Передача мовних сигналів

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Основні положення

Радіомовлення - передача різної звукової інформації широкому колу територіально зосереджених слухачів.

Для РМ застосовуються засоби радіозв'язку. Тобто, мовлення ведеться через ефір.

Крім РМ до ЗМ відноситься проводові та кабельне мовлення.

Телемовлення - передача різної аудіо та відеоінформації широкому колу глядачів.

Телемовлення існує в ефірних та кабельних мережах.

В основі РМ і ТМ лежить канал РМ або ТМ.

Канал РМ або ТМ - комплекс технічних засобів від мікрофона або відеокамери тощо до гучномовця радіоприймача або телевізора. Цей канал входить до середовища поширення радіохвиль або лінії зв'язку. Канал складається з трьох основних трактів.

Рисунок 1. Тракт передачі РМ або ТМ:

Де:

ТФП - тракт формування програм.

ТПРП - тракт первинного розподілу програм.

ТВРП - тракт вторинного розподілу програм.

ТФП організовано на основі АСК.

Задача ТФП - підготувати, сформувати, проконтролювати майбутню програму і передати її в ТПРП.

В ТФП забезпечується найвища якість мовного сигналу, сформованого для передачі.

ТПРП розподіляє отримані програми для передачі на значні відстані.

Для цього застосовуються всі можливі технічні засоби, з'єднувальні лінії та мережі:

- симетричні проводові повітряні лінії(не застосовуються);

- кабельні коаксіальні лінії;

- хвилеводі лінії (не застосовуються);

- ефірні лінії (радіорелейні прямої видимості, тропосферного зв'язку, супутникові);

Мережа ТПРП створюється за радіально-вузловою схемою.

Рисунок 2. Структура ТПРП:

Де:

ТПРП починається і завершується міжміськими мовними апаратами. На вході апаратної є ТФП, на виході - ТВРП.

До складу ТВРП входять радіо-, теле-, мовні передавачі, середовище поширення радіохвиль, радіо-, теле-, мовні приймачі.

Всі параметри каналу телерадіомовлення стандартизовані, тобто описані в певних нормативних документах, крім середовища поширення радіохвиль ТВРП та радіо-, телеприймачів.

Канал радіомовлення ділиться на класи:

- Вищого класу 15 кГц;

- Першого класу 10 кГц;

- Другого класу 6,4 кГц.

Системи радіомовлення бувають аналогові та цифрові.

Цифрові системи:

- DAB - digital audio broadcasting;

- DRM - digital radiomondiale.

В Україні немає ні того, ні іншого.

Відмінність цифрової системи від аналогової полягає в наступному: в аналоговій системи цифрове аналогове перетворення відбувається на виході ТПРП. Тобто, радіомовні передавачі та приймачі аналогові.

В цифрових системах таке перетворення відбувається в радіомовному приймачі.

Класи телемовлення.

В телемовленні немає чіткого поділу каналів на класи. Але в світі існує два стандарти телемовлення за розкладанням зображення:

- 625/50;

- 525/60.

Існує поділ на класичне телемовлення і телемовлення високої чіткості.

Також на аналогові та цифрові.

Цифрова система класичного телемовлення має назву DVB.

Створений сучасний канал радіо телемовлення є інтерактивним (зворотній зв'язок з виходу на вхід):

Рисунок 3. Зворотній зв'язок в каналі телемовлення:

Один із способів передачі мовних сигналів на значні відстані є застосування Інтернету в ТПРП.

В країнах створюються декілька національних програм. Вони покривають більше 2/3 території.

Також бувають регіональні, обласні, місцеві.

В будь-якій телерадіокомпанії штат можна умовно поділити на технічний і творчий.

В країні законодавчі функції по радіо- та телемовленню бере на себе національна рада з питань телебачення та радіо з питань телебачення та радіомовлення при верховній раді.

Виконавчі функції бере на себе держкомітет з питань радіомовлення та телебачення при кабінеті міністрів.

Радіо- та телепередачі ведуться в прямому ефірі або з запису.

