Tài liệu Chương 3: Nguyên lý thu phát hình doc

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 50yếu của tín hiệu tại các điểm trên một dòng mà độ sáng của màn hình sẽ khôi phục lại như hình ảnh ban đầu.. Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thô

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 49

Dòng n

Dòng 1 Dòng 2

Dòng n

Hình 3.1 Nguyên lý quét hình

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 50yếu của tín hiệu tại các điểm trên một dòng mà độ sáng của màn hình sẽ khôi phục lại như hình ảnh ban đầu

Số dòng quét trong một ảnh và số ảnh quét trong 1 giây được xác định dựa trên

2 tiêu chuẩn truyền hình:

- OIRT (International Radio-Television Organisation): là tiêu chuẩn truyền hình châu Âu, trong đó qui định số dòng quét là 625 dòng và số ảnh/s ~ 25 ảnh

- FCC (Federal Communications Commssion ): là tiêu chuẩn truyền hình của

Mỹ trong đó qui định số dòng quét là 525 dòng và số ảnh quét trong 1 giây ~30 ảnh

Tuy nhiên, trong thực tế để tăng chất lượng của ảnh người ta sử dụng phương pháp quét xen dòng:

Việc quét xen dòng đảm bảo số dòng quét trong một giây không tăng nhưng số lần lặp lại của các bán ảnh tăng gấp đôi dẫn đến đảm bảo chất lượng ảnh quét

Xem một ảnh mẫu quét:

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 51

Hình 3.4 bán ảnh 1 và bán ảnh 2

II DẢI TẦN CỦA TÍN HIỆU HÌNH

Dãi tần của tín hiệu hình gồm 2 bank:

- VHF (very high frequency): 49,75Mhz Æ 223,25Mhz

- UHF (ultra high frequency): 470Mhz Æ 958Mhz

Do tần số của tín hiệu hình thay đổi từ 30Hz đến 4,2Mhz nên độ rộng của mỗi kênh truyền hình cũng rất rộng và cụ thể phụ thuộc vào tiêu chuẩn truyền hình:

- OIRT: mỗi kênh có độ rộng 8 Mhz

- Chuẩn FCC: mỗi kênh có độ rộng 6Mhz

Sóng mang Video

Sóng mang Audio

8Mhz

Hình 3.5 Dải thông của tín hiệu truyền hình OIRT

6,5 Mhz

6 Mhz 0,75 Mhz

1,25 Mhz

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 52

Ở Việt Nam sử dụng tiêu chuẩn OIRT (hệ truyển hình màu PAL D/K, chi tiết ở phần sau), xem sự phân chia các kênh sóng trong dãi tần truyền hình theo OIRT:

PAL D/K (OIRT) TELEVISION STANDARD - CHANNEL CHART

0

Sóng mang Audio

6Mhz

Hình 3.6 Dải thông của tín hiệu truyền hình màu FCC

4,5 Mhz

4,2 Mhz 0,75 Mhz

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 53 SC-17 279-287 280.25 286.75 47 678-686 679.25 685.75

