Радио и телевидение?.. Это очень просто! - Евгений Айсберг

В заключение ты можешь констатировать, что в зависимости от освещенности передаваемой в данный момент точки большее или меньшее количество электронов проникает через фотопроводящий слой к тонкой металлической пластинке; затем они проходят по резистору R и создают на его выводах переменные потенциалы, представляющие собой не что иное, как видеосигналы.

Я надеюсь, что ты, Незнайкин, был очень внимателен к тому, что я тебе объяснил, и хорошо все понял.

Беседа семнадцатая

ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ ПЕРЕДАТЧИКИ И ПРИЕМНИКИ

Какова форма видеосигналов и сигналов синхронизации? Как совокупностью этих сигналов модулируют несущую волну? Каким образом передается звуковое сопровождение? Все эти вопросы служат темой настоящей беседы, в ходе которой двое наших друзей рассматривают структурные схемы монохромных телевизионных передатчиков и приемников.

Незнайкин. — Благодаря объяснениям твоего дядюшки и твоим, мой дорогой друг, мне кажется, что я в общих чертах представляю, как работает телевизионный передатчик. В самом деле, я уже знаю, как устроены различные передающие трубки, каким образом генерируются пилообразные сигналы, которые заставляют электронный луч подобно метле проходить по строкам и полукадрам изображения.

Полученные таким образом видеосигналы верно отражают яркость последовательно передаваемых элементов изображения. Эти сигналы, как мы видели, занимают очень широкую полосу частот. Для наших передач с разложением на 625 строк ширина полосы достигает 6 МГц.

Любознайкин. — Широкая полоса модулирующих частот требует использования волн, имеющих частоты в несколько десятков раз более высокие. Во время одной из предыдущих бесед мы назвали полосы частот, соответствующие используемым в телевидении очень коротким волнам.

Н. — И мы видели, что производится амплитудная модуляция, так как частотная модуляция привела бы к еще большему расширению полосы частот.

Я предполагаю, что наиболее яркие элементы изображения поднимают амплитуду до пикового значения несущей волны, а черные элементы уменьшают ее до нуля.

Л. — Твое предположение близко к истине. Но гамма яркостей простирается не от нуля до амплитуды, которую несущая волна имеет при отсутствии модуляции, а от 25 % этой амплитуды до ее максимального значения. Ниже этих 25 % располагается, если можно так выразиться, область ультрачерного.

Н. — А почему бы для отражения всей гаммы яркостей не использовать полностью всю амплитуду? Для чего служит эта четверть пиковой амплитуды, находящаяся ниже уровня черного?

Л. — Там размещают сигналы синхронизации, управляющие обратным движением луча по строкам и полукадрам. Ты прекрасно понимаешь, что во время обратного хода электронный луч, просматривающий изображение в передающей телевизионной трубке, не должен «прочитывать» яркостей строк. А в приемнике электронный луч, возвращающийся в исходное положение после просмотра строки или полукадра, не должен оставлять на экране светящегося следа.

Н. — Это напоминает мне процесс письма. Дойдя до конца строки или страницы, я приподнимаю перо и только после этого возобновляю работу…

Итак, вся гамма яркостей характеризуется тремя четвертями амплитуды несущей волны.

Л. — Ты прав. Кроме того, Незнайкин, если во Франции и Бельгии модуляция положительная, то в других странах, например в Советском Союзе, Англии, США, она отрицательная.

Н. — Что ты под этим подразумеваешь?

Л. — В этих странах модуляция осуществляется так, что чем ярче элемент изображения, тем меньше амплитуда соответствующих ему колебаний волны. Иначе говоря, выдаваемый передающей телевизионной трубкой сигнал при воздействии на несущую волну больше или меньше снижает ее амплитуду. Таким образом, в европейском стандарте с четкостью 625 строк наиболее яркие белые участки изображения соответствуют примерно одной десятой пикового значения амплитуды, а темные — 75 % этой амплитуды.