Іномовлення - це трансляція радіо телепрограм в інші країни.

Великі за територією країни формуються на основі декількох варіантів.

2. Класифікація систем радіомовлення

За формою сигналу: дивись вище.

За способом передачі: ефірні, проводові, супутникові.

За режимом відтворення звуку: моно та стерео.

За способом модуляції радіосигналу: АМ, ЧМ, ОСМ, цифрові види модуляції: ВФМн, АФМн.

За діапазоном: довгі хвилі - 145-285 кГц (1-2 км).

Середні хвилі.

Короткі хвилі - 3,2-26,1 МГц. Поділений на 10 піддіапазонів.

УКХ - 66-74, 87,5-108 МГц.

Крім того, в радіомовленні інші використовуються інші частотні діапазони:

УВЧ (0,3-3 ГГц);

НВЧ (3-30 ГГц);

ДХ, СХ, КХ-АМ.



3. Класифікація систем телемовлення

Системи телемовлення бувають:

За способом передачі: ефірні, кабельні, супутникові.

За діапазоном частот: метрові(48,5-230 МГц), дециметрові(470-958 МГц).

Для кабельних мереж дозволено використовувати смугу від 230 до 470 МГц.

Крім того, використовується УВЧ та НВЧ.

В світі існує два стандарти розкладання зображення на елементи (дивись вище).

Зображення відтворюється шляхом послідовного розгортання елементів на екрані. Використовується черезрядкова розгортка, а не прогресивна.

Частота рядкової розгортки знаходиться: 31250 / 2 = 15625 Гц.

Системи телемовлення діляться на аналогові та цифрові.

За звуковим супроводом поділяються на режими моно та стерео.

За способом відображення кольору: SECAM, PALта NTSC.

За якість зображення: звичайні, поліпшеної якості, ТВЧ(НD).

В основі кольорового телебачення лежить трьохкомпонентний зір людини.

В аналогових системах телемовлення радіосигнали та телевізійні сигнали формуються шляхом АМ.

В цифрових системах для створення радіосигналу застосовують багатопозиційну модуляцію ВФМн або КАМн.

4. Поділ на класи каналів аналогового радіомовлення

Три класи: вищий, перший та другий.

Поділ відбувається за критерієм помітності спотворень.

Методика визначення до якого класу віднести обладнання звукове мовлення:

1. Суб'єктивні прослуховування з великою кількістю слухачів;

2. Статистична обробка отриманих даних;

3. Зняття основних параметрів та характеристик зразка, що досліджується;

4. Підготовка інженерами ескізного варіанту майбутнього стандарту;

5. Підготовка і затвердження нормативного документа.

5. Основні параметри каналів

Діапазон частот:

- 50 Гц-15 кГц - вищий;

- 50 Гц-10 кГц - перший;

- 100 Гц-6,4 кГц - другий;

- 150 Гц-3,4 кГц - звужений;

- 300 Гц-3,4 кГц - телефонний.

Нерівномірність наскрізної АЧХ в діапазоні частот.

Для вищого класу не перевищує від +2 до -4,2 дБ.

Рисунок 4. - Нерівномірність АЧХ звукового діапазону:



Поділений на 3 діапазони:

- 30 Гц-300 Гц - низькі тони;

- 300 Гц-3 кГц - середні тони;

- 3 кГц-30 кГц - високі тони.

В основному енергія зосереджена в діапазоні в середніх тонах.

В звукотехніці або акустиці прийнято вважати нульовим тоном частоту 1 кГц.

Ознака нелінійних спотворень - поява додаткових спектральних складових.

Коефіцієнт гармонік:

Звуковий тиск - різниця між повним миттєвим значенням тиску в конкретній точці середовища і його постійною складовою(атмосферним тиском).

Поріг чутності:

Умови повної тиші можуть бути виконані в спец приміщеннях - акустичних камерах з майже 100% звукоізоляцією та майже 100% поглинанням.

В радіомовлення ніхто не ставить за мету відтворити звуки в діапазоні 120 дБ.

