходимая для полного отклонения электронно­го луча в кинескопе по горизонтали (от центра экрана до края экрана), N = 3 мДж. Длительность строчного прямого хода ТПХС = 52 мкс, длительность строчного обратного хода Тохс= 12 мкс. Определить ре­активную мощность, вырабатываемую во время прямого строчного хода Р р пхс и частоту собственных колебаний f0 в строчных ОК.

 

Задача № 24. Импульс напряжения строчного обратного хода в телевизоре. Общая индуктивность пары строчных OK LKC = 3 мГн; амплитуда отклоняющего тока, потребляемого парой этих кату­шек Imc= 1 А. Частота собственных колебаний в катушках во вре­мя строчного обратного хода f0 = 50 кГц. Определить величину импульса напряжения на катушках во время строчного обратного хода.

 

Задача № 25. Генератор кадровой развертки в телевизоре (ГКР). Кадровые отклоняющие катушки соединены последовательно. Эф­фективное значение тока в них I к эфф = 1 А, индуктивность каждой катушки LK= 1 0 мГн, длительность обратного хода по вертикали Тохп =  1 ,6 мс. Определить амплитуду отклоняющего тока в катушках Imк и реактивную мощность, выделяемую в обеих катушках во время об­ратного хода по вертикали Р р охп.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

          1. Смирнов А.В.Основы цифрового телевидения:

 Учебное пособие.-М.: Горячая линия – Телеком, 2001.

        2. Мамаев Н.С., Мамаев Ю.Н., Тераев Б.Г. Цифровое телевидение. Под редакцией Н.С. Мамаева - М.: Горячая линия – Телеком, 2001.

         3. Айтмагамбетов А.З., Сабдыкеева Г.Г. Цифровое телерадиовещание: Учебное пособие.- АИЭиС, 2003.

         4. Айтмагамбетов А.З., Сабдыкеева Г.Г. Кабельное телевидение:

Учебное пособие.- АИЭиС, 2001.

 

 

 

 

 

Содержание

 

1 Общая информация о дисциплине

«Цифровое телерадиовещание и кабельное телевидение»                     3

2 Рабочая программа и общие методические указания                           3

3 Перечень тем лабораторных работ                                                          6

4 Контрольная работа №1                                                                            7

5 Теоретическая часть контрольной работы №1                                      10

6 Контрольная работа №2                                                                           12                                                                                

Список литературы                                                                                      24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сводный план 2005г.,поз.116

 

 

 

 

 

 

Урусова Татьяна Андреевна

 

ЦИФРОВОЕ ТЕЛЕРАДИОВЕЩАНИЕ И

КАБЕЛЬНОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ

 

Программа, методические указания и контрольные задания

для студентов специальностей

380540- Радиосвязь, радиовещание и телевидение

050719-Радиотехника, радиоэлектроника, телекоммуникации

 заочной формы обучения

 

 

 

 

 

 

 

Редактор Ж.М.Сыздыкова

 

Подписано в печать

___.____._____.                                                                Формат 60х84 1/16

                                                                                      Бумага типографская №2

                                                                                         Заказ___. Цена 50 тенге.

Тираж 50 экз.                                                                  

Объем- 1,5уч.из.л.

 

 

 

Копировально-множительное бюро

Алматинского института энергетики и связи

050013, Алматы, Байтурсынова, 126