Ch1 dai cuong vo tuyen truyen hinh

Để truyền hình đi xa, trung tâm truyền hình biến những tín hiệu quang của những hình ảnh động thành những tín hiệu điện gọi tắt là tín hiệu hình ảnh – video, rồi đưa những tín hiệu này c

PHẦN 1

KỸ THUẬT TRUYỀN HÌNH TRẮNG ĐEN

Chương 1 ĐẠI CƯƠNG VỀ VÔ TUYẾN TRUYỀN HÌNH 1.1 Nguyên lý chung về vô tuyến truyền hình

Mạch ghép

KĐCS CTần

Came- -ra

KĐTT (AM)

Nhân tần

KĐại

âm tần

KĐTT (FM)

Nhân tần

7 6

5 4

3

Đèn chiếu

Lọc hài PHTK

Hình 1.1 Sơ đồ tổng quát của khối máy phát hình

ĐCTT (AM): khối điều chế trung tần hình, điều chế biên độ

ĐCTT (FM): khối điều chế trung tần tiếng, điều chế tần số

PHTK: mạch phối hợp trở kháng

Để truyền hình đi xa, trung tâm truyền hình biến những tín hiệu quang của những hình ảnh động thành những tín hiệu điện (gọi tắt là tín hiệu hình ảnh – video), rồi đưa những tín hiệu này cùng với tín hiệu âm thanh đến máy phát để điều chế bằng sóng cao tần cực ngắn (gọi là sóng mang)

Tập hợp những tín hiệu này (gọi chung là tín hiệu truyền hình) được bức xạ dưới dạng sóng điện từ qua không gian hoặc truyền bằng cáp đến máy thu

Mỗi hình ảnh được camera ở trung tâm truyền hình phân tích thành khoảng 520.000 phần tử rất nhỏ (gọi là điểm ảnh) mà dưới góc nhìn 1 phút (1/60 độ) hay 1/3438 Radian thì mắt ta không phân biệt được và có cảm giác chúng liền nhau Các điểm ảnh mang thông tin về độ chói và màu sắc của vật Sau đó, camera biến đổi độ sáng của từng

điểm ảnh thành tín hiệu điện có biên độ điện áp tỉ lệ với độ sáng đó (nhờ bộ biến đổi

quang – điện) Đó là quá trình phân tích ảnh ở đài phát

ở máy thu diễn ra quá trình ngược lại Đó là quá trình khôi phục hay tổng hợp ảnh,

biến đổi tín hiệu điện nhận được thành tín hiệu quang, hiện hình ảnh trên màn hình, nhờ

bộ biến đổi điện – quang, còn gọi là ống thu hình CRT hoặc màn hình tinh thể lỏng LCD

Để chùm tia điện tử của ống thu hình do các tín hiệu hình khống chế không chỉ

phóng vào một điểm trên màn hình, một hệ thống mạch điện được bố trí để lái chúng từ

trái sang phải (gọi là quét ngang hay quét dòng) và lái chúng từ trên xuống dưới (gọi là

quét dọc, quét mành hay quét mặt)

Để việc quét ở tất cả các máy thu đồng bộ so với ở đài phát, ngoài tín hiệu hình

ảnh, đài truyền hình còn phát thêm những tín hiệu điều khiển việc quét ở mỗi dòng, mỗi

mành cho đúng (gọi là tín hiệu đồng bộ ngang và dọc); đồng thời cũng phát những tín

hiệu xoá dấu để tắt các tia quét ngược ở máy thu không làm lộ ra những vệt trắng trên

màn hình; gọi là những xung xoá hồi ngang (xung tắt dòng) và hồi dọc (xung tắt mặt)