Коефіцієнт гармонік:



Замість коефіцієнта гармонік часто використовують коефіцієнт нелінійних спотворень. Для його визначення враховуються не тільки вищі гармоніки, а шум, фон, комбінаційні складові вихідного сигналу.

Існують ще деякі показники коефіцієнта нелінійних спотворень:

Окремий К_г:

1. Помітність спотворень визначається співвідношенням амплітуд вищих гармонік.

2. Для оцінки спотворень каналу на високих частотах модуляції використовують коефіцієнт різницевого тону:

3. Інтер модуляційні спотворення.

4. Відношення сигнал/шум:

6. Співвідношення сигнал/перехідна завада

Необхідність контролю цього параметру викликана тією обставиною, що ТПРП в радіомовленні багатоканальною апаратури передається мовний та телевізійний сигнали. Як наслідок необхідно ретельно послаблювати паразитне проникнення до мовного сигналу всіх інших. Додатково для каналу радіомовлення в режимі стерео допустимий баланс з амплітудою та фазою:

Розбаланс за амплітудою призводить до погіршення сприйняття локалізації уявного джерела.

Розбаланс за фазою призводить до ускладнення локалізації уявного джерела.

Відчуття стерео в радіомовленні на НЧ (до 200-300 Гц) відсутнє. Пояснюється занадто великою довжиною звукової хвилі в порівнянні з базою. На СЧ (300-5000 Гц) переважає часовий фактор - затримка в часі надходження до вуха звукової хвилі. На частотах >5000 Гц виникає фактор - екранування головою звукової хвилі.

7. СРС. Технічна база радіо-, телемовлення

З появою на світовому ринку нових цифрових форматів відеозапису, таких, як DVCPRO, DVCAM, Digital S, Betacam SX, процес переходу від аналогової техніки до цифрової практично став необоротним. Цифрова техніка не просто покращує технічні показники телевізійної апаратури. Мова йде про кардинальні зміни в технології виробництва та розподілі телевізійних і аудіовізуальних програм.

Таким чином, цифрові технології проникли в усі сфери технічної бази сучасного телебачення.

Разом з тим в даний час на світовому ринку професійного та мовного відео-обладнання в переважній більшості випадків використовуються аналогові формати відеозапису і кожної конкретної студії доводиться вирішувати непросте питання про те, як зробити перехід до цифрової техніки оптимальним. Всі нові цифрові формати відеозапису DVCPRO, DVCAM, Digital S і Betacam SX, є компонентними, що використовують методи кадрової компресії на основі алгоритму DCT (дискретного перетворення) і MPEG-2. Маючи відносно невисоку вартість, магнітофони цифрових форматів відеозапису по такому інтегральному показнику, як максимально допустима кількість перезаписів, істотно перевершують аналогові магнітофони, зберігаючи прийнятну якість зображення після десятків перезаписів.

Разом з тим кожен з вищенаведених цифрових форматів має властиві тільки йому переваги. DVCPRO (Panasonic) розроблявся для цілей тележурналістики і тому компактний і зручний для виїзних зйомок і монтажу, він придатний як для професійного (корпоративного) ринку, так і для широкомовного телебачення.

Формат DVCAM (Sony) створювався в основному для корпоративного використання. Функція ClipLink забезпечує оптимальне спільне функціонування всіх пристроїв DVCAM - від відеокамери до систем нелінійного монтажу.

Digital S (JVC) - єдиний формат в розглядуваної категорії, що має функцію pre-read ("попереднє читання"). Ця функція забезпечує зчитування з стрічки інформації безпосередньо перед записом наступної, що дозволяє на простій системі з двох відеомагнітофонів проводити монтаж, розрахований на три апарати.

Betacam SX (Sony) - формат мовної якості, призначений в основному для цілей тележурналістики. Тільки цей формат має так звані гібридні відеомагнітофони, тобто магнітофони з можливістю запису як на стрічку, так і на диск. Об'єднує ці формати наявність вже зараз або у найближчій перспективі спеціалізованих систем нелінійного монтажу, що дозволяють мінімізувати втрати якості сигналу при роботі зі своїм форматом.