SC-18 287-295 288.25 294.75 48 686-694 687.25 693.75

SC-19 295-303 296.25 302.75 49 694-702 695.25 701.75

SC-20 303-311 304.25 310.75 50 702-710 703.25 709.75

SC-21 311-319 312.25 318.75 51 710-718 711.25 717.75

SC-22 319-327 320.25 326.75 52 718-726 719.25 725.75

SC-23 327-335 328.25 334.75 53 726-734 727.25 733.75

SC-24 335-343 336.25 342.75 54 734-742 735.25 741.75

SC-25 343-351 344.25 350.75 55 742-750 743.25 749.75

SC-26 351-359 352.25 358.75 56 750-758 751.25 757.75

SC-27 359-367 360.25 366.75 57 758-766 759.25 765.75

SC-28 367-375 368.25 374.75 58 766-774 767.25 773.75

SC-29 375-383 376.25 382.75 59 774-782 775.25 781.75

SC-30 383-391 384.25 390.75 60 782-790 783.25 789.75

SC-31 391-399 392.25 398.75

SC-32 399-407 400.25 406.75

SC-33 407-415 408.25 414.75

SC-34 415-423 416.25 422.75

SC-35 423-431 424.25 430.75

SC-36 431-439 432.25 438.75

SC-37 439-447 440.25 446.75

SC-38 447-455 448.25 454.75

SC-39 455-463 456.25 462.75

SC-40 463-471 464.25 470.75

SC-41 471-479 472.25 478.75

SC-42 479-487 480.25 486.75

SC-43 487-495 488.25 494.75

SC-44 495-503 496.25 502.75

SC-45 503-511 504.25 510.75

SC-46 511-519 512.25 518.75

SC-47 519-527 520.25 526.75

SC-48 527-535 528.25 534.75

SC-49 535-543 536.25 542.75

SC-50 543-551 544.25 550.75

SC-51 551-559 552.25 558.75

SC-52 559-567 560.25 566.75

SC-53 567-575 568.25 574.75

CATV MHz VIDEO SOUND BROADCAST MHz VIDEO SOUND SC-54 575-583 576.25 582.75

SC-55 583-591 584.25 590.75

SC-56 591-599 592.25 598.75

SC-57 599-607 600.25 606.75

SC-58 607-615 608.25 614.75

SC-59 615-623 616.25 622.75

SC-60 623-631 624.25 630.75

SC-61 631-639 632.25 638.75

SC-62 639-647 640.25 646.75

SC-63 647-655 648.25 654.75

SC-64 655-663 656.25 662.75

SC-65 663-671 664.25 670.75

SC-66 671-679 672.25 678.75

SC-67 679-687 680.25 686.75

SC-68 687-695 688.25 694.75

SC-69 695-703 696.25 702.75

SC-70 703-711 704.25 710.75

SC-71 711-719 712.25 718.75

SC-72 719-727 720.25 726.75

SC-73 727-735 728.25 734.75

SC-74 735-743 736.25 742.75

SC-75 743-751 744.25 750.75

SC-76 751-759 752.25 758.75

SC-77 759-767 760.25 766.75

SC-78 767-775 768.25 774.75

SC-79 775-783 776.25 782.75

SC-80 783-791 784.25 790.75

SC-81 791-799 792.25 798.75

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 54 SC-82 799-807 800.25 806.75

III TÍN HIỆU TRUYỀN HÌNH:

III.1 Dạng sóng của tín hiệu truyền hình đen trắng và truyền hình màu:

Tất cả các màu sắc trong thực tế đều có thể tạo thành từ 3 thành phần màu cơ bản R (Red), G (Green) và B (Blue) Theo lý thuyết về màu sắc, màu sáng được dựa trên sự pha trộn R, G và B với phần trăm bằng nhau, tuy nhiên thực tế nếu pha trộn theo công thức này thì sẽ hình thành màu xanh nhạt do sự cảm nhận về màu sắc là không thức này thì sẽ hình thành màu xanh nhạt do sự cảm nhận về màu sắc là không đồng đều:

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 55

Tùy theo màu sắc của điểm ảnh mà tín hiệu ra của các cảm biến R, G, B sẽ có

độ lớn nhỏ khác nhau Trong truyền hình đen trắng, tín hiệu truyền hình là tín hiệu chói Y , là thành phần tổng hợp từ R, G, B theo nguyên lý pha màu và theo sự cảm thụ màu sắc của mắt người có giá trị xác định theo công thức sau:

0,59 0,3 0,11

Tín hiệu truyền hình màu sẽ gồm tín hiệu Y và hai thành phần R-Y và B-Y Ngày nay, tất cả các đài phát đều sử dụng tín hiệu Y, R-Y, B-Y để truyền đi thông tin tin hình ảnh Tại máy thu, nếu là máy thu trắng đen sẽ thu nhận 3 thành phần tín hiệu hình sau đó lọc lấy 1 thành phần Y; nếu máy thu hình màu sẽ tái tạo lại 3 tín hiệu R,

G, B dựa trên 3 thành phần tín hiệu thu được

Dạng sóng của tín hiệu hình tổng hợp truyền hình đen trắng:

Tín hiệu hình truyền đi theo từng dòng quét, tại cuối mỗi dòng một xung đồng

bộ được truyền kèm theo để cho phép máy thu đồng bộ xung quét của dòng kế tiếp với đài phát, thời gian xuất hiện xung đồng bộ cũng là thời gian mà súng phóng tia điện tử tại máy thu di chuyển từ cuối dòng hiện tại trở về đầu dòng kế tiếp

Khi truyền xong dòng cuối cùng của mỗi bán ảnh, một chuỗi xung đồng bộ được truyền kèm theo để cho phép máy thu đồng bộ ảnh kế tiếp với đài phát Thời gian xuất hiện của xung đồng bộ này cũng chính là lúc súng điện tử tại máy thu di chuyển từ cuối màn hình đến đầu màn hình để chuẩn bị quét bán ảnh kế tiếp

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 56

Dạng sóng của tín hiệu hình tổng hợp truyền hình màu:

Dạng tín hiệu đồng bộ mành (ảnh):

Tín hiệu truyền hình đen trắng và màu được biến điệu AM biên sót trước khi truyền đi

III.2 Tín hiệu âm thanh trong truyền hình:

Trong kỹ thuật truyền hình, âm thanh stereo được truyền đi cùng lúc với hình ảnh và được biến điệu FM tại tần số sóng mang lớn hơn tần số sóng mang hình 6,5Mhz (OIRT) hoặc 4,5Mhz (FCC)

Tín hiệu hình của 1

dòng (Y, R-Y, B-Y)

Tín hiệu đồng bộ dòng

Mẫu tín hiệu sóng mang màu (burst màu): 8-10 chu kì

Hình 3.10 Tín hiệu hình màu

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 57

III.3 Sơ đồ khối quá trình thành lập tín hiệu truyền hình:

CAMERA

Tổng hợp tín hiệu Y

Mạch

Ma Trận

Mạch tổng hợp màu

Biến điệu tín hiệu màu

BỘ CỘNG TÍN HIỆU ĐỒNG BỘ

MẠCH PHÁT TÍN HIỆU ĐỒNG BỘ

BIẾN ĐIỆU AM BIÊN SÓT TẠI F 0

MICRO BIẾN ĐIỆU FM TẠI

F 0 +6.5M/4.5M

BỘ CÔNG VIDEO VÀ AUDIO SUẤT PHÁT CÔNG

Anten phát

Left right

BỘ CỘNG TÍN HIỆU TỔNG HỢP

Hình 3.11 Sơ đồ thành lập tín hiệu truyền hình màu

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 58

IV HỆ THỐNG TRUYỀN HÌNH MÀU:

IV.1 Hệ thống truyền hình màu NTSC( National Televison System Committee )

Là hệ thống truyền hình màu đầu tiên trên thế giới xuất hiện tại Mỹ vào những năm 50 ( theo tiêu chuẩn truyền hình FCC ) Ở hệ thống NTSC, người ta truyền đi 3 tín hiệu màu sau:

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 59

Dạng sóng của phương pháp điều biên nén:

Giải điều chế điều biên cân bằng được thực hiện bằng cách nhân tín hiệu điều biên cân bằng với một thành phần tín hiệu có cùng tần số và pha với sóng mang gốc

và lọc hạ thông (LPF) để thu được tín hiệu gốc, chính vì lý do này mà máy phát hình phải truyền kèm theo các mẫu sóng mang màu (burst màu) để giúp máy thu có cơ sở tái tạo sóng mang phụ

Băng tần của hệ truyền hình màu NTSC theo tiêu chuẩn FCC:

Hình 3.12 Sơ đồ khối phát NTSC

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 60

Ưu điểm: hệ thông NTSC đơn giản, thiết bị mã hóa và giải mã không phức tạp

và do đó giá thành thiết bị thấp

Khuyết điểm: dễ sai màu do dải tần của I và Q khác nhau và do sự bất đối xứng của biên tần tín hiệu I

V.2 Hệ thống truyền hình màu PAL (Phase Alternative Line)

Một vài năm sau khi hệ NTSC đưa vào sử dụng, hệ truyền hình màu của Châu

Âu bắt đầu phát triển và kế thừa thành quả của NTSC để đưa ra một hệ thống truyền hình cho riêng mình là hệ PAL Trong hệ này sử dụng 3 tín hiệu màu sau:

0,59 0,3 0,11

0, 493 0,877

độ của màu

Trong truyền hình PAL, tín hiệu U và V được điều biên nén tại tần số 4.43Mhz

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 61

Dải tần của một kênh truyền hình OIRT sử dụng hệ thống màu PAL:

V.3 Hệ thống truyền hình màu SECAM:

SECAM : Sequentiel Couluer A Memoire, hệ thống truyền hình lần lượt, có nhớ, ra đời tại Pháp, được sử dụng phổ biến tại Pháp và các nước thuộc Liên xô cũ

Hệ truyền hình này sử dụng 3 tín hiệu màu:

Điều biên nén Tín hiệu V

Khuếch đại U (0-1,5Mhz)

Điều biên nén Tín hiệu U

Sóng mang Audio

8Mhz

6,5 Mhz 0,75 Mhz

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 62

0,59 0,3 0,11 1,9

1,5

R B

Mạch tạo xung

đồng bộ

OSC 4,406Mhz

OSC 4,25Mhz

Sóng mang Audio

8Mhz

6,5 Mhz 0,75 Mhz

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 63

• Các thông số kỹ thuật cơ bản của 3 hệ thống truyền hình màu:

Q=0,5

U=1,5 V=1,5

DR=DB=1,5

B NGUYÊN LÝ THU HÌNH:

I CẤU TẠO BÓNG ĐÈN HÌNH(CRT: CATHOD RAY TUBE):

L1: lưới điều khiển, điều khiển số lượng tia điện tử phát ra từ Cathod di chuyển

đến màn hình

L2: lưới gia tốc, tăng tốc các điện tử khi chúng di chuyển

Cuộn gia nhiệt

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 64

L3: lưới hội tụ, hội tụ chùm tia điện tử để đập tập trung vào một điểm ảnh ( R,

G, B )

R, G, B: là 3 cathod của đèn hình được điều khiển bởi các tín hiệu R, G và b nhận được từ đài phát Tín hiệu R, G, B nhận được càng lớn thì điện áp tại R, G, B càng

âm

Yoke : cuộn lệch dọc, ngang, được điều khiển bởi 2 dòng điện hình răng cưa có nhiệm

vụ tạo ra từ trường theo phương thẳng đứng (cuộn lệch dọc) và theo phương ngang Dạng tín hiệu như sau:

- FCC: TH = 63,5 µs (fH = 15750Hz); TH = 16668,75 µs (fV = 60Hz)

- OIRT: TH = 64 µs (fH = 15625Hz); TH = 20000 µs (fV = 50Hz)

T H

T V

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 65

Do cường độ tia điện tử suy giảm theo khoảng cách truyền nên có sự khác nhau trong việc điều khiển cường độ tia quét trong màn hình cong và màn hình phẳng

II SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT CỦA MỘT MÁY THU HÌNH

Về nguyên lý thì máy thu hình gần giống với máy thu thanh AM đổi tần

SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MỘT MÁY THU HÌNH MÀU:

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 66

II.1 Switching Power Supply:

Video

Audio IF Limitter

Video detector

Audio Amp

IF Mixer

RF

FM detector

Yoke

CRT

Nhân tần

số fosc

0

Khối tuner

SWITCHING POWER SUPPLY

AC Filter

Diode bridge

& filter

Power device

Hình 3.16 Sơ đồ máy thu hình

Hình 3.17 Sơ đồ khối nguồn switching

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 67

- VT: điện áp điều khiển tần số dao động thay đổi từ 0 đến khoảng 30V

- UHF: chân cung cấp điện áp cho khối dao động chọn kênh UHF

- VH: chân cung cấp điện áp cho khối dao động chọn kênh VH

- VL: chân cung cấp điện áp cho khối dao động chọn kênh VL

- AFC: automatic frequency control

- IF (intermediate frequency): tín hiệu ra trung tần

1,25 Mhz

4.43Mhz

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 68

II.3 Intermediate Frequency:

Thường là một mạch khếch đai ghép CE làm việc ở dải tần cao, có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu trung tần để đưa đến mạch SawFilter và sau đó đưa đến IC giải

mã màu

II.4 Video decoder:

Thực hiện các chức năng: tách sóng AM tín hiệu hình, tách sóng AM biên sót tín hiệu màu; giải mã màu tạo tín hiệu RGB; tách tín hiệu đồng bộ dòng và mành để đưa đến mạch điều khiển dao động ngang và dao động dọc; đổi tần tín hiệu âm thanh về trung tần thứ 2 (NTSC: 4,5Mhz; PAL: 5,5Mhz/ 6.5Mhz; SECAM: 6,5Mhz) và tách sóng tín hiệu

âm thanh

II.5 YOKE (mạch làm lệch tia điện tử quét)

• Mạch tạo HV: Cao áp đèn hình HV có điện áp khoảng 40KV dùng để đưa vào Anode của đèn hình, mạch tạo các áp có dạng sau:

Mạch tạo quét Mạch K/Đ C suất

Dao động f V

Mạch tạo HV

Cuộn dây quét dòng

Dao động f H

K/Đ C suất

Mạch tạo quét Cuộn dây quét mành

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 69

FBT: flyback transformer

B+

Screen

Vout = f(n1/n2, fH) Fh

High Voltage

Focus Ne t

n2 n1

BPF 3,58 AM det

BPF 0- 1,5Mhz

AM det

BPF 0- 0,5Mhz

VCO 3.58

Tách Đồng

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 70

Mạch PLL ( Phase Lock Loop)

2

cos 2

ϕ ϕ= ⇒ = ; không điều khiển

2

A S

ϕ ϕ≠ ⇒ ≠ ; điều khiển sửa sai

III.2 Hệ PAL:

pha S1

S2

pha S1

Y

Color carrier det

VCO 4.43Mhz

Tách Đồng

64µs

trừ

cộng

Tách sóng V

Tách sóng U

Bài giảng thiết bị đầu cuối viễn thông 71

III.3 Hệ SECAM:

Y

BPF 0-4,2Mhz

Delay Line 64µs

Bell Filter

Hạn biên

Hạn biên

Tách sóng

tỉ lệ

Tách sóng

tỉ lệ

Delay Line

Hình 3.20 Sơ đồ giải mã SECAM