1.2 Tiêu chuẩn truyền hình

Trên thế giới có nhiều chuẩn truyền hình, trong đó có 3 chuẩn chính và đã trở

thành phổ biến là FCC, CCIR và OIRT

Bảng 1.1 Các thông số quan trọng của 3 tiêu chuẩn truyền hình

ST

5 Tần số quét ngang (quét dòng) 15.750Hz 15.625Hz 15.625Hz

6 Chu kỳ quét ngang (quét dòng) 63,5µs 64µs 64µs

9 Phương pháp điều chế tín hiệu hình Biên độ âm Biên độ âm Biên độ âm

10 Các mức tín hiệu - Đỉnh đồng bộ

thành phần so với - Xoá

tín hiệu Video - Mức trắng

- Mức đen

100%

(75±2,5)%

(12,5±2,5)%

(70±2,5)%

100%

(75±2,5)%

(12,5±2,5)%

(70±2,5)%

100%

(75±2,5)%

(12,5±2,5)%

(70±2,5)%

11 Phương pháp điều chế tín hiệu

tiếng

Tần số Tần số Tần số

12 Khoảng cách giữa sóng mang hình

và tiếng

4,5MHz 5,5MHz 6,5MHz

13 Độ rộng dải tần chung (hình, tiếng) 6MHz 7MHz 8MHz

16 Trung tần thứ hai của tiếng 4,5MHz 5,5MHz 6,5MHz

1 FCC: Federal Communication Commission: Uỷ hội Thông tin Liên bang; được áp

dụng đầu tiên ở các nước Mỹ, Canada, Cuba

2 CCIR: Comité Consultatif International de Radio et Television: Uỷ ban tư vấn Vô

tuyến Điện Quốc tế ; được áp dụng đầu tiên ở các nước Đức, áo, Hà Lan, Nam

tư

3 OIRT: Organisation International Radio and Television: Tổ chức Phát thanh và

Phát hình Quốc tế được áp dụng đầu tiên ở phần lớn các nước XHCN (cũ)

Lấy chuẩn truyền hình trắng đen OIRT (chuẩn để xây dựng hệ màu PAL D/K ở

Việt Nam) để phân tích một số thông số đặc trưng của nó

1 Số dòng quét mỗi hình là 625

Chất lượng hình phụ thuộc vào độ phân giải Số dòng quét càng nhiều, chất lượng

hình ảnh càng đẹp Do đó, việc chọn số dòng quét mỗi hình phải đủ lớn để đảm bảo sao

cho khi mắt người cách màn hình một khoảng bằng 6 chiều cao của hình thì góc tạo bởi

mắt người đến 2 dòng liên tiếp trên màn hình phải nhỏ hơn 1 phút (1/60 độ) Có như vậy,

mắt ta mới không phân biệt được ranh giới giữa 2 dòng và hình nhìn thấy sẽ mịn, không

bị sứa ngang

60 / 1

<

l= 6h

h

Hình 1.2 Cách xác định số dòng quét trên mỗi hình

Từ đó xác định được số dòng quét tương ứng với các chuẩn FCC, CCIR và OIRT

lần lượt là 525, 625 và 625

2 Số hình trong 1s là 25

Người ta chọn số hình trong 1s lớn hơn số hình tương ứng với thời gian lưu ảnh

của mắt thì hình sẽ hiện ra liên tục, không gây cảm giác bị gián đoạn Số hình càng lớn

thì càng có cảm giác liên tục Mắt có thời gian lưu ảnh từ 1/25s – 1/8s Do đó nếu chọn số

hình trong 1s lớn hơn hoặc bằng 25 hình thì đạt yêu cầu Ngoài ra, cần phải chọn số hình

là ước số của tần số mạng điện xoay chiều để tránh hiện tượng hình bị rung, lắc hoặc có

vết đen trôi trên màn hình khi bộ lọc nguồn không bảo đảm chất lượng Tổng hợp các

điều kiện trên, các chuẩn truyền hình FCC, CCIR và OIRT chọn số hình trong 1s lần lượt

là 30, 25 và 25.(tương ứng với tần số mạng điện xoay chiều lần lượt 60Hz, 50Hz và

50Hz

(Ví dụ: khảo sát tần số chớp tắt f của một bóng đèn, nếu f>25Hz (25lần trong 1s)

thì do khả năng lưu ảnh nên mắt người có cảm giác đèn luôn sáng)

3 Các dòng trong một mành được quét xen kẽ

Để khắc phục hiện tượng nhấp nháy do cách quét 25 hình (hoặc 30 hình) trong 1s,

người ta sử dụng cách quét xen kẽ; lần lượt quét mành lẽ theo thứ tự 1,3,5,7 rồi quét

mành chẵn theo thứ tự 2,4,6,8 Như thế, trong một mành chẵn hay một mành lẽ, mỗi

dòng chớp sáng (xuất hiện) 25 lần, nhưng 2 dòng kề nhau thuộc 2 mành khác nhau thì

xuất hiện 50 lần trong 1s Nhưng vì khoảng cách giữa 2 dòng rất bé nên mắt không phát

hiện được Kết quả là ta có cảm giác số hình xuất hiện trong 1s tăng gấp đôi, khắc phục

được hiện tượng nhấp nháy của hình ảnh trên màn hình

1 3

Quét ngược mành chẵn

Quét ngược mành

lẽ

623

624

622 625

Hình 1.3 Cách quét xen kẽ trong kỹ thuật truyền hình

4 Tần số quét ngang (quét dòng) là 15.625Hz

Với 625 dòng trong 1 hình và quét xen kẽ 25 hình trong 1s thì số dòng quét mà

mạch quét ngang quét được trong 1s là: 625 dòng/hình x 25 hình/s = 15.625 dòng/s

Do đó tần số quét ngang fH= fd =15.625Hz Và chu kỳ quét ngang TH= Td =64us

C

A

E D

B

t

I q

56 sµ 8µs

64 sµ Hình 1.3 Dòng quét ngang có dạng răng cưa tuyến tính theo chiều ngang

5 Tần số quét dọc (quét mành) là 50Hz

Với cách quét xen kẽ, chu kỳ (thời gian) quét mỗi hình, kể cả quét ngược là TH=1/50 = 20ms (hoặc 1/60=16,7ms chuẩn FCC) Vậy tần số quét mành là fV=50Hz (hoặc 60Hz chuẩn FCC)

6 Tín hiệu hình được điều chế biên độ âm (để chống nhiễu biên độ)

điểm trắng nhất của hình tương ứng với biên độ điện áp thấp nhất

+ Tín hiệu hình chiếm từ 10% - 71% biên độ tín hiệu Video

+ Tín hiệu đồng bộ chiếm từ 75% - 100% biên độ tín hiệu Video

+ Tín hiệu xoá tia quét ngược ở mức 75% biên độ tín hiệu Video

100%

V 75%

71%

50%

10%

t

t

B

Xung đồng bộ ngang

Đen hơn tối đen tối đen

Đen nhất Đen vừa xám Trắng Xug xoá ngang

Quét thuận Quét ngược

Iq A

Hình 1.4 Một dòng quét AB của tín hiệu hình được điều chế biên độ âm

7 Độ rộng dải tần chung của tín hiệu hình và tiếng là 8MHz

Trong phổ tần của tín hiệu truyền hình, thực ra dải biên dưới của sóng mang hình

đã bị đài phát lọc đi một phần lớn để tiết kiệm dải tần vì 2 biên tần mang thông tin tín hiệu như nhau Dải biên còn lại là dải biên trên gọi là dải biên cụt (Nyquist)

Biên tần trên của tín hình

f

fRF/S

fRF/VID

8MHz Hình 1.5 Đặc tính biên tần của tín hiệu cao tần hình

6,5MHz

AV

Biên tần dưới

của tín hiệu

hình

8 Tín hiệu tiếng (âm thanh) được điều chế theo tần số

Nhờ điều tần nên âm thanh nghe trung thực hơn; ngoài ra trong máy thu hình kiểu đổi tần tín hiệu trung tần hình và tiếng dễ đi chung với nhau ít nhất cho đến tầng tách sóng hình Nhờ vậy, tín hiệu tiếng không bị suy giảm hoặc bị méo khi tần số ở tầng đổi tần bị xê dịch Ngoài ra nó còn giảm được hiện tượng tiếng lẫn vào hình

9 Khoảng cách giữa sóng mang hình và sóng mang tiếng là 6,5MHz

+ Tần số sóng mang cao tần tiếng lớn hơn sóng mang cao tần hình

fRF/S>fRF/VID và

fRF/S - fRF/VID=6,5MHz + Suy ra tần số trung tần hình lớn hơn trung tần tiếng fIF/VID>fIF/S và

fIF/VID - fIF/S=6,5MHz

10 Phổ tín hiệu hình:

Xác định phổ tần của tín hiệu hình là xác định các thành phần xoay chiều của tín hiệu Các chi tiết lớn của hình ảnh tương ứng với thành phần tần số thấp và các chi tiết nhỏ tương ứng với thành phần tần số cao Thành phần thấp nhất của phổ tần được xác định bằng tần số quét dọc Trong khi đó giới hạn trên của phổ tần được xác định bằng thành phần tần số cao của tín hiệu hình

Hệ thống truyền hình chỉ có thể khôi phục lại được hình ảnh với các chi tiết có kích thước xấp xĩ phần tử ảnh- được xác định bằng ô vuông mà mỗi cạnh bằng chiều rộng của một dòng quét

Tần số cao nhất của phổ tín hiệu hình phụ thuộc vào số dòng quét Để đạt được độ

rõ nét của ảnh càng cao thì số dòng quét càng lớn, kích thước phần tử ảnh càng nhỏ Lúc

đó độ rộng của dải tần hình càng tăng Sử dụng phương pháp quét xen kẽ sẽ giảm được dải tần này

Ví dụ: Nếu quét liên tục 625 dòng với tỉ lệ khuôn hình 4:3 và số hình trong 1s là

25, (theo chuẩn CCIR va OIRT) thì

Số phần tử của ảnh trong 1 dòng: 625 x 4/3 = 833 phần tử

Số phần tử của ảnh trong 1 hình: 625 x 833 = 520.625 phần tử

Số phần tử của ảnh trong 1s (25 hình): 520.625 x 25 = 13 triệu phần tử

Như vậy, tần số cao nhất của tín hiệu hình phải là 13 MHz

Nếu sử dụng phương pháp quét xen kẽ thì tần số mành được nâng lên gấp đôi nên tần số cao nhất của tín hiệu hình giảm xuống một nửa Nghĩa là fmax=6,5 MHz

V

fH+nfV

f

2fH+fV

fH+fV

3fH 2fH

fH

fH-fV

nfV

3fV

fV

Hình 1.7 Phổ của tín hiệu hình Phổ của tín hiệu hình được minh hoạ trên hình 1.7 Đó là phổ gián đoạn gồm các hài của tần số quét dọc và các nhóm phổ quanh hài của tần số quét ngang, trong đó hài có bậc càng cao thì biên độ càng bé

Đặc điểm là giữa các nhóm phổ hài tần số quét ngang tồn tại các khoảng trống Có thể lợi dụng những khoảng trống này để truyền những tín hiệu khác Trường hợp 2 tín hiệu có cấu trúc phổ như nhau, nếu bố trí các nhóm phổ của tín hiệu thứ hai nằm vào các khoảng trống giữa các nhóm phổ của tín hiệu thứ nhất, thì có thể truyền cả 2 tín hiệu ấy trên một kênh thông tin, sau đó có thể tách chúng ra được

Tính chất này được ứng dụng trong kỹ thuật truyền hình màu Phổ của tín hiệu màu được sắp đặt vào các khoảng trống của phổ tín hiệu chói Trong các hệ thống tín hiệu truyền hình đo lường cũng lợi dụng các khoảng trống này để truyền các tín hiệu kiểm tra