8. Приймач прямого підсилення

Рисунок 5:

Приймач прямого підсилення 2-V-1 на трьох транзисторах. Призначений для прийому СВ ДВ діапазону. Джерело живлення - 3 елементи по 1,5 В, струм споживання не перевищує 3 мА. Контур магнітної антени складається з L1 L2 C1. при прийомі ДВ котушки включені послідовно, а при прийомі СВ L1 замикається.

З котушки L3 сигнал знімається і надходить на підсилювач РЧ (VT1 VT2). З R4 (навантаження VT2) сигнал надходить на детектор, побудований на діодах VD1 і VD2. НЧ коливання з детектора надходить на УНЧ на VT3. Магнітна антена - відрізок феритового стрижня 600НН довжиною 85мм, діаметром 8 мм. L1 - намотується секціями шириною 8 мм і має 240 витків ПЕЛ 0,2. L2 - 65 витків такого ж дроту і намотаний виток до витка. L3 - 13 витків того ж дроту, при цьому 6-ть витків рівномірно намотують на L2, а інші витки рівномірно в кожну секцію L1.

Розрахувати межі зміни ємності С1 для частот 1-2 МГц. Взаємозв'язок між коефіцієнтами перекриття приймача за частотою та ємністю (індуктивністю).

9. Особливості поширення звуку у просторі. Акустичне поле

Час реверберації для мови - 0,4-0,8 с.

Для музики - 1-2 с.

Існують приміщення з майже 0-м часом реверберації, тобто без акустичного поля. Використовують для дослідження звукових характеристик пристроїв. Існують з занадто великим. В студіях час реверберації встановлюють значно менше оптимального. Такі приміщення називають заглушеними. В процесі обробки звукових сигналів час реверберації змінюють штучно. В приміщеннях з кінцевим часом реверберації створюється однорідне акустичне поле.

10. Переваги та недоліки приймачів прямого підсилення

Переваги:

1. Простота реалізації;

2. Мінімум спотворень вихідного сигналу.

Недоліки.

Недостатньо висока чутливість приймача.

Розрізняють наступні чутливості:

- Реальна. Це мінімальна напруга на вході приймача, за якої співвідношення сигнал/шум на його виході реальне.

- Максимальна. Це мінімальна напруга на вході приймача, за якої співвідношення сигнал/шум на його виході рівне 1.

- Порогові. Це мінімальна напруга на вході приймача, за якої забезпечується заданий коефіцієнт помилки.

Задача. Чутливість приймача -80 дБм. Яка потужність виділяється на вході приймача радіорелейної лінії:

Приймач радіорелейної лінії має опір 75 Ом. Розрахувати напругу на вході приймача.



- Обмежена підсиленням.

Таблиця:

Таким чином, на чутливість приймачів впливає його додетекторний коефіцієнт підсилення та власний рівень шуму приймача, визначається рівнем шумів першого каскаду.

Для утворення з ПРЧ генератора необхідно витримати умови балансу амплітуд та фаз.

Вибірність - здатність приймача виділяти сигнал на фоні великої кількості завад.

Частотна вибірність:

Рисунок 6. - Частотна вибірність:



В приймачах прямого підсилення цікавою є вибірність з сусіднього каналу.

11. Гетеродинний приймач (прямого перетворення)

Рисунок 7. - Структура гетеродинного приймача:

Де:

ВК - вхідний контур;

ЗМ - змішувач;

Г - гетеродин;

СФ - смуговий фільтр;

РР - регулятор рівня;

ПНЧ - підсилювач нижніх частот;

В - відтворювач.

В таких приймачах частота гетеродину синхронізується з частотою сигналу.

Змішувачі будуються на основі підсилювача з додатковим входом керування його коефіцієнтом керування.



Рисунок 8. - Змішувач:

Рисунок 9. - Перемножував:

Від змішувача не вимагається великого підсилення. Тому чутливість приймача визначається ПНЧ. А вибірність - СФ і частково ВК. Розглянутий приймач нормально працює з АМ-сигналами(гетеродин синхронізується за фазою), сигналами з ОСМ (за частотою). Але не годиться для детектування сигналів ЧМ та ФМ, цифрових та багатопозиційних сигналів.

12. Супергетеродинний приймач

В супергетеродинах вдалося різко підняти стійкий коефіцієнт підсилення тракту, тим самим збільшити чутливість.



Рисунок 10. - Супергетеродинний приймач:

Рисунок 11. - Частотний аналіз роботи супергетеродинного приймача:

В супергетеродинах реалізується висока вибірність за сусіднім каналом. Підсилення розподілено між декількома каскадами.

Рисунок 12. - Супергетеродинний приймач з подвійним перетворенням:



Вибірність за сусіднім каналом реалізують фільтри проміжної частоти.

Недолік - наявність паразитних каналів прийому внаслідок перетворень частоти та складність реалізації. Найбільш небезпечним є дзеркальний канал.

Рисунок 13. - Спектр супергетеродинного приймача з подвійним перетворенням:

Умови для супергетеродину:

- Значна вибірність за дзеркальним каналом;

- Спрощений преселектор(широкосмуговий фільтр);

- Спрощений гетеродин;

- Мінімум котушок індуктивності.

Рисунок 14. - Супергетеродинний приймач з подвійним перетворенням:

Де:



Коефіцієнт перекриття першого гетеродину незначний, біля 1. Тому схему легко реалізувати.

Недолік - підвищена температурна стабільність частоти.

Способи реалізації високо стабільного генератора:

- Введення реактивних елементів температурної компенсації;

- Підтримування постійної температури в середовищі, де розташовуються елементи, від яких залежить частота;

- Використання кварцових резонаторів;

- Застосування АПЧ.

DDS - реалізується за допомогою синтезатора частот.

Існують різновиди приймачів, які мають назву конвертори. Для прикладу, в техніці супутникового прийому. Особливість - змінна перша проміжна частота і фіксований перший гетеродин.

Рисунок 15. - Конвертор:

Де:

АРП автоматичне регулювання підсилення.

Динамічний діапазон сигналів приймача більший за 120-130 дБ. Тому він може перевантажуватися. При чому перший перевантажується ППЧ.

Тому всі сучасні приймачі обладнані АРП, які характеризуються глибиною регулювання.

АРП бувають зворотне, пряме, комбіноване.



Рисунок 16. - Спектр радіосигналу:

В основі стерео передавачів, при цьому на вхід модулятора подається КСС. Модулятор в стерео передавачі працює комбінованим способом(див. вище). Тональна частина спектру КСС - прямий спосіб отримання, а нетональна - непрямий.

13. Основи телебачення

Рисунок 17. Телевізійний передавач:

В лампових телевізійних передавачах використовують два пів комплектна, а в транзисторних n-секцій.

Телевізійний приймач.

Використовується верхня настройка гетеродина. Застосовується як АРП, так і ФПЧ.

Рисунок 18. - Повний спектр телевізійного сигналу:

Де:

Рисунок 19. - Приймач телевізійного сигналу:

зв'язок радіомовлення цифровий

Де:

СК - селектор каналу;

ФЗС - фільтр зосередженої селекції;

ППЧ - підсилювач проміжної частоти;

АРП - автоматичне регулювання підсилення;

ВД - відео детектор;

ВП - відео підсилювач;

ФПЧ - фільтр проміжної частоти;

ЧД - частотний детектор;

ССІ - селектор синхроімпульсів;

ГР - генератор розгортки.

Структура виділення звуку, що розглядається має додатковий другий перетворювач.

З метою покращити якість зображення АЧХ ФЗС наступна:

Рисунок 20. - АЧХ ФЗС:

Верхня бічна сигналу додатково послаблюється, інакше амплітуда великих зображень була би великою.

Размещено на Allbest.ru

...