Н. — Я догадываюсь, что ультрачерное размещается между 75 и 100 %. А обратный ход луча после просмотра строки или полукадра происходит как раз в то время, когда сигнал находится в зоне ультрачерного.

Л. — Во всех стандартах стремятся сделать так, чтобы сигналы синхронизации размещались между уровнями черного и ультрачерного.

Н. — А какова форма этих сигналов? Описывая генераторы пилообразных сигналов, ты говорил о «синхронизирующих импульсах».

Л. — Действительно, это очень короткие и почти прямоугольные сигналы. Строчные сигналы состоят из одного импульса, длительность которого в десяток раз короче общего времени, затрачиваемого лучом на прохождение прямого и обратного хода по строке. Перед этим импульсом и после него подаются гасящие сигналы — горизонтальные площадки, расположенные на уровне черного. Предшествующая импульсу площадка намного короче тон, которая следует за ним.

Я нарисовал тебе кривую, характеризующую изменение амплитуды модулированной волны во время движения луча по строке и во время сигналов синхронизации. Время, указанное в микросекундах, соответствует советскому стандарту с четкостью 625 строк (рис. 198).

Рис. 198. Форма видеосигналов и соответствующие значения яркости.

А теперь мне нужно объяснить тебе строение кадровых синхронизирующих сигналов. Их длительность составляет 192 мкс в советском стандарте с четкостью 625 строк. В данном случае я говорю тебе о длительности прямоугольных синхронизирующих импульсов.

Весь же набор сигналов (кадровых гасящих, уравнивающих, врезок, кадровых синхронизирующих), передаваемых между двумя последовательными полукадрами, превышает длительность передачи одной строки от 23 до 25 раз (рис. 199).

Рис. 199. Фирма синхроимпульса. Период строчной развертки Н = 64 мкс; длительность строчного синхроимпульса tсинxp.cтp. = 5 мкс; длительность уравновешивающего импульса tур = 2,55 мкс; длительность врезки tвр = 2,55 мкс; длительность кадрового синхроимпульса tсинxp.кдр. = 192 мкс.

Н. — Это составляет около 0,0015 с. Для нас это очень короткое время. В электронике же, как мне кажется, таким временем пренебрегать нельзя. Что же происходит в этот интервал времени?

Л. — Наряду с кадровыми синхронизирующими импульсами исправно продолжают подаваться строчные синхронизирующие импульсы.

Н. — А зачем, если в этот интервал времени изображение не развертывается и не воспроизводится?

Л. — Если не управлять разверткой строк, то в начале следующего полукадра они окажутся несинхронизированными, что приведет к искажению изображения.

Н. — Я констатирую, что волны, излучаемые телевизионными передатчиками, имеют дьявольски сложную форму. Во время передачи каждой строки их амплитуда изменяется в зависимости от ярких просматриваемых элементов изображения. В конце строки пятно становится черным. Затем синхронизирующий импульс возвращает его к началу следующей строки, и после короткой черной площадки гасящего импульса оно вновь становится светящимся. И когда за время 0,02 с завершается передача полукадра, начинается передача цепочки кадровых синхронизирующих сигналов. Пятно поднимается вверх, пересекая при этом несколько десятков строк.

Кроме того, я думаю о чудовищной ширине полосы модуляции, занимающей несколько мегагерц. К тому же она создает две широкие боковые полосы по обе стороны от несущей волны.

Л. — Совершенно верно. Однако я могу успокоить тебя тем, что принимают меры для того, чтобы сильно ослабить одну из этих боковых полос, что позволяет сократить общую полосу частот, занимаемых телевизионным сигналом (рис. 200).

Рис. 200. Полоса частот, занятая волнами, передающими изображение и звук.

Н. — А насколько близко от несущей изображения располагается волна, передающая звуковое сопровождение?

Л. — Близко. Несущая звука имеет такую частоту, что она располагается совсем рядом с неослабленной боковой полосой изображения. Таким образом, одна и та же антенна служит для приема изображения и